齐鲁乙烯裂解深度控制系统的设计开发与实现

摘要

乙烯裂解炉裂解深度是衡量裂解炉内裂解反应进行程度的重要指标，在实际应用中为了获得一定的裂解产品收率（主要为乙烯、丙烯收率）必须将裂解深度控制在适当的范围之内。在裂解炉运行过程中影响裂解深度的因素非常多，而且这个过程具有强烈的非线性特性，缺乏准确有效的机理分析模型。因此，各国从事乙烯裂解炉先进控制技术研究的科研工作者将裂解深度控制策略作为重点研究课题。
　　本文以中石化齐鲁分公司烯烃厂裂解炉深度控制改造为背景，针对该厂BA-101～BA-104，BA-112～BA-117等10台液相原料裂解炉实施裂解深度控制。在该厂已投用的裂解炉温度与负荷先进控制技术的基础上，采用基于裂解深度神经网络预测模型的智能Smith预估控制方案，该模型可以根据裂解原料性质以及裂解炉运行工况的变化及时准确地预测裂解深度的变化方向，并对其实施相应的控制。与此同时，本文提出了基于DMC预测控制算法实现裂解深度控制的思路。裂解气在线分析仪是实现裂解炉深度控制的关键设备，它为预测模型的矫正提供依据，本文对该厂裂解气在线分析系统以及气相色谱并行分析技术的应用进行了详细阐述，并针对在线分析系统的典型故障开发了相应的故障诊断程序。为便于工艺操作，在以上工作的基础上设计开发了裂解深度控制应用软件。该软件有操作简单、可靠性高、人机操作界面友好的优点，在齐鲁分公司乙烯装置上的投用效果表明，该系统能够很好地适应裂解原料的变化，维持并控制裂解深度，有较好的安全性和稳定性，能为企业带来显著的经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 裂解炉工艺简介

1．2．1 齐鲁分公司乙烯装置工艺流程简述

1．2．2 乙烯裂解炉工艺流程介绍

1．3 裂解炉先进控制技术应用概述

1．3．1 先进控制技术概述

1．3．2 先进控制的研究进展和国内外情况

1．3．3 裂解炉先进控制的背景及国内外情况

1．3．4 裂解炉深度先进控制研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 基于裂解深度神经网络模型的智能Smith预估控制

2．1 裂解深度的意义及影响因素

2．1．1 裂解深度的物理意义

2．1．2 影响裂解深度的工艺因素

2．2 裂解深度控制方案

2．2．1 传统裂解深度控制方案

2．2．2 裂解深度建模方法选择

2．3 人工神经网络技术

2．3．1 神经网络的历史与特点

2．3．2 BP神经网络

2．4 裂解深度预测模型的建立

2．4．1 辅助变量的选择

2．4．2 数据采集原则

2．4．3 基于Coilsim软件的裂解炉软测量建模数据的获取

2．4．4 裂解深度预测模型的建立

2．4．5 软测量模型输出值的在线校正

2．5 基于神经网络预测模型的裂解深度Smith预估控制

2．5．1 Smith预估控制原理

2．5．2 构建基于BP神经网络预测模型的裂解深度Smith预估控制

2．6 基于DMC算法构建裂解深度预测模型

2．6．1 动态矩阵控制的原理和算法

2．6．2 基于DMC算法实现裂解深度控制方案

2．6．3 DMC算法的实现

2．7 本章小结

第3章 在线气相色谱仪在裂解炉深度控制中的应用

3．1 裂解气在线分析系统概述

3．1．1 裂解气取样器

3．1．2 裂解气预处理系统

3．1．3 裂解气预处理系统应用及日常维护措施

3．1．4 裂解气在线色谱分析仪

3．1．5 气相色谱仪并行分析在裂解炉深度控制中的应用

3．2 裂解深度容错控制系统设计

3．3 本章小结

第4章 裂解炉裂解深度控制软件开发与实施

4．1 裂解深度神经网络软测量模型的建立

4．2 裂解深度控制方案

4．3 裂解深度先进控制的实现

4．4 深度控制系统画面说明

4．5 裂解深度控制系统投用／切出步骤

4．6 系统投运效果

4．7 投用效果总结

第5章 结论

参考文献

致谢