苯乙烯单元仿真培训系统开发

摘要

本文以华北油田8万吨/年苯乙烯装置的苯乙烯单元为背景，开发苯乙烯单元全流程仿真培训系统。
　　 基于过程系统仿真平台(以下简称：PSSP)开发苯乙烯单元仿真培训系统的工作内容主要包括两方面：工艺模型开发和仿DCS系统开发。工艺模型开发是指调用PSSP平台单元子模块和苯乙烯装置特有的单元模块，建立全流程的系统模型。仿DCS系统开发是建立仿DCS/现场操作界面，并连接仿DCS/现场操作界面与系统模型进行数据通讯。
　　 本文不仅介绍了常用单元模型的建模原理，如管网流量计算模型，而且详细阐述了精馏塔和乙苯脱氢反应器算法的实现过程。根据精馏过程动态特性，将精馏塔分段建立数学模型，每段塔近似抽象成一块虚拟塔板，每一段汽液达到相平衡，并由此建立了精馏塔模型。脱氢反应器采用了简化的动力学数学模型，把复杂的反应处理成一个主反应和两个副反应过程，这样处理能大大简化模型计算，并且能保证精度要求。
　　 苯乙烯单元过程仿真培训系统应用实践表明，模型的计算结果与装置的设备设计数据非常接近，达到仿真培训系统的精度要求。本软件的模型是基于机理的数学模型，能够很好地反映装置实际运行情况，具有较好的动态特性，所以通过本软件的使用，能使培训人员深入理解工艺原理，快速掌握设备操作技能。

目录

文摘

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符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 化工过程模拟技术

1.2.1 化工过程稳态模拟

1.2.2 化工过程动态模拟

1.3 化工过程仿真培训系统

1.3.1 化工过程仿真培训系统的发展

1.3.2 化工过程仿真培训系统的应用

1.3.3 化工过程仿真培训系统数学模型

1.3.4 化工过程仿真培训系统环境

1.3.5 化工过程仿真培训系统的发展趋势

第二章 过程系统仿真平台PSSP

2.1 PSSP平台体系结构

2.2 PSSP平台功能

2.2.1 开发平台

2.2.2 运行平台

2.2.3 总体监控软件

2.3 PSSP硬件环境

第三章 苯乙烯单元仿真培训系统开发

3.1 苯乙烯单元流程简介

3.1.1 乙苯脱氢

3.1.2 苯乙烯精馏

3.2 苯乙烯单元系统建模

3.2.1 确定仿真范围

3.2.2 物料衡算

3.2.3 系统建模

3.3 苯乙烯单元仿DCS组态

3.3.1 点库组态

3.3.2 流程图组态

3.4 操作评分组态

3.5 系统调试

3.6 培训项目设定

第四章 仿真系统主要数学模型开发

4.1 管网数学模型

4.1.1 简单管路数学模型

4.1.2 管路分支和汇合数学模型

4.1.3 复杂管网数学模型

4.2 热物流发生相变换热器

4.3 加热炉

4.4 脱氢反应器

4.4.1 反应机理

4.4.2 影响脱氢反应的因素

4.4.3 苯乙烯脱氢反应数学模型

4.5 精馏塔数学模型

4.5.1 精馏塔机理建模分析

4.5.2 精馏塔数学模型建立

第五章 苯乙烯单元仿真结果

5.1 仿真时间比较

5.2 仿真精度

5.2.1 乙苯脱氢部分

5.2.2 苯乙烯精馏部分

第六章 结论

参考文献

附录 苯乙烯单元仿DCS画面和仿现场操作画面

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书