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原油蒸馏过程的建模与优化控制

胡真  
【摘要】:原油蒸馏过程是大型炼油厂和石化企业的龙头工序。出于这种重要性,对其生产工艺和过程自动化的研究也已经相当深入。本文是在前人研究的基础上,从工程的角度出发,以一个具体的过程对象为例,将控制理论与工程实践相结合,运用一些适合于工业现场的建模、控制和优化策略,以期对控制理论的实际应用做一些探讨,并用本文得到的结果设计和实施了一个大型原油蒸馏工业装置的计算机优化控制集成系统。 本文主要从以下几个方向进行了探讨: ◆ 从蒸馏过程的模型化方法、先进控制和优化策略以及系统集成等方面对前人的工作进行了综述。提出了作者对今后发展方向的一些看法。 ◆ 深入研究了系统建模问题,从不同的角度对原油蒸馏塔质量信息的在线提取进行了探讨。基于侧线分割原理的机理型软仪表对蒸馏塔内部的工艺机理进行了详细的分析,给出了一种复杂塔形式的汽液负荷计算方法,并通过油汽分压校正和分离精度等工艺参数的计算,得到了侧线的实时质量信息;而基于系统辩识的软仪表则是通过主元分析,建立现场检测数据与侧线质量的对应关系,并利用长时段的数据采集和辩识的方法得到相应的软仪表。 ◆ 对加热炉系统的关键部分进行了控制方案的研究和实施。提出了适合于工业现场的预测控制算法,并给出了相应的分析;同时对加热炉四路进料的强关联系统提出了基于差动式的先进控制方案,取得了明显的效果; ◆ 研究了蒸馏塔侧线质量的控制问题,根据原油蒸馏塔的多侧线关联特性,提出了一种实用的控制策略,开发了基于启发式约束的多变量预测控制系统,并予以实施。 ◆ 在蒸馏塔侧线质量控制的基础上,对侧线收率的稳态优化问题进行了深入的研究。指出了影响收率的因素和提高收率的途径,并给出了基于专家系统的稳态收率优化策略。 ◆ 对原油蒸馏塔的能量优化问题做了详细的分析,深入探讨了制约塔回流


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