乙烯裂解爐燒焦過程的模擬、應(yīng)用與優(yōu)化控制.pdf

1、對烴類進行蒸汽熱裂解制取乙烯的過程中，必然會在裂解爐管內(nèi)壁產(chǎn)生一層焦體，這個現(xiàn)象稱為“結(jié)焦”，它會造成兩個惡劣影響:降低傳熱效率，降低乙烯收率。當管壁溫度或壓降達到允許極限時，裂解爐就需要停產(chǎn)清焦，燒焦時間的長短直接影響著乙烯產(chǎn)率、燃料消耗、爐管壽命、操作工人身安全等，而且其過程十分復(fù)雜，充滿突變性。因此，對燒焦過程的研究不僅具有學(xué)術(shù)意義，更具有生產(chǎn)實際運用價值[1]。
　　 本文首先從理論研究入手，在國內(nèi)外專家學(xué)者的研究結(jié)果基

2、礎(chǔ)上，依托北京某研究院的乙烯裂解爐裝置，利用選定后的假設(shè)沿爐管恒定的燒焦化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和反應(yīng)熱，建立燒焦過程的機理模型。由于裂解爐爐管內(nèi)壁的空氣燒焦過程是一個爐管溫度、壓力、濃度和燒焦厚度隨時間沿空間變化的動態(tài)過程，所以，它的機理模型是一組非線性雙曲線偏微分方程，即得到了分布參數(shù)模型，對其的分析和計算遠比集中參數(shù)模型復(fù)雜和困難，目前理論體系發(fā)展的也不夠完善，本文使用隱式差分格式的數(shù)值計算方法模擬爐管出口處二氧化碳濃度，得到空氣燒焦過

3、程的內(nèi)在特性。其次，分析其原理和燒焦過程狀態(tài)變化性質(zhì)，在參考經(jīng)驗操作的基礎(chǔ)上，本文提出了一種在線閉環(huán)自動控制方法，此法不同于傳統(tǒng)的順序開環(huán)燒焦控制，它以二氧化碳濃度和裂解爐管壁溫度的變化作為反饋來實時地調(diào)整入口空氣流量和壁管溫度，實驗證明了所提方法的可行性。為了得到連續(xù)的控制過程，本文采用迭代學(xué)習(xí)控制，根據(jù)燒焦過程的實際測量二氧化碳濃度和期望的誤差，利用之前的控制經(jīng)驗，調(diào)整迭代學(xué)習(xí)率改變操縱變量，得到空氣流量的連續(xù)變化曲線。