乙烯裂解爐燒焦過(guò)程的模擬、應(yīng)用與優(yōu)化控制.pdf

1、對(duì)烴類(lèi)進(jìn)行蒸汽熱裂解制取乙烯的過(guò)程中，必然會(huì)在裂解爐管內(nèi)壁產(chǎn)生一層焦體，這個(gè)現(xiàn)象稱為“結(jié)焦”，它會(huì)造成兩個(gè)惡劣影響:降低傳熱效率，降低乙烯收率。當(dāng)管壁溫度或壓降達(dá)到允許極限時(shí)，裂解爐就需要停產(chǎn)清焦，燒焦時(shí)間的長(zhǎng)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(guò)程十分復(fù)雜，充滿突變性。因此，對(duì)燒焦過(guò)程的研究不僅具有學(xué)術(shù)意義，更具有生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)用價(jià)值[1]。
　　 本文首先從理論研究入手，在國(guó)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(dòng)力學(xué)參數(shù)和反應(yīng)熱，建立燒焦過(guò)程的機(jī)理模型。由于裂解爐爐管內(nèi)壁的空氣燒焦過(guò)程是一個(gè)爐管溫度、壓力、濃度和燒焦厚度隨時(shí)間沿空間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，所以，它的機(jī)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(duì)其的分析和計(jì)算遠(yuǎn)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(jì)算方法模擬爐管出口處二氧化碳濃度，得到空氣燒焦過(guò)

3、程的內(nèi)在特性。其次，分析其原理和燒焦過(guò)程狀態(tài)變化性質(zhì)，在參考經(jīng)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，本文提出了一種在線閉環(huán)自動(dòng)控制方法，此法不同于傳統(tǒng)的順序開(kāi)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(lái)實(shí)時(shí)地調(diào)整入口空氣流量和壁管溫度，實(shí)驗(yàn)證明了所提方法的可行性。為了得到連續(xù)的控制過(guò)程，本文采用迭代學(xué)習(xí)控制，根據(jù)燒焦過(guò)程的實(shí)際測(cè)量二氧化碳濃度和期望的誤差，利用之前的控制經(jīng)驗(yàn)，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。