乙烯裂解爐燒焦過程的模擬、應用與優(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壁產(chǎn)生一層焦體，這個現(xiàn)象稱為“結焦”，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，而且其過程十分復雜，充滿突變性。因此，對燒焦過程的研究不僅具有學術意義，更具有生產(chǎn)實際運用價值[1]。
　　 本文首先從理論研究入手，在國內外專家學者的研究結果基

2、礎上，依托北京某研究院的乙烯裂解爐裝置，利用選定后的假設沿爐管恒定的燒焦化學反應動力學參數(shù)和反應熱，建立燒焦過程的機理模型。由于裂解爐爐管內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、程的內在特性。其次，分析其原理和燒焦過程狀態(tài)變化性質，在參考經(jīng)驗操作的基礎上，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，本文采用迭代學習控制，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，調整迭代學習率改變操縱變量，得到空氣流量的連續(xù)變化曲線。