柴油加氢装置关键环节控制方案研究

发布时间：2017-08-21 19:00

  本文关键词：柴油加氢装置关键环节控制方案研究

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【摘要】：柴油加氢技术是现今国内外对柴油进行脱硫处理的通用手段,直馏柴油在加氢装置中通过加氢反应脱除其中的硫、氮等元素,以降低产品中的硫含量并提高十六烷值,使产品更符合市场需求。柴油加氢装置是炼油企业的重要装置,其操作处于高温、高压、临氢环境中,需要对各生产环节进行监控,从而保证加氢装置的长周期稳定运行。首先,本文介绍了洛阳石化260万吨/年柴油加氢装置的工艺流程,阐述了相关工艺参数对加氢反应的作用,分析了反应温度对反应深度、反应速率、产品质量和产率的影响,针对柴油加氢装置中现有反应温度控制方案的不足,提出了加热炉出口温度Smith串级控制方案和Dahlin-Smith串级控制方案,通过仿真对比分析,结果表明采用Dahlin-Smith串级控制方案能够达到较好的控制效果。其次,本文对循环氢及循环氢压缩机在装置内的作用和对装置平稳运行的重要性进行阐述,分析了喘振的成因和其对机组及装置的危害,针对柴油加氢装置中离心式循环氢压缩机防喘振控制方案进行研究,提出了更符合现场生产情况的压缩机防喘振控制线,及压缩机防喘振模糊控制方案。在固定转速和变转速运行工况下,通过对该控制系统及现有PID控制系统进行仿真与对比,结果表明防喘振模糊控制系统能够取得较好的控制效果,减少压缩机的无用功,能够避免由于循环氢回流过多造成的氢分压波动,减少氢耗避免能量浪费等。通过本文对柴油加氢装置关键环节控制方案的研究与改进,得到了更加符合生产运行现况的加热炉和循环氢压缩机防喘振控制方案,能够为装置的高效生产和操作控制提供便利,也能够为其他化工装置内的大时滞被控对象和离心式压缩机的控制提供方案借鉴。
【关键词】：柴油加氢装置 Dahlin-Smith 大时滞 离心压缩机防喘振 模糊控制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE96;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 课题研究目的及意义7-9
• 1.2 国内外研究概况9-10
• 1.2.1 加氢技术和加氢装置发展现状9
• 1.2.2 加热炉温度控制的研究现状9-10
• 1.2.3 离心式压缩机控制的研究现状10
• 1.3 课题来源及主要研究内容10-11
• 1.4 论文的结构安排11-12
• 第2章 柴油加氢装置工艺简介12-18
• 2.1 柴油加氢装置工艺流程12-13
• 2.1.1 反应流程简述13
• 2.1.2 分馏流程简述13
• 2.2 加氢反应化学原理13-15
• 2.3 反应过程主要影响因素15-17
• 2.3.1 反应温度15-16
• 2.3.2 氢分压和反应压力16
• 2.3.3 氢油比16
• 2.3.4 进料量和空速16-17
• 2.3.5 冷氢的控制17
• 2.3.6 催化剂17
• 2.4 本章小结17-18
• 第3章 反应温度控制方案研究18-33
• 3.1 柴油加氢装置反应器温度控制工艺背景18
• 3.2 反应器床层温度控制研究18-19
• 3.2.1 反应器床层温度控制方案18-19
• 3.2.2 床层径向温差控制方法19
• 3.3 加热炉出口温度控制方案19-22
• 3.3.1 加热炉出口温度控制难点20
• 3.3.2 加热炉出口温度与炉膛温度串级控制方案20-21
• 3.3.3 加热炉出口温度与燃料压力串级控制方案21-22
• 3.3.4 加热炉出口温度与燃料气流量串级控制方案22
• 3.4 加热炉出口温度控制及仿真22-32
• 3.4.1 加热炉出口温度PID控制方案22-23
• 3.4.2 加热炉出口温度Smith串级控制方案23-24
• 3.4.3 加热炉出口温度Dahlin-Smith控制方案24-26
• 3.4.4 加热炉出口温度控制方案Matlab仿真26-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 压缩机防喘振控制方案研究33-57
• 4.1 循环氢压缩机在装置中的作用33-34
• 4.2 喘振现象产生原因及危害34-38
• 4.2.1 压缩机的性能曲线34-35
• 4.2.2 压缩机的喘振现象35-36
• 4.2.3 喘振现象的相关因素36-37
• 4.2.4 喘振现象的危害37-38
• 4.3 离心压缩机防喘振传统控制方案38-42
• 4.3.1 固定极限流量控制方案38-39
• 4.3.2 可变极限流量控制方案39-41
• 4.3.3 压缩机喘振控制方案分析与改进41-42
• 4.4 防喘振模糊控制方案42-47
• 4.4.1 模糊控制42-44
• 4.4.2 压缩机防喘振模糊控制器设计44-45
• 4.4.3 输入模糊化及知识库的确定45-46
• 4.4.4 模糊规则的建立46-47
• 4.4.5 输出的反模糊化47
• 4.5 防喘振模糊控制仿真与结果分析47-56
• 4.5.1 固定转速防喘振控制48-54
• 4.5.2 变转速防喘振控制54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果63

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本文编号：714555