煤制乙炔全流程协调控制研究
发布时间：2021-12-28 04:05
乙炔是中国石油化工产业中一种很重要的基础化工原料。在该领域有着举足轻重的地位。近些年等离子裂解煤制乙炔技术逐渐代替电石法等高污染高消耗煤制乙炔技术。本文的研究对象为国内某化工厂一套在建5000吨/年的等离子裂解煤制乙炔生产装置,通过对装置进行稳态仿真,以及分析等离子裂解煤制乙炔工艺流程和控制需求,对煤制乙炔全流程对象进行了分工段控制方案设计,并研究了生产负荷可变条件下的等离子裂解煤制乙炔全流程协调控制策略。首先,在对煤制乙炔生产全流程四个生产工段的工艺特点进行分析的基础上,提出全流程仿真策略。本文基于ASPEN PLUS软件对煤制乙炔分离工段进行稳态模拟,得到了煤制乙炔气体分离工段工作点,然后采用MATLAB系统辨识工具建立辨识模型,并在SIMULINK中对煤制乙炔全流程的各设备进行了动态仿真建模。通过对各工段控制需求和基于反应器数量可变的全流程的协调需求的分析,设计了多层次的控制系统,包括应用于煤制乙炔反应淬冷工段的专家模糊控制模块,应用于煤制乙炔气体分离工段的模型预测控制模块,以及应用于煤制乙炔全流程的煤制乙炔全流程协调控制模块,协调控制模块是基于数据驱动和专家规则的混合协调控制模...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２分层式协调框架（左）与分布式协调框架（右）??
图１．３本文章节安排??
?浙江大学硕士学位论文???２工艺流程介绍及需求分析??２．１工艺流程筒介??等离子体裂解煤制乙炔生产流程可分为四个部分：反应工段、淬冷工段、除??尘工段和分离工段。??在反应器中氢等离子体射流与煤粉一起进入反应器，利用等离子体的超高温??度在氢氛围中将煤粉迅速升温至１８００Ｋ以上发生裂解反应，生成主要由Ｃ２Ｈ２、??ＣＨ４和ＣＯ等物质组成的裂解气；然后裂解气被送往淬冷装置迅速降温以避免乙??炔分解；经淬冷器后裂解气进入旋风除尘器组进行固体杂质的分离；滤除灰渣后??裂解气进入气体分离工段进行乙炔的提纯，提纯时首先进行重组分分离，将裂解??气中的重组分吸收，含乙炔混合气则进入裂解气水洗塔，洗气后进入乙炔吸收塔，??采用曱基ｐ比略燒銅（Ｎ－Ｍｅｔｈｙｌ?ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，?ＮＭＰ）溶剂将乙炔吸收，吸收液通入轻??组分解吸塔进行轻组分分离，其余组分作为尾气排出；最后进入乙炔解吸塔，解??吸后由塔顶得到乙炔产品。其全流程筒图如图２．１所示。??煤仓?ｓｎ?乙炔ｒ????ＭＸ???．?Ｊ?＾１７７１?￣?ｚ＼??发生器?重裂?７?轻??Ｉ?煤粉?？??￣￣Ｈ?组?解?组?乙??反分?气厂＞?浩—谷—普??，＾?Ｉｓ?ｉ?ｉ??－淬冷器—?＊?ｖｊＶ??图２．１煤制乙炔全流程工艺流程图??下面对这四个部分进行简要的介绍。??２．１．１反应工段??反应工段由等离子发生器、等离子反应器两部分组成。典型的反应淬冷工段??示意图如图２．２所示。??热等离子体发生器是指能稳定地产生和维持温度为２０００？２００００Ｋ的等离子??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析精馏塔自动控制系统设计与应用[J]. 余贵涛. 化工管理. 2018(27)
[2]基于LSTM循环神经网络的故障时间序列预测[J]. 王鑫,吴际,刘超,杨海燕,杜艳丽,牛文生. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[3]动态矩阵控制在过热蒸汽温度控制中的应用[J]. 史刘阳,韩璞. 湖南电力. 2016(06)
[4]基于MMTMV方法的多变量时变扰动系统性能评估[J]. 刘春平,王昕,王振雷. 自动化学报. 2015(05)
[5]基于Matlab/Simulink的乙烯精馏塔多变量预测控制仿真研究[J]. 何仁初,印大伟,侯明辉,吴冰,魏永涛. 自动化技术与应用. 2014(05)
[6]大功率旋转弧氢等离子体裂解丙烷制乙炔[J]. 苏宝根,房建威,闻光东,马杰,邢华斌,任其龙. 化工学报. 2013(11)
[7]基于专家PID控制器的伺服系统速度控制研究[J]. 呼文豹,郭锐锋,王志成. 计算机工程与设计. 2013(07)
[8]煤制乙炔裂解气提浓工艺简介[J]. 唐彬. 聚氯乙烯. 2012(07)
[9]神经网络多步预测控制及其在精馏塔中的应用研究[J]. 徐宝昌,吴建章. 计算机与应用化学. 2012(02)
[10]基于LMS算法的模型算法控制在过热汽温控制中的应用[J]. 常太华,钟灼均,朱红路,付宇. 华东电力. 2010(11)
博士论文
[1]面向工业控制与软测量建模的系统辨识方法研究[D]. 鄢文刚.浙江大学 2019
[2]面向工业模型预测控制的高精度系统辨识方法研究[D]. 方梦园.浙江大学 2018
[3]磁旋转弧等离子体裂解煤制乙炔研究[D]. 马杰.浙江大学 2016
[4]离子液体吸收分离乙炔乙烯的分子模拟与实验研究[D]. 赵旭.浙江大学 2014
[5]煤的化学族组成初步研究及其在煤等离子体热解制乙炔中的应用[D]. 田原宇.太原理工大学 2004
硕士论文
[1]超超临界锅炉动态仿真及其汽水系统参数自整定[D]. 徐民江.东南大学 2018
[2]丙烯与苯合成异丙苯工艺流程的动态模拟[D]. 李若愚.北京化工大学 2017
[3]分层预测控制策略及其在工业过程中的应用研究[D]. 王妮.兰州理工大学 2016
[4]基于DSP嵌入式平台的快速模型预测控制算法[D]. 丁一.浙江大学 2016
[5]汽提法合成尿素的稳态动态模拟[D]. 王欢.北京化工大学 2015
[6]精馏塔先进控制算法理论分析与设计[D]. 周艳明.东华大学 2014
[7]丙烯精馏塔的预测控制研究[D]. 海涛.苏州大学 2013
[8]二元板式精馏塔建模与多变量预测函数控制研究[D]. 曾志伟.北京化工大学 2013
[9]常压蒸馏塔的稳态建模仿真和操作优化[D]. 姚海华.北京化工大学 2012
[10]等离子体煤制乙炔裂解气粉尘物性分析及湿法除尘工艺研究[D]. 周伟.浙江大学 2012
本文编号：3553364
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２分层式协调框架（左）与分布式协调框架（右）??
图１．３本文章节安排??
?浙江大学硕士学位论文???２工艺流程介绍及需求分析??２．１工艺流程筒介??等离子体裂解煤制乙炔生产流程可分为四个部分：反应工段、淬冷工段、除??尘工段和分离工段。??在反应器中氢等离子体射流与煤粉一起进入反应器，利用等离子体的超高温??度在氢氛围中将煤粉迅速升温至１８００Ｋ以上发生裂解反应，生成主要由Ｃ２Ｈ２、??ＣＨ４和ＣＯ等物质组成的裂解气；然后裂解气被送往淬冷装置迅速降温以避免乙??炔分解；经淬冷器后裂解气进入旋风除尘器组进行固体杂质的分离；滤除灰渣后??裂解气进入气体分离工段进行乙炔的提纯，提纯时首先进行重组分分离，将裂解??气中的重组分吸收，含乙炔混合气则进入裂解气水洗塔，洗气后进入乙炔吸收塔，??采用曱基ｐ比略燒銅（Ｎ－Ｍｅｔｈｙｌ?ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，?ＮＭＰ）溶剂将乙炔吸收，吸收液通入轻??组分解吸塔进行轻组分分离，其余组分作为尾气排出；最后进入乙炔解吸塔，解??吸后由塔顶得到乙炔产品。其全流程筒图如图２．１所示。??煤仓?ｓｎ?乙炔ｒ????ＭＸ???．?Ｊ?＾１７７１?￣?ｚ＼??发生器?重裂?７?轻??Ｉ?煤粉?？??￣￣Ｈ?组?解?组?乙??反分?气厂＞?浩—谷—普??，＾?Ｉｓ?ｉ?ｉ??－淬冷器—?＊?ｖｊＶ??图２．１煤制乙炔全流程工艺流程图??下面对这四个部分进行简要的介绍。??２．１．１反应工段??反应工段由等离子发生器、等离子反应器两部分组成。典型的反应淬冷工段??示意图如图２．２所示。??热等离子体发生器是指能稳定地产生和维持温度为２０００？２００００Ｋ的等离子??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析精馏塔自动控制系统设计与应用[J]. 余贵涛. 化工管理. 2018(27)
[2]基于LSTM循环神经网络的故障时间序列预测[J]. 王鑫,吴际,刘超,杨海燕,杜艳丽,牛文生. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[3]动态矩阵控制在过热蒸汽温度控制中的应用[J]. 史刘阳,韩璞. 湖南电力. 2016(06)
[4]基于MMTMV方法的多变量时变扰动系统性能评估[J]. 刘春平,王昕,王振雷. 自动化学报. 2015(05)
[5]基于Matlab/Simulink的乙烯精馏塔多变量预测控制仿真研究[J]. 何仁初,印大伟,侯明辉,吴冰,魏永涛. 自动化技术与应用. 2014(05)
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[7]基于专家PID控制器的伺服系统速度控制研究[J]. 呼文豹,郭锐锋,王志成. 计算机工程与设计. 2013(07)
[8]煤制乙炔裂解气提浓工艺简介[J]. 唐彬. 聚氯乙烯. 2012(07)
[9]神经网络多步预测控制及其在精馏塔中的应用研究[J]. 徐宝昌,吴建章. 计算机与应用化学. 2012(02)
[10]基于LMS算法的模型算法控制在过热汽温控制中的应用[J]. 常太华,钟灼均,朱红路,付宇. 华东电力. 2010(11)
博士论文
[1]面向工业控制与软测量建模的系统辨识方法研究[D]. 鄢文刚.浙江大学 2019
[2]面向工业模型预测控制的高精度系统辨识方法研究[D]. 方梦园.浙江大学 2018
[3]磁旋转弧等离子体裂解煤制乙炔研究[D]. 马杰.浙江大学 2016
[4]离子液体吸收分离乙炔乙烯的分子模拟与实验研究[D]. 赵旭.浙江大学 2014
[5]煤的化学族组成初步研究及其在煤等离子体热解制乙炔中的应用[D]. 田原宇.太原理工大学 2004
硕士论文
[1]超超临界锅炉动态仿真及其汽水系统参数自整定[D]. 徐民江.东南大学 2018
[2]丙烯与苯合成异丙苯工艺流程的动态模拟[D]. 李若愚.北京化工大学 2017
[3]分层预测控制策略及其在工业过程中的应用研究[D]. 王妮.兰州理工大学 2016
[4]基于DSP嵌入式平台的快速模型预测控制算法[D]. 丁一.浙江大学 2016
[5]汽提法合成尿素的稳态动态模拟[D]. 王欢.北京化工大学 2015
[6]精馏塔先进控制算法理论分析与设计[D]. 周艳明.东华大学 2014
[7]丙烯精馏塔的预测控制研究[D]. 海涛.苏州大学 2013
[8]二元板式精馏塔建模与多变量预测函数控制研究[D]. 曾志伟.北京化工大学 2013
[9]常压蒸馏塔的稳态建模仿真和操作优化[D]. 姚海华.北京化工大学 2012
[10]等离子体煤制乙炔裂解气粉尘物性分析及湿法除尘工艺研究[D]. 周伟.浙江大学 2012
本文编号：3553364
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