催化裂化分馏塔全塔仿真系统研究

催化裂化及其控制策略

第

年月卷增刊

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催化裂化分馏塔全塔仿真系统研究吴松涛,

江青菌

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曹志凯,

厦门大学化学工程与生物工程系

福建厦门、

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在综合考虑了塔板效率物料能量组分衡算方程和相平衡以及塔板水力学方程的基础上建立了包括附属设备在内的催化裂化分馏塔严格机理动态模型并采用房室飞平法虚拟组分法将模型合理简化在简化后的动态模型之上结合控制器方程在以通真的虚拟环境来台上组态创建了催化裂化分馏塔全塔控制仿真系统通过图形组态完全模仿实际工业装里的计算机控制过程全塔仿真系统的建立对催化裂化全套装里进行仿真控制和全局优化莫定了基础关键词催化裂化分馏塔机理模型仿真系统文献标识码中图分类号均开开摘要,,、

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的新途径

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同时

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对催化裂化全套装置进行仿真控。

制和全局优化奠定了基础

炼油厂催化裂化装置是石油二次加工的重要装置要用计算机实现催化裂化这样复杂生产过程的优化控制有两大技术难点一是有重要工艺参数,

动态数学模型假定条件机理模型,

不能在线检测理模型难以建立

二是兼顾简便性和可靠性的数学机。,

主分馏塔的严格依据生产工艺提出如下简化假设。

为建立

所以至今世界各国均无法实现’全装置的在线优化闭环控制〕本文在借鉴目前研。一

①层塔板上的液相充分混和每的气相滞留量忽略不计。

②每层塔板上。。

③同层塔板内温度均匀,

〕究较为成熟的精馏塔动态模型各种常减压分’型以及催化裂化分馏塔稳态模型馏塔动态模一

’

、

④汽

、

液两相在离开塔板时达到汽液平衡

⑤

只考

建立了简化的动态机理模型并结合附属设备模型和控制器方程在本实验室开发的平台软件上组态创建了催化裂化主分馏塔全塔仿真系统在一些环节上解决了上述的两大技术难点再结合本实验室之前对反应一再生部分所作”间的大量研究工作为实现对催化裂化全套装,,,,

的基础上

,

,

虑塔板上滞留液相的动态过程并以离开塔板的液相组成和温度来表征塔板上液相滞留量的组成和温度。

⑥线以液相形式抽出侧,

干个虚拟组分的分馏塔组分。

把分馏塔看作是若⑦水蒸气和裂化气视作惰性。

。

各组分焙值分段线性化表示。

⑧用房室法划

分全塔所示。

一

,

动态建模

催化裂化主分馏塔示意图如图

置进行多变量计算机在线优化控制提供了一条有效收稿日期作者简介以刀

扔书

吴松涛卯

收修定稿日期火刃阵江苏得乌人研究生主要研究方向为化工模拟优化等,,,

江青茵

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福建厦门人

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教授

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催化裂化及其控制策略

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第

卷

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相平衡方程组考虑气相板效率

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归一化方程

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习称

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辅助方程一用来计算中间变量和输出变量①板水力学方程描述板上积液量与内回流塔回炼油罐

。

泵

换热器

分馏塔汽提塔

量的关系

冷却器

粗汽油罐

,全塔按房室。

二

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图

催化裂化主分馏塔,

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为保证模型的通用性和可扩展性法分成组分,

叫众,,

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…

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一

个塔段

,

由上向下编号

每个塔段均设有,

分离个虚拟个侧线气相进料汽提塔,,

,

对塔板水力学方程求导结合式

,

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返回

个侧线液相进料循环返塔或富吸收油,

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个侧线液相抽出循环抽出或产品抽出

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线裂化气进料和个侧线水蒸气进料塔段物料流示意图如图所示。

分馏塔中各②釜段蓄液量方程塔对于塔釜段用,

打华群韦脂,

设塔底液面高

,

塔板水力学方程已不适因受控而保持恒定则,

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由

③相平衡常数凡计算式馏分的蒸汽压凡”氏朋拟合式来求定〔〕一

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只只即为分馏塔的严格机理动态模

二

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一

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分馏塔中各

塔段的物料流示意图

针对第层塔段第个组分逐板计算动态模型。

可列出分馏塔的

模型简化为了便于仿真系统的开发和编制必须简化所建立的分馏塔严格机理动态模型采用房室法和虚拟组分法来化简能有效地减小。与的值最后分馏塔可按个等效塔段个虚拟组分来处理并能得到以各塔段温度和产品液相组分作为主状态变量各塔段液相滞留量和液相流量作为辅助状态变量的状态方程的一般描述方式,

。

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液相组分衡算方程

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如各塔段温度二

可以化作以下简便形式一

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