相关积分方法的乙炔加氢反应器操作调优

乙炔加氢反应器是乙烯回收系统的一个重要组成部分,其操作的好坏直接影响产品的质量和经济效益。对乙炔加氢反应装置,采用常规操作方法经常会造成乙炔加氢反应器的过加氢现象,并会降低催化剂的选择性。相关积分优化方法是一种无须建模模型对象,仅通过计算操作调优变量与目标函数的相关积分便可以实现对过程操作调优的方法,目前已在催化裂化、酮苯脱蜡等装置中应用。本文提出了一种加约束的相关积分优化方法,利用一种新的乘子罚函数方法对操作变量加以约束,并应用到乙炔加氢反应器中对其进行操作调优,无需建立对象模型,在保证乙炔出口浓度在所要求范围内的基础上提高了催化剂的选择性,并在中石化某烯烃厂的乙炔加氢装置进行了实例验证,验证结果证实了所提方法的可行性和有效性。     

克劳斯转化器中流动与化学反应的模拟

目前,克劳斯工艺是硫磺回收采用的主要技术,克劳斯硫磺回收工艺已广泛应用于炼厂气加工、合成氨和甲醇原料气生产、天然气净化等石油、天然气、煤加工过程中,通过克劳斯法而得到的硫磺产量高达硫磺总产量的60%以上,因此对其进行研究对整个硫磺回收过程具有重要意义。用计算机对硫磺回收装置进行模拟,能定量地描述各操作参数对装置运转情况的影响,经对比、分析、优化,筛选出最佳工艺操作条件,从而优化操作,降低尾气硫含量。本文采用Fluent软件,建立了克劳斯转化器中催化反应过程的数学模型,分别对入口流速为45 m/s、57 m/s和70 m/s、温度为473K至1073K条件下的克劳斯转化器中的流动和反应进行了数值模拟研究。模拟结果表明,在合适的范围内,进口流速的变化对整个反应器的影响可以忽略不计。通过S_2的质量分数、组分浓度以及化学反应热效应的云图可以看出,催化剂床层在整个转化器中很好的起到了流量分配器的作用,各个组分在催化剂床层中以及下方都出现了较均匀的分布。在473K~873K温度范围内,S_2质量分数随温度的提高而增大,在873K~973K温度范围内,S_2质量分数随温度提高的变化非常不明显,因此该催化反应的最优温度为873K。本文的结果将为改建或新建的同类装置提供参考。     

贵金属热电偶在硫磺炉上的应用

硫磺回收装置是所有炼油厂重要且必不可少的环保装置,通过它使原油中的硫得以回收并生成硫磺产品,从而避免了炼制过程中因排放酸性气体而造成环境污染。硫磺炉是整个硫磺回收装置的核心设备,其炉膛温度非常高,通常在1200～1450℃,最高时达1500℃。长久以来,关于硫磺炉炉膛温度的测量,一直是行业内的难题。Endress+Hauser的T781系列贵金属热电偶解决了这样一个难题,它能够安全可靠、长寿命地测量硫磺炉炉膛温度。     

燃料油型炼油厂腐蚀调查及分析研究

介绍了某燃料油型炼油厂装置的腐蚀调查情况,详细描述了各装置的主要腐蚀问题。蒸馏装置常压塔顶腐蚀严重、加氢裂化装置的高压换热器腐蚀严重、延迟焦化装置部分冷却器腐蚀严重、硫磺回收装置酸性水分液罐腐蚀明显、制氢装置的内衬不锈钢板的反应器严重开裂。结合装置运行情况,本文分析了腐蚀原因,提出相应的解决措施和建议,旨在为同类炼油装置腐蚀与防护提供参考。     

先进控制技术在硫磺回收联合装置的应用

硫磺回收联合装置采用克劳斯工艺,从炼油生产过程中产生的含有硫化氢的酸性气中回收硫磺。由于酸性气进料流量及组成存在波动,各单元物料平衡和能量平衡耦合严重,常规PID控制效果不理想。为了克服上述问题,决定对装置实施先进控制系统。对硫磺回收联合装置,采用高级多变量鲁棒预测控制软件建立先进控制系统,以克服进料波动的影响,使得装置平稳率明显提高。统计数据表明,关键工艺参数的标准方差平均降低30%,减少了操作人员的劳动强度,SO_2排放下降7.3%,创造了可观的经济效益以及良好的社会效益。该研究成果具有广阔的推广前景。     

WebField ECS-100在硫磺回收联合装置的应用

随着中国加工进口含硫原油的持续增长和日渐严格的环保要求,对油品进行各种各样的脱硫处理成为必要过程,脱硫不仅可提高油品质量,降低对生产装置的腐蚀,还能够得到重要的工业原料硫磺,提高企业总体效益,因此硫磺回收装置也成为石油加工企业越来越重要的配套装置。中国石化广州分公司的千万吨炼油改造的配套的2×7万吨/年硫磺回收联合装置,采用了浙江中控技术股份有限公司的WebField ECS-100控制系统对硫磺回收联合装置进行自动监控。     

乙烯装置碳二加氢反应器动态建模与控制

乙烯装置碳二加氢反应过程是乙烯工艺流程中非常重要的一个环节,本身具有复杂性,现场装置的反应过程和实验室的机理研究有很大出入,同时碳二加氢反应非常灵敏,且处于生产流程的中部,可变的操作条件较少,精确操作比较困难.因而对碳二加氢反应过程的研究是目前国内乙烯装置技术改造的一个重要内容.本文基于乙烯装置中碳二加氢反应过程机理,采用HYSYS流程模拟软件建立了加氢反应器的稳态和动态模型.通过对模拟结果与实际工业过程数据的对比表明,模型的误差在5％以内,能够满足工业过程建模的要求.同时,本文对碳二加氢反应器的常规PID控制方案进行了测试,针对反应器进料温度的变化和氢炔比的变化,分析了反应器的动态响应,讨论了不同进料工况下的操作条件对反应过程的影响.结果表明,碳二加氢反应器控制方案在反应条件变化时是稳定的,可以用于指导实际生产.     

催化裂化提升管反应器数学模拟新方法

催化裂化提升管反应器数学模型基本上都是基于平推流反应器的假设建立起来的,但是由于其内部流动、传热以及反应过程非常复杂、偏离平推流较大,所以在模型的实际应用中必须用装置因数去校正,表现出较强的经验性,为了改变这种状况,本文通过研究分析,提出了对催化裂化提升管反应器进行多维微分模拟的研究方法,从根本上把反应器结构尺寸、物流入口条件,流动特征及传热特征等影响考虑进来,把流动、传热、传质、裂化反应以及湍流脉动作用全部纲入模型中,建立催化裂化提升管反应器的流动反应综合模型,通过对模型的求解,可以得到提升管反应器内催化剂颗粒及油气的速度分布、温度分布以及组分分布,从而揭示工业提升管反应器内的化学工程信息。这些数据对工业提升管反应器的设计、操作优化及新技术的实施都是十分重要的。     

柴油加氢反应过程的动态仿真

针对国内石化行业的柴油加氢精制工艺,重点研究了加氢精制反应器.主要目的在于通过建立柴油加氢反应器的动态模型,为开发出柴油加氢工艺的动态仿真软件提供可靠的依据.在反应器模型分析过程中,采用新的思路,通过对反应器类型和反应网络的分析,确定了反应动力学模型,并建立了物料衡算、能量衡算等方程,进而建立了反应器的动态数学模型.模型计算结果与实际工艺值相符,准确地反应了装置正常运行时的状态,说明了数学模型的正确性.工艺仿真系统的建立,成功地应用于国内石化企业员工的培训工作,效果显著.     

炼油厂氢气系统全局优化技术及应用

针对炼化企业普遍存在氢气资源利用率低、消耗成本高的问题,提出了操作优化、氢网络优化、调度优化技术相结合的氢气系统全局优化方法。首先,构建氢耗过程定量评价指标,通过关联分析获得耗氢装置的最佳操作条件;然后,基于氢夹点分析获得氢气系统最佳匹配网络,通过氢气管网优化改造,实现氢气资源的优化分级利用;最后,以临氢装置耗氢需求及氢管网运行状态为约束、以系统运行总成本最低为目标构建调度优化模型,并开发氢气系统调度优化平台,以指导氢气系统进行优化调度。应用表明:通过操作优化可有效降低加氢装置的氢损耗、氢气提纯成本和氢气损失,显著提升氢气系统管理的精细化、智能化程度。     

一种新型控制器——Honeywell Profit Loop在精馏塔控制系统中的应用

本文介绍霍尼韦尔公司的PKS（过程知识系统）系统控制中的Profit Loop控制器在云天化公司聚甲醛装置的精馏塔控制系统中的应用。概述了C462精馏塔的工艺流程,分析了控制中存在的主要问题,对该精馏塔控制系统的改进方案、Profit Loop控制器的应用、实施及实施效果进行了重点描述。     

模糊PID算法在燃气热水器水温控制中的应用

燃气热水器的水加热过程是非线性、时变的纯延迟控制过程,在燃气热水器水温控制系统中采用传统的PID控制算法进行温度控制难以达到满意的效果。本文提出一种采用模糊算法在线自动整定PID参数的方法,实现了燃气热水器水温的高精度恒温控制。结果表明:采用模糊PID算法的控制器响应快,超调小,控制效果更好。     

Loop status monitoring and fault localisation

Loop status monitoring involves the declaration of deterministic trends, such as oscillations and drifting, in loops that are in multi-loop plant configurations. By analysing various time domain statistics pertaining to PI/PID control loops, a trend can be recognised as one of seven categories. The scientific basis for working with the particular statistics is given and the categorisation process is described. These statistics can be combined to produce an Overall Loop Performance Index for each loop, which can be compared to localise a single fault in a multi-loop arrangement. Estimation methods for these time domain statistics are outlined and the performance of the approach is demonstrated on both simulated and real plant data sets.     

基于T-S模型的自校正模糊PID控制器的设计

基于Takagi和Sugeno的模糊控制模型，设计了基于T-S模型的积分分离算法的模糊PID控制器，同时引入了继电反馈控制进行模糊PID控制器初始值的整定，实现了自校正模糊PID控制器。通过对工业过程的时滞对象的数字仿真分析表明，该控制器获得了很好的静动态性能、鲁棒性和抗干扰能力，为实现自动型控制器提供了简单而又实用的新方法。     

基于VOC检测的光离子化检测器的实验研究

采用光离子化检测器(PID)传感器对挥发性有机化合物(vOC)气体进行检测,通过对PID的研究,自行设计适合本系统的PID检测器结构,并搭建了一套完整的检测系统.通过实验证明:所搭建的以PID检测器为核心的VOC气体检测系统已能够实现对VOC气体的定量检测.确定实验流量为160～170 mL/min,且在(0～5) ×10-6内传感器响应呈线性关系.     

PID控制算法在视频跟踪系统中的实现

提出了视频跟踪系统中利用PID算法控制云台的实现方法,并分析了该算法的控制原理和实现过程,阐述了其控制流程及其参数的确定.在视频跟踪系统中,系统能否准确识别、及时锁定并实时跟踪目标的前提在于CCD能否准确及时地摄入目标,从而为系统提供良好的目标图像源.提出的云台控制方法经过实际系统测试表明,只要选择合理的PID参数,就能克服云台在高速旋转过程中产生的过冲和抖动现象,使云台在视频跟踪过程中准确到位,以满足整个视频跟踪系统的实时性、准确性和稳定性的要求.     

基于神经网络的回转窑建模及其优化控制设计

实现水泥回转窑温度稳定性控制,水泥回转窑熟料煅烧是一个涉及传质、传热和物理化学反应的复杂多变量、多扰动非线性过程。为了稳定回转窑烧成温度以提高孰料烧成质量,降低能耗,传统的控制方法,存在干扰大,稳定时间长等问题。在分析水泥回转窑工艺的基础上,采用Elman神经网络建立回转窑系统的模型,提出BP神经网络的PID控制方法,根据系统的运行状态,调节PID控制器的参数,以达到性能指标,设计了回转窑温度优化控制器,具有超调量小、动态性好、收敛速度快和控制精度高等优点。进行仿真的结果表明,回转窑烧成带温度逐渐趋于稳定,实现了对水泥回转窑的优化控制。     

天然气脱酸气装置动态建模及分析

天然气脱酸气装置是天然气开发过程中重要的组成部分,由于脱酸气装置的来气量经常发生变动,致使装置运行偏离最优工况。本文基于川渝地区某高含硫天然气脱酸气装置,首次应用HYSYS Dynamic流程模拟软件,建立天然气脱酸气装置动态模型,研究脱酸气装置在原料气的进气量在80%～130%负荷变化时,整套装置的动态响应过程,确定了常规PID控制方案对吸收剂循环量控制滞后,造成装置在高负荷下,产品气质量达不到标准;针对动态分析发现的问题,本文提出了一种比例控制方案,依据原料气的处理量的变化比例调节吸收剂循环量,并根据进入再生塔的富吸收液流量比例调节再生塔重沸器的负荷。动态分析表明,在原料气负荷变动条件下,装置可以始终保持产品气质量在要求之内,再生塔负荷也可以根据处理量的变化而自动调节,在低负荷运行时,降低装置的能耗。此比例控制方案大大提高了装置的操作弹性。     

基于连续继电辨识的自整定PID控制器

提出采用连续继电反馈实验辩识高精度的过程模型，基于内模原理设计PID控制器的方法。通过对时滞工业过程对象的数字仿真研究．控制结果表明该控制方法可获得很好的动态性能、鲁棒性和抗干扰能力．是实现自整定PID控制器的一种简单、有效方法。     

基于dSPACE的混合动力轿车AMT电机控制系统

在开发混合动力轿车电机驱动的AMT(机械式自动变速器,AutomatedManualTransmission)过程中,一项重要的工作就是对选档、换档和离合器驱动电机的调节与控制。文章通过建模工具MATLAB/Simulink建立了电机PID控制算法和控制系统模型;采用DS1401/1501的dSPACE实时仿真环境自动生成控制器实时代码。dSPACE的实时仿真系统具有与被控系统的硬件接口,可以与实际电机系统直接相连。通过这个仿真平台构成实现了AMT的HIL(硬件在回路,HardwareIntheLoop)仿真测试系统。在此基础上分析了电动机的控制方法,最后给出了实验测试结果。该系统已应用于混合动力轿车的开发中。