專利名稱：催化裂化反應(yīng)深度的觀測(cè)與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管式化學(xué)反應(yīng)器反應(yīng)深度的觀測(cè)與控制方法，屬于化學(xué)反應(yīng)器的控制。對(duì)催化裂化提升管反應(yīng)器的反應(yīng)深度提出了一種在線實(shí)時(shí)衡量方法，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種反應(yīng)深度的閉環(huán)控制。
現(xiàn)有技術(shù)都以反應(yīng)溫度的自動(dòng)控制為主，輔以進(jìn)料溫度和流量的控制或其他可能的控制(參見(jiàn)Advanced Process Control Handbook(Ⅳ);1986-1989，H.P.)，蘇聯(lián)的пиBOBAPOB曾提出用熱效應(yīng)來(lái)衡量反應(yīng)深度，他考查了床層式反應(yīng)器的進(jìn)出口溫度對(duì)反應(yīng)深度的影響，但未考慮催化劑循環(huán)量和其他因素的影響，也未進(jìn)行控制(參見(jiàn)нефтепер.и нефтехнмня No.4 5-6 1981).STONE WEBSTER INC.考慮了催化劑循環(huán)量對(duì)反應(yīng)深度的影響，在反應(yīng)溫度控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了維持循環(huán)量一定的控制系統(tǒng)，循環(huán)量用再生器熱平衡計(jì)算，調(diào)整進(jìn)料溫度用的常規(guī)比例積分調(diào)節(jié)器的給定值，維持循環(huán)量一定。
現(xiàn)有技術(shù)的不足之處是沒(méi)有在線實(shí)時(shí)衡量反應(yīng)深度的方法，反應(yīng)溫度只是影響反應(yīng)深度的一個(gè)因素，在實(shí)際操作中還有很多影響反應(yīng)深度的因素在變化，廣泛采用的反應(yīng)溫度控制既使能維持反應(yīng)溫度不變，也不能維持反應(yīng)深度在期望值，STONE WEBSTER雖然考慮了催化劑循環(huán)量的影響，仍未給出衡量反應(yīng)深度的方法，且用再生器穩(wěn)態(tài)熱平衡計(jì)算催化劑循環(huán)量和所用的控制方法都響應(yīng)很慢，不能滿足實(shí)時(shí)要求。
本發(fā)明的目的是給出一個(gè)在動(dòng)態(tài)情況下衡量反應(yīng)深度的標(biāo)志，以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)深度的動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制。
本發(fā)明考慮到影響反應(yīng)深度的因素進(jìn)料流量、進(jìn)料溫度、反應(yīng)溫度、催化劑溫度和循環(huán)量，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理提出用反應(yīng)熱作為實(shí)時(shí)衡量反應(yīng)深度的標(biāo)志(催化裂化為吸熱反應(yīng)，故稱單位進(jìn)料在反應(yīng)過(guò)程中所需的熱量為反應(yīng)熱)。反應(yīng)熱是不可直接測(cè)量的，影響反應(yīng)熱的催化劑循環(huán)量也沒(méi)有在線實(shí)時(shí)測(cè)量方法，為了隨時(shí)給出反應(yīng)熱的變化信息，本發(fā)明構(gòu)造了一種不可測(cè)變量的觀測(cè)器，及時(shí)地給出了催化劑循環(huán)量和反應(yīng)熱，為反應(yīng)深度的準(zhǔn)確控制提供了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)以反應(yīng)熱為被控變量的閉環(huán)控制系統(tǒng)和基于狀態(tài)方程的、具用狀態(tài)反饋的單值預(yù)估控制系統(tǒng);利用催化劑循環(huán)量和反應(yīng)熱，可以計(jì)算出劑油比、催化碳、再生催化劑含焦量、待生催化劑含焦量、生焦量和燒焦量、再生器各段氧含量和含焦量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了這些工藝指標(biāo)的在線計(jì)算和控制。
一、反應(yīng)深度的觀測(cè)為在線觀測(cè)反應(yīng)熱，本發(fā)明給出了下述反應(yīng)器模型
(1)其中C-單位長(zhǎng)度內(nèi)物料和器壁的熱容;T-溫度;t-時(shí)間;z-反應(yīng)器長(zhǎng)度;Hr-反應(yīng)熱;Hb-熱損失;
a＝So Go+S1 G1+S2 G2So，Go-反應(yīng)物比熱及重量流量，S1，G1-蒸汽比熱及重量流量，S2，G2-催化劑比熱及催化劑循環(huán)量。
為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按實(shí)際反應(yīng)器尺寸、測(cè)點(diǎn)、溫度和物料的分布，將其按長(zhǎng)度分段處理;在每段內(nèi)，假設(shè)溫度、重度、截面積、流量都是不變的;若共分為N段，則第i段可用下述模型表示(i＝0表示進(jìn)反應(yīng)器前)Ci (dTi)/(dt) +Hoi-Hbi＝Goi Hri(2)其中Ci-第i段物料和器壁的熱容;Hbi-熱損失;Hri-第i段反應(yīng)熱;
Hoi=∫n-1nadt]]>(第i段物料出進(jìn)熱焓差)Ti和Ti-1-分別為第i段出、入口溫度。
總的反應(yīng)熱是Hr=Σi=1nHri(3)]]>對(duì)(2)式離散化，并忽略熱損失，得下述方程Ti(k+1)＝Fi(k)+Ts Goi(k)Hri(k) (4)其中Fi(k)＝Ti(k)-Hoi(k)Ts/Ci＝F[Ti-1(k)，Ti(k)，Goi(k)，G1i(k)，G2i(k)]Ts為采樣周期，k表示第k個(gè)采樣時(shí)刻的值;Ti-1(k)，Ti(k)，Goi(k)，G1i(k)，G2i(k)都是可測(cè)的，(催化劑循環(huán)量是不可測(cè)的，其測(cè)定方法將在下面說(shuō)明)因此，F(xiàn)i(k)也是可測(cè)的。
對(duì)于這一非線性系統(tǒng)，可構(gòu)造下述反應(yīng)熱的觀測(cè)算法Hri(k+1)＝(1-γ)Hri(k)+γ〔Ti(k+1)-Fi(k)〕/(Ts Goi) (5)其中0＜γ≤1是可調(diào)參數(shù)(γ＝0.5～0.8較佳)。
由(5)式計(jì)算所得反應(yīng)熱將逐步逼近其真實(shí)值，γ越大逼近越快，但可能有較大的噪聲，因此，需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整γ。
二、催化劑循環(huán)量的觀測(cè)與計(jì)算對(duì)催化裂化裝置，為觀測(cè)反應(yīng)熱，必須先有催化劑循環(huán)量的信息，現(xiàn)有技術(shù)均用再生器穩(wěn)態(tài)熱平衡關(guān)系計(jì)算催化劑循環(huán)量，其結(jié)果不能反映循環(huán)量隨時(shí)的變化。本發(fā)明給出了以下兩種在動(dòng)態(tài)情況下計(jì)算循環(huán)量的方法1.根據(jù)再生器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型計(jì)算催化劑循環(huán)量Σi=1nCgidTgidt=Qb-Qa-Qc-Qe-Qj---(6)]]>
其中i＝1，2，…，n;n-再生器的段數(shù);
Cgi-再生器第i段熱容，Tgi-再生器第i段溫度;
Qb＝Rob Hoc為燒焦產(chǎn)生的熱量，Rob-燒焦時(shí)耗氧速率，可按下式計(jì)算Vrg (dOfg)/(dt) ＝Ra(0.21-Ofg)-Rob將此式離散化，得Ofg(k+1)＝Ofg(k)+〔Ra(k)(0.21-Ofg(k))-Rob(k)〕Ts/Vrg其中Ofg，Ra均可實(shí)測(cè)得到，故可象(5)式一樣給出Rob的觀測(cè)計(jì)算方法Rob(k)＝(1-γ)Rob(k-1)+γ〔Ra(k)(0.21-Ofg(k))-Vrg(Ofg(k)-Ofg(k-1))/Ts〕 (7)Ra-空氣流量，Ofg-再生煙氣氧含量，Vrg-再生器體積;Hoc-燒焦時(shí)每消耗一個(gè)單位氧所產(chǎn)生的熱量;
Qa＝Sa Ra(Tfg-Ta)為空氣帶走的熱量，Ta-空氣進(jìn)再生器的溫度，Tfg-煙氣溫度，Sa-空氣比熱;Qc＝S2 G2(Trg-Trgo)為催化劑帶走的熱量，(8)Trg-再生催化劑溫度，Trgo-進(jìn)再生器的待生催化劑溫度;
Qe-再生器散失的熱量;Qf-由再生器取出的熱量。
在(6)式中，只有催化劑循環(huán)量G2是未知的，其他均為已知參數(shù)或可測(cè)變量。因此，可象(4)(5)式一樣構(gòu)造催化劑循環(huán)量的觀測(cè)器。首先將(6)式離散化，可寫(xiě)成Qc(K)=S2G2(K)(Trg(K)-Trgo(K))]]>=Qb(K)-Qa(K)-Qe(K)-Qf(K)-Σi=1nCgi(Trgi(K+1)-Trgi(K))/Ts]]>
可構(gòu)造下述觀測(cè)器算法G2(k+1)＝(1-γ)G2(k)+γQc(k)/〔S2(Trg(k)-Trgo(k))〕 (9)2.根據(jù)催化劑流動(dòng)特性計(jì)算催化劑循環(huán)量G2=K1μΔP1+K12μ2K2---(10)]]>其中μ為再生滑(塞)閥開(kāi)度;△P為滑閥兩端靜壓差，可按反再壓力、催化劑藏量及設(shè)備尺寸計(jì)算;k1，k2分別為閥門(mén)和管路系數(shù)，取決于閥的尺寸和結(jié)構(gòu)、管路的尺寸和特性，實(shí)用的方法是用第一種方法計(jì)算出的循環(huán)量，在測(cè)量得到μ，△P的基礎(chǔ)上，按(10)式確定k1、k2，實(shí)際使用時(shí)則用第二種方法。
三、單值預(yù)估控制與反應(yīng)深度的閉環(huán)控制利用觀測(cè)得到的反應(yīng)熱作為被控變量，可構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)深度閉環(huán)控制系統(tǒng)。為使控制效果更好，可采用預(yù)估控制(PC)技術(shù)。已有的實(shí)用預(yù)估控制技術(shù)均為基于實(shí)測(cè)階躍或脈沖響應(yīng)的多值預(yù)估控制，占用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間較多，對(duì)干擾的抑制能力不理想，本發(fā)明提出一種基于狀態(tài)空間模型的、具有狀態(tài)反饋的單值預(yù)估控制策略，在占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算量以及對(duì)干擾的抑制方面均有明顯改善。
設(shè)被控對(duì)象的狀態(tài)空間模型是X(k+1)＝AX(k)+BU(k) (11a)Y(k)＝CX(k) (11b)X∈Rn;U∈Rm;Y∈Rm.
本發(fā)明給出下述具有狀態(tài)反饋性質(zhì)的單值預(yù)估控制策略ΔU(k)=F-1(p){Ys(k)-Y(k)-CAP[X(k)-X(k-p)]]]>-Σi=1p[F(p)-F(i)]ΔU(k-i)}]]>
其中F(p)=Σi=1PCAi-1B]]>為階躍響應(yīng)系數(shù);
△U(k)＝U(k)-U(k-1)為每步的控制作用增量;
X(k)和X(k-p)為實(shí)測(cè)狀態(tài)變量;
p為預(yù)估步數(shù)，是在階躍輸入后，被控對(duì)象輸出響應(yīng)達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值的25～50%時(shí)相應(yīng)的采樣周期數(shù)。
四、工藝指標(biāo)計(jì)算由反應(yīng)熱、循環(huán)量可計(jì)算出劑油比ε，汽劑比η，催化碳Cc和待生催化劑含焦量Csε＝G2/Go;(13)η＝Gs/G2 Gs為汽提蒸汽流量;(14)Cc＝Go Hr/(G2 Hc)Hc為生焦熱;
Cs＝Cc+kCo Go/G2 Co為原料含碳，k為汽提系數(shù)。
在循環(huán)量已知的情況下，由(6)式給出的再生器動(dòng)態(tài)模型，可以計(jì)算得到再生器各段耗氧速率，氧含量，燒焦量和再生催化劑含焦量;由再生和待生催化劑的含焦量可以得到生焦量和燒焦量。利用這些計(jì)算結(jié)果可對(duì)催化裂化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行更好的控制，例如汽劑比控制，再生器負(fù)荷與再生催化劑含焦量的控制。
所有觀測(cè)計(jì)算，可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，在屏幕上顯示出來(lái)，或經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器在常規(guī)儀表或記錄儀上顯示記錄。觀測(cè)計(jì)算也可以用具有計(jì)算功能的常規(guī)工業(yè)儀表實(shí)現(xiàn)。
五、實(shí)施例例1對(duì)于催化裂化提升管反應(yīng)器，附

圖1給出了一種實(shí)現(xiàn)反應(yīng)深度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制的方案-反應(yīng)熱預(yù)估(PC)或比例積分(PI)與反應(yīng)溫度比例積分(PI)串級(jí)控制。
附圖1由下列單元組成給定(優(yōu)化)器(1);濾波器(2);控制器(預(yù)估或常規(guī)PI調(diào)節(jié)器)(3);約束(4);內(nèi)回路PID(比例積分微分)調(diào)節(jié)器(5);提升管反應(yīng)器和再生器(6);反應(yīng)熱觀測(cè)器(7)。
下面結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)例作進(jìn)一步的陳述給定(優(yōu)化)器(1)。給定反應(yīng)熱的數(shù)量，可通過(guò)計(jì)算機(jī)及其終端由操作人員通過(guò)鍵盤(pán)給定，或在分布式控制系統(tǒng)中的操作站上由操作人員給定，如果控制器采用常規(guī)儀表，可由操作人員調(diào)整給定旋紐來(lái)給定。
濾波器(2)。它的作用是避免給定值的階躍變化造成的控制作用變化過(guò)大，其輸入是由給定(優(yōu)化)器(1)給定的反應(yīng)熱Hs，其輸出Hsf是作用到控制器(3)的給定，其間的關(guān)系是Hsf(s)＝ 1/(Ts+1) Hs(15)T為濾波器時(shí)間常數(shù)。用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可按下式計(jì)算Hsf(k)＝(1-a)Hs(k)+aHsf(k-1) (16)其中0＜a≤1是濾波系數(shù)(建議a＝0.5～0.8)。
控制器(3)。用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)(12)式給出的單值預(yù)估控制算法，其輸入是濾波后的給定值Hsf(k)，當(dāng)前的實(shí)測(cè)反應(yīng)熱Hr，當(dāng)前和p個(gè)采樣周期以前的狀態(tài)變量X(k)和X(k-p)，對(duì)附圖1所示提升管反應(yīng)器的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，被控對(duì)象的狀態(tài)變量包含提升管各段反應(yīng)溫度和內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)的輸出，由這些變量和模型參數(shù)，可按(12)式計(jì)算得到控制器(3)的輸出△U(k)，也就是內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)的給定。
控制器也可用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，其輸入為Hsf和Hr，輸出為△U。
約束(4)。它的作用是防止控制作用過(guò)大，即送給內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)的給定值Tset應(yīng)在相應(yīng)的約束內(nèi)，使生產(chǎn)裝置的操作不超出規(guī)定的上下限，“約束”設(shè)有以下內(nèi)容
①控制器(3)在每次執(zhí)行時(shí)的變化量△U(k)不能超出設(shè)定的上下限;
②控制器(3)的輸出，即內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)給定值Tset的大小不能超出上下限(本實(shí)施方案中就是反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)的給定值);
由于△U(k)和Tset是由(12)式計(jì)算出來(lái)的，因此當(dāng)其達(dá)到約束極限時(shí)，即按上下限的值送給內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)，這對(duì)于計(jì)算機(jī)是很容易實(shí)現(xiàn)的，若利用常規(guī)儀表，約束(4)也可方便地利用電或氣的限幅器實(shí)現(xiàn)。
③滑(塞)閥開(kāi)度Urc、即內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)輸出的約束，每次改變控制作用時(shí)，滑閥的開(kāi)度可按下式近似計(jì)算a.若△U(k)＞PB〔Uh-Urc(k)〕，則△U(k)＝PB〔Uh-Urc(k)〕;
b.若△U(k)＜PB〔Ul-Urc(k)〕，則△U(k)＝PB〔Ul-Urc(k)〕.
否則按(12)式計(jì)算結(jié)果。
其中Uh、Ul是閥位的上、下限;
PB是內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)的比例度;
Urc(k)是實(shí)測(cè)的閥開(kāi)度。
④再生器負(fù)荷、氣壓機(jī)負(fù)荷、再生器溫度、兩器差壓及其他工藝約束。這要根據(jù)生產(chǎn)裝置情況確定，但對(duì)本控制方案，控制器(3)輸出增加會(huì)使以上操作條件達(dá)到上限，因此當(dāng)達(dá)到上述上限時(shí)，應(yīng)使控制器(3)輸出不再增加;達(dá)到下限時(shí)，控制器(3)輸出不再減小。
內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)。這是現(xiàn)有技術(shù)中廣泛采用的反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)，但其給定值不再由操作人員給定，改由控制器(3)按維持反應(yīng)深度(熱)一定的要求去調(diào)整，就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)本控制方案，需要在現(xiàn)有的反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)上加入反應(yīng)熱的控制器(3)。
提升管反應(yīng)器和再生器(6)。這是被控對(duì)象，實(shí)際的生產(chǎn)裝置。
反應(yīng)熱觀測(cè)器(7)。它以觀測(cè)計(jì)算所得的催化劑循環(huán)量(包括滑閥開(kāi)度Urc，壓降△P等)、實(shí)測(cè)的提升管進(jìn)料流量Go和預(yù)熱溫度Tf、反應(yīng)溫度Tra、再生催化劑溫度Trg等為輸入，按(5)式計(jì)算得到反應(yīng)深度的標(biāo)志-反應(yīng)熱，送給控制器(3)作為被控變量的信息。反應(yīng)熱觀測(cè)器(7)可用任何計(jì)算裝置實(shí)現(xiàn)，如利用計(jì)算機(jī)或分布式系統(tǒng)中的計(jì)算功能，或常規(guī)儀表中的計(jì)算單元等。
本方案已用于工業(yè)裝置上，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和抑制干擾的能力較原有系統(tǒng)提高兩倍以上，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明反應(yīng)溫度波動(dòng)的均方差降低為原來(lái)的1/2，反應(yīng)熱波動(dòng)的均方差值降低為原來(lái)的1/4左右。實(shí)踐證明本方案對(duì)維持裝置的平穩(wěn)運(yùn)行、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高目的產(chǎn)品的收率(汽油或總輕質(zhì)油收率)都有明顯效果。對(duì)蘭州煉油廠60萬(wàn)噸/年的中型催化裂化生產(chǎn)裝置，年經(jīng)濟(jì)效益在100萬(wàn)元以上。
例2，附圖2給出了另一種實(shí)現(xiàn)催化裂化反應(yīng)深度閉環(huán)控制的實(shí)施方案。
附圖2由下列單元組成給定(優(yōu)化)器(1);濾波器(2);約束(4);提升管反應(yīng)器和再生器(6);反應(yīng)熱觀測(cè)器(7);反應(yīng)熱預(yù)估控制或PID控制(8)。
這一方案中，給定器(1)、濾波器(2)、約束(4)、提升管反應(yīng)器和再生器(6)、反應(yīng)熱觀測(cè)器(7)均與前述相同，不同的是去掉了現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的反應(yīng)溫度PID調(diào)節(jié)器，改為以反應(yīng)熱為被控變量的反應(yīng)熱預(yù)估控制或PID控制(8)。若采用預(yù)估控制策略，可通過(guò)計(jì)算機(jī)或分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其計(jì)算方法與前述相同，若采用PID控制，可由常規(guī)PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，也可由計(jì)算機(jī)或分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
例3，附圖3是汽劑比控制的一個(gè)實(shí)施方案。
附圖3由下列單元組成給定(優(yōu)化)器(1);控制器(預(yù)估或常規(guī)PID調(diào)節(jié)器)(3);內(nèi)回路PID(比例積分微分)調(diào)節(jié)器(5);汽提蒸汽流量系統(tǒng)(9);催化劑循環(huán)量計(jì)算模塊(10);汽劑比計(jì)算模塊(11)。
這一方案中，內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)和汽提蒸汽流量系統(tǒng)(9)構(gòu)成汽提蒸汽流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是現(xiàn)有技術(shù)，催化劑循環(huán)量計(jì)算模塊(10)和汽劑比計(jì)算模塊(11)可分別按(10)式和(14)式由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，或由氣動(dòng)或電動(dòng)單元組合儀表中的計(jì)算單元實(shí)現(xiàn);由汽劑比計(jì)算模塊(11)計(jì)算出來(lái)的汽劑比η送給由給定器(1)和控制器(3)構(gòu)成的比值控制器，當(dāng)汽劑比η與給定的汽劑比ηs不相同時(shí)，控制器(3)輸出改變汽提蒸汽流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器(5)的給定值Gss，以維持汽劑比為所需值。給定器(1)和控制器(3)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可用氣動(dòng)或電動(dòng)單元組合儀表實(shí)現(xiàn)。
例4，附圖4是兩段再生器負(fù)荷控制實(shí)施方案。
附圖4由下列單元組成給定(優(yōu)化)器(1);約束(4);負(fù)荷控制器(12);二段主風(fēng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)(13);再生器(14);再生催化劑含焦量計(jì)算模塊(15);兩段氧含量計(jì)算模塊(16)。
本方案中，二段主風(fēng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)(13)為現(xiàn)有技術(shù);再生器(14)為實(shí)際生產(chǎn)裝置;再生催化劑含焦量計(jì)算模塊(15)和兩段氧含量計(jì)算模塊(16)為本說(shuō)明書(shū)第四節(jié)所述計(jì)算結(jié)果，分別為C2和O2，均由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn);負(fù)荷控制器(12)也由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，它的作用是，首先由操作人員選定用C2還是O2作為被控變量，然后根據(jù)計(jì)算所得的C2或O2，與給定(優(yōu)化)器(1)給出的優(yōu)化值C2s或O2s進(jìn)行比較，通過(guò)負(fù)荷控制器(12)(預(yù)估控制或PID控制)和約束(4)，計(jì)算出二段主風(fēng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)(13)的給定值Oas，調(diào)節(jié)二段主風(fēng)流量Qa，使再生器負(fù)荷最佳。
權(quán)利要求
1.催化裂化反應(yīng)深度的觀測(cè)與控制，其特征在于基于再生器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，以實(shí)測(cè)氧含量、溫度、壓力、催化劑藏量和主風(fēng)流量為依據(jù)的在線實(shí)時(shí)計(jì)算催化劑循環(huán)量，或以實(shí)測(cè)滑(塞)閥開(kāi)度和催化劑在閥兩端形成的壓降來(lái)計(jì)算催化劑循環(huán)量，以及基于提升管反應(yīng)器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，以實(shí)測(cè)的進(jìn)料流量和溫度、反應(yīng)溫度、再生催化劑溫度和上述計(jì)算所得的催化劑循環(huán)量為依據(jù)的反應(yīng)熱的在線實(shí)時(shí)觀測(cè)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)以觀測(cè)所得的反應(yīng)熱為被控變量的閉環(huán)控制系統(tǒng)和基于狀態(tài)方程的、具有狀態(tài)反饋的單值預(yù)估控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的方法，其特征是由反應(yīng)熱和催化劑循環(huán)量進(jìn)一步計(jì)算出劑油比、催化碳、再生催化劑含焦量、待生催化劑含焦量、生焦量和燒焦量、再生器各段氧含量和含焦量，從而實(shí)現(xiàn)了利用這些變量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
全文摘要
對(duì)于催化裂化提升管式反應(yīng)器，用單位進(jìn)料在反應(yīng)時(shí)所需的熱量(稱反應(yīng)熱)來(lái)衡量反應(yīng)深度；用基于動(dòng)態(tài)模型的觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)反應(yīng)熱和催化劑循環(huán)量的在線實(shí)時(shí)計(jì)算；并以觀測(cè)計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，應(yīng)用具有狀態(tài)反饋的單值預(yù)估控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)熱的動(dòng)態(tài)優(yōu)化閉環(huán)控制，使反應(yīng)深度穩(wěn)定地控制在預(yù)期值上，從而使反應(yīng)器及其有關(guān)部分的操作更平穩(wěn)，目的產(chǎn)品的產(chǎn)率得到提高。利用觀測(cè)所得催化劑循環(huán)量和反應(yīng)熱，可導(dǎo)出很多工藝指標(biāo)的在線計(jì)算結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的先進(jìn)控制。
文檔編號(hào)C10G47/36GK1060490SQ9010819
公開(kāi)日1992年4月22日 申請(qǐng)日期1990年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月12日
發(fā)明者袁璞, 鄭遠(yuǎn)揚(yáng), 黃德先, 吳峰, 從松波, 江青茵 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 石油大學(xué)研究生部(北京)中國(guó)石油化工總公司蘭州煉油化工總廠