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作者簡介
目次
商品簡介
本書對工業上常用的催化裂化裝置類型建立了嚴格的動態機理模型。首先，建立最基本的單提升管、單段密相床再生的催化裂化裝置動態模型，在此基礎上建立包括兩段式提升管、兩段密相床再生、前置燒焦罐式兩段再生、催化劑循環系統、壓力系統及分餾塔底和回煉系統等單元在內的擴展動態模型。然后，在催化裂化裝置動態機理模型的基礎上，對催化裂化裝置的動態特性以及穩定性進行了分析。最后，運用過程控制與工藝設計一體化研究的方法，基于催化裂化裝置動態數學模型，對其常規控制結構選擇問題進行了分析和優化求解；從操作和控制的角度，對其裕量問題進行了動態分析；在此基礎上，對其控制與工藝集成優化設計問題進行了研究。本書內容涵蓋化工動態學、過程控制、化工系統工程等多個學科專業的知識，反映了最新進展。 本書可供從事過程控制的科研與工程技術人員，以及致力于過程系統優化研究的工藝設計人員參考。
作者簡介
羅雄麟，男，1963年4月生。中國石油大學(北京)教授，博士生導師、控制科學與工程學科負責人、自動化系主任。主持和參加國家和省部級科研項目20多項，獲省部級科技進步一等獎和二等獎3項。主編和參編教材或叢書4部，出版專著2部，發表學術研究論文110多篇。國家發明專利授權6項。
目次
叢書序
前言
第1章 緒論
第2章 過程控制與工藝設計一體化基礎
2.1 背景
2.2 過程可控性分析
2.2.1 可控性開環指示
2.2.2 過程動態特性的經濟分析
2.3 常規控制結構選擇
2.3.1 多回路PID控制器超結構
2.3.2 常規控制結構選擇問題的數學描述
2.4 控制與工藝集成優化設計
2.4.1 控制和工藝集成優化設計問題的數學描述
2.4.2 混合整數動態優化算法
2.4.3 集成優化設計與分步序貫設計的比較
2.5 合理設計裕量的確定
第3章 催化裂化裝置基本動態機理模型
3.1 數學模型整體考慮
3.2 提升管反應器動態機理模型
3.2.1 提升管反應器動態模型的建立
3.2.2 原料性質對催化裂化反應動力學的影響
3.2.3 動態數學模型的空間離散化處理
3.3 汽提段動態機理模型
3.4 再生器動態機理模型
3.4.1 再生反應動力學與流化模型
3.4.2 再生器動態模型
3.5 考慮純滯后的催化裂化裝置動態數學模型
3.5.1 催化裂化裝置中的純滯后時間
3.5.2 純滯后時間在催化裂化裝置動態模型中的體現
3.6 催化裂化裝置數學模型的求解和線性化
3.6.1 數學模型的求解
3.6.2 催化裂化裝置動態數學模型的線性化
第4章 催化裂化裝置擴展動態機理模型
4.1 兩段式提升管反應器動態機理模型
4.1.1 第一段提升管動態模型
4.1.2 第二段提升管動態模型
4.1.3 兩段式提升管反應器汽提段動態模型
4.2 兩段密相床再生器動態機理模型
4.2.1 第一段再生器動態模型
4.2.2 第二段再生器動態模型
4.3 前置燒焦罐式高效再生器動態機理模型
4.3.1 燒焦罐動態模型
4.3.2 高效再生器二密相床動態模型
4.4 兩器壓力平衡與催化劑循環速率的計算
4.4.1 待生線路壓力平衡
4.4.2 再生線路壓力平衡
4.4.3 催化劑內循環線路壓力平衡
4.5 壓力系統動態機理模型
4.5.1 沉降器壓力動態模型
4.5.2 分餾塔壓力動態模型
4.5.3 分餾塔頂油氣分離罐壓力動態模型
4.5.4 再生器壓力動態模型
4.6 分餾塔底和回煉系統動態機理模型
第5章 催化裂化裝置動態特性及穩定性分析
5.1 催化裂化裝置動態模擬結果
5.2 催化裂化裝置動態特性分析
5.2.1 動態特性分析
5.2.2 動態特性分析結論
5.3 催化裂化裝置穩定性分析
5.3.1 不作任何控制時系統的穩定性
5.3.2 在控制藏量的條件下系統的穩定性
5.3.3 系統穩定性分析綜合仿真
5.4 兩段式提升管催化裂化裝置動態特性及穩定性分析
5.4.1 兩段式提升管催化裂化裝置反應溫度控制開環動態模擬
5.4.2 兩段式提升管催化裂化裝置反應溫度控制閉環動態模擬
5.4.3 兩段式提升管催化裂化裝置穩定性分析
第6章 催化裂化裝置控制結構分析與設計
6.1 變量分析
6.2 催化裂化裝置常規控制結構選擇問題的數學描述
6.2.1 催化裂化裝置過程動態數學模型
6.2.2 多回路數字PID控制器結構及其動態數學模型
6.2.3 目標函數
6.2.4 數學描述
6.3 混合整數動態優化算法
6.3.1 求解原理
6.3.2 簡單示例
6.4 催化裂化裝置常規控制結構選擇問題的求解結果
第7章 催化裂化裝置設計裕量的動態分析
7.1 穩態裕量和動態裕量
7.2 主風裕量的動態分析
7.2.1 主風穩態裕量的優化計算
7.2.2 主風動態裕量的優化計算
7.2.3 主風裕量的實例分析
7.3 藏量和主風裕量的綜合動態分析
7.3.1 藏量和主風穩態裕量的優化計算
7.3.2 藏量和主風動態裕量的優化計算
7.3.3 藏量和主風裕量的實例分析
7.4 設計裕量與控制性能的關系
第8章 催化裂化裝置控制與工藝集成優化設計
8.1 控制與工藝集成設計概述
8.2 催化裂化裝置集成優化設計問題的數學描述
8.2.1 過程動態數學模型
8.2.2 控制器結構及其動態數學模型
8.2.3 過程不確定性數學模型
8.2.4 過程約束
8.2.5 目標函數
8.2.6 數學描述
8.3 催化裂化裝置集成優化設計問題的求解方法
8.3.1 多目標優化
8.3.2 混合整數動態優化
8.3.3 權衡
8.4 集成優化設計結果
第9章 展望
附錄 催化裂化裝置反應—再生系統工藝計算
再生器燃燒計算
再生器熱平衡計算
反應器熱平衡計算
再生器燒焦計算
參考文獻
前言
第1章 緒論
第2章 過程控制與工藝設計一體化基礎
2.1 背景
2.2 過程可控性分析
2.2.1 可控性開環指示
2.2.2 過程動態特性的經濟分析
2.3 常規控制結構選擇
2.3.1 多回路PID控制器超結構
2.3.2 常規控制結構選擇問題的數學描述
2.4 控制與工藝集成優化設計
2.4.1 控制和工藝集成優化設計問題的數學描述
2.4.2 混合整數動態優化算法
2.4.3 集成優化設計與分步序貫設計的比較
2.5 合理設計裕量的確定
第3章 催化裂化裝置基本動態機理模型
3.1 數學模型整體考慮
3.2 提升管反應器動態機理模型
3.2.1 提升管反應器動態模型的建立
3.2.2 原料性質對催化裂化反應動力學的影響
3.2.3 動態數學模型的空間離散化處理
3.3 汽提段動態機理模型
3.4 再生器動態機理模型
3.4.1 再生反應動力學與流化模型
3.4.2 再生器動態模型
3.5 考慮純滯后的催化裂化裝置動態數學模型
3.5.1 催化裂化裝置中的純滯后時間
3.5.2 純滯后時間在催化裂化裝置動態模型中的體現
3.6 催化裂化裝置數學模型的求解和線性化
3.6.1 數學模型的求解
3.6.2 催化裂化裝置動態數學模型的線性化
第4章 催化裂化裝置擴展動態機理模型
4.1 兩段式提升管反應器動態機理模型
4.1.1 第一段提升管動態模型
4.1.2 第二段提升管動態模型
4.1.3 兩段式提升管反應器汽提段動態模型
4.2 兩段密相床再生器動態機理模型
4.2.1 第一段再生器動態模型
4.2.2 第二段再生器動態模型
4.3 前置燒焦罐式高效再生器動態機理模型
4.3.1 燒焦罐動態模型
4.3.2 高效再生器二密相床動態模型
4.4 兩器壓力平衡與催化劑循環速率的計算
4.4.1 待生線路壓力平衡
4.4.2 再生線路壓力平衡
4.4.3 催化劑內循環線路壓力平衡
4.5 壓力系統動態機理模型
4.5.1 沉降器壓力動態模型
4.5.2 分餾塔壓力動態模型
4.5.3 分餾塔頂油氣分離罐壓力動態模型
4.5.4 再生器壓力動態模型
4.6 分餾塔底和回煉系統動態機理模型
第5章 催化裂化裝置動態特性及穩定性分析
5.1 催化裂化裝置動態模擬結果
5.2 催化裂化裝置動態特性分析
5.2.1 動態特性分析
5.2.2 動態特性分析結論
5.3 催化裂化裝置穩定性分析
5.3.1 不作任何控制時系統的穩定性
5.3.2 在控制藏量的條件下系統的穩定性
5.3.3 系統穩定性分析綜合仿真
5.4 兩段式提升管催化裂化裝置動態特性及穩定性分析
5.4.1 兩段式提升管催化裂化裝置反應溫度控制開環動態模擬
5.4.2 兩段式提升管催化裂化裝置反應溫度控制閉環動態模擬
5.4.3 兩段式提升管催化裂化裝置穩定性分析
第6章 催化裂化裝置控制結構分析與設計
6.1 變量分析
6.2 催化裂化裝置常規控制結構選擇問題的數學描述
6.2.1 催化裂化裝置過程動態數學模型
6.2.2 多回路數字PID控制器結構及其動態數學模型
6.2.3 目標函數
6.2.4 數學描述
6.3 混合整數動態優化算法
6.3.1 求解原理
6.3.2 簡單示例
6.4 催化裂化裝置常規控制結構選擇問題的求解結果
第7章 催化裂化裝置設計裕量的動態分析
7.1 穩態裕量和動態裕量
7.2 主風裕量的動態分析
7.2.1 主風穩態裕量的優化計算
7.2.2 主風動態裕量的優化計算
7.2.3 主風裕量的實例分析
7.3 藏量和主風裕量的綜合動態分析
7.3.1 藏量和主風穩態裕量的優化計算
7.3.2 藏量和主風動態裕量的優化計算
7.3.3 藏量和主風裕量的實例分析
7.4 設計裕量與控制性能的關系
第8章 催化裂化裝置控制與工藝集成優化設計
8.1 控制與工藝集成設計概述
8.2 催化裂化裝置集成優化設計問題的數學描述
8.2.1 過程動態數學模型
8.2.2 控制器結構及其動態數學模型
8.2.3 過程不確定性數學模型
8.2.4 過程約束
8.2.5 目標函數
8.2.6 數學描述
8.3 催化裂化裝置集成優化設計問題的求解方法
8.3.1 多目標優化
8.3.2 混合整數動態優化
8.3.3 權衡
8.4 集成優化設計結果
第9章 展望
附錄 催化裂化裝置反應—再生系統工藝計算
再生器燃燒計算
再生器熱平衡計算
反應器熱平衡計算
再生器燒焦計算
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