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1、电信学院毕业设计开题报告 作者： 日期：2 电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名董位安专业 自动化 班级自动化6班学 号12220618指导教师赵小强题目类型技术开发题 目重整芳烃抽提联合装置重整控制系统设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 工业是第二产业的重要组成部分，按照生产方式分为两大类，分别是不间断连续生产方式的，如石化、化工行业统称为流程工业；另一种是非连续性生产的方式，如汽车制造业，称为离散工业。面对全球激烈的商业竞争 , 流程工业企业纷纷通过提高产品质量、 降低运营成本和缩短交货期等手段来提升自己的竞争力。事实上 , 随着
2、现代流程工业日趋大型化、复杂化, 企业自动化水平的高低将成为决定企业成败的关键因素之一 。 流程工业的主要特点如下： （1）在生产计划方面。流程工业的生产计划可以从生产过程的任一具有明显工艺特征的环节开始；流程工业采用过程结构和配方进行物料需求计划；流程工业一般同时考虑生产能力和物料；流程工业的生产主要面向库存，没有作业单的概念，作业计划中也没有可供调节的时间。(2)在工程设计方面。流程工业中新产品开发过程不必与正常的生产管理、制造过程集成，可以不包括工程设计分系统。(3)在调度管理方面。流程工业中要考虑产品配方、产品混合、物料平衡、污染防治等问题，需要进行主产品、副产品、协产品、废品、成品、
3、半成品和回流物的管理，热蒸汽、冷冻水、压缩空气、水、电等动力能源辅助系统也应纳入CIMS的集成框架；流程工业中生产过程的柔性是靠改变各装置间的物流分配和生产装置的工作点来实现的，必须由先进的在线优化、控制技术来保证。(4)在信息处理方面。流程工业要求实时在线采集大量的生产过程数据、工艺质量数据、设备状态数据等，要及时处理大量的动态数据，保存许多历史数据，并以图表、图形的形式予以显示。(5)在安全可靠性方面。流程工业由于生产的连续性和大型化，保证生产的高效、安全、稳定运行，实现稳产、高产，才能获取最大的经济效益，因此安全可靠生产是流程工业的首要任务，必须实现全生产过程的动态监控，使其成为CIMS
4、集成系统中不可缺少的一部分。(6)在经营决策方面。流程工业主要通过稳产、高产、提高产品产量和质量、降低能耗和原料、减少污染来提高生产率，增加经济效益,因而流程工业需更注重生产过程中资金流的管理。(7)在人的作用方面。流程工业由于生产的连续性，更强调基础自动化的重要性，生产加工过程自动化程度较高，人的作用主要是监视生产装置的运行、调节运行参数等，一般不需要直接参与加工。(8)在理论研究方面。流程工业由于起步较晚，在体系结构、柔性生产、优化调度、集成模式和集成环境等方面都缺乏有效的理论指导，急需进行相关的理论研究。 离散工业应用的典型即为石化工业产业。石油化工是化学工业的重要组成部分，在国民经济的
5、发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料 （塑料、合成纤维、合成橡胶）。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化
6、工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。石油化工产品与人们的生活密切相关，大到太空的飞船、天上的飞机、海上的轮船、陆地上的火车、汽车，小到我们日常使用的电脑、办公桌、牙刷、毛巾、食品包装容器、多彩多姿的服饰、各式各样的建材与装潢用品和变化多端的游乐器具等等，都跟石油化工有着密切的关系。可以说，我们日常生活中的“衣、食、住、行”样样都离不开石化产品。因此，石化产业生产效率的高低影响着国民物质生活水平的高低，要提高其生产效率自动化控制与检测是关键，而系统设计是实现自动化以提高其生产效率的
7、基础。参考文献：1. 陈夕松 汪木兰 主编，过程控制系统，科学出版社2. 王行愚 编著，控制论基础 ，华东化工学院出版社3. 黄德先 王京春 金以慧主编，过程控制系统，北京清华大学出版社,4. 袁任光 编著，集散型控制系统应用技术与实例，机械工业出版社5. 王常力 罗安 主编，分布式控制系统（DCS）设计与应用实例，电子工业出版社6. 新型PID控制及其应用M . 陶永华.北京:机械工业出版社, 19997. 叶成旭 编著，过程控制工程训练系统设计与研究，南京南京理工大学8. 陈晓 编著，基于的洁净厂房设备监控系统的设计与应用，上海上海交通大学9. D.K.Anand,R.B.Zmood,Mo
8、dels for Control Systens. Intronduction to CONTROL SYSTEMS,Butterworth Heinemann10. Amir Firoozshahi. High speed redundant Multi-Network DCS-based in Innovative Tank Gauging Control SystemJ .Advanced Computer Control International Conference,2010：333-33711. Siemens AG. How to configure faceplate in
9、WinCC V7Z.Siemens, 20112、 主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程（1） 工业控制算法选择重整系统选择 PID控制算法。在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活。控制点包
10、含三种比较简单的PID控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。 这三种PID算法虽然简单，但各有特点，基本上能满足一般控制的大多数要求。1. 增量式算法离散化公式：u(k)= u(k)- u(k-1)u(k)=Kpe(k)-e(k-1)+Kie(k)+Kde(k)-2e(k-1)+e(k-2)进一步可以改写成u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)对于增量式算法，可以选择的功能有：(1) 滤波的选择(2) 系统的动态过程加速(3) PID增量算法的饱和作用及其抑制2. PID位置算法离散公式：u(k)=Kp*e(k) +Ki*+Kd*e(k)-e(k-1)对于位置式算法
11、，可以选择的功能有:滤波、饱和作用抑制3. PID速度算法 该算法可以求得增量输出与采样周期之比为：u(k)=u(k)/Ts，u(k)=Kp*e(k) /Tse(k)+Kc*+Kd*e(k)-e(k-1),式中e(k)=e(k)-e(k-1) 而改进的PID算法有：积分反馈发，积分分离技术，消弱积分作用技术，微分先行技术，不完全微分技术（2） 技术方案选择 重整反应部分采用UOP第三代连续重整技术。UOP第三代连续重整技术在流程、设备、控制、操作条件等方面进行了较大的改进,因而使催化剂再生过程更加充分,同时也节省了设备,便于操作和维修。（3） 工艺流程 重整反应部分的目的是通过重整催化剂把精制
12、石脑油中辛烷值较低的环烷烃和烷烃转化为富含芳烃的高辛烷值汽油组分，并同时副产氢气。精制石脑油由重整进料泵升压后与经重整循环氢压缩机升压后的重整循环氢混合，与重整反应产物换热再经第一重整加热炉加热后，进入第一重整反应器上部，在反应器内与自上而下流动的催化剂径向接触进行反应，然后经中心管由第一重整反应器上部进入第二重整加热炉，再依次进入第二重整反应器、第三重整加热炉、第三重整反应器、第四重整加热炉，直至由第四重整反应器上部出来，经重整进料换热器与进料换热后并经空冷器冷凝、冷却后进行汽液分离，含氢气体经重整循环氢压缩机增压后分成两部分，一部分氢气作为重整循环氢与反应进料混合，其余作为重整产氢送至氢气
13、再接触部分。重整生成油与氢气再接触后进入稳定塔。塔顶液化石油气经泵送出装置，塔底稳定汽油送至芳烃抽提部分。（4） 主要操作条件 表1 重整反应操作条件名称单位指标范围F-201出口温度480545504510F-202出口温度480545502512D-201压力MPa0.230.260.24D-201液位%20502433入口流量h10.551.950.741.06（5） 工艺设备表2 主要设备数量汇总表项 目数量四合一反应器1台容器5台塔2台换热器9台空冷器3片压缩机3台泵6台四合一加热炉1台重沸炉1台阀门若干（六）主要自控方案(1) 重整反应系统中压力是关系到装置平稳操作、人员及设备安全
14、的重要控制参数。因此重整反应系统以反应系统压力作为控制基准点，一路与重整氢增压机入口分液罐组成压力递推调节控制系统；另一路控制反应部分放空阀，即当产氢至系统部分后路不畅或反应系统压力高时，重整气液分离器顶废氢排放阀自动打开，以保证装置正常运转。（2） 设加热炉燃烧优化控制，包括燃料气、燃料油与空气的比例控制，炉子负荷升降与燃料、空气升降循序控制，燃料油与雾化蒸汽差压控制。（3）重沸炉出口汽化率控制：重沸炉出口设置偏心孔板，通过孔板的差压控制介质汽化率。（4） 所有机泵状态均通过通讯接口接入DCS（分布式控制系统）显示。（5） 工艺过程及压缩机组设联锁保护，由SIS（厂级监控信息系统）完成。三、毕业设计（论文）工作进度安排设 计 内 容周数完成情况熟悉流程工业的特点前 期进一步了解石化工业的特点1熟悉重整芳烃抽提联合装置重整再生系统生产的工艺流程2熟悉过程控制算法3根据生产工艺设计控制方案4分析控制方案的可行性和有效性5熟悉控制系统硬件6建立控
