第1章 绪论 1
第2章 过程控制与工艺设计一体化基础 4
2．1 背景 4
2．2 过程可控性分析 6
2．2．1 可控性开环指示 7
2．2．2 过程动态特性的经济分析 8
2．3 常规控制结构选择 9
2．3．1 多回路PID控制器超结构 10
2．3．2 常规控制结构选择问题的数学描述 11
2．4 控制与工艺集成优化设计 12
2．4．1 控制和工艺集成优化设计问题的数学描述 13
2．4．2 混合整数动态优化算法 14
2．4．3 集成优化设计与分步序贯设计的比较 19
2．5 合理设计裕量的确定 21
第3章 催化裂化装置基本动态机理模型 23
3．1 数学模型整体考虑 23
3．2 提升管反应器动态机理模型 25
3．2．1 提升管反应器动态模型的建立 25
3．2．2 原料性质对催化裂化反应动力学的影响 32
3．2．3 动态数学模型的空间离散化处理 34
3．3 汽提段动态机理模型 36
3．4 再生器动态机理模型 37
3．4．1 再生反应动力学与流化模型 37
3．4．2 再生器动态模型 38
3．5 考虑纯滞后的催化裂化装置动态数学模型 40
3．5．1 催化裂化装置中的纯滞后时间 40
3．5．2 纯滞后时间在催化裂化装置动态模型中的体现 41
3．6 催化裂化装置数学模型的求解和线性化 42
3．6．1 数学模型的求解 42
3．6．2 催化裂化装置动态数学模型的线性化 45
第4章 催化裂化装置扩展动态机理模型 50
4．1 两段式提升管反应器动态机理模型 50
4．1．1 第一段提升管动态模型 51
4．1．2 第二段提升管动态模型 52
4．1．3 两段式提升管反应器汽提段动态模型 55
4．2 两段密相床再生器动态机理模型 56
4．2．1 第一段再生器动态模型 56
4．2．2 第二段再生器动态模型 59
4．3 前置烧焦罐式高效再生器动态机理模型 61
4．3．1 烧焦罐动态模型 61
4．3．2 高效再生器二密相床动态模型 68
4．4 两器压力平衡与催化剂循环速率的计算 71
4．4．1 待生线路压力平衡 71
4．4．2 再生线路压力平衡 72
4．4．3 催化剂内循环线路压力平衡 72
4．5 压力系统动态机理模型 73
4．5．1 沉降器压力动态模型 73
4．5．2 分馏塔压力动态模型 74
4．5．3 分馏塔顶油气分离罐压力动态模型 76
4．5．4 再生器压力动态模型 77
4．6 分馏塔底和回炼系统动态机理模型 78
第5章 催化裂化装置动态特性及稳定性分析 80
5．1 催化裂化装置动态模拟结果 80
5．2 催化裂化装置动态特性分析 93
5．2．1 动态特性分析 93
5．2．2 动态特性分析结论 97
5．3 催化裂化装置稳定性分析 98
5．3．1 不作任何控制时系统的稳定性 98
5．3．2 在控制藏量的条件下系统的稳定性 103
5．3．3 系统稳定性分析综合仿真 113
5．4 两段式提升管催化裂化装置动态特性及稳定性分析 116
5．4．1 两段式提升管催化裂化装置反应温度控制开环动态模拟 116
5．4．2 两段式提升管催化裂化装置反应温度控制闭环动态模拟 118
5．4．3 两段式提升管催化裂化装置稳定性分析 120
第6章 催化裂化装置控制结构分析与设计 121
6．1 变量分析 121
6．2 催化裂化装置常规控制结构选择问题的数学描述 123
6．2．1 催化裂化装置过程动态数学模型 124
6．2．2 多回路数字PID控制器结构及其动态数学模型 124
6．2．3 目标函数 125
6．2．4 数学描述 125
6．3 混合整数动态优化算法 126
6．3．1 求解原理 126
6．3．2 简单示例 128
6．4 催化裂化装置常规控制结构选择问题的求解结果 131
第7章 催化裂化装置设计裕量的动态分析 137
7．1 稳态裕量和动态裕量 137
7．2 主风裕量的动态分析 139
7．2．1 主风稳态裕量的优化计算 140
7．2．2 主风动态裕量的优化计算 141
7．2．3 主风裕量的实例分析 144
7．3 藏量和主风裕量的综合动态分析 152
7．3．1 藏量和主风稳态裕量的优化计算 152
7．3．2 藏量和主风动态裕量的优化计算 153
7．3．3 藏量和主风裕量的实例分析 156
7．4 设计裕量与控制性能的关系 164
第8章 催化裂化装置控制与工艺集成优化设计 168
8．1 控制与工艺集成设计概述 168
8．2 催化裂化装置集成优化设计问题的数学描述 169
8．2．1 过程动态数学模型 169
8．2．2 控制器结构及其动态数学模型 170
8．2．3 过程不确定性数学模型 171
8．2．4 过程约束 173
8．2．5 目标函数 174
8．2．6 数学描述 174
8．3 催化裂化装置集成优化设计问题的求解方法 175
8．3．1 多目标优化 175
8．3．2 混合整数动态优化 177
8．3．3 权衡 179
8．4 集成优化设计结果 179
第9章 展望 189
附录 催化裂化装置反应-再生系统工艺计算 191
再生器燃烧计算 191
再生器热平衡计算 193
反应器热平衡计算 195
再生器烧焦计算 197
参考文献 200