汽油管道调合优化控制方法及半实物仿真实验平台的研究

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1、汽油管道调合优化控制方法及半实物仿真实验平台的研究-->1绪论1.1研究背景及意义21世纪以来，全球经济进入飞速发展的轨道，产业所需电力的提升和不断增加的汽车，快速扩张的石化工业和低价航空公司的兴起，使人类对石油能源的需求日益增加。石油既是现代工业的血液和经济命脉，也是一种战略资源，影响着国民经济的发展和国家安全，甚至成为影响国际经济和导致局部战争的重要因素[1]。目前，人类对能源急剧增加的需求造成了国际原油价格的不断攀升的局面。由于石油中各种组分油的物理性质和化学性质差别比较大，一般是无法直接用于工业生产过程和生

2、活当中的，原油需要炼油企业经过一定的工序处理。石油产品可分为：石油焦、石油溶剂与化工原料、石油燃料、石油沥青、石蜡、润滑剂等六类。其中，各种燃料产量占的比重最大，大约占总石油产量的90%左右；而汽油作为引擎的一种重要的燃料，是石油燃料的重要产品，在石油的产品中属于消耗量最大的品种，其产量占到炼油厂很大的比重。随着科学技术的发展以及日益严重的环境污染，各行业和政府不仅对汽油的需要量越来越大，质量要求也越来越高，随着科技的发展，现代汽车发动机拥有更好的性能，更高的压缩比（更高的压缩比意味着更高的热转化率），对于这些高性

3、能的汽车来说，则需要使用更高辛烷值汽油（抗爆性能指数较高的汽油），辛烷值是汽油重要的质量指标之一[2]，如果高压缩比的发动机选用牌号低汽油时，也就是选用辛烷值比较低的汽油时，这种牌号的汽油在气缸中燃烧会使气缸温度迅速上升，而低牌号的汽油在气缸中会发生燃烧不完全现象，使机器发生强烈振动，从而使发动机的功率下降，内部的机件受损，最后造成的现象是汽车耗油及行驶无力。过去主要向汽油中添加烯烃或者芳烃和丁烷来提高汽油辛烷值；当汽油中烯烃含量过高时，汽油不能完全燃烧，从而产生一种胶状物质，聚积在进气管及气门导管部位，当发动机熄

4、火冷却一段时间后，这些胶质会把气门粘在气门导管内，这时起动发动机，就会产生顶气门现象；另一方面，汽油中含有的氮、硫等元素的化合物，在燃烧时生成二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮等有害物质，这些有害物质随着汽车尾气排放到空气中会对环境和健康造成很大危害。……….1.2国内外发展状况在二十世纪七十年代，炼油厂采用的调合方法基本都是罐式调合方法；这种方法操作比较简单，但是会造成组分罐的占有率高，调合周期长，二次调合率升高，生产效率低下，质量过剩严重、市场响应慢等的一系列问题；这些问题严重地影响了炼油企业的发展，成为炼油企业迈向

5、现代化的瓶颈。随着计算机的普及和计算机技术的高速发展，加上人类对汽油调合研究的不断深入，汽油调合的技术也日趋成熟。上世纪八十年代，国外开始研究和应用汽油管道调合方法，在世界各大炼油企业大规模应用之后取得了很好的效果，得到了巨大的社会和经济效益，但多数也只是简单的检测仪表，检测的只是关键指标，不能实时获得组分油和成品油的的重要指标，配方也是固定的，不能实时根据组分油成分的变化来在线修改配方，这种发展的瓶颈主要来自于当时自动化技术发展，在此后的时间内，计算机及自动化技术得到飞速发展，并且近红外监测技术也日益成熟，为在线

6、管道调合技术的奠定了基础。上世纪九十年代，英国林赛炼油厂采用在线管道调合优化控制系统之后，取得了巨大的成功和丰厚的收益，该调合优化控制系统在使用了蒸汽压、辛烷值和馏程等在线分析仪的同时也选用了I/AS系统，在调合过程中大量使用了低成本的组分油，大幅降低了成品油质量过剩，对各个指标的控制精度和一次调合成功都明显提高，每年大约可以节约几百万美元，不到两年即收回全部投资。………2汽油调合工艺2.1汽油调合的原理汽油调合[12-15]，是指炼油企业按照一定的配比将几种组分油（如催化裂化汽油、重整汽油、轻石脑油等）在一定条件

7、下进行充分均匀混合，有时还需要加入某些特定的添加剂（如MMT以提高成品油的某些质量指标），在选择添加剂时，要充分考虑添加剂和组分油之间以及组分油之间的非线性反应，从而最终调配出满足一定质量指标汽油的工业过程。汽油调合过程作为炼油企业生产汽油中的最后一个环节，是生产汽油过程中非常重要的一个环节，也是一项复杂的工艺过程，调合系统的好坏直接关系到最终汽油产品的质量，在国内有许多炼油企业采用传统人工经验值来试凑调合配方，这种调合方式会使原料利用率保持在很低的水平，造成原料的浪费，而且大大降低一次调合成功率，最终增加调合次数

8、，影响经济效益；采用先进的汽油调合工艺可以使汽油炼制企业在生产过程中最低程度地使用高成本、高标号的组分油以及添加剂，也能避免质量过剩；汽油调合过程中蕴藏着巨大的商机，所以汽油炼制企业纷纷投入巨资引进调合系统，通过提高工艺，改善加工水平来提高生产效益。汽油调合的目的是[16]:使生产的汽油符合国家的各项规定指标，且性能稳定，增加炼制过程中的原料转化率，减少炼制