苯乙烯单元仿真培训系统开发

论文摘要

本文以华北油田8万吨／年苯乙烯装置的苯乙烯单元为背景，开发苯乙烯单元全流程仿真培训系统。基于过程系统仿真平台(以下简称：PSSP)开发苯乙烯单元仿真培训系统的工作内容主要包括两方面：工艺模型开发和仿DCS系统开发。工艺模型开发是指调用PSSP平台单元子模块和苯乙烯装置特有的单元模块，建立全流程的系统模型。仿DCS系统开发是建立仿DCS／现场操作界面，并连接仿DCS／现场操作界面与系统模型进行数据通讯。本文不仅介绍了常用单元模型的建模原理，如管网流量计算模型，而且详细阐述了精馏塔和乙苯脱氢反应器算法的实现过程。根据精馏过程动态特性，将精馏塔分段建立数学模型，每段塔近似抽象成一块虚拟塔板，每一段汽液达到相平衡，并由此建立了精馏塔模型。脱氢反应器采用了简化的动力学数学模型，把复杂的反应处理成一个主反应和两个副反应过程，这样处理能大大简化模型计算，并且能保证精度要求。苯乙烯单元过程仿真培训系统应用实践表明，模型的计算结果与装置的设备设计数据非常接近，达到仿真培训系统的精度要求。本软件的模型是基于机理的数学模型，能够很好地反映装置实际运行情况，具有较好的动态特性，所以通过本软件的使用，能使培训人员深入理解工艺原理，快速掌握设备操作技能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 化工过程模拟技术
• 1.2.1 化工过程稳态模拟
• 1.2.2 化工过程动态模拟
• 1.3 化工过程仿真培训系统
• 1.3.1 化工过程仿真培训系统的发展
• 1.3.2 化工过程仿真培训系统的应用
• 1.3.3 化工过程仿真培训系统数学模型
• 1.3.4 化工过程仿真培训系统环境
• 1.3.4.1 化工过程仿真培训系统的运行环境
• 1.3.4.2 化工过程仿真培训系统的开发环境
• 1.3.4.3 化工过程仿真培训系统的硬件环境
• 1.3.5 化工过程仿真培训系统的发展趋势
• 第二章 过程系统仿真平台PSSP
• 2.1 PSSP平台体系结构
• 2.2 PSSP平台功能
• 2.2.1 开发平台
• 2.2.2 运行平台
• 2.2.3 总体监控软件:
• 2.3 PSSP硬件环境
• 第三章 苯乙烯单元仿真培训系统开发
• 3.1 苯乙烯单元流程简介
• 3.1.1 乙苯脱氢
• 3.1.2 苯乙烯精馏
• 3.2 苯乙烯单元系统建模
• 3.2.1 确定仿真范围
• 3.2.2 物料衡算
• 3.2.3 系统建模
• 3.3 苯乙烯单元仿DCS组态
• 3.3.1.点库组态
• 3.3.2.流程图组态
• 3.4 操作评分组态
• 3.5 系统调试
• 3.6 培训项目设定
• 第四章 仿真系统主要数学模型开发
• 4.1 管网数学模型
• 4.1.1 简单管路数学模型
• 4.1.2 管路分支和汇合数学模型
• 4.1.3 复杂管网数学模型
• 4.2 热物流发生相变换热器
• 4.3 加热炉
• 4.4 脱氢反应器
• 4.4.1 反应机理
• 4.4.2 影响脱氢反应的因素
• 4.4.3 苯乙烯脱氢反应数学模型
• 4.5 精馏塔数学模型
• 4.5.1 精馏塔机理建模分析
• 4.5.2 精馏塔数学模型建立
• 第五章 苯乙烯单元仿真结果
• 5.1 仿真时间比较
• 5.2 仿真精度
• 5.2.1 乙苯脱氢部分
• 5.2.2 苯乙烯精馏部分
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书