优化控制及近红外技术在汽油调合中应用的研究

论文题目: 优化控制及近红外技术在汽油调合中应用的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电气工程

作者: 佟新宇

导师: 董峰,于宝全

关键词: 汽油调合,辛烷值,调合模型,优化控制,近红外光谱分析

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 汽油调合是生产高标号清洁汽油的主要手段之一,通过对调合过程实施卡边控制和先进的在线质量控制,不但可以使炼油企业最大程度地利用石油炼制过程中产生的大量低成本低标号汽油,并且可以在提高辛烷值的同时,使汽油的各项指标满足国标中的各项质量和环保要求,生产出成本最低、效益最大的合格产品,从而实现经济效益和社会效益的最大化。本文对汽油调合系统的在线优化控制及近红外光谱分析技术在调合中的应用作了较为深入的研究,并在对汽油调合的意义、应用、系统的软硬件组成和质量指标全面客观介绍的基础上,针对调合过程中涉及到的主要问题,从三个方面予以阐述:1汽油调合的模型:它是整个调合系统的基础,反映了汽油调合工艺的机理以及汽油调合指标与其组成结构的内在联系。文中涵盖了辛烷值和蒸汽压的主要调合模型,并对其做出了相应的对比和评价,对于研究调合模型的理论和应用具有一定的指导意义。2汽油调合过程的优化和控制:它是整个调合系统的核心和关键,是先进质量控制的具体应用和实现。在确定调合优化和控制的目标和准则的基础上,按照离线与调度优化层、在线优化控制层和常规控制层的分层结构,逐层研究了优化技术和控制技术。涉及到的优化技术主要有:线性规划、混合整数非线性规划和实时优化等,其中实时优化技术又包括线性、非线性偏差修正实时优化和基于时域的实时优化等;控制技术则包括了以具有内模结构的模型预测控制、神经内模优化控制为代表的先进质量控制与以比值控制、批量控制、顺序控制、斜坡控制、分程控制为代表的常规控制,详实丰富地再现了调合中应用的主流优化和控制技术。3近红外光谱分析的应用技术:近红外光谱分析是汽油调合系统中质量指标的基本检测技术和基本的反馈环节,文章从近红外光谱的基本物化理论出发,详细地介绍了近红外光谱的获取、传输、预处理、检测和分析技术,特别探讨了定性和定量分析所涉及的各种分析、建模的步骤和方法,例如定性分析中的K邻近法、SIMCA法和马氏距离法等,定量分析中的多元线性回归、主成分回归和偏最小二乘法等,最后还针对近红外光谱分析技术在汽油调合中的应用方法作了较为具体的说明。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 汽油调合的意义和重要性

1.2 汽油调合在国内外的研究、发展和应用

1.3 近红外(NIR)技术的发展及其在汽油在线调合中的应用

1.4 本文的研究内容与结构

第二章 汽油调合的原理及其系统组成研究

2.1 汽油调合的原理

2.1.1 汽油调合的基本概念及方式

2.1.2 汽油主要的化学组成、质量性能指标及相应标准

2.1.3 汽油调合的机理、组分及其调合效应

2.1.4 汽油调合的质量控制目标

2.2 汽油调合系统的体系结构

2.3 汽油调合系统的软件和硬件基本结构

2.3.1 汽油调合系统的软件基本结构

2.3.2 汽油调合系统的硬件基本结构

2.4 小结

第三章 汽油调合系统的调合模型研究

3.1 汽油调合系统的模型综述

3.2 辛烷值模型的建模方法

3.2.1 调合辛烷值法

3.2.2 调合因子法

3.2.3 ETHYL RT-70 法

3.2.4 STEWART 法

3.2.5 关联法

3.2.6 过量法

3.2.7 Zahed 法

3.2.8 Twu-Coon 法

3.2.9 Twu-Coon 改进法

3.2.10 物化法

3.2.11 回归法

3.2.12 神经网络模型法

3.2.13 动态模型法

3.3 雷德（REID）蒸汽压模型

3.3.1 关联法

3.3.2 调合指数法

3.4 调合模型的仿真方法研究

3.5 小结

第四章 汽油调合系统的优化控制研究

4.1 汽油调合优化控制的目标和准则

4.2 优化控制层的分层结构及调合系统的内部关系

4.3 汽油调合的优化控制方法概述

4.4 调合的离线和调度优化

4.4.1 离线优化

4.4.2 调度优化

4.4.2.1 调度优化的一般数学模型

4.4.2.2 汽油调合方案的调度优化

4.4.2.3 调度优化问题的求解

4.5 调合的在线优化和控制

4.5.1 实时优化（RTO）系统的基本理论

4.5.2 LP+Bias Update RTO

4.5.3 NLP+Bias Update RTO

4.5.4 THRTO+APC

4.5.4.1 基于时域的实时优化（THRTO）

4.5.4.2 先进质量优化控制（APC）方法

4.6 常规控制层的基本控制方法

4.7 小结

第五章 近红外分析技术在汽油调合中的应用研究

5.1 近红外光谱的基本理论

5.2 近红外光谱的主要应用技术

5.3 近红外光谱的获取、传输、预处理和检测

5.3.1 近红外光谱的获取

5.3.2 近红外光谱的传输

5.3.3 近红外光谱数据的预处理和选取

5.3.4 近红外光谱的检测技术

5.4 近红外光谱的定性和定量分析

5.4.1 近红外光谱的定性分析

5.4.2 近红外光谱的定量分析

5.5 近红外光谱的模型维护技术

5.6 近红外光谱分析技术在汽油调合中的应用

5.7 小结

第六章 汽油调合系统的实例研究与总结

6.1 汽油调合系统的实例研究

6.2 汽油调合控制系统的总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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