【正文】 過(guò)程控制專家，石油化工有親身的工作經(jīng)驗(yàn)和理論素養(yǎng)的工藝專家，算法和編程的專家，本系統(tǒng)是一個(gè)專家系統(tǒng)。 ②、數(shù)學(xué)模型本系統(tǒng)有電脫鹽、常減壓蒸餾、催化裂化、催化裂化產(chǎn)品分離、催化裂化產(chǎn)品穩(wěn)定五個(gè)主要過(guò)程。一個(gè)先進(jìn)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。能進(jìn)行正常運(yùn)行操作、開(kāi)停車、斷電事故處理。l 測(cè)試和修正仿真系統(tǒng)，一個(gè)測(cè)試平臺(tái)。l 根據(jù)該設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程機(jī)理，寫(xiě)出其關(guān)于工藝狀態(tài)量的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)理方程。一部分主要是設(shè)備的仿真，相應(yīng)的設(shè)備，完整的物理系統(tǒng)，完整的一個(gè)工藝流程，核心的問(wèn)題是如何將一個(gè)實(shí)際的過(guò)程、所要控制的過(guò)程狀態(tài)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真。仿真系統(tǒng)經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)是模擬產(chǎn)生的輸出信號(hào)經(jīng)就地顯示儀表或變送器（可以是空殼）的接線端子送到中央控制室。但仿真系統(tǒng)必須有接受該類信號(hào)的輸入端口（包括在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)設(shè)備信號(hào)）。中央控制室送出關(guān)于閥門開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)閥門（同時(shí)也可送到仿真系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入端），現(xiàn)場(chǎng)閥門真實(shí)的產(chǎn)生一定的開(kāi)度。輸出信號(hào)可直接送到現(xiàn)場(chǎng)指示儀表進(jìn)行就地顯示也可直接送到中央控制室的顯示設(shè)備上。因而，仿真系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的關(guān)系是，閥門的開(kāi)度變化和機(jī)泵的開(kāi)停按鈕是仿真系統(tǒng)系統(tǒng)輸出變化的動(dòng)因，設(shè)備的物理尺寸、化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律（數(shù)學(xué)模型）是輸出變化的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備僅僅是一個(gè)外形，內(nèi)在的規(guī)律，則用方程式來(lái)進(jìn)行模擬?？赏ㄟ^(guò)仿真計(jì)算機(jī)的I/O端口直接送到就地顯示儀表進(jìn)行就地現(xiàn)實(shí)或送到中央控制室集控顯示記錄。在工作點(diǎn)附近，與實(shí)際的情況有較好的吻合度。本仿真系統(tǒng)的輸入量，主要是進(jìn)入系統(tǒng)物料、中間體物料的閥門開(kāi)度。仿真系統(tǒng)所做的計(jì)算通常是一個(gè)關(guān)于輸入和輸出的之間的計(jì)算，計(jì)算工作量大，必須借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些量進(jìn)入仿真系統(tǒng)后，系統(tǒng)則根據(jù)設(shè)備的物理?xiàng)l件和化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算得出該設(shè)備狀態(tài)變化、化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)變化的狀態(tài)特征量（化工過(guò)程參數(shù)），如溫度、壓力成分等等。仿真系統(tǒng)根據(jù)化工過(guò)程的內(nèi)在規(guī)律，形象的反映了真實(shí)系統(tǒng)的操作變化。通過(guò)I/O通道，讀進(jìn)引起特征參數(shù)變化的調(diào)節(jié)參數(shù)或狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算當(dāng)前的特征參數(shù)的變化，通過(guò)輸出到擔(dān)任操作界面的系統(tǒng)中去，顯示其當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，至少都有一個(gè)關(guān)于反應(yīng)工程的動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)檢測(cè)這些叢多因素的狀態(tài)值，計(jì)算出當(dāng)前特征值的數(shù)值和狀態(tài)。 仿真系統(tǒng)構(gòu)成如下：這是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成化工過(guò)程設(shè)備性能、過(guò)程反應(yīng)工程特性的仿真系統(tǒng)。常減壓蒸餾的過(guò)程控制系統(tǒng)，完全是一個(gè)真實(shí)的控制系統(tǒng)。中央操作室的控制設(shè)備完全按一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。便于開(kāi)展除化工操作以外的實(shí)訓(xùn)。控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，直接送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器上，仿真系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行器轉(zhuǎn)接控制系統(tǒng)給執(zhí)行器的操作信號(hào)。 過(guò)程監(jiān)控操作室是一個(gè)真實(shí)的裝置中央控制室，可以由中控的DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作組織。l 流體在過(guò)程中的噪音，l 就地顯示儀表上采用數(shù)顯表，其測(cè)量值的顯示來(lái)源是仿真系統(tǒng)的計(jì)算值。l 過(guò)程控制（或操作）的執(zhí)行系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用真實(shí)的調(diào)節(jié)閥、截止閥等，其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥受控制儀表制約，手動(dòng)閥由人工控制，但閥位的信號(hào)作為控制過(guò)程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系統(tǒng)。為了達(dá)到一定的仿真度，在生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程研制方面強(qiáng)調(diào)了：l 外形與實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程外型僅只有尺寸和材質(zhì)的差異。由于是個(gè)教學(xué)模型（或稱仿真系統(tǒng)），不可能用實(shí)際的物料進(jìn)入過(guò)程。通過(guò)局域網(wǎng)，可以是多臺(tái)工作站同時(shí)在操縱生產(chǎn)過(guò)程，達(dá)到訓(xùn)練人員的目的。 純軟件的仿真系統(tǒng)用戶可以把一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，用一組數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，通過(guò)組態(tài)，形成一個(gè)可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，這個(gè)程序就相當(dāng)于一個(gè)關(guān)于該生產(chǎn)過(guò)程的電子游戲。： 多系統(tǒng)平行運(yùn)行該組態(tài)平臺(tái)運(yùn)行效率高，功能強(qiáng)大，組態(tài)靈活，數(shù)學(xué)方程多、是個(gè)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)。l 無(wú)須I/O硬件的軟件系統(tǒng),采樣周期與使用的功能模塊數(shù)量呈比例。l 可多臺(tái)機(jī)器的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，直接形成軟件操作界面，可供多人同時(shí)使用。l 原始數(shù)據(jù)可直接來(lái)自I/O硬件輸入，也可來(lái)自計(jì)算機(jī)的鍵盤、鼠標(biāo)輸入。l 開(kāi)發(fā)平臺(tái)可數(shù)倍實(shí)際時(shí)間運(yùn)行，以縮短數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)者調(diào)試模型的時(shí)間。l 用戶可在運(yùn)行狀態(tài)下，在線添加、刪除和修改組態(tài)的構(gòu)稽關(guān)系，無(wú)須編譯、裝載組態(tài)文件等常規(guī)操作。l 為達(dá)到高的實(shí)時(shí)度，需要采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)技術(shù)。可以使操作者從書(shū)本上學(xué)得的理論與實(shí)際進(jìn)行有效的擬合。l 熟練的掌握實(shí)際系統(tǒng)的原始開(kāi)停車過(guò)程和技術(shù)。l 清晰生產(chǎn)過(guò)程的的控制（操作）原理和技巧。 （3）本套實(shí)景仿真裝置應(yīng)用仿真系統(tǒng)可以進(jìn)行比較不同物料的產(chǎn)品收率及轉(zhuǎn)化率的分析，同時(shí)，還能對(duì)同一物料加工方案進(jìn)行最優(yōu)操作條件的比較測(cè)定，因此，對(duì)實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化生產(chǎn)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。 創(chuàng)新的要點(diǎn)和對(duì)實(shí)際過(guò)程的指導(dǎo)意義 （1）一般實(shí)際的生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，先確定原料，裝置設(shè)計(jì)針對(duì)某一具體物進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)物料性質(zhì)有較大的改變后設(shè)備必須進(jìn)行整改，因此，工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備和原料間有專屬性的局限性！而本套實(shí)景仿真裝置采用仿真模擬物料，可以較靈活改變?cè)系男再|(zhì)，打破了工業(yè)生產(chǎn)中裝置煉制原料固定性的限制。 開(kāi)停車方案與實(shí)際過(guò)程吻合l 數(shù)學(xué)模型能響應(yīng)原始的開(kāi)停車過(guò)程，并且真實(shí)反映了瞬時(shí)過(guò)程。l 系統(tǒng)由來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理的資深工程技術(shù)人員進(jìn)行與實(shí)際過(guò)程的擬合，達(dá)到既符合理論計(jì)算的結(jié)果，又符合實(shí)際過(guò)程運(yùn)行的特征（過(guò)程技術(shù)參數(shù)的定性、定量變化）。仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：工藝流程涵蓋了當(dāng)前最為普遍常減壓蒸餾及催化裂化系統(tǒng)實(shí)際工藝過(guò)程，是真實(shí)的、當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流的生產(chǎn)工藝流程。材質(zhì)：設(shè)備、管道為不銹鋼，配套：現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)（含嵌入式微機(jī)位、報(bào)警器及開(kāi)關(guān)位、二次儀表）并內(nèi) 含DCS和儀表控制轉(zhuǎn)換接入口。：用軟件和硬件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置，可輕松實(shí)現(xiàn)化工操作的故障模擬。：多通道輸入輸出可完成組態(tài)、控制、通訊和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)顯示和控制等功能。（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面：，了解串級(jí)管道中阻力比s和并聯(lián)中管道中分流比x對(duì)流量特性的影響；、主要類型及使用場(chǎng)合；、氣關(guān)形式及選擇原則；；；、調(diào)校、投運(yùn)。：（1）自動(dòng)控制基本概念方面：，了解各種組成部分的作用及相互影響和關(guān)系；，掌握方塊圖的意義及畫(huà)法；；，掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)；，過(guò)渡過(guò)程中的幾種基本形式及過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)的含義。(系統(tǒng)操作員）技能培訓(xùn)：a．裝置的開(kāi)停車操作；b．單元裝置的正常操作及異常現(xiàn)象的分析；c．系統(tǒng)裝置的正常操作及異?，F(xiàn)象的分析；d．典型事故的案例分析；。，對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行優(yōu)化研究。裝置功能、催化裂化等經(jīng)典煉油項(xiàng)目的工藝流程，對(duì)各個(gè)工段的主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)及性能、生產(chǎn)原理深刻了解。：可模擬實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出故障信號(hào)設(shè)置故障，培養(yǎng)學(xué)生故障判斷意識(shí)、鍛煉和提高學(xué)生排除故障能力。可對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)溫度、壓力、流量、液位進(jìn)行檢測(cè)、顯示、控制，根據(jù)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的變化，幫助學(xué)生思考，發(fā)展分析綜合能力，更好地透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。、催化裂化、產(chǎn)品分離及穩(wěn)定四個(gè)車間組成，整套裝置由14臺(tái)化工塔、31臺(tái)機(jī)泵、29臺(tái)容器、3臺(tái)工業(yè)爐、34臺(tái)換熱器等組成，并結(jié)合職業(yè)教育的教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)了一定量的可解剖設(shè)備，以便設(shè)備解剖、認(rèn)識(shí)掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)。：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮化工類專業(yè)、機(jī)械類專業(yè)、儀表及自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，選型時(shí)要求同類設(shè)備多樣化，并兼顧設(shè)備的經(jīng)典性和先進(jìn)性。：全部參數(shù)均可作為故障點(diǎn)，模擬工廠實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種故障。裝置中適量的采用工廠中真實(shí)使用儀表、閥門，使學(xué)生認(rèn)識(shí)各種顯示儀表，學(xué)會(huì)使用調(diào)節(jié)器并感知其重要性，可允許學(xué)生對(duì)儀表、閥門等進(jìn)行仿真隨意性調(diào)節(jié)。并結(jié)合職業(yè)教育的教學(xué)大綱要求，設(shè)計(jì)一定量的可解剖設(shè)備，以便設(shè)備解剖、認(rèn)識(shí)掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，部分替代物料，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物感，避免一線生產(chǎn)過(guò)程中存在的安全隱患。要求工藝參數(shù)高真仿真，實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)的真實(shí)再現(xiàn)，體現(xiàn)工廠現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)狀態(tài)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮了裝置的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。穩(wěn)定塔操作是在壓力下精餾分離液態(tài)烴和汽油的過(guò)程。從而按CC3這兩種關(guān)鍵組分將其分離開(kāi)來(lái)。在解吸時(shí)，為了把C2組分脫凈，由于相平衡關(guān)系，其中一部分CC4組分也必然要隨之被解吸出來(lái)，所以解吸氣要送回吸收塔再進(jìn)行吸收。在充分地吸收C3及更重的CC5等組分的同時(shí)，由于相平衡關(guān)系，富吸收油中勢(shì)必也吸收了相當(dāng)數(shù)量的C2組分。因此在平衡時(shí)，C3的平衡常數(shù)K值基本不變，只是C3組分在塔的各層塔板上氣、液兩相中的濃度有所不同。它們?cè)谒迳线_(dá)到平衡時(shí)，C3在氣液兩相中的濃度是按C3平衡常數(shù)K值分配的。在吸收塔內(nèi)，貧吸收油自塔頂入進(jìn)入，與由塔下部進(jìn)塔的烴類混合氣體在塔板上進(jìn)行多次氣、液逆向接觸，完成吸收過(guò)程。其目的是把干氣和液化氣分開(kāi)，分離的關(guān)鍵組分是C2和C3。氣相混合物在精餾段逐漸降溫冷凝，氣體降溫冷凝為液體要放出冷凝潛熱，這部分熱量要通過(guò)塔頂和中段回流取走，并使回流中所含的輕組分加熱汽化為氣相，同時(shí)，中段回流還提供了分離過(guò)程所需要的內(nèi)回流。再降低溫度使其逐漸部分冷凝為柴油，最后不能冷凝的是汽油、蒸氣及富氣。催化裂化反應(yīng)油氣的分離是在分餾塔內(nèi)完成的，反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾塔的脫過(guò)熱段，與人字擋板上向下流動(dòng)循環(huán)油漿逆流接觸，脫除洗滌油氣中夾帶的催化劑粉塵，并使反應(yīng)油氣進(jìn)行部分冷凝。（3）環(huán)烷烴環(huán)烷烴的環(huán)可斷裂生成烯烴，烯烴再繼續(xù)進(jìn)行上述各項(xiàng)反應(yīng)。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度較低，需要活性較高的催化亮晶晶上，反應(yīng)溫度高對(duì)氫轉(zhuǎn)移不利。（2） 烯烴①分解反應(yīng)裂化反應(yīng)分解為兩個(gè)較小分子的烯烴，烯烴的裂化反應(yīng)速度比烷烴的大的多，大分子烯烴的裂化反應(yīng)速度比小分子快，異構(gòu)烯烴的裂化速度比正常烯烴快；②異構(gòu)化反應(yīng)烯烴的異構(gòu)化反應(yīng)有兩種：一種是分子骨架結(jié)構(gòu)的改變，正構(gòu)烯烴變成異構(gòu)烯烴；另一種是分子的雙鍵向中間位置轉(zhuǎn)移。（1） 烷烴主要是發(fā)生裂化反應(yīng)，分解成較小分子的烷烴和烯烴，生成的烷烴可以繼續(xù)分解成更小的分子。（6） 烷基化反應(yīng)烯烴與芳烴的加合反應(yīng)叫烷基化反應(yīng)。芳構(gòu)化是催化裂化的重要反應(yīng)之一，由于芳構(gòu)化反應(yīng)，催化汽油、柴油含芳烴量較多，也是催化汽油辛烷值較熱裂解汽油辛烷值高的一個(gè)重要原因。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是放熱反應(yīng)，需要高活性催化劑和低反應(yīng)溫度來(lái)獲得較高反應(yīng)速度。氫轉(zhuǎn)移不同于一般的氫分子參加的脫氫和加氫反應(yīng)，它是活潑的氫原子從一個(gè)烴分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)烴分子上去，使烯烴飽和，二烯烴變成單烯烴或飽和烴，環(huán)烷烴變成環(huán)烯烴進(jìn)而變成芳烴，使產(chǎn)品安定性變好。（3） 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)即某一烴分子上的氫脫下來(lái)，加到另一個(gè)烯烴分子上，使這一烯烴分子得到飽和的反應(yīng)。（2） 異構(gòu)化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)是催化裂化的重要反應(yīng)，它是在分子量大小不變的情況下，烴類分子發(fā)生結(jié)構(gòu)和空間位置的變化。在催化裂化條件下，各種化學(xué)反應(yīng)的快慢、多少和難易程度都不同。正碳離子形成后，其發(fā)生一連串平行順序反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，反應(yīng)類型多樣。R，R:C+ R*HR:C+ H催化裂化反應(yīng)可以用正碳離子反應(yīng)機(jī)理解釋，所謂正碳離子，是指表面缺少一對(duì)價(jià)電子的碳原子形成的烴離子，其形式如（1） 這些正碳離子不能自由存在，它只能吸附在催化表面進(jìn)行反應(yīng)。要從常壓重油中分割出沸點(diǎn)高達(dá)510℃甚至550℃的餾分來(lái)作為二次加工原料，若加熱到這樣的溫度，油品早已發(fā)生裂解，使餾分品質(zhì)變壞，為了防止餾分的分解，重油蒸餾一般都在低于410℃以下進(jìn)行，為此采用在塔頂抽真空的減壓蒸餾方法。液體沸騰的必要條件是蒸汽壓必須等于外界壓力，因此，降低外界壓力就相當(dāng)于降低液體沸騰時(shí)所需要的蒸汽壓，也就是降低了液體的沸點(diǎn)，壓力愈小，沸點(diǎn)降的愈低。汽化的常壓重油，也就是蠟油和渣油，從汽化段下流至塔的下部分，稱為提餾段，經(jīng)水蒸汽汽提后從塔底抽出。最后剩余的氣體即沸點(diǎn)最低的汽油在其蒸汽分壓下的露點(diǎn)溫度從塔頂餾出。含有汽油、煤油、輕柴油、重柴油的氣體混合物離開(kāi)汽化段進(jìn)入塔的上部（稱為分餾段），在塔盤上與液體回流相接觸，被冷卻而部分冷凝，則沸點(diǎn)較高的重柴油首先冷凝，而沸點(diǎn)較低的汽油、煤油、輕柴油仍為氣體，該氣體再繼續(xù)上升而部分冷凝，則又有沸點(diǎn)較高的輕柴油冷凝為液體。冷凝過(guò)程中所生成的凝液若與蒸汽保持緊密的接觸，分離時(shí)達(dá)到相平衡，則這種冷凝稱為平衡冷凝過(guò)程。平衡冷凝過(guò)程：平衡冷凝過(guò)程是平衡汽化的相反過(guò)程。平衡汽化過(guò)程：平衡汽化過(guò)程其特點(diǎn)是加熱后所生成的汽相和液相始終保持緊密的接觸，直至最后才分離。原油之所以能夠利用分餾的方法進(jìn)行分離，其根本原因在于原油內(nèi)部的各組分的沸點(diǎn)不同。簡(jiǎn)單地說(shuō)，原油電脫鹽就是在電場(chǎng)、破乳劑、溫度、注水、混合強(qiáng)度等因素綜合作用下，破壞原油乳化狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)油水分離的過(guò)程。乳化液的狀態(tài)分為油包水型和水包油型兩種。本裝置有以下幾個(gè)部分：原油電脫鹽（預(yù)處理）、常減壓蒸餾、催化裂化、裂化產(chǎn)品分離、裂化產(chǎn)品穩(wěn)定。煉油廠通過(guò)復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過(guò)程將石油轉(zhuǎn)換為可利用的產(chǎn)品，絕大部分煉廠都將生產(chǎn)燃料和生產(chǎn)化工產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，依靠化工產(chǎn)品增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，綜合型的煉油廠一般都具有以下裝置：常減壓蒸餾、催化裂化、加