石油化工生产技术论文提纲

论文题目：乙烯生产过程能效优化及评价方法研究

摘要：能源是国家发展的必需品,国家经济的发展离不开能源的需求。中国正处于一个高速发展阶段,对能源需求不断攀升。随着中国经济飞速发展,大量的能源消耗也随之带来很多负面问题。能源有效利用率不高与能源消耗导致的环境问题已日益凸出到了不得不重视的地步。所以节能减排降耗成为了我国在可持续发展道路上的需要解决的关键问题。在众多能源消耗行业中石油化工行业占主导地位,而乙烯工业生产又是石油化工行业的基础。所以对乙烯生产过程进行能源消耗评价与优化研究,对国家节能减排具有重要意义。本文主要对乙烯工业能源消耗评价与乙烯生产调度优化进行问题研究。乙烯能耗计算主要根据国家标准GB/T2589-2008折算系数计算能耗。仅使用能源折算系数计算乙烯能源消耗并不能真实反映乙烯装置能源消耗状态,并且一旦耗能工质发生变化或者生产技术革新原先的耗能工质将不能准确计算能源消耗。再者不同的乙烯生产装置,不同的乙烯生产规模,不同的生产技术却用着一套相同的能耗计算标准,这显然也是不合理的。乙烯工业生产中,乙烯装置由几台或者十几台裂解炉构成裂解炉炉群进行生产,由于裂解的特性使得裂解炉具有停炉清焦操作,所以它的操作和技术水平对于整个生产过程能源消耗、产品质量、污染排放、利润收益有着重要且最直接的影响。所以在能源消耗评价的基础上针对能耗高的装置对其进行调度优化具有重要意义。本文所做研究内容如下:1、提出了一种基于 IDA 指标分解（Index decomposition analysis,IDA）和节能潜力分析方法模型,综合分析耗能工质对能源消耗影响。首先运用IDA指标分解方法得到影响能源消耗的活动、结构、强度3个指标得到节能量与运用节能潜力（Energy Saving Potential,ESP）方法得到节能量。然后基于乙烯数据实例构建能源消耗IDA-ESP模型,使用改进的布谷鸟优化算法对IDA-ESP模型进行参数辨识,得到不同规模下能源消耗模型对不同乙烯生产装置、不同生产技术与规模建立模型相对应耗能工质折系数。最后分析出不同乙烯装置不同规模下能耗真实水平,为进一步指导行业更有效的制定节能措施奠定基础。2、结合前人的研究提出了一种新的裂解炉群优化调度模型。相比之前的研究,该模型对原料处理时间进行时间窗口限制,更加符合实际操作,考虑到对空气质量负责,对清焦排放时间限制减小了碳的排放,减轻的对环境的不良影响。在符合碳排放要求的前提下,尽可能多的提高能源效率与乙烯收益。

关键词：乙烯装置;能效评价;能效优化;IDA指标分解;节能潜力;优化调度;参数辨识

学科专业：控制科学与工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 乙烯装置流程及国内外研究现状

1.2.1 乙烯生产工艺流程介绍

1.2.2 乙烯能效评价方法研究现状

1.2.3 乙烯装置调度优化方法研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4 论文结构

第二章 IDA-ESP乙烯能源消耗模型

2.1 IDA指标分解方法

2.1.1 指标分解公式

2.1.2 对数平均迪氏指数法(LMDIⅠ)

2.1.3 算术平均迪氏指数法(AMDI)

2.1.4 费歇尔指标分解(Fisher ideal index methods)

2.1.5 Marshall-Edgeworth指标分解方法

2.1.6 分解方法选择

2.2 乙烯生产装置综合能耗

2.2.1 乙烯生产装置能耗构成

2.3 乙烯生产装置的IDA指标分析方法

2.4 节能潜力(Energy Saving Potential,ESP)分析方法

2.5 IDA-ESP乙烯生产能效模型

2.6 本章小结

第三章 基于改进布谷鸟算法的IDA-ESP乙烯工业能效分析

3.1 引言

3.2 原始布谷鸟算法

3.2.1 布谷鸟的繁殖行为介绍

3.2.2 原始布谷鸟算法

3.2.3 布谷鸟算法步骤

3.2.4 布谷鸟算法结构框架

3.2.5 布谷鸟算法优缺点分析

3.3 改进布谷鸟算法

3.4 改进布谷鸟算法流程

3.5 算法验证及分析

3.6 基于改进布谷鸟算法的IDA-ESP乙烯工业能效分析

3.6.1 乙烯生产数据预处理

3.6.2 分析结果

3.7 本章小结

第四章 乙烯生产装置调度优化研究

4.1 引言

4.2 问题描述

4.3 乙烯裂解循环调度模型

4.3.1 目标函数

4.3.2 原料质量守恒约束

4.3.3 批次数整数约束

4.3.4 裂解时间约束

4.3.5 碳排放约束

4.3.6 边界条件

4.3.7 附加约束

4.4 求解方法

4.5 案例研究

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 工作结论

5.2 工作展望

参考文献

致谢

作者及导师简介

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