针对前置烧焦罐式再生器催化裂化装置加工减压瓦斯油、CO完全燃烧、再生效果极好、再生剂含碳量极低和没有内外取热系统的特点,考虑到反应器与再生器之间和再生器两段之间的互相耦连、高效再生器一段烧焦罐中气固流动的复杂性,建立了前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置动态机理模型,开发了Windows仿真软件平台,对装置的动态特性、稳态特性和稳定性等方面进行了详细分析和讨论。1.前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置动态数学模型的建立建立了反应-再生部分较为全面的动态数学模型,具有以下特点:(1)考虑到数学模型主要用于系统动态特性和控制结构的研究,模型不能过于复杂但又要有一定的准确性,裂化反应采用“原料油-柴油-汽油-气体-焦炭”五集总动力学模型,提升管气固活塞流。作者除了完善五集总动力学模型外,还对模型进行了两点改进:☆模型考虑了原料性质对裂化反应的影响,将总原料性质分解为新鲜原料油重芳烃和回炼比两个因素,从而可以考察原料油性质的变化对系统动态特性的影响关系;☆反应热一改过去采用单一总反应热数据的作法,而按集总分解为原料油、柴油和汽油等三个集总裂化反应的反应热,这样更符合化学反应方程的常规表示方法;(2)在作者等稳态模型的基础上,首次建立了烧焦罐动态模型。轴向扩散模型考虑了密度、再生温度、催化剂含碳量、催化剂含氢量和气体中氧含量等沿床高的变化;(3)对气压机前的压力模型、反应器与再生器之间的压力平衡及催化剂循环量的计算方法进行了深入的讨论,这在前人的工作中是少见的;(4)模型中考虑了纯滞后的影响。2.模型求解与仿真软件及平台的开发对分布参数模型进行了空间离散化处理,并进行仿真。为了在仿真过程中随时观察到仿真中间结果、改变输入变量和调整控制参数等,以Visual C++面向对象开发工具开发了微机上应用的Windows工作平台HERS,使用方便。3.系统动态特性分析考察了所研究系统的开环动态特性,一方面用工艺知识定性验证动态模型,另一方面为控制方案设计提供依据。开环动态特性是在控制二密相床和汽提段藏量的条件下进行的各种阶跃实验,得到如下结论(1)这类装置在控制汽提段和二密相床藏量的条件下具有良好的自衡能力;(2)对裂化反应产生较大影响的主要是两器之间催化剂外循环量和二密相再生温度,因为二者均直接与提升管底部反应起始热量有关;裂化反应又反过来影响沉降器压力和焦炭产率,二者分别影响两器之间催化剂外循环量和再生温度。这些互相影响由于彼此之间存在纯滞后,造成反应温度和反应热(被控制变量)在外部条件影响下出现反向或非反向动态响应。搞清楚这些影响关系,不论是对控制方案设计,还是手动操作,都有指导意义。