甲醇合成流程的仿真研究
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ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｅｔｈａｎｏｌ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ， ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ， Ｍａｔｌａｂ，
ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｎｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋ，ｐ ｒｏｃｅｓｓｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａ ｎａｌｙｓｉｓｏ ｎ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒ ｅｓｕｌｔｓ
浙江大学 硕士学位论文
甲醇合成流程的仿真研究
姓名：阳翠萍 申请学位级别：硕士
专业：化学工程 指导教师：陈德钊
20050501
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文摘 英文文摘 第一章绪论
1.1 前言 1.2 甲醇合成过程的研究现状
1.2.1 甲醇合成塔的研究现状 1.2.2 甲醇合成流程的模拟研究状况 1.3 ASPEN 软件在化工流程模拟的应用 1.4 人工神经元网络简介 1.4.1 典型的神经网络 1.4.2 RBF 网络 1.5 人工神经元网络的应用 1.6 上海焦化甲醇合成工序流程介绍 1.7 本文内容组织 第二章课题研究的理论基础和工具 2.1 甲醇合成热力学 2.1.1 适用于高压下的含甲醇混合气体的状态方程 2.1.2 甲醇合成反应的热效应 2.1.3 甲醇合成反应的平衡 2.2 甲醇合成反应的动力学 2.3 多元气—液平衡的热力学基础及模型 2.4 甲醇合成装置的模拟仿真工具软件 2.4.1 Aspen Plus 软件介绍 2.4.2 Matlab 软件介绍 2.5 小结 第三章甲醇合成反应器数学模型的建立及求解方法 3.1 甲醇合成反应器数学模型的建立 3.1.1 数学模型确定原则 3.1.2 物料衡算方程 3.1.3 一氧化碳、二氧化碳浓度随床高的变化 3.1.4 能量平衡方程 3.2 小结 第四章利用 ASPRN PLUS 软件对甲醇合成流程的模拟分析 4.1 甲醇合成模拟流程的建立 4.2 甲醇合成流程的模拟计算 4.2.1 模拟参数的设定和原始数据的输入 4.2.2 物性方法的选择 4.2.3 模拟计算结果与设计值的比较 4.3 以生产数据进行模拟分析比较 4.4 各操作参数对合成反应过程的影响分析
１１
篡
浙江 大学 工程硕 士学位 论文
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔ ｈａｔｔｈ ｅｅ ｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｎ ｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋｉ ｓｒ ｅａｓｏｎａｂｌｅ，ａ ｎｄ ｃａｎｂ ｅａ ｐｐｌｉｅｄｔｏ ｇ ｕｉｄｅｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． ３，Ｂ ａｓｅｄｏ ｎｔ ｈｅｔ ｗｏａ ｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎｍ ｏｄｅｌ，ｔｈ ｅｉ ｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏ ｆｓ ｏｍｅ ｍａｊｏｒｏ ｐｅｒａｔｉｎｇｐ ａｒａｍｅｔｅｒｓｓ ｕｃｈａ ｓｏ ｐｅｒａｔｉｎｇｐ ｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｅ ｃｙｃｌｉｎｇｒ ａｔｉｏ，ｉｎ ｅｒｔｇ ａｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉ ｎｆ ｅｅｄｇ ａｓ，ｔｈ ｅｏ ｕｔｌｅｔｇ ａｓｔｅ ｍｐｅｒａｔｕｒｅｏ ｆｃ ｏｏｌｅｒａ ｎｄＨ ／Ｃｒ ａｔｉｏｉ ｎ ｆｅｅｄｇ ａｓ ｏｎｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓｈ ａｖｅａ ｌｓｏｂ ｅｅｎａ ｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈ ｅｒ ｅｓｕｌｔｃ ａｎ ｗｅｌｌｒｅ ｆｌｅｃｔｔｈ ｅａ ｃｔｕａｌｓｉ ｔｕａｔｉｏｎｏ ｆｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ，ｗ ｈｉｃｈｃ ａｎｂ ｅ
在甲醇生产中处于一个核心地位。本课题将分别以ＡｓｐｅｎＰ ｌｕｓ和基于Ｍａｔｌａｂ的多层前馈
近年 来 ， 随着科学技术飞速发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。 例如是较好的人工合成蛋白原料，是容易输送的清洁燃料 。目前甲醇的消费己超过其传 统用途，潜在的耗用量远远超过其它化工用途，渗透到国民经济的各个部门。特别是随 着世界能源结构的改变，利用甲醇的特殊性质，是一种耐污染、辛烷值高的汽一柴油掺 混或代用燃料和大功率燃料电池的燃料。其许多重要的工业用途，也己引起世界科技人 员高度重视且正在迅速研究开发中，例如裂解制氢，用于燃料电池；转化为汽油，将为 固体燃料转化为液体燃料开辟途径；裂解制烯烃，加氢制乙醉等，甲醇极有希望替代石 油燃料作石油化工原料，蕴藏着潜在的庞大市场，所 以我国甲醇工业必将迅速发展。
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔ ｈｉｓｐ ａｐｅｒＩ ｈ ａｖｅｕ ｔｉｌｉｚｅｄＡ ｓｐｅｎＰ ｌｕｓａ ｎｄＭ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｆ ｏｒｗａｒｄ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎ ｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋｂ ａｓｅｄｏ ｎＭ ａｔｌａｂ ａｓｍ ｏｄｅｌｉｎｇｔ ｏｏｌｓｒ ｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔ ｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｒ ｅａｓｏｎａｂｌｅｐ ｒｏｃｅｓｓｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎｍ ｏｄｅｌｓｓ ｐｅｃｉａｌｌｙｆ ｏｒＳ ｈａｎｇｈａｉＣ ｏｋｉｎｇ＇ｓ ｍｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓ，ｓｏ ｔｈ ａｔｗ ｅｃ ｏｕｌｄｇ ｅｔｔｈ ｅｕ ｓｅｆｕｌｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｆ ｏｒａ ｃｔｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｍ ｏｒｅｏｖｅｒｗ ｅｃ ｏｕｌｄｇ ａｉｎｔ ｈｅｏ ｂｊｅｃｔｉｖｅｏ ｆｒ ａｉｓｉｎｇｙ ｉｅｌｄ，ｄ ｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｓ ｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｍｏｒｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ
ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａ ｓｆ ｏｌｌｏｗｓ：ｗ ｉｔｈｉｎｃ ｅｒｔａｉｎｒ ａｎｇｅｔ ｈｅｈ ｉｇｈｅｒｐ ｒｅｓｓｕｒｅａ ｎｄｈ ｉｇｈｅｒ ｒｅｃｙｃｌｅｒ ａｔｉｏ，ｔｈ ｅｌ ｏｗｅｒｉｎ ｅｒｔｇ ａｓｃ ｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉ ｎｔ ｈｅｆ ｅｅｄａ ｎｄｌ ｏｗｅｒｏ ｕｔｌｅｔｇ ａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏ ｆｃ ｏｏｌｅｒａ ｒｅｆ ａｖｏｒａｂｌｅｔ ｏｉ ｎｃｒｅａｓｅｍ ｅｔｈａｎｏｌｙ ｉｅｌｄａ ｎｄｒ ｅｄｕｃｅｆ ｅｅｄ
扬
浙江 大学工程硕 士学位论 文
摘要
上海 焦 化 有限公司年产２０万吨的大型低压甲醇生产装置是我国目前最大的甲醇生产
装置，其中，甲醇合成工序在甲醇生产中处于一个核心地位。本文分别以ＡｓｐｅｎＰ ｌｕｓ和
基于 Ｍａｔｌａｂ的多层前馈神经元网络为工具软件，根据上海焦化 ２０万吨／年甲醇装置的实 际设计／生产情况，为其建立合理的甲醇合成流程仿真模型，获得对生产过程管理有指导 意义的信息，用于甲醇合成生产过程的现场仿真研究，从而达到提高产率、降低能耗、 稳定生产 ，进而取得更大的经济效益的目的。
ＩＩＩ
彝
浙江 大学工程硕 士学位 论 文
ｌＪｏｒ 二白巴 乙」ｔ－｝ 人
夕日— 早 １白召ｆ
１．１ 前 言
甲醇 是 重 要的化工原料，其分子式为ＣＨ３０Ｈ，常温、常压下纯甲醇是无色透明的、 易流动、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味。甲醇可以与水及多数有机溶剂混 溶，它易于吸收水蒸气、二氧化碳和某些其它物质。目前，甲醇工业迅速发展，由于甲 醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成染料、医药、涂料和国 防工业。作为有机化工原料，主要用来生产甲醛、甲基叔丁基醚（ＭＴＢＥ），醋酸、甲酸甲 酷、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酷、丙烯酸甲酷和二甲醚等有机化工产品；其消费量仅次 于乙烯、丙烯和苯，是一种很重要的大宗化工产品。
4.4.1 反应压力对合成过程的影响 4.4.2 循环比对合成反应的影响 4.4.3 新鲜气中惰性气体含量对合成的影响 4.4.4 水冷器出口温度对甲醇分离器分离效果的影响 4.4.5 新鲜气的氢/碳比对甲醇产量及消耗的影响 4.5 小结 第五章应用人工神经元网络对甲醇合成流程的模拟分析 5.1 多层前馈网络的建立、训练与仿真 5.1.1 网络的建立 5.1.2 网络训练及仿真 5.1.3 训练结果讨论 5.2 利用所建多层前馈网络进行趋势分析 5.2.1 反应压力对合成过程的影响分析 5.2.2 新鲜气中惰性气体含量对合成的影响 5.2.3 新鲜气的氢/碳比对甲醇产量及消耗的影响 5.3 小结 第六章研究总结 参考文献 致谢
关键 词
甲醇 合成流程 ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ 多层前馈神经元网络 流程模拟
Ｍａｔｌａｂ
模拟分析
暴
浙 江大学工程硕士学位 论文
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
２００，０００Ｔ ／Ｙ Ｍｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕ ｎｉｔｉｎ Ｓ ｈａｎｇｈａｉＣ ｏｋｉｎｇａ ｎｄＣ ｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｉ ｓｏｎｅｏ ｆｔｈ ｅｂ ｉｇｇｅｓｔＭ ｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕ ｎｉｔｉｎ Ｃ ｈｉｎａａ ｔｐ ｒｅｓｅｎｔ， ａｎｄ Ｍ ｅｔｈａｎｏｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉ ｓｔ ｈｅ ｍｏｓｔｉ ｍｐｏｒｔａｎｔｓ ｔｅｐ ｉｎ Ｍｅｔｈａｎｏｌ
本文 完 成 的主要工作及取得的相关成果有：
（１ ） 用 ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ软件建立的甲醇合成模拟模型可以反映甲醇合成系统的实际情
况 ，该 模 型 能 够用于甲醇合成流程的模拟计算。
（２ ） 基于Ｍａｔｌａｂ软件对甲醇合成过程建立了多层前馈神经元网络，根据己有的生产数
据对 甲 醇 产 品 质量分率进行了预报，预报值与生产实测值相对误差很小，表明所 建 的多 层 前 馈 神经元网络是成功的，可用于指导生产。 （３ ） 利用 ＡＳＰＥＮ 软件中的灵敏度分析工具在已建模型的基础上，对各主要操作参数 （合 成 压 力 、 循环 比 、新鲜气中惰性气体含量，水冷器出口温度、新鲜气中的氢／ 碳 比 ）对神经元网 络 也对 主 要 操 作参数 （合成压力、新鲜气中惰性气体含量、新鲜气中氢气含量） 对 甲醇 合 成 过 程进行了趋势分析，结果都表明各影响趋势能较好地反映甲醇合成 机 理的 实 际 情 况： 在一 定 的 范围内，压力的提高、循环比的增大、新鲜气中惰性气体含量降低、水 冷器 出口气体温度降低、氢／碳比降低分别对提高甲醇产量和降低新鲜气消耗有利。
ｐｒｏｃｅｓｓ．
２，Ｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｎｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋ ｈａｓｂ ｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗ ｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ Ｓｏｆｔｗａｒｅｆ ｏｒｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓ．Ｔ ｈｅｎｔ ｈｅｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｆ ｏｒｗａｒｄｎ ｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｗ ａｓｕ ｓｅｄｔ ｏｐ ｒｅｄｉｃｔｔｈ ｅｍ ａｓｓ－ｆｒａｃｔｉｏｎｏ ｆｍ ｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔａ ｃｃｏｒｄｉｎｇｔ ｏ ｔｈｅｅ ｘｉｓｔｉｎｇｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄ ａｔａｓ．Ｔ ｈｅｒ ｅｓｕｌｔｓｓｈ ｏｗｅｄｔ ｈａｔｔｈ ｅｒ ｅｌａｔｉｖｅｅ ｒｒｏｒｂ ｅｔｗｅｅｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｖ ａｌｕｅａ ｎｄｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｖ ａｌｕｅｉｓ ｖ ｅｒｙｓ ｍａｌｌ，ｓｏ ｔｈ ａｔｗ ｅｃ ｏｕｌｄｄ ｒａｗｔ ｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｅｔｈａｎｏｌ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ， ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ， Ｍａｔｌａｂ，
ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｎｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋ，ｐ ｒｏｃｅｓｓｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａ ｎａｌｙｓｉｓｏ ｎ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒ ｅｓｕｌｔｓ
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甲醇合成流程的仿真研究
姓名：阳翠萍 申请学位级别：硕士
专业：化学工程 指导教师：陈德钊
20050501
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文摘 英文文摘 第一章绪论
1.1 前言 1.2 甲醇合成过程的研究现状
1.2.1 甲醇合成塔的研究现状 1.2.2 甲醇合成流程的模拟研究状况 1.3 ASPEN 软件在化工流程模拟的应用 1.4 人工神经元网络简介 1.4.1 典型的神经网络 1.4.2 RBF 网络 1.5 人工神经元网络的应用 1.6 上海焦化甲醇合成工序流程介绍 1.7 本文内容组织 第二章课题研究的理论基础和工具 2.1 甲醇合成热力学 2.1.1 适用于高压下的含甲醇混合气体的状态方程 2.1.2 甲醇合成反应的热效应 2.1.3 甲醇合成反应的平衡 2.2 甲醇合成反应的动力学 2.3 多元气—液平衡的热力学基础及模型 2.4 甲醇合成装置的模拟仿真工具软件 2.4.1 Aspen Plus 软件介绍 2.4.2 Matlab 软件介绍 2.5 小结 第三章甲醇合成反应器数学模型的建立及求解方法 3.1 甲醇合成反应器数学模型的建立 3.1.1 数学模型确定原则 3.1.2 物料衡算方程 3.1.3 一氧化碳、二氧化碳浓度随床高的变化 3.1.4 能量平衡方程 3.2 小结 第四章利用 ASPRN PLUS 软件对甲醇合成流程的模拟分析 4.1 甲醇合成模拟流程的建立 4.2 甲醇合成流程的模拟计算 4.2.1 模拟参数的设定和原始数据的输入 4.2.2 物性方法的选择 4.2.3 模拟计算结果与设计值的比较 4.3 以生产数据进行模拟分析比较 4.4 各操作参数对合成反应过程的影响分析
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浙江 大学 工程硕 士学位 论文
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔ ｈａｔｔｈ ｅｅ ｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｎ ｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋｉ ｓｒ ｅａｓｏｎａｂｌｅ，ａ ｎｄ ｃａｎｂ ｅａ ｐｐｌｉｅｄｔｏ ｇ ｕｉｄｅｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． ３，Ｂ ａｓｅｄｏ ｎｔ ｈｅｔ ｗｏａ ｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎｍ ｏｄｅｌ，ｔｈ ｅｉ ｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏ ｆｓ ｏｍｅ ｍａｊｏｒｏ ｐｅｒａｔｉｎｇｐ ａｒａｍｅｔｅｒｓｓ ｕｃｈａ ｓｏ ｐｅｒａｔｉｎｇｐ ｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｅ ｃｙｃｌｉｎｇｒ ａｔｉｏ，ｉｎ ｅｒｔｇ ａｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉ ｎｆ ｅｅｄｇ ａｓ，ｔｈ ｅｏ ｕｔｌｅｔｇ ａｓｔｅ ｍｐｅｒａｔｕｒｅｏ ｆｃ ｏｏｌｅｒａ ｎｄＨ ／Ｃｒ ａｔｉｏｉ ｎ ｆｅｅｄｇ ａｓ ｏｎｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓｈ ａｖｅａ ｌｓｏｂ ｅｅｎａ ｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈ ｅｒ ｅｓｕｌｔｃ ａｎ ｗｅｌｌｒｅ ｆｌｅｃｔｔｈ ｅａ ｃｔｕａｌｓｉ ｔｕａｔｉｏｎｏ ｆｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ，ｗ ｈｉｃｈｃ ａｎｂ ｅ
在甲醇生产中处于一个核心地位。本课题将分别以ＡｓｐｅｎＰ ｌｕｓ和基于Ｍａｔｌａｂ的多层前馈
近年 来 ， 随着科学技术飞速发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。 例如是较好的人工合成蛋白原料，是容易输送的清洁燃料 。目前甲醇的消费己超过其传 统用途，潜在的耗用量远远超过其它化工用途，渗透到国民经济的各个部门。特别是随 着世界能源结构的改变，利用甲醇的特殊性质，是一种耐污染、辛烷值高的汽一柴油掺 混或代用燃料和大功率燃料电池的燃料。其许多重要的工业用途，也己引起世界科技人 员高度重视且正在迅速研究开发中，例如裂解制氢，用于燃料电池；转化为汽油，将为 固体燃料转化为液体燃料开辟途径；裂解制烯烃，加氢制乙醉等，甲醇极有希望替代石 油燃料作石油化工原料，蕴藏着潜在的庞大市场，所 以我国甲醇工业必将迅速发展。
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔ ｈｉｓｐ ａｐｅｒＩ ｈ ａｖｅｕ ｔｉｌｉｚｅｄＡ ｓｐｅｎＰ ｌｕｓａ ｎｄＭ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｆ ｏｒｗａｒｄ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎ ｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋｂ ａｓｅｄｏ ｎＭ ａｔｌａｂ ａｓｍ ｏｄｅｌｉｎｇｔ ｏｏｌｓｒ ｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔ ｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｒ ｅａｓｏｎａｂｌｅｐ ｒｏｃｅｓｓｓ ｉｍｕｌａｔｉｏｎｍ ｏｄｅｌｓｓ ｐｅｃｉａｌｌｙｆ ｏｒＳ ｈａｎｇｈａｉＣ ｏｋｉｎｇ＇ｓ ｍｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓ，ｓｏ ｔｈ ａｔｗ ｅｃ ｏｕｌｄｇ ｅｔｔｈ ｅｕ ｓｅｆｕｌｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｆ ｏｒａ ｃｔｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｍ ｏｒｅｏｖｅｒｗ ｅｃ ｏｕｌｄｇ ａｉｎｔ ｈｅｏ ｂｊｅｃｔｉｖｅｏ ｆｒ ａｉｓｉｎｇｙ ｉｅｌｄ，ｄ ｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｓ ｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｍｏｒｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ
ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａ ｓｆ ｏｌｌｏｗｓ：ｗ ｉｔｈｉｎｃ ｅｒｔａｉｎｒ ａｎｇｅｔ ｈｅｈ ｉｇｈｅｒｐ ｒｅｓｓｕｒｅａ ｎｄｈ ｉｇｈｅｒ ｒｅｃｙｃｌｅｒ ａｔｉｏ，ｔｈ ｅｌ ｏｗｅｒｉｎ ｅｒｔｇ ａｓｃ ｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉ ｎｔ ｈｅｆ ｅｅｄａ ｎｄｌ ｏｗｅｒｏ ｕｔｌｅｔｇ ａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏ ｆｃ ｏｏｌｅｒａ ｒｅｆ ａｖｏｒａｂｌｅｔ ｏｉ ｎｃｒｅａｓｅｍ ｅｔｈａｎｏｌｙ ｉｅｌｄａ ｎｄｒ ｅｄｕｃｅｆ ｅｅｄ
扬
浙江 大学工程硕 士学位论 文
摘要
上海 焦 化 有限公司年产２０万吨的大型低压甲醇生产装置是我国目前最大的甲醇生产
装置，其中，甲醇合成工序在甲醇生产中处于一个核心地位。本文分别以ＡｓｐｅｎＰ ｌｕｓ和
基于 Ｍａｔｌａｂ的多层前馈神经元网络为工具软件，根据上海焦化 ２０万吨／年甲醇装置的实 际设计／生产情况，为其建立合理的甲醇合成流程仿真模型，获得对生产过程管理有指导 意义的信息，用于甲醇合成生产过程的现场仿真研究，从而达到提高产率、降低能耗、 稳定生产 ，进而取得更大的经济效益的目的。
ＩＩＩ
彝
浙江 大学工程硕 士学位 论 文
ｌＪｏｒ 二白巴 乙」ｔ－｝ 人
夕日— 早 １白召ｆ
１．１ 前 言
甲醇 是 重 要的化工原料，其分子式为ＣＨ３０Ｈ，常温、常压下纯甲醇是无色透明的、 易流动、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味。甲醇可以与水及多数有机溶剂混 溶，它易于吸收水蒸气、二氧化碳和某些其它物质。目前，甲醇工业迅速发展，由于甲 醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成染料、医药、涂料和国 防工业。作为有机化工原料，主要用来生产甲醛、甲基叔丁基醚（ＭＴＢＥ），醋酸、甲酸甲 酷、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酷、丙烯酸甲酷和二甲醚等有机化工产品；其消费量仅次 于乙烯、丙烯和苯，是一种很重要的大宗化工产品。
4.4.1 反应压力对合成过程的影响 4.4.2 循环比对合成反应的影响 4.4.3 新鲜气中惰性气体含量对合成的影响 4.4.4 水冷器出口温度对甲醇分离器分离效果的影响 4.4.5 新鲜气的氢/碳比对甲醇产量及消耗的影响 4.5 小结 第五章应用人工神经元网络对甲醇合成流程的模拟分析 5.1 多层前馈网络的建立、训练与仿真 5.1.1 网络的建立 5.1.2 网络训练及仿真 5.1.3 训练结果讨论 5.2 利用所建多层前馈网络进行趋势分析 5.2.1 反应压力对合成过程的影响分析 5.2.2 新鲜气中惰性气体含量对合成的影响 5.2.3 新鲜气的氢/碳比对甲醇产量及消耗的影响 5.3 小结 第六章研究总结 参考文献 致谢
关键 词
甲醇 合成流程 ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ 多层前馈神经元网络 流程模拟
Ｍａｔｌａｂ
模拟分析
暴
浙 江大学工程硕士学位 论文
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
２００，０００Ｔ ／Ｙ Ｍｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕ ｎｉｔｉｎ Ｓ ｈａｎｇｈａｉＣ ｏｋｉｎｇａ ｎｄＣ ｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｉ ｓｏｎｅｏ ｆｔｈ ｅｂ ｉｇｇｅｓｔＭ ｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕ ｎｉｔｉｎ Ｃ ｈｉｎａａ ｔｐ ｒｅｓｅｎｔ， ａｎｄ Ｍ ｅｔｈａｎｏｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉ ｓｔ ｈｅ ｍｏｓｔｉ ｍｐｏｒｔａｎｔｓ ｔｅｐ ｉｎ Ｍｅｔｈａｎｏｌ
本文 完 成 的主要工作及取得的相关成果有：
（１ ） 用 ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ软件建立的甲醇合成模拟模型可以反映甲醇合成系统的实际情
况 ，该 模 型 能 够用于甲醇合成流程的模拟计算。
（２ ） 基于Ｍａｔｌａｂ软件对甲醇合成过程建立了多层前馈神经元网络，根据己有的生产数
据对 甲 醇 产 品 质量分率进行了预报，预报值与生产实测值相对误差很小，表明所 建 的多 层 前 馈 神经元网络是成功的，可用于指导生产。 （３ ） 利用 ＡＳＰＥＮ 软件中的灵敏度分析工具在已建模型的基础上，对各主要操作参数 （合 成 压 力 、 循环 比 、新鲜气中惰性气体含量，水冷器出口温度、新鲜气中的氢／ 碳 比 ）对神经元网 络 也对 主 要 操 作参数 （合成压力、新鲜气中惰性气体含量、新鲜气中氢气含量） 对 甲醇 合 成 过 程进行了趋势分析，结果都表明各影响趋势能较好地反映甲醇合成 机 理的 实 际 情 况： 在一 定 的 范围内，压力的提高、循环比的增大、新鲜气中惰性气体含量降低、水 冷器 出口气体温度降低、氢／碳比降低分别对提高甲醇产量和降低新鲜气消耗有利。
ｐｒｏｃｅｓｓ．
２，Ｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｎｅｕｒａｌｎ ｅｔｗｏｒｋ ｈａｓｂ ｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗ ｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ Ｓｏｆｔｗａｒｅｆ ｏｒｍ ｅｔｈａｎｏｌｓｙ ｎｔｈｅｓｉｓｐ ｒｏｃｅｓｓ．Ｔ ｈｅｎｔ ｈｅｍ ｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄｆ ｏｒｗａｒｄｎ ｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｗ ａｓｕ ｓｅｄｔ ｏｐ ｒｅｄｉｃｔｔｈ ｅｍ ａｓｓ－ｆｒａｃｔｉｏｎｏ ｆｍ ｅｔｈａｎｏｌｐ ｒｏｄｕｃｔａ ｃｃｏｒｄｉｎｇｔ ｏ ｔｈｅｅ ｘｉｓｔｉｎｇｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄ ａｔａｓ．Ｔ ｈｅｒ ｅｓｕｌｔｓｓｈ ｏｗｅｄｔ ｈａｔｔｈ ｅｒ ｅｌａｔｉｖｅｅ ｒｒｏｒｂ ｅｔｗｅｅｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｖ ａｌｕｅａ ｎｄｐ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｖ ａｌｕｅｉｓ ｖ ｅｒｙｓ ｍａｌｌ，ｓｏ ｔｈ ａｔｗ ｅｃ ｏｕｌｄｄ ｒａｗｔ ｈｅ
