本科生毕业论文开题报告姓名与学号赵浩3071522070指导教师荣冈年级与专业自动化（自动化0703）所在学院控制科学与工程学系目录TOC\o"1-3"\u开题报告PAGEREF_Toc255567193\h6一、问题提出的背景PAGEREF_Toc255567194\h6⒈背景介绍PAGEREF_Toc255567195\h6⒉本研究的意义和目的PAGEREF_Toc255567196\h6二、论文的主要内容和技术路线PAGEREF_Toc255567197\h6⒈主要研究内容PAGEREF_Toc255567198\h6⒉技术路线PAGEREF_Toc255567199\h6⒊可行性分析PAGEREF_Toc255567200\h6三、研究计划进度安排及预期目标PAGEREF_Toc255567201\h6⒈进度安排PAGEREF_Toc255567202\h6⒉预期目标PAGEREF_Toc255567203\h6开题报告一、问题提出的背景⒈背景介绍我国属于富煤、贫油的国家，煤炭占世界的13.9%，石油仅占1.2%。2008年原油进口量1.78亿吨，石油对外依存度高达51.3%，已经严重威胁到国家的能源安全。煤炭是我国的主要化石能源，煤炭资源的高效转化和清洁利用是缓解石油资源短缺、确保我国能源安全的关键。因此，依靠我国相对丰富的煤炭资源来生产乙炔乙烯等工业原料，克服资源短缺，具有重要的现实意义和深远的战略意义。氢等离子体裂解煤技术制取乙炔乙烯等化工基础原料，具有低碳、低资源消耗、低污染、流程短、洁净高效等特点，它有望成为煤炭清洁利用的一条新的重要途径。氢等离子体裂解煤技术制取乙炔乙烯等化工基础原料，具有低碳、低资源消耗、低污染、流程短、洁净高效等特点，它有望成为煤炭清洁利用的一条新的重要途径。目前国内外煤制乙炔工艺流程所面对的共同问题是高能耗，产出物含量不稳定，因此系统对煤制乙炔生产装置进行建模仿真，研究其内在输入产出关系，从而优化生产工艺流程，从而提高生产效率是目前亟待解决的问题。⒉本研究的意义和目的煤制乙炔技术路线简述：将细度不大于80微米的煤粉通过煤粉输送系统注入等离子体反应器中，煤粉射流和高温等离子体射流瞬间混合，并在大约10～15ms左右的时间里完成煤裂解反应，形成温度大于1500K富含乙炔乙烯的裂解气。为防止乙炔乙烯在降温过程中分解，高温裂解气必须经淬冷降温到550K以下，获得含乙炔7～10%(v/v)、乙烯1～2%(v/v)的裂解气。含有固体微粒、水的裂解气经气固分离系统和热能回收系统，除去固体微粒和水同时回收有用的热能。净化后的裂解气进入气体分离装置，得到高纯乙炔、氢气以及乙烯、合成气等，高纯乙炔99.5%(v/v)送往氯乙烯装置使用，一部分氢气为炬的工作气体循环使用，另一部分氢气作为生产原料或燃料使用；其余一氧化碳等含碳有机物暂作为燃料使用。分离出来的固体产物经分级后，生产吸附剂、焦炭、水煤浆等高附加值产品。如图1所示。系统控制焦炭吸附剂固体产物利用电水煤浆外供氢气氢等离子体发生器氢气循环一氧化碳、甲烷等裂解气乙烯淬冷等离子体裂解反应器气体分离气固分离乙炔煤图1煤制乙炔技术路线图本研究的目标是以煤制乙炔生产过程为对象，现有的新疆天业集团现场流程包括淬冷装置、旋风除尘器、鼓泡塔和文丘里除尘器，以及喷淋降温器与电加热器。本研究在于针对生产的第一道工序：淬冷装置进行建模仿真，进而研究其反应机理，实现对淬冷装置建立机理模型与基于现场数据的神经网络模型，对建成的网络进行测试，提高模型的预测精度，对现场生产提供指导作用。研究淬冷剂、淬冷设备结构与工艺等对淬冷过程的影响，确定高效的淬冷工艺并研制关键的淬冷设备。在此基础上测定不同工艺条件对换热网络的影响，主要包括：裂解气出口温度，裂解气组成等，并且不断调优所设计的换热网络，最终得到符合指标要求的、最优的换热网络方案。研究、设计匹配的换热器网络，确定优化的过程能量集成，开发专用的换热设备。二、论文的主要内容和技术路线⒈主要研究内容本研究内容为研究煤制乙炔生产过程关键装置的物料平衡和能量平衡，建立其稳态模型，并进行流程模拟与仿真。其中等离子裂解煤产物淬冷装置的建模主要是基于Matlab的机理建模与基于现场数据（新疆天业集团）的神经网络模型。淬冷装置的建模主要是研究输入冷却水温度、流量，输入裂解气温度与煤灰质量流量对产出裂解气的温度的影响。换热器网络的研究主要是基于研究换热器内部结构，进行机理建模，设计匹配的换热器网络，优化过程能量集成，从而确