[發(fā)明專利]基于支持向量機(jī)的熱裂解產(chǎn)物收率的預(yù)測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810225363.X
• 申請(qǐng)日: 2008-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN101727609A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜志國;王國清;張利軍;張兆斌;張永剛;周叢;巴海鵬;周先鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): G06N1/00
• 分類號(hào): G06N1/00
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 韋慶文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乙烯工業(yè)裂解的技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及預(yù)測熱裂 解產(chǎn)物收率的方法。

背景技術(shù)

乙烯是化工行業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料，以乙烯為基礎(chǔ)或者衍生的系列化 工產(chǎn)品廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，涉及巨大的經(jīng)濟(jì)利益。隨著國內(nèi)國民 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)乙烯的需求也越來越大，2007年國內(nèi)乙烯總產(chǎn)量達(dá)到 1024.8萬噸，但還不能滿足國內(nèi)對(duì)乙烯以及乙烯衍生的需求，需要進(jìn)口大 量的乙烯及其衍生產(chǎn)品。為了滿足國內(nèi)對(duì)乙烯的巨大需求，今年來國內(nèi)進(jìn) 行了第二、三輪乙烯改擴(kuò)建工程，到2010年，我國乙烯總生產(chǎn)能力將達(dá) 到1702萬噸/年。目前，全世界99％的乙烯是通過管式裂解爐以熱裂解/ 蒸汽裂解方式生產(chǎn)的，而我國乙烯基本都是以此方式生產(chǎn)。

管式裂解爐的生產(chǎn)原料大部分都來油氣田的輕烴和煉油裝置的部分產(chǎn) 品，如石腦油、柴油、加氫尾油。由于國內(nèi)油氣資源比較貧乏，石油主要 依賴進(jìn)口，因此國內(nèi)的裂解原料主要以煉油裝置的產(chǎn)品為主，如石腦油。 近年原油價(jià)格一直較高，造成原油來源廣泛，原油物性變化較大，導(dǎo)致裂 解原料的物性變化也非常頻繁。從國內(nèi)烯烴廠目前的生產(chǎn)情況來看，盡管 大部分烯烴廠管式裂解爐進(jìn)行了擴(kuò)建改造，而煉油裝置生產(chǎn)能力卻沒有得 到相應(yīng)增加，造成裂解原料質(zhì)量變差，供應(yīng)不足，被迫補(bǔ)充其他油品作裂 解原料，如加氫裂化柴油等。由于國內(nèi)絕大部分裂解爐都沒有熱裂解模型 做為裂解爐操作參考的依據(jù)，因此這給裂解爐操作帶來了相當(dāng)大的困難。

預(yù)測管式裂解爐乙烯等熱裂解產(chǎn)物的收率有三種方法：熱裂解反應(yīng)動(dòng) 力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀虢?jīng)驗(yàn)半理論模型、機(jī)理模型。國外熱裂解產(chǎn)物收率研 究起步于上個(gè)世紀(jì)30年代，由于該技術(shù)涉及到管式裂解爐的核心技術(shù)， 往往對(duì)該技術(shù)研究過程嚴(yán)加保密，如LUMMUS、TECHNIP、S&W、LINDE。 雖然國外裂解爐專利商也提商業(yè)模型軟件，但價(jià)格非常昂貴，限制較多， 效果有待驗(yàn)證。而國內(nèi)還未開發(fā)出類似的商業(yè)軟件。

支持向量機(jī)(SVM)是一種智能技術(shù)，其基本思想是通過事先選擇的 線性/非線性映射將輸入向量X映射到一個(gè)高維特征空間Z，然后在這個(gè)特 征空間中構(gòu)造最優(yōu)化的數(shù)據(jù)分類/數(shù)據(jù)回歸超平面。SVM是一種非參數(shù)機(jī) 器學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器學(xué)習(xí)中結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則的設(shè)計(jì)思想，解決了 困擾以往機(jī)器學(xué)習(xí)方法的許多問題。如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型選擇問題、過學(xué)習(xí) 與欠學(xué)習(xí)、非線性和維數(shù)災(zāi)難問題以及局部極小點(diǎn)等問題，都在SVM中 得到了較好的解決。SVM適用于解決用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型方法難以解決的、非 確定性的問題，其特別之處在于對(duì)小樣本的處理能力，恰好能夠解決裂解 中訓(xùn)練樣本偏少的實(shí)際問題。同傳統(tǒng)的建模技術(shù)相比較，SVM模型只需要 相關(guān)系統(tǒng)的參數(shù)和合理的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，這樣可以避開熱裂解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 開發(fā)過程中的諸多難題，為預(yù)測裂解產(chǎn)物收率和優(yōu)化提供了一條新的途 徑。

通過SVM模型，針對(duì)乙烯廠中不同裂解原料變化，能夠預(yù)測出裂解 爐在不同操作條件下的裂解產(chǎn)物收率，可以尋找出生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物(如乙烯 +丙烯、乙烯+丙烯+丁二烯)較優(yōu)化操作條件，提高裂解爐的目標(biāo)產(chǎn)物收 率，從而提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)乙烯廠需要預(yù)測不同裂解原料在不同操作條件下的裂解 產(chǎn)物收率和優(yōu)化操作條件的問題，提出一種工業(yè)裂解爐熱裂解產(chǎn)物收率的 預(yù)測方法，它是基于支持向量機(jī)(SVM)數(shù)據(jù)回歸模型的。

具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的熱裂解產(chǎn)物收率的預(yù)測方法是以熱裂解 原料物性、熱裂解工藝條件和產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)為樣本，建立利用回歸函數(shù)估 計(jì)的支持向量機(jī)模型，再利用支持向量機(jī)模型預(yù)測裂解原料的熱裂解產(chǎn)物 收率。

所述基于支持向量機(jī)的熱裂解產(chǎn)物收率的預(yù)測方法包括以下步驟：

(1)建立樣本：收集物性不同的裂解原料，對(duì)其物性分析記錄，然 后將裂解原料與稀釋劑通入熱裂解實(shí)驗(yàn)裝置中，在不同工藝條件下進(jìn)行熱 裂解反應(yīng)，分析并計(jì)算出熱裂解產(chǎn)物收率，樣本的數(shù)據(jù)由裂解原料物性、 熱裂解工藝條件以及裂解產(chǎn)物收率構(gòu)成；