[發(fā)明專利]一種裂解爐裂解反應(yīng)的預(yù)警方法

無效

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• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101551663A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉漫丹;李紹軍;黃海燕;張靖博
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G06N3/02;G06N3/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種裂解爐裂解反應(yīng)的預(yù)警方法，尤其是一種乙烯裝置裂解爐裂解反應(yīng)的預(yù)警方法。

背景技術(shù)

在流程工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)過程復(fù)雜、操作工藝條件經(jīng)常變化，很難直觀的從檢測變量看出生產(chǎn)過程是否出現(xiàn)異常，往往要等到異常情況持續(xù)了一段時間，已經(jīng)對產(chǎn)品的質(zhì)量或系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響時，才能發(fā)現(xiàn)異常狀況。目前，流程工業(yè)生產(chǎn)裝置大多采用集散控制系統(tǒng)(DCS)監(jiān)控或人工操作，DCS一般帶有報警設(shè)備，當(dāng)生產(chǎn)過程關(guān)鍵參數(shù)超出報警限值時，將會進(jìn)行聲、光報警或信息提示，但此時故障已經(jīng)發(fā)生，對生產(chǎn)已造成了一定的負(fù)面影響；且由于報警參數(shù)不易修改，系統(tǒng)誤報警較多，無法消除，一定程度上影響操作人員的精神狀態(tài)。如果能在裝置處于從正常工況轉(zhuǎn)向異常工況的過渡期發(fā)現(xiàn)問題，并發(fā)出警報，就能及時找出問題所在并進(jìn)行處理，把損失減到最小。預(yù)警技術(shù)就是在對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時分析的情況下，及時發(fā)現(xiàn)異常工況趨勢并對操作人員進(jìn)行警示，使其以最快的速度消除裝置發(fā)生或即將發(fā)生的異常狀況，以較大程度地減少設(shè)備在“非正常生產(chǎn)狀況”下的運(yùn)行，并降低生產(chǎn)事故發(fā)生的概率，不僅保障生產(chǎn)和生產(chǎn)裝置的安全，還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

乙烯是化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，其產(chǎn)量成為衡量一個國家或地區(qū)石油化工發(fā)展的主要標(biāo)志。乙烯生產(chǎn)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等都會對整個石油化工行業(yè)產(chǎn)生重大影響，因此乙烯裝置就成為關(guān)系全局的核心生產(chǎn)裝置。作為乙烯生產(chǎn)過程的龍頭裝置，裂解爐運(yùn)行情況的好壞，直接影響乙烯的收率和后續(xù)工序的進(jìn)行，如果在裂解區(qū)沒有產(chǎn)生合格的裂解氣，那么后續(xù)的精餾精制過程也很難產(chǎn)出合格的乙烯產(chǎn)品。

在生產(chǎn)過程中，當(dāng)原料進(jìn)入到裂解爐輻射段后，由于受到高溫加熱而發(fā)生脫氫、斷鏈等反應(yīng)，分解成乙烯、丙烯等多種烴類及碳、氫、水、一氧化碳等多種產(chǎn)物，對裂解反應(yīng)進(jìn)行在線實時分析就可以及時掌握裂解的程度及生產(chǎn)主要組分的比例，這對提高產(chǎn)出率，增加經(jīng)濟(jì)效益是至關(guān)重要的。現(xiàn)行裂解裝置的生產(chǎn)狀況如前述流程工業(yè)生產(chǎn)類似，缺乏對裂解深度有效及時的報警機(jī)制，雖有專門用來檢測裂解反應(yīng)深度的在線儀表，但是一般都價格昂貴，維護(hù)困難，穩(wěn)定性差，且存在20～30分鐘的滯后，無法實時反映出裂解反應(yīng)深度的變化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種裂解爐裂解反應(yīng)的預(yù)警方法以達(dá)到以下目的：通過本預(yù)警技術(shù)減少非正常工況，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，減少事故的發(fā)生，其工作原理是對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，在事故發(fā)生前根據(jù)已經(jīng)有的專家知識，對操作人員提出建議性意見，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行控制操作，穩(wěn)定生產(chǎn)過程，及時避免損失。

本發(fā)明技術(shù)方案的基本原理如下：

當(dāng)裂解反應(yīng)出現(xiàn)異常時，與其相關(guān)的裂解爐出口溫度、進(jìn)料流量、稀釋蒸汽流量等變量也會表現(xiàn)出相應(yīng)的變化，所以通過一些生產(chǎn)過程中的正常和異常歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，可以建立起裂解反應(yīng)的預(yù)警模型，當(dāng)有新的實時數(shù)據(jù)輸入該模型時，就可預(yù)測出這種工況屬于正常或是異常的類別，這樣不需要檢測裂解氣中各產(chǎn)物的收率，就可以判定裂解過程是否正常進(jìn)行，裂解深度是否處于正常范圍。

裂解爐在運(yùn)行狀態(tài)下是一個復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，特別是在多故障源和非穩(wěn)定狀態(tài)下，要求預(yù)警模型具有自適應(yīng)和魯棒性，也就是要求模式分類器具有自適應(yīng)地處理由噪聲引起的模式失真的能力，能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化調(diào)整分類過程。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備這一優(yōu)勢。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)警技術(shù)，就是在建立被監(jiān)測過程的動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，輸入為與被監(jiān)測變量相關(guān)的容易測量的輔助變量，輸出為系統(tǒng)的工作狀態(tài)，分別用正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力，使模型具有自己判斷工況正常與否的能力，并能夠預(yù)測出生產(chǎn)過程的異常狀態(tài)。對于乙烯裂解反應(yīng)的預(yù)警，通過歷史數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立裂解反應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)警模型，該模型可以對工況的變化進(jìn)行實時分析，具有獨(dú)立判斷工作狀況的能力，當(dāng)某因素發(fā)生故障而導(dǎo)致工況異常時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以及時做出反應(yīng)，在該故障還沒有對裂解反應(yīng)造成影響之前發(fā)出預(yù)警，對于故障的早期發(fā)現(xiàn)具有很大的幫助。

本發(fā)明的方法由以下步驟構(gòu)成。

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于乙烯裂解是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，本發(fā)明采用動態(tài)遞歸網(wǎng)絡(luò)(Elman網(wǎng)絡(luò))來建立預(yù)警模型，網(wǎng)絡(luò)的隱層單元采用Tansig函數(shù)作為激勵函數(shù)，輸出層單元采用Logsig函數(shù)作為激勵函數(shù)。輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為1～7，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為1～30，每個單元都有一個與之相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實施例如圖1所示，該實施例輸入層7個節(jié)點(diǎn)，隱含層8個節(jié)點(diǎn)，輸出層1個節(jié)點(diǎn)。