[發(fā)明專利]一種乙烯裂解原料配置的預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310479208.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103524284A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡天生;趙軍;楊斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C4/04
• 分類(lèi)號(hào): C07C4/04;C07C11/04;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 高玲玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及一種乙烯裂解原料配置的預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

乙烯工業(yè)是石油化工行業(yè)的龍頭，乙烯裝置生產(chǎn)的三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）和三苯（苯、甲苯、二甲苯）是石油化工行業(yè)的基礎(chǔ)原料，乙烯產(chǎn)量歷來(lái)是衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。我國(guó)乙烯工業(yè)堅(jiān)持積極消化引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新及堅(jiān)持以技術(shù)改造為主走內(nèi)涵發(fā)展的道路，使我國(guó)乙烯技術(shù)在發(fā)展中取得了許多豐碩成果。通過(guò)乙烯裝置的改擴(kuò)建，使我國(guó)乙烯裝置向著“大型、先進(jìn)、深度、系列、集約”的方向發(fā)展。裝置操作最優(yōu)化使大型乙烯裝置更具行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隨之帶來(lái)的是各種先進(jìn)的控制技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)在乙烯裝置的應(yīng)用高潮，其中乙烯裝置操作的優(yōu)化是提高乙烯廠效益的最有效途徑。

同時(shí)，隨著國(guó)際原油市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)，以及下游產(chǎn)品（乙烯衍生物）的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)，傳統(tǒng)的以雙烯（乙烯加丙烯）收率最大化為目標(biāo)的生產(chǎn)模式嚴(yán)重影響了乙烯生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高高附加產(chǎn)品收率和經(jīng)濟(jì)效益最大化已經(jīng)成為乙烯生產(chǎn)企業(yè)提升企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的主要方向。然而，受?chē)?guó)內(nèi)石油化工行業(yè)格局的限制，我國(guó)絕大多數(shù)乙烯生產(chǎn)企業(yè)普遍存在裂解原料來(lái)源復(fù)雜、原料種類(lèi)繁多的特點(diǎn)。目前各乙烯生產(chǎn)企業(yè)大多根據(jù)以往的歷史數(shù)據(jù)或者離線機(jī)理模型（如SPYRO）并結(jié)合技術(shù)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)采用人工核算的辦法。然而這種估算乙烯裂解裝置需要的運(yùn)行參數(shù)和裂解原料，需要耗費(fèi)大量的人力和物力，且估算出來(lái)的結(jié)果粗糙，當(dāng)裂解原料發(fā)生變化時(shí)無(wú)法及時(shí)地調(diào)整裝置運(yùn)行參數(shù)。因此，本發(fā)明將基于對(duì)乙烯裝置的深刻理解與認(rèn)識(shí)，開(kāi)發(fā)一種實(shí)用的乙烯裂解裝置裂解原料配置的預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于建立以不同裂解原料屬性、產(chǎn)品收率、產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格、裂解原料市場(chǎng)價(jià)格、裝置的生產(chǎn)能力為自變量，以裝置的整體效益為因變量的函數(shù)（映射）關(guān)系，提出一種裂解裝置的負(fù)荷配置預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法，為企業(yè)生產(chǎn)的管理層提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)和決策工具，有效地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行操作參數(shù)調(diào)整和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)乙烯生產(chǎn)過(guò)程的效益最大化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種乙烯裂解原料配置的預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法，以不同裂解原料屬性、產(chǎn)品收率、產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格、裂解原料市場(chǎng)價(jià)格、裝置的生產(chǎn)能力為自變量，以裝置的整體效益為因變量，提出一種裂解裝置的負(fù)荷配置預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法，包括以下步驟：

（1）實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理

采集現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)數(shù)據(jù)包括各臺(tái)裂解爐的進(jìn)料流量、汽烴比、橫跨段溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力和裂解氣在線分析結(jié)果，采用專門(mén)用于小樣本異常值剔除的格拉布斯準(zhǔn)則，對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著誤差剔除和數(shù)據(jù)補(bǔ)缺；

（2）不同類(lèi)型裂解原料分類(lèi)

對(duì)裂解原料的特性表征參數(shù)包括LPG的詳細(xì)組成、輕石腦油、石腦油和重油的PIONA值及餾程進(jìn)行聚類(lèi)，聚類(lèi)方法為K均值聚類(lèi)算法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)將各類(lèi)型裂解原料分成若干個(gè)類(lèi)別，對(duì)應(yīng)不同類(lèi)別的裂解原料建立收率預(yù)測(cè)模型；

（3）建立特定原料屬性下的收率預(yù)測(cè)模型

利用裂解爐機(jī)理模擬軟件構(gòu)建實(shí)際工業(yè)乙烯裂解爐的機(jī)理模型，機(jī)理模型輸入變量包括裂解爐進(jìn)料負(fù)荷F、裂解過(guò)程稀釋蒸汽流量DS、裂解原料橫跨段溫度CIT、裂解爐爐管出口溫度COT和壓力COP；輸出結(jié)果為不同條件下詳細(xì)裂解氣組成或裂解氣組成和爐管出口溫度；

機(jī)理模型建立好后，通過(guò)步驟1中的工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型修正，使機(jī)理模型的預(yù)測(cè)結(jié)果和工業(yè)結(jié)果一致，以此方法建立所有裂解爐裂解不同裂解原料時(shí)的收率預(yù)測(cè)模型，提供產(chǎn)品預(yù)測(cè)信息；

（4）模型和優(yōu)化求解約束條件

當(dāng)市場(chǎng)情況對(duì)各主要目標(biāo)產(chǎn)物提出一定的產(chǎn)量要求時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品需求和經(jīng)濟(jì)效益依據(jù)步驟3所建立的收率預(yù)測(cè)模型對(duì)采購(gòu)原料的族組成、餾程、密度理化性質(zhì)及其比例進(jìn)行優(yōu)化配比；模型框架包括模型輸入、模型計(jì)算、模型輸出、優(yōu)化目標(biāo)和優(yōu)化結(jié)果，首先根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)，選擇所必須的輸入變量；再通過(guò)收率預(yù)測(cè)模型獲得各對(duì)應(yīng)輸入的產(chǎn)品組成和產(chǎn)量，并計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益；接著基于優(yōu)化目標(biāo)，并結(jié)合相應(yīng)的優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得相應(yīng)優(yōu)化結(jié)果；

同時(shí)優(yōu)化時(shí)規(guī)定各所涉變量的范圍，及模型的約束條件，包括：

各臺(tái)裂解爐的生產(chǎn)負(fù)荷：F_i,min<F<F_i,max，i=1,…,N，

各臺(tái)裂解爐出口溫度：COT_i,min<COT<COT_i,max，i=1,…,N，