[發(fā)明專利]一種膜內(nèi)微電荷互力P系統(tǒng)FCC反應(yīng)再生過程最優(yōu)建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810597225.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108710779B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊世品;侯宇;鮑敏;李麗娟;薄翠梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
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本發(fā)明公開了一種膜內(nèi)微電荷互力P系統(tǒng)FCC反應(yīng)再生過程最優(yōu)建模方法針對煉油工藝中流化催化裂化(Fluid Catalytic Cracking，F(xiàn)CC)反應(yīng)再生過程進(jìn)行最優(yōu)建模及快速高精度工況預(yù)測。包括如下步驟：1)通過現(xiàn)場操作或者實驗獲得過程的采樣數(shù)據(jù)，確定輸入輸出各子模型的大致結(jié)構(gòu)，將模型估計輸出與實際輸出的誤差平方和作為最小化目標(biāo)函數(shù)；2)受生物細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運Ca²⁺、Na⁺、Cl^?等離子后，胞內(nèi)新環(huán)境下離子間相互作用的啟發(fā)，抽象出一種特定的高效優(yōu)化算法；3)設(shè)定算法運行參數(shù)；4)通過最小化目標(biāo)函數(shù)，利用算法對反應(yīng)?再生模型中的未知參數(shù)進(jìn)行估計，獲取最佳參數(shù)并形成數(shù)學(xué)模型。本發(fā)明建模方法，具有抗早熟、尋優(yōu)精度高、收斂快的特點，也適用于其他復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過程建模。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及優(yōu)化建模方法，尤其涉及一種膜內(nèi)微電荷互力P系統(tǒng)優(yōu)化算法在石油企業(yè)煉油工藝中流化催化裂化反應(yīng)再生過程的最優(yōu)建模方法。

背景技術(shù)

能源是社會進(jìn)步的源泉，汽車的普及加快了城市發(fā)展的步伐，石化能源尤其是車用汽油、柴油是汽車的主要能量來源。直接對混合狀態(tài)下的原油進(jìn)行提餾僅能獲取非常少量的汽油和柴油(直餾輕質(zhì)油收率約10％～40％)，這主要是由于原油中的主要成分是重油混合物。據(jù)統(tǒng)計，目前我國78.1％的汽油來自流化催化裂化(FCC)工藝，F(xiàn)CC工藝指的是在高溫(450℃～530℃)、低壓(1～4atm)下，將質(zhì)量差、價值低重質(zhì)餾分油(或重質(zhì)餾分油摻減壓榨油)與催化劑接觸，經(jīng)過裂化反應(yīng)，生成一系列的輕質(zhì)柴油、汽油、可燃?xì)怏w等高價值產(chǎn)品，該工藝大大增加了石油到輕質(zhì)油品的轉(zhuǎn)化率。考慮到世界日益枯竭的原油資源供應(yīng)與社會發(fā)展所必須面臨的日益增加的輕質(zhì)產(chǎn)品油資源需求之間的矛盾，重油流化催化裂化將是今后世界催化裂化發(fā)展的重要方向。

常用的流化催化裂化裝置(Fluid Catalytic Cracking Unit，F(xiàn)CCU)的基本組成部分主要包括：反應(yīng)-再生器、提升反應(yīng)器、主分餾塔、吸收汽提塔、主風(fēng)機和濕式空氣壓縮機等組成。作為最為重要的部分之一，反應(yīng)-再生器對FCC過程中實現(xiàn)高級過程控制和效益最大化有著至關(guān)重要的作用。反應(yīng)-再生器內(nèi)的反應(yīng)溫度、催化劑循環(huán)率、蒸汽流量、主風(fēng)量連同其它因素決定了產(chǎn)品質(zhì)量和收益分配。但反應(yīng)-再生器是一個多參數(shù)、非線性及多變量緊密耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，為了對其進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)以及建立自動控制系統(tǒng)、分析控制系統(tǒng)的可靠安全運行，建立能反映其化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的動力學(xué)模型的意義至關(guān)重要。

針對建模方法，大致分為兩大類：機理建模和實驗建模。通常人們傾向于機理建模，認(rèn)為這樣的模型有基本的理論作為保證，物理意義明確。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，要做許多簡化處理，才能建立起機理模型。實驗建模似乎是迫不得已的辦法，但在數(shù)據(jù)處理能力大大提高的今天，它也有較強的生命力。流化催化裂化工藝所處理的工藝原料成分復(fù)雜，反應(yīng)器再生器物理管道中溫度梯度變化較大、流體中各點熱值動態(tài)變化，這對該過程的機理建模帶來了非常大的困難。針對影響流化催化裂化過程的各種輸入變量、輸出變量及其各自間的矩陣耦合，采用階躍擾動測試法可獲得該多入多出(MIMO)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線等表象特征。根據(jù)響應(yīng)曲線給其科學(xué)的模型結(jié)構(gòu)，利用曲線中的具體采樣數(shù)據(jù)，采用高效的優(yōu)化算法對模型結(jié)構(gòu)中的未知參數(shù)進(jìn)行全局最優(yōu)估計，這種系統(tǒng)辨識方法獲得研究對象的數(shù)學(xué)模型經(jīng)過實際驗證，已經(jīng)訓(xùn)練好的模型能以更高的精度預(yù)測工況不變(或微小調(diào)整)下未來一段時間的輸出。