[發(fā)明專利]一種芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)物預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010073372.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN111292811B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜文莉;楊明磊;鐘偉民;錢鋒;李智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/10
• 分類號(hào): G16C20/10;G16C20/70
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

本發(fā)明公開了一種芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)物預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)物濃度信息的預(yù)測(cè)技術(shù)。其技術(shù)方案為：選擇對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)物影響較大的操作參數(shù)作為模型輸入，以芳烴歧化過程的關(guān)鍵性能指標(biāo)作為輸出。同時(shí)利用歧化的機(jī)理模型獲得初始樣本，采用交叉驗(yàn)證的方法獲得多個(gè)子Kriging代理模型，通過隨機(jī)生成大量候選樣本點(diǎn)，尋找出其中交叉驗(yàn)證方差與稀疏度之和最大的點(diǎn)作為新采樣點(diǎn)，再利用機(jī)理模型計(jì)算出該點(diǎn)的真實(shí)輸出，加入到原始樣本集中，重新訓(xùn)練代理模型。最終得到完整的描述歧化過程的代理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)歧化生產(chǎn)過程的模擬，可以為實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程中產(chǎn)物產(chǎn)率的預(yù)測(cè)以及操作條件的優(yōu)化提供便利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)物濃度信息的預(yù)測(cè)技術(shù)，具體涉及基于交叉驗(yàn)證與稀疏度的代理模型完整描述原有工業(yè)過程，對(duì)芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過代理模型進(jìn)行建模，從而對(duì)芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵產(chǎn)物的濃度信息進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)。

背景技術(shù)

二甲苯是基本的有機(jī)化工原料，它廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響。甲苯歧化是生產(chǎn)對(duì)二甲苯的重要環(huán)節(jié)，甲苯歧化反應(yīng)將甲苯轉(zhuǎn)化成苯和二甲苯。甲苯歧化裝置與芳烴裝置結(jié)合起來，可以最大限度的提高高品質(zhì)的苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)量，同時(shí)也將低品質(zhì)的甲苯和重質(zhì)芳烴等副產(chǎn)品降到最低。

甲苯歧化工藝簡(jiǎn)流程圖如圖1所示。新鮮進(jìn)料先與富含氫氣的循環(huán)氣混合，與熱反應(yīng)器1的排出物換熱后進(jìn)入加熱爐2，在加熱爐2內(nèi)汽化，達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，熱的蒸汽進(jìn)料送至反應(yīng)器1，然后向下流過固定床催化劑。反應(yīng)器1的產(chǎn)物通過與混合進(jìn)料換熱器3換熱，進(jìn)行冷卻。然后送至一個(gè)氣液分離罐5。氫氣從分離罐5頂部抽出通過壓縮機(jī)4進(jìn)入換熱器3，再返回反應(yīng)器1，小部分循環(huán)氣用來吹掃，清除循環(huán)線路中積累的輕質(zhì)輕。分離器5底部的液體送至汽提塔6，汽提塔6塔頂?shù)妮p質(zhì)烴類冷卻后分離出氣、液相產(chǎn)品，反應(yīng)產(chǎn)物中的苯和二甲苯產(chǎn)品，伴隨未反應(yīng)的甲苯和C₉芳烴，從汽提塔6底部抽出，再通過后續(xù)精餾裝置(包括苯塔7、甲苯塔8、二甲苯塔9、C₉芳烴塔10)對(duì)其中的純苯、循環(huán)甲苯、C₈芳烴以及重芳烴進(jìn)行分離，部分循環(huán)利用。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，歧化過程的溫度、壓力、進(jìn)料流量、進(jìn)料組分濃度等參數(shù)都會(huì)由于操作條件的改變發(fā)生間歇或者周期性的波動(dòng)，某些參數(shù)對(duì)最終的關(guān)鍵產(chǎn)物產(chǎn)率影響較大，操作不當(dāng)很容易對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程造成較大的影響。但是直接將歧化過程的機(jī)理模型用于仿真和優(yōu)化會(huì)導(dǎo)致計(jì)算耗時(shí)過長(zhǎng)和計(jì)算費(fèi)用過高等問題。因此，建立一個(gè)與實(shí)際工藝相符，能準(zhǔn)確反映產(chǎn)物濃度等關(guān)鍵性能指標(biāo)的代理模型，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)物預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，通過對(duì)整體歧化環(huán)節(jié)的完整描述建立代理模型，基于代理模型正確預(yù)測(cè)產(chǎn)物濃度隨進(jìn)料以及操作參數(shù)改變的變化情況，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)物預(yù)測(cè)方法，方法包括：

步驟1：接收選定的芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的操作條件作為代理模型的輸入變量，接收選定的芳烴歧化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)物產(chǎn)率作為代理模型的輸出變量，設(shè)定輸入變量的上下限范圍，生成若干個(gè)初始樣本點(diǎn)，利用機(jī)理模型獲得所有初始樣本點(diǎn)的實(shí)際輸出響應(yīng)值，同時(shí)生成測(cè)試樣本集用于代理模型的精度驗(yàn)證；

步驟2：根據(jù)初始樣本點(diǎn)以及初始樣本點(diǎn)的實(shí)際輸出響應(yīng)值，建立多個(gè)子Kriging代理模型；

步驟3：在樣本空間內(nèi)隨機(jī)生成多個(gè)候選采樣點(diǎn)，分別計(jì)算該多個(gè)候選采樣點(diǎn)在該多個(gè)子Kriging代理模型上的輸出響應(yīng)值，并得到每個(gè)候選采樣點(diǎn)在該多個(gè)子Kriging代理模型上的輸出響應(yīng)值的交叉驗(yàn)證方差；