相关积分法酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及酮苯脱蜡过程蜡收率的在线优化控制方法，属于过程先进控制技术领域。本发明专利技术的优化控制系统从酮苯脱蜡装置的ＤＣＳ基本控制器中读取温度、流量等测量信息，采用相关积分方法，每分钟计算一次装置的各流路的预稀释比、一次溶剂比（１）、一次溶剂比（２）、二次溶剂和冷洗比等调优变量间的相关积分，以及各变量与目标函数间（蜡收率）的相关积分。在线优化控制系统根据这些相关积分值，定期计算一次各调优变量的最佳给定值送往基本控制器执行。如此循环往复，完成两级闭环优化控制系统。本发明专利技术具有极强的自适应性和抗干扰能力，控制性能稳定，可以显著提高蜡收率，经济效益显著。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关积分法酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统本专利技术涉及酮苯脱蜡过程蜡收率的在线优化控制方法，属于过程先进控制
本专利技术对酮苯脱蜡装置蜡收率的在线优化控制采用相关积分法，实现了对脱油蜡收率的闭环优化控制。酮苯脱蜡脱油装置是原油加工过程中润滑油生产的一个重要组成部分。其生产过程的工艺流程长，工序多，原料种类多。其操作状态及效益的优劣与其众多的设备情况及当时原料组成有密切的关系。如何准确地根据当时的操作状况，对整个装置实施优化操作，提高去蜡油或去油蜡的收率、降低成本，对提高装置的经济效益有着重要的意义。本专利技术的目的在于提供一种以装置的以各流路的预稀释比，一次溶剂比(1)，一次溶剂比(2)，二次溶剂，冷洗比等多个变量为调优变量的闭环优化控制系统。酮苯脱蜡脱油过程的优化过程涉及的因素很多，优化目标可以包括脱蜡油的收率、蜡的收率、处理量、溶剂消耗和能量消耗等诸多方面。在溶剂脱蜡蜡系统中影响目标产品收率的因数很多，如冷点温度，溶剂比，滤机效率，原料质量等等，都可能影响着收率。在这些众多的影响因素中，蜡的结晶状态起着关键的作用。蜡的结晶好，蜡中含油少，过滤效率也高，对后处理的加工也有益处。结晶的优劣又与原料质量、冷点温度、溶剂比等有密切关系。由于原料质量在脱蜡脱油过程中是一个不可控的变量，又难以测量，因此不能作为调优变量。而溶剂比对结晶过程也有密切的关系，又容易被控制，因此可选其作为调节手段。经过多年试验和研究，我们开发出了一套以系统中各流路的溶剂比为调优手段、以脱油蜡收率为目标函数的在线闭环优化控制系统。该系统以在线测得的装置工况为基础，运用新近开发的相关积分优化方法为手段，对系统中各流路的溶剂比进行在线的优化。相关积分法在线优化控制系统的基本原理是：在流程型生产装置的在线优化控制系统中，应用相关积分方法以实时测量的变量值计算优化变量与目标变量的互相关积分，并求出目标函数的梯度，进而计算出调优变量的新给定值，由装置的基本控制器实施调节，从而使目标函数在满足约束条件下达到最大，实现对生产装置的实时优化控制。-->相关积分法在线优化控制系统的关键技术是相关积分理论。相关积分是一种与随机过程有关运算，在相关积分法理论中，目标函数、干扰、优化变量被视为随机过程，而优化变量为均值可控，一般地可以表达为：J~(t)=f(u~(t),p~(t),t)]]>其中为m维均值可控的调优变量，为干扰，f为未知映射。最优目标函数定义为：J~*(t)=maxE{u~(t)}E{f[E{u~(t)},p~(t),t]}]]>这里，为调优变量的均值，它可以是基层控制器的设定值或阀位等。对于单变量的优化问题，可以证明，在一定条件下目标函数均值对调优变量均值的梯度满足下式：KuJ=KuudEfdE{u~(t)}+ϵ(t)]]>式中，ε(t)是均值为零的噪声项，而KuJ是调优变量与目标函数间的互相关积分，Kuu为调优变量自相关积分，如下所示：KuJ(T,M)=∫-MM12T∫-TTu(t-τ)J(t)dtdτ]]>Kuu(T,M)=∫-MM12T∫-TTu(t-τ)u(t)dtdτ]]>        T，M＞0为常数上述公式中，u(t)，J(t)分别为调优变量和目标函数的测量值。可见KuJ，Kuu能够通过调优变量和目标函数的观测值计算得到，于是根据公式KuJ=KuudEfdE{u~(t)}+ϵ(t)]]>可用最小二乘法估计目标函数的梯度在算得目标函数的梯度后，可以用直接迭代计算调优变量的新设定值us(l+1)-->us(l+1)=us(l)+adEfdE{u~(l)}]]>式中，a为一个常数。这种迭代过程在线持续进行，直至梯度为零。对于多变量的优化问题，理论分析也可以得到类似的结果。本专利技术的闭环优化控制系统为二级控制方式。优化控制器从酮苯脱蜡生产装置的DCS基本控制器中读取所须的测量信息，采用相关积分方法，每分钟计算一次各变量间的相关积分，以及各变量与目标函数间的相关积分。优化控制器根据这些相关积分值，定期计算一次调控变量的给定值送往基本控制器执行。如此循环往复，实现在线闭环优化控制，提高了装置操作的自动化程度，基本不需操作工干预，操作和维护更加容易进行。同时由于优化系统本身有故障诊断系统及一系列安全保障措施，故当装置出现以外情况，如仪表失灵等均能切换为常规控制，保障安全。图1为本专利技术的优化控制结构图。图2为本专利技术的具体实施例结构框图。下面结合具体的实施方案及其控制过程对本专利技术做进一步说明。抚顺石油一厂新区酮苯脱蜡装置的工艺流程如图3所示。抚顺一厂新区酮苯脱蜡脱油装置包括：脱蜡、一段脱油、二段脱油过滤；滤液、蜡液、蜡下油溶剂回收和干燥脱水；氮气循环以及氨制冷及供冷五个系统。由于酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统主要涉及结晶过滤系统，下面就主要讨论这两个系统的工艺流程。原料油进入系统后分成7路，每路设有3个结晶器，各路首先向原料油添加来自一段蜡脱油的经换热器E104加热后的滤液以进行预稀释，之后进入E101，在原料油进入E101时，加入来自一段蜡脱油的经E105与用来进行二次稀释的新鲜溶剂换冷后的滤液以进行一次(1)稀释，原料油经一次(1)稀释并经E101与来自脱蜡后的滤液换冷后，在换热器E101后加入直接来自一段蜡脱油的滤液以进行一次(2)稀释，之后原料油进入氨冷结晶器E102、E103，然后加入经E105、E106和E107冷却后的新鲜溶剂以进行二次稀释，结晶后的原料油进入D101、脱蜡过滤机，过滤后的滤液经E101与原料油换热后进入回收系统，过滤出来的蜡进入蜡液罐D105，加入来自蜡脱油二段滤机的滤液与之混合后，经E106与二次稀释的新鲜溶剂换冷后进入D106、一段蜡脱油滤机。一段蜡脱油滤机的滤液进入滤液罐D110，滤液的一部分作为溶剂加入原料油以进行预稀-->释、一次(1)和一次(2)稀释，一部分经E108与用来作为蜡脱油一段冷洗和二段冷洗的新鲜溶剂换冷后，进入溶剂回收系统。一段蜡脱油滤机的过滤出的蜡进入蜡液罐，加入新鲜溶剂与之混合后，进入二段蜡脱油滤机。二段蜡脱油滤机的滤液进入滤液罐D111，然后进入脱蜡滤机蜡液罐D105。二段蜡脱油滤机过滤出来的蜡与加入的新鲜溶剂混合后进入回收系统。总体结构本实施例的在线优化系统采用计算机二级控制方式。基层控制由DCS系统完成对溶剂流量及溶剂比值的直接数字控制。优化控制计算机(上位计算机)可以用DCS系统的工程师站，或者另配的上位计算机。上位计算机根据采集的信号间隔一定时间计算一次优化设定值，通过输出通道送往基层控制系统的溶剂流量给定值上。采用这种方式的一个最大优点是当上位计算机发生故障时，可以方便地切断上位计算机与基层控制系统的联系，直接由基层控制系统实行定值比值控制，这样可以提高系统的灵活性与可靠性。系统组成该系统由一组优化控制和先进控制子系统组成，包括：酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统故障检测与应急优化控制系统结晶器流路压力先进控制系统油品切换与流路化蜡先进控制系统系统实时收率计算系统操作界面目标函数和优化变量本实施例以脱油蜡的收率为目标函数，以各本文档来自技高网...

【技术保护点】
相关积分法酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统，其特征在于：在酮苯脱蜡装置的蜡收率在线优化控制系统中，应用相关积分方法，以装置脱油蜡的收率为目标函数，以各流路的预稀释比、一次溶剂比（１）、一次溶剂比（２）、二次溶剂和冷洗比等多个变量为调优变量，通过在线实时采集的变量值计算装置的目标函数是否处于最大化，并依此定期在线计算各调优变量的给定值，送往基本控制器执行，从而通过各流路溶剂比的调整，改善结晶状态，提高过滤效率，使脱油蜡收率在满足约束条件的状态下达到最大，实现酮苯脱蜡装置蜡收率的实时优化控制。

【技术特征摘要】
1、相关积分法酮苯脱蜡装置蜡收率在线优化控制系统，其特征在于：在酮苯脱蜡装置的蜡收率在线优化控制系统中，应用相关积分方法，以装置脱油蜡的收率为目标函数，以各流路的预稀释比、一次溶剂比(1)、一次溶剂比(2)、二次溶剂和冷洗比等多个变量为调优变量，通过在线实时采集的变量值计算装置的目标函数是否处于最大化，并依此定期在线计算各调优变量的给定值，送往基本控制器执行，从而通过各流路溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，
申请(专利权)人：王建，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]