存储器、基于原设备的氢网优化方法、装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了存储器、基于原设备的氢网优化方法、装置和设备，其中所述方法包括根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型；以不增加设备投资为前提，以最大化回收氢气为导向，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型；以特定工况数据为输入参数，通过所述脱硫反应动力学模型计算得出产品性质数据；当产品性质数据不符合预设条件时，更新工况数据；当产品性质数据符合预设条件时，向氢网优化模型输出新氢边界条件和小分子烃类生成量；根据氢网优化模型生成氢气优化方案。本发明专利技术可以适用于多种工况下均能获得准确的结果，进而能够获得实际、可行的优化方案，具有显著的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
存储器、基于原设备的氢网优化方法、装置和设备
本专利技术涉及工业测量领域，特别涉及存储器、基于原设备的氢网优化方法、装置和设备。
技术介绍
为适应原油劣质化、产品质量升级、清洁生产等要求，炼厂催化加氢装置的加工能力在不断增加、操作苛刻度也在不断地增大，从而导致对氢气的需求量越来越大，氢气已成为炼厂原料成本中仅次于原油成本的第二大成本要素。因此，如何降低氢气成本成为炼油企业非常关心的议题；通过氢网优化以提升炼厂氢气管理水平的方式来降低炼厂的用氢成本，能够获得显著的经济效益。氢气网络的设计和优化研究人员提出了数学规划方法，根据设定的目标函数，通过特定的约束条件来优化氢气管网；现有技术中的具体的优化方式包括：参照耗氢单元原料、产品组成变化，根据物料守恒原则将当前工况的数据进行回归，开发了耗氢装置的物料消耗/生成模型，由此建立氢网优化的详细模型。专利技术人经过研究发现，现有技术中的优化方式对于加工油品单一、操作工况单一的炼厂较为适宜；在我国炼厂加工油种复杂多变，操作工况也经常发生变化的应用场景下时，通过其由单一工况的物料平衡数据回归出来的物料消耗/生成模型去计算其他工况下的产品性质和物料消耗，会使得结果准确性很差，无法达到良好的优化效果。因此，现有技术中的氢气管网优化方案无法适用于我国工况多变的应用场景。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
r>本专利技术的目的在于提供一种能够适用于多种工况的炼厂氢气资源的优化方案。本专利技术提供了一种基于原设备的氢网优化方法，包括步骤：S11、根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型；S12、以不增加设备投资为前提，以最大化回收氢气为导向，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型；S13、以至少包括有油品性质、补充氢气流量、补充氢气纯度和装置反应条件的特定工况数据为输入参数，通过所述脱硫反应动力学模型计算得出产品性质数据；S14、当所述产品性质数据不符合预设条件时，更新所述工况数据并返回步骤S13；S15、当所述产品性质数据符合预设条件时，向所述氢网优化模型输出新氢边界条件和小分子烃类生成量；S16、根据所述氢网优化模型生成氢气优化方案。在本专利技术中，所述根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型，包括：通过包括有原料柴油的硫组成、反应器参数、催化剂装填参数和反应条件的工业装置数据，对所述脱硫反应动力学模型的速率方程中的预设参数进行回归，来确定所述速率方程的指前参量、指前因子、表观活化能及氢分压指数，包括：S111、获取包括有原料柴油的硫组成、反应器参数、催化剂装填参数和反应条件的工业装置数据；S112、设定所述指前参量、所述表观活化能及所述氢分压指数的初始值；S113、计算反应器入口的反应速率；计算各床层的反应速率及反应物浓度；计算所述反应器的出口温度及产品性质；S114、以所述反应器的出口温度及产品性质的计算值和实际测量值的方差之和最小为目标函数，通过回归计算得到脱硫反应动力学模型的特定参数的参数值；所述特定参数包括指前参量、指前因子、表观活化能及氢分压指数。在本专利技术中，所述以不增加设备投资为前提，以最大化回收氢气为导向，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型，包括：S121、设定所述氢网优化模型的目标函数的计算公式为：MaxCoptimization＝ΔCproducer-ΔCConsumer-ΔCpurification-ΔCfuel，公式(1)；其中，MaxCoptimization为通过优化获得的氢网收益总和，ΔCproducer为氢气公用工程减少供给所带来的氢气收益，ΔCConsumer为耗氢装置用氢条件发生改变后增加的操作成本，ΔCpurification为提纯装置原料改变后增加的操作成本，ΔCfuel为回收氢气后向燃料气管网补充的燃料气价值；S122、设定包括压缩机约束、提纯装置约束、氢源约束和氢阱约束的约束条件。在本专利技术中，包括：根据公式：ΔCproducer＝∑ipriceproducer×ΔFi，公式(2)；获得所述ΔCproducer；其中，所述pricei为从第i个氢气公用工程的单价；所述△Fi为从第i个氢气公用工程的氢气流量。在本专利技术中，包括：根据公式：和，公式：获得所述△CConsumer；其中，Wp：表示单位摩尔入口气体的压缩功率；Cpv：表示热容比Cp/Cv，根据进料组成由“第二维力系数模型”计算得到；T：表示压缩机入口温度，不能超过50℃；Poutlet：表示压缩机出口压力；Pinlet：表示压缩机入口压力；ncmp：表示压缩级数；ηeff-ise-1：表示压缩机等熵效率；ηeff-mec：表示压缩机机械效率；R：表示气体常数；T0：为273.15K；Wp,i,M为第i个加氢装置的新氢压缩机单位摩尔入口气体的压缩功率；ni,Makeup为第i个加氢装置新氢压缩机入口的氢气摩尔数；Wp,i,R为第i个加氢装置的循环氢压缩机单位摩尔入口气体的压缩功率；ni,Recycle为第i个加氢装置循环氢压缩机入口的氢气摩尔数；Pricee为炼油厂当地工业用电价格。在本专利技术中，包括：根据公式：△Cpurification＝△CPress,Purification+△CFlowrate，公式(5)；获得所述△Cpurification；其中，△CPress,Purification为压缩机操作费用的增加；△CFlowrate为提纯装置处理量改变后的运行费用增加；根据公式：公式(6)；获得所述△Cfuel；其中，为单位体积氢气的价格，为单位体积氢气的热值；Hfuel单位体积燃料气的热值，Cfuel为单位体积燃料气的价格。在本专利技术中，所述设定包括压缩机约束、提纯装置约束、氢源约束和氢阱约束的约束条件，包括：压缩机约束：压缩机入口气量必须满足设计处理量的要求，为防止发生喘振入口气体还应该满足氢气浓度设计最低要求，设定压缩机约束的公式可以包括：∑iFi，comp≤Fcompmax公式(7)∑i(Fi，comp×yi)≥∑iFi，comp×ymin公式(8)其中，Fcompmax为压缩机所允许的最大进气量，Fi，comp为第i氢源流入压缩机的氢气流股流量，ycomp为压缩机出口氢气浓度。提纯装置约束：提纯装置的入口气量应小于装置的设计最大处理量；设定提纯装置约束的公式可以包括：∑iFi，PSA≤FPSAMAX公式(9)其中，Fi，PSA为第i个进入提纯装置的流股流量，FPSAMAX为PSA装置的最大设计处理量。氢源约束：要求其所有输出流股之和小于等于氢源总输出的流量，设定氢源约束的公式可以包括：∑jFi，j≤Fi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原设备的氢网优化方法，其特征在于，包括步骤：/nS11、根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型；/nS12、以不增加设备投资为前提，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型；/nS13、以至少包括有油品性质、补充氢气流量、补充氢气纯度和装置反应条件的特定工况数据为输入参数，通过所述脱硫反应动力学模型计算得出产品性质数据；/nS14、当所述产品性质数据不符合预设条件时，更新所述工况数据并返回步骤S13；/nS15、当所述产品性质数据符合预设条件时，向所述氢网优化模型输出新氢边界条件和小分子烃类生成量；/nS16、根据所述氢网优化模型生成氢气优化方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于原设备的氢网优化方法，其特征在于，包括步骤：
S11、根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型；
S12、以不增加设备投资为前提，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型；
S13、以至少包括有油品性质、补充氢气流量、补充氢气纯度和装置反应条件的特定工况数据为输入参数，通过所述脱硫反应动力学模型计算得出产品性质数据；
S14、当所述产品性质数据不符合预设条件时，更新所述工况数据并返回步骤S13；
S15、当所述产品性质数据符合预设条件时，向所述氢网优化模型输出新氢边界条件和小分子烃类生成量；
S16、根据所述氢网优化模型生成氢气优化方案。


2.根据权利要求1所述的氢网优化方法，其特征在于，所述根据柴油加氢脱硫工艺建立多集总的脱硫反应动力学模型，包括：
通过包括有原料柴油的硫组成、反应器参数、催化剂装填参数和反应条件的工业装置数据，对所述脱硫反应动力学模型的速率方程中的预设参数进行回归，来确定所述速率方程的指前参量、指前因子、表观活化能及氢分压指数，包括：
S111、获取包括有原料柴油的硫组成、反应器参数、催化剂装填参数和反应条件的工业装置数据；
S112、设定所述指前参量、所述表观活化能及所述氢分压指数的初始值；
S113、计算反应器入口的反应速率；计算各床层的反应速率及反应物浓度；计算所述反应器的出口温度及产品性质；
S114、以所述反应器的出口温度及产品性质的计算值和实际测量值的方差之和最小为目标函数，通过回归计算得到脱硫反应动力学模型的特定参数的参数值；所述特定参数包括指前参量、指前因子、表观活化能及氢分压指数。


3.根据权利要求1所述的氢网优化方法，其特征在于，所述以不增加设备投资为前提，以最大化回收氢气为导向，以氢网操作收益最大为目标，建立氢网优化模型，包括：
S121、设定所述氢网优化模型的目标函数的计算公式为：
MaxCoptimization＝△Cproducer-△CConsumer-△Cpurification-△Cfuel，公式(1)；
其中，MaxCoptimization为通过优化获得的氢网收益总和，△Cproducer为氢气公用工程减少供给所带来的氢气收益，△CConsumer为耗氢装置用氢条件发生改变后增加的操作成本，△Cpurification为提纯装置原料改变后增加的操作成本，△Cfuel为回收氢气后向燃料气管网补充的燃料气价值；
S122、设定包括压缩机约束、提纯装置约束、氢源约束和氢阱约束的约束条件。


4.根据权利要求3所述的氢网优化方法，其特征在于，包括：
根据公式：ΔCproducer＝∑ipriceproducer×ΔFi，公式(2)；获得所述△Cproducer；其中，所述pricei为从第i个氢气公用工程的单价；所述△Fi为从第i个氢气公用工程的氢气流量。


5.根据权利要求3所述的氢网优化方法，其特征在于，包括：
根据公式：



和，
公式：
获得所述△CConsumer；
其中，Wp：表示单位摩尔入口气体的压缩功率；Cpv：表示热容比Cp/Cv，根据进料组成由“第二维力系数模型”计算得到；T：表示压缩机入口温度，不能超过50℃；Poutlet：表示压缩机出口压力；Pinlet：表示压缩机入口压力；ncmp：表示压缩级数；ηeff-ise-1：表示压缩机等熵效率；ηeff-mec：表示压缩机机械效率；R：表示气体常数；T0：为273.15K；Wp,i,M为第i个加氢装置的新氢压缩机单位摩尔入口气体的压缩功率；ni,Makeup为第i个加氢装置新氢压缩机入口的氢气摩尔数；Wp,i,R为第i个加氢装置的循环氢压缩机单位...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡忠，张英，张龙，王阳峰，王红涛，张胜中，范得权，邢兵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11