一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法技术

本发明专利技术公开了一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法，包括原油数据采集模块、历史数据库、Aspen plus软件、映射模块。预测方法为历史映射方法和稳态模型预测方法，优化方法是根据建立的稳态模型，针对原油性质的变化、总拔要求、侧线产品的要求以及全厂综合经济效益，利用模型的优化功能，获得原油常压蒸馏塔操作的最优参数集，并准确模拟计算常压塔蒸馏塔塔顶NH4Cl、NH4HS的结晶温度，为全塔优化提供理论指导。本发明专利技术将原油常压蒸馏的侧线收率和产品性质的预测和优化相结合，可以为原油加工过程的下游提供计划排产数据，并提高高价值产品收率，降低装置的能耗，对炼油厂的经济效益提高具有重要的意义。经济效益提高具有重要的意义。经济效益提高具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法


[0001]本专利技术属于石油炼制及石油化工生产
，具体是涉及一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法。

技术介绍

[0002]常减压装置一般是由初馏塔系统、常压蒸馏系统和减压蒸馏系统组成，这些塔的工作原理都是气液平衡分离，通过精馏得到合乎要求的产品。初馏塔的主要生产任务是将原油中的大部分190℃以前的馏分拔出，为重整和乙烯裂解装置提供优质原料；常压蒸馏系统主要过程是加热、蒸馏、汽提，主要设备有加热炉、常压塔和汽提塔，它的任务是将原油切割成石脑油、溶剂油、煤油、柴油等不同产品。减压蒸馏的核心是减压塔和抽真空系统。由于常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高，在高温下宜分解、生焦，因此，为了提取更多的轻质组分，需要降低蒸馏压力，从而降低重油馏分的沸点范围。
[0003]常压蒸馏在原油蒸馏流程中起着“承上启下”的作用，常压塔的稳定操作对于常减压装置的意义重大。原油经加热到360
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370℃，进入常压蒸馏塔，塔顶得到石脑油馏分，与初馏塔顶的塔顶馏分一起可作为催化重整原料或汽油调和组分，常一线为煤油馏分，常二线和常三线为柴油馏分，常四线为过汽化油，常底为重油(＞350℃)。常压蒸馏操作的目标是提高分馏精度和降低能耗，影响这些目标的工艺操作条件有温度、压力、回流比、汽提量以及塔底液面等。其中进料温度是重要的操作参数，进料温度太高会造成能量浪费，增加气相负荷，降低塔的处理量，进料温度太低，轻油收率下降。
[0004]常压塔处理的对象是一种复杂的混合物，各侧线馏分也是复杂的混合物。原油的性质、进料温度、塔顶回流温度、回流比、塔底及侧线蒸汽汽提量和温度、顶循、一中、二中取热、过化度要求及汽化段油气分压等生产过程操作条件复杂多变，这些因素都可使常压蒸馏装置各侧线产品收率和性质发生明显变化。实际生产过程中，常压蒸馏的关键产品如初顶油、常顶油、常一、常二、常三、常四以及常底油的收率因原油品质和操作条件的改变而有明显的差异。这些关键产品的实际产量、产品指标与生产计划预期值往往存在一定偏差。生产装置操作的实时优化是炼油化工企业实现智能化生产、提升经济效益的重要手段，实时优化可根据动态变化的原料性质、产品需求、原油及产品价格等信息，动态的获得优化的操作方案，使得装置时刻保持在最优操作状态。如何及时、快速根据原油的基本性质预测常压蒸馏的收率，并根据炼油装置上下游要求及时优化常压蒸馏的收率及其产品是提高当前炼油装置生产计划、调度准确性的关键。
[0005]专利CN 104965967 A公开了一种常减压蒸馏装置的收率实时预测方法，根据常减压装置的操作变量对产品收率的影响，利用神经网络代理预测模型计算，建立不同生产工况的模型来模拟实际工况的流程，从而实现装置收率的实时预测，可为计划优化PIMS模型和调度优化模型提供理论支撑。该方法涉及到数据处理、模型校正、建立数据库以及实施预测，机理模型较为复杂，所产生的数学方程组规模庞大，运用计算机处理器进行优化求解的速度慢，无法迅速对应对生产环境的突然变化，而且容易不收敛，导致优化失败，无法满足
实时预测的需要。
[0006]专利CN 108536108 A公开了一种常减压装置的实时优化方法，通过采集分析原油及侧线流股的宏观性质数据、原油详细分子组成的拟合、历史原油分子数据库、原油分子切割模型以及运筹学规划模型的使用及求解，得到最优工艺参数集，传输给DCS系统，实现常减压装置的实时优化。但是实际过程中往往缺少从初馏点到终馏点全部馏程的原油分子数据库，因此该方法的推广应用具有局限性；其实施例所述的常减压装置实时优化方法只在预测的准确性、实时性、可靠性上有所改进，并没有从侧线产品质量、全塔能耗、综合效益方面进行综合优化，且所得到的最优操作参数集包括太多侧线的温度、压力、蒸汽流量等，而用于实际装置的操作参数的调整，难免顾此失彼，因而缺乏实际意义。
[0007]专利CN 105138824 A公开了一种面向常减装置优化的数据校正方法，通过对原油历史数据进行校正，选取更接近真实值的原油性质数据进行装置优化，避免了预测误差。该专利给出了一种原油相似度的判据，包括原油性质相似度、原油硫含量相似度、原油密度相似度、原油侧线收率相似度等，采用岭型分布、梯形分布函数，并人为设定函数阈值，最后对这些相似度进行权重计算，得到原油相似度Sc。该方法虽然具备理论的可靠性，但所涉及的控制算法无法解决多变量耦合的控制对象，使得对象具有大惯性、大滞后，强干扰现象。因此，亟待一种控制方法来消除滞后抵抗干扰是很有必要的。

技术实现思路

[0008]为了克服上述的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法，本专利技术中将原油加工过程中预测和优化相结合，可以在给定原油蒸馏系统中，针对原油性质变化通过历史映射方法和稳态模型预测方法及时预测该原油关键产品的收率和产品性质，为原油加工过程的下游提供计划排产数据；或者针对原油性质的变化、总拔要求、侧线产品的要求以及全厂综合经济效益，利用模型的优化功能，获得原油蒸馏操作的最优参数集，为全塔优化提供理论指导。
[0009]本专利技术中一种原油常压蒸馏的侧线收率和产品性质的预测及优化方法其特征在于该方法包括原油数据采集模块、历史数据库、Aspenplus软件、映射模块，具体包括如下步骤：
[0010]1)原油数据采集，原油数据采集模块与炼油厂PI系统对接获取实时采集的工艺数据和设计数据，与LIMS系统对接获取实时采集的化验数据；
[0011]2)原油相似度计算，包括首先对原油类别筛选，其次用四维向量(n1,n2,n3,n4)对待预测原油和历史数据库中的原油进行“余弦相似度”和“Tanimoto相似度”计算，最后筛选原油相似度S大于0.95的原油，其中n1为原油的动力粘度，n2为原油的硫含量，n3为原油的酸值，n4为原油的氮含量；
[0012]3)待加工原油收率预测，如果待加工原油相似度＞0.95，调用映射模块，从历史数据库中寻找一个或若干个与该原油的原油相似度相符合的原油对应的收率，将其各个收率做平均值，作为该待测原油的预测收率；
[0013]4)如果待加工原油相似度≤0.95，通过Aspen plus软件建立原油蒸馏的稳态模型进行预测收率；
[0014]5)原油蒸馏装置的优化，基于Aspen plus软件建立的原油蒸馏的稳态模型，根据
原油蒸馏装置所要求的总拔要求、侧线产品的要求以及全厂综合经济效益，进行灵敏度分析和优化，得到最优操作参数集。
[0015]所述的历史数据库为原油蒸馏装置长期为稳态时针对不同生产方案，不同原料品质、不同进料负荷和操作条件下建立的产品收率分析数据库，包括历史原油数据库及其对应的历史原油收率数据库、历史原油加工工艺数据库、历史原油加工装置的设计数据库，每一次预测模拟结果经校正合格后纳入历史数据库，使得历史数据库不断更新；
[0016]所述的化验数据包括包括原油类别、原油的硫含量、氮含量、氯含量，酸值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原油常压蒸馏塔的侧线收率的预测及优化方法，其特征在于该方法包括原油数据采集模块、历史数据库、Aspen plus软件、映射模块，具体包括如下步骤：1)原油数据采集，原油数据采集模块与炼油厂PI系统对接获取实时采集的工艺数据和设计数据，与LIMS系统对接获取实时采集的化验数据；2)原油相似度计算，包括首先对原油类别筛选，其次用原油的四维向量(n1,n2,n3,n4)对待预测原油和历史数据库中的原油进行“余弦相似度”和“Tanimoto相似性”计算，最后筛选原油相似度S大于0.95的原油，其中n1为原油的动力粘度，n2为原油的硫含量，n3为原油的酸值，n4为原油的氮含量；3)预测待加工原油收率，如果待加工原油相似度＞0.95，调用映射模块，从历史数据库中寻找一个或若干个与该原油的原油相似度相符合的原油对应的收率，将其各个收率做平均值，作为该待测原油的预测收率；4)如果待加工原油相似度≤0.95，通过Aspen plus软件建立原油蒸馏的稳态模型进行预测收率；5)原油蒸馏装置的优化，基于Aspen plus软件建立的原油蒸馏的稳态模型，根据原油蒸馏装置所要求的总拔要求、侧线产品的要求以及全厂综合经济效益，进行灵敏度分析和优化，得到最优操作参数集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的历史数据库为原油蒸馏装置长期为稳态时针对不同生产方案，不同原料品质、不同进料负荷和操作条件下建立的产品收率的分析数据库，包括历史原油数据库及其对应的历史原油蒸馏塔侧线收率数据库、历史原油加工工艺数据库、历史原油加工装置的设计数据库，每一次预测模拟结果经校正合格后纳入历史数据库，使得历史数据库...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，宋振宇，刘双民，尚春城，唐未庆，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：