一种工业催化裂化装置的操作优化方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及工业催化裂化技术领域，更具体的说，涉及一种工业催化裂化装置的操作优化方法及系统。本方法，包括以下步骤：步骤S1、采集工厂生产数据；步骤S2、接收并存储工厂生产数据，对工厂生产数据进行预处理，通过催化裂化全流程机理模型进行计算得出仿真数据，获得的仿真数据作为优化初始数据；步骤S3、输入操作条件和约束条件，采用基于模式搜索算法求解带有约束的优化目标函数，对优化初始数据进行优化，获得的优化结果数据作为工业催化裂化装置的最优操作条件；步骤S4、将优化结果数据进行显示。本发明专利技术具有优化效果好、运行效率高、人机友好、可视化好等特点，对工程师进行辅助优化操作并提升企业效益，具有重大意义。具有重大意义。具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种工业催化裂化装置的操作优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及工业催化裂化
，更具体的说，涉及一种工业催化裂化 装置的操作优化方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国石化企业不断尝试与互联网应用技术相结合，进入了智能集 成化和系统化的新阶段。随着装置计划、供应、生产等各种数据分析技术的发 展，通过机理模型和数据分析，进行快速定位装置全局优化和决策的技术已经 受到了广泛的关注。
[0003]流化催化裂化(Fluid catalytic cracking，简称FCC)装置是现代炼油厂常 见的一种多用途且获利可观的装置，该装置将重质馏出物和残余原料转化为较 轻和更有价值的产品。催化裂化装置为流体催化裂化装置的约定俗称说法，以 下均称为催化裂化装置。
[0004]催化裂化装置不但对汽油的生产贡献极大，同时也是石化行业原材料(例 如轻质烯烃)的重要提供者，它不仅能生产汽油、柴油等产品，还可为化工生 产提供丙烯原料，为全厂提供蒸汽、燃料气等。
[0005]催化裂化装置在世界各国的炼油厂中都占有重要地位，是主要的二次加工 装置，其总加工能力超过加氢裂化、焦化和减黏裂化三者之和。由此可见，催 化裂化装置为炼油厂的整体盈利能力做出巨大贡献。
[0006]在实际生产过程中，影响催化裂化装置运行的变量很多，包括温度、压力、 流量、原料性质等。
[0007]为了满足生产计划的要求，操作人员往往通过调整装置中的上述变量，使 装置达到某些特定的生产状态。
[0008]然而，由于炼油装置的复杂性，为了使催化裂化装置达到最优运行状况， 即使经验丰富的工程师也只能对装置的操作条件给出一个定性的趋势或大致 的范围，很难根据装置当前状况和约束条件定量给出准确的操作条件。
[0009]因此，目前亟需一种催化裂化装置的操作优化系统，辅助工程师对催化裂 化装置进行操作。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种工业催化裂化装置操作优化方法及系统，解决现 有技术对催化裂化装置的操作优化过于依赖人工经验，智能化、自动化程度低 的问题。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种工业催化裂化装置操作优化方法， 包括以下步骤：
[0012]步骤S1、采集工厂生产数据；
[0013]步骤S2、接收并存储工厂生产数据，对工厂生产数据进行预处理，通过 催化裂化全流程机理模型进行计算得出仿真数据，获得的仿真数据作为优 化初始数据；
[0014]步骤S3、输入操作条件和约束条件，采用基于模式搜索算法求解带有约 束的优化
目标函数，对优化初始数据进行优化，获得的优化结果数据作为 工业催化裂化装置的最优操作条件；
[0015]步骤S4、将优化结果数据进行显示。
[0016]在一实施例中，所述步骤S2中，对工厂生产数据进行预处理，进一步包 括：
[0017]删除异常点数据，填充缺失数据和归一化数据。
[0018]在一实施例中，所述步骤S2中，填充缺失数据，进一步包括：
[0019]基于随机森林算法计算缺失数据变量和数据完整变量相关程度，根据多维 线性插值方法填充缺失的数据。
[0020]在一实施例中，所述步骤S2中，根据多维线性插值方法填充缺失的数据， 进一步包括：
[0021]根据缺失值前后数据，用线性插值法填充缺失数据的目标变量的线性填充 值y
a，1
；
[0022]计算出相关变量的线性填补方法的填充值y
b,1
；
[0023]计算相关变量的实际值y
b,2
与填充值y
b,1
的差值Δ
b＝
y
b,2
‑
y
b,1
；
[0024]计算目标变量实际填充值y
a,2
与线性填充值y
a,1
的差值Δ
a＝
y
a,2
‑
y
a,1
，即实 际填充值y
a,2
＝y
a,1
+Δ
a
；
[0025]由多元线性回归法计算空白时间段内的系统波动，根据公式计算 出
[0026]目标变量实际填充值y
a,2
满足以下表达式：
[0027][0028]在一实施例中，所述优化目标函数，包含经济性目标、性质目标和/或产量 目标：
[0029]所述经济性目标，包含最大经济效益；
[0030]所述性质目标，包含最大产品收率；
[0031]所述产量目标，包含汽油桶收最大和/或总液收最大。
[0032]在一实施例中，所述操作条件包括工业催化裂化装置中反应再生系统、柴 油汽提塔、原料混合系统等单元的可优化操作变量；
[0033]所述操作变量，进一步包括：
[0034]进料温度、进料压力、预提升蒸汽和干气流量、汽提蒸汽流量、反应温度、 再生器密相温度、反应器压力、两器压差、再生滑阀开度、主风量、一反出口 温度、总进料流量、分馏塔侧线抽出流量、吸收
‑
稳定塔关键点温度。
[0035]在一实施例中，所述催化裂化全流程机理模型，使用耦合碳数分布、硫和 氮分布的烃类反应动力学反应系统构成。
[0036]在一实施例中，所述步骤S2中，催化裂化全流程机理模型通过以下方法 构建：
[0037]对原料油进行特征化表征；
[0038]根据反应机理，对原料油进行组分划分；
[0039]划分反应网络；
[0040]建立反应动力学模型。
[0041]在一实施例中，所述步骤S2之后，进一步包括：
[0042]将催化裂化全流程机理模型进行计算得出仿真数据与实际工厂生产数 据进行比较，如果仿真数据与实际工厂生产数据之间的偏差超过设定值，则对 催化裂化全流程机理模型进行更新。
[0043]在一实施例中，所述步骤S3中，采用基于模式搜索算法求解带有约束的 优化目标函数，对优化初始数据进行优化，进一步包括：
[0044]确定优化目标函数以及迭代次数，确定操作变量、原料性质的初始值及变 化范围，给定约束条件的变化范围；
[0045]初始化优化目标函数的当前值，并将当前值作为优化目标函数的基准值；
[0046]对选定优化的操作变量或原料性质进行正向探测；
[0047]如果运算后催化裂化全流程机理模型收敛，且优化后的优化目标函数优于 优化目标函数基准值，则减少步长，继续进行正向探测；
[0048]如果优化后的优化目标函数未达到优化目标函数基准值或催化裂化全流 程机理模型在运算后不收敛，则进行反向探测；
[0049]当减少步长次数超过迭代次数时，则认为操作变量达到所述迭代次数下的 最优值。
[0050]在一实施例中，所述步骤S3中，采用基于模式搜索算法求解带有约束的 优化目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、采集工厂生产数据；步骤S2、接收并存储工厂生产数据，对工厂生产数据进行预处理，通过催化裂化全流程机理模型进行计算得出仿真数据，获得的仿真数据作为优化初始数据；步骤S3、输入操作条件和约束条件，采用基于模式搜索算法求解带有约束的优化目标函数，对优化初始数据进行优化，获得的优化结果数据作为工业催化裂化装置的最优操作条件；步骤S4、将优化结果数据进行显示。2.根据权利要求所述的工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，对工厂生产数据进行预处理，进一步包括：删除异常点数据，填充缺失数据和归一化数据。3.根据权利要求2所述的工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，填充缺失数据，进一步包括：基于随机森林算法计算缺失数据变量和数据完整变量相关程度，根据多维线性插值方法填充缺失的数据。4.根据权利要求3所述的工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据多维线性插值方法填充缺失的数据，进一步包括：根据缺失值前后数据，用线性插值法填充缺失数据的目标变量的线性填充值y
a，1
；计算出相关变量的线性填补方法的填充值y
b，1
；计算相关变量的实际值y
b，2
与填充值y
b，1
的差值Δ
b
＝y
b，2
‑
y
b，1
；计算目标变量实际填充值y
a，2
与线性填充值y
a，1
的差值Δ
a
＝y
a，2
‑
y
a，1
，即实际填充值y
a,2
＝y
a,1
+Δ
a
；由多元线性回归法计算空白时间段内的系统波动，根据公式计算出目标变量实际填充值y
a,2
满足以下表达式：5.根据权利要求1所述的工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，所述优化目标函数，包含经济性目标、性质目标和/或产量目标：所述经济性目标，包含最大经济效益；所述性质目标，包含最大产品收率；所述产量目标，包含汽油桶收最大和/或总液收最大。6.根据权利要求1所述的工业催化裂化装置的操作优化方法，其特征在于，所述操作条件包括工业催化裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文莉，隆建，钱锋，钟伟民，杨明磊，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：