【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工行业辅助运行，具体为一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法。
技术介绍
1、甲醇催化合成反应以氢气、一氧化碳、二氧化碳为原料，经过一定的配比，在适当的温度和压力下与固定床的催化剂接触，通过催化剂催化作用，实现加压催化氢化法合成甲醇的化工技术。其主要产品为甲醇，副产水，以及少量的烃类。甲醇合成反应过程中，一氧化碳、二氧化碳转化率，甲醇的选择性，副反应占比，原料气的单耗等核心绩效指标。会因为原料的性质、组成、配比以及负荷的不同，催化剂状态和性能的不同，以及反应操作参数控制方案的不同，最终产生不同的结果。而催化剂性能状态，除了本身出厂性质影响外，还是有反应原料，操作工艺指标的影响。
2、实际运行过程中，催化剂性能波动大，且难以实时感知。运行过程中，由于影响因素以及控制变量繁多且及其复杂，甲醇合成催化剂性能难以稳定在较优的区间运行，直接影响催化反应后产品的组成、性质以及目标产品的收率以及反应过程的原料气耗、压缩机能耗，如原料气单耗，甲醇产率，循环比等。
3、目前甲醇合成催化反应的管理没有对催化剂本身进行的实时管理，而工艺管理也没有充分考虑工况变换而进行相应的调整，个别操作优秀的案例(原料气单耗接近2100nm3/t,业内平均2180nm3/t,差的能超过2300nm3/t)也只能依靠各自操作习惯和经验，且不能保证持续的实时动态调整。
4、然而甲醇合成催化反应的效率高低、能效优劣是由催化剂的运行性能决定的，而催化剂的性能受加工的原料组分、性质、负荷以及工艺操作参数等指标动态影响；实际操作中
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供最优的操作路径，保障催化剂高性能运行，从而提升整体甲醇合成反应绩效，实现甲醇合成的高效性。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，包括以下步骤：
3、步骤一、采集甲醇合成反应过程中工况参数、操作数据、操作数据三方面的历史运行数据，其中工况参数包括新鲜气h2 mol％、新鲜气co mol％、新鲜气co2 mol％、新鲜气ch4mol％、新鲜气n2 mol％、新鲜气ar mol％、原料气进料体积流量、新鲜气h/c、h2流量，针对历史运行数据进行数据治理，获取治理后的数据样本；
4、步骤二、利用步骤一中的样本数据建立机理模型和工艺模型，所述建立工艺模型为按照甲醇合成反应设计文件、dcs画面以及操作习惯，对甲醇合成反应过程进行建立工艺模型，模拟反应过程操作工艺及相关数据；
5、步骤三、利用步骤二中建立的机理模型的输出数据、工艺模型的输出数据，以及步骤一中数据样本进行数据特征分析，找到不同类型数据之间的关系；
6、步骤四、利用步骤三中的数据特征划分工况以及反应器入口原料流量，以及粗合成气中co、co2、h2、s含量、ch4、ar、n2、原料气h/c，原料气配氢量数据的不同区间数据组合后，形成若干工况分区；根据数据模型模拟绘制出适用于不同工况的动态健康基准线，以及对应的指标健康值范围；在健康参数范围内，通过寻优模型，找到不同的工况下，最优绩效指标对应的最佳操作参数和方案，所述数据模型包括预测性分析模型、稳态操作模型、协同优化模型、绩效管理模型中的一种或多种，所述预测性分析模型，基于机器学习的甲醇合成催化剂使用寿命预测，基于co、co2转化率、甲醇产率、甲醇含水率、甲醇合成催化剂使用时长、原料气单耗等指标作为目标指标，构建回归模型并建立机器学习机制，采用有监督的算法实现对催化剂剩余寿命的预测；
7、步骤五、对步骤四中得到的数据模型的实用性、适用性、准确性、误差、实效性以及模型的可行性进行评估，合格后作为功能模块组件部署，由于数据样本问题造成不合格数据模型返回步骤一处理；由于机理模型问题造成不合格数据模型返回步骤二处理；由于特征分析问题造成不合格数据模型返回步骤三处理；
8、步骤六、采集甲醇合成反应过程中的实时运行数据，并接入步骤五建立的功能模块，与功能模块中的数据模型输出结果进行比对；根据比对结果推送操作建议，在结果指标或绩效指标出现劣化时推送当前工况下最优操作控制方案；结果指标或绩效指标保持平稳时，即与输出结果值偏差在一定范围内，则保持现状，不进行指标优化操作。
9、进一步的，所述历史运行数据还包括甲醇合成反应过程中的dcs、scada、plc数据，所述操作数据包括入口罐顶压力、驰放气量、反应空速、脱碳净化气流量、塔原料气换热器壳程入口温度、塔原料气换热器壳程出口温度、反应器出口组分h2、反应器出口组分co、反应器出口组分co2、反应器出口组分ch4、反应器出口组分n2、反应器出口组分ar、反应器出口组分ch3oh、反应器入口质量流量、循环气量、反应器入口组分h2、反应器入口组分co、反应器入口组分co2、反应器入口组分ch4、反应器入口组分n2、反应器入口组分ar、反应器入口组分ch3oh、反应器入口h/c、反应器入口co/co2、反应器原料气入口压力、反应器原料气入口温度入塔气质量流量、反应器汽包进水温度、反应器汽包进水流量、反应器汽包蒸汽产量、反应器汽包蒸汽压力、反应器汽包蒸汽温度、反应器所有热点温度、反应器出口压力、反应器出口温度、反应器内部换热列管压差。
10、进一步的，所述操作数据包括反应器粗甲醇产量、反应器精甲醇产量、反应器催化剂健康指数、反应器产品含水率、反应器反应强度、粗甲醇产率、精甲醇产率、co单程转化率、co总转化率、co2单程转化率、co2总转化率。
11、进一步的，所述步骤一中的数据治理包括如下治理方法中的一种或多种：数据清洗，数据滤波，数据整定，数据标准化，数据对齐。
12、进一步的，所述步骤三中的数据特征分析包括如下分析方法中的一种或多种：
13、相关性分析，找到不同类型数据间关联系数大小以及正负相关性；
14、主成分分析，找到数据的主要影响因素；
15、因果链路分析，找到数据的影响因素的因果关系。
16、进一步的，步骤四中基于工况分区内不同的运行数据集构建数据模型，并输出分析数据模型。
17、进一步的，所述稳态操作模型基于超前预警模型应用的健康预警管理，选取催化剂正常工况的数据构建超前预警模型，实现健康值的预测，基于近似度评估算法对实际值与预测值的差异度进行评估，实现指标异常的早期预警，达到对工艺操作提前干涉；协同优化模型基于划分算法的最优工艺样本库构建，采用划分算法进行现场工况聚类，实现对工况的划分，根据工况划分结果建立工况辨识模型，计算出每一种工况的最优工艺参数；绩效管理模型通过系统各模块数据采集，结合业务需求自定义健康本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述历史运行数据还包括甲醇合成反应过程中的DCS、SCADA、PLC数据，所述操作数据包括入口罐顶压力、驰放气量、反应空速、脱碳净化气流量、塔原料气换热器壳程入口温度、塔原料气换热器壳程出口温度、反应器出口组分H2、反应器出口组分CO、反应器出口组分CO2、反应器出口组分CH4、反应器出口组分N2、反应器出口组分Ar、反应器出口组分CH3OH、反应器入口质量流量、循环气量、反应器入口组分H2、反应器入口组分CO、反应器入口组分CO2、反应器入口组分CH4、反应器入口组分N2、反应器入口组分Ar、反应器入口组分CH3OH、反应器入口H/C、反应器入口CO/CO2、反应器原料气入口压力、反应器原料气入口温度入塔气质量流量、反应器汽包进水温度、反应器汽包进水流量、反应器汽包蒸汽产量、反应器汽包蒸汽压力、反应器汽包蒸汽温度、反应器所有热点温度、反应器出口压力、反应器出口温度、反应器内部换热列管压差。
3.根据权利要求2所述的一
4.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述步骤一中的数据治理包括如下治理方法中的一种或多种：数据清洗，数据滤波，数据整定，数据标准化，数据对齐。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述步骤三中的数据特征分析包括如下分析方法中的一种或多种：
6.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：步骤四中基于工况分区内不同的运行数据集构建数据模型，并输出分析数据模型。
7.根据权利要求6所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述稳态操作模型基于超前预警模型应用的健康预警管理，选取催化剂正常工况的数据构建超前预警模型，实现健康值的预测，基于近似度评估算法对实际值与预测值的差异度进行评估，实现指标异常的早期预警，达到对工艺操作提前干涉；协同优化模型基于划分算法的最优工艺样本库构建，采用划分算法进行现场工况聚类，实现对工况的划分，根据工况划分结果建立工况辨识模型，计算出每一种工况的最优工艺参数；绩效管理模型通过系统各模块数据采集，结合业务需求自定义健康阈值和优化范围阈值，结合这些对这些阈值的管理，形成实践和操作过程的绩效评价指标，基于绩效评价指标，对各管理对象进行绩效排名，分不同时间颗粒度综合进行绩效评价和管理，形成从感知、报警、干预、健康保障、工况寻优、性能绩效评价、预测等业务的闭环管理模型。
8.根据权利要求7所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述数据模型的构建方法包括以下方法中的一种或多种：神经网络法、支持向量机法、决策树法、多元线性回归法、随机森林。
9.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述步骤五中的评估方法包括以下方法中的一种或多种：模型准确度法、均方根误差法、均方根对数误差法、相对误差法。
...【技术特征摘要】
1.一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述历史运行数据还包括甲醇合成反应过程中的dcs、scada、plc数据，所述操作数据包括入口罐顶压力、驰放气量、反应空速、脱碳净化气流量、塔原料气换热器壳程入口温度、塔原料气换热器壳程出口温度、反应器出口组分h2、反应器出口组分co、反应器出口组分co2、反应器出口组分ch4、反应器出口组分n2、反应器出口组分ar、反应器出口组分ch3oh、反应器入口质量流量、循环气量、反应器入口组分h2、反应器入口组分co、反应器入口组分co2、反应器入口组分ch4、反应器入口组分n2、反应器入口组分ar、反应器入口组分ch3oh、反应器入口h/c、反应器入口co/co2、反应器原料气入口压力、反应器原料气入口温度入塔气质量流量、反应器汽包进水温度、反应器汽包进水流量、反应器汽包蒸汽产量、反应器汽包蒸汽压力、反应器汽包蒸汽温度、反应器所有热点温度、反应器出口压力、反应器出口温度、反应器内部换热列管压差。
3.根据权利要求2所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述操作数据包括反应器粗甲醇产量、反应器精甲醇产量、反应器催化剂健康指数、反应器产品含水率、反应器反应强度、粗甲醇产率、精甲醇产率、co单程转化率、co总转化率、co2单程转化率、co2总转化率。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇合成催化剂智能运行管理方法，其特征在于：所述步骤一中的数据治理包括如下治理方法中的一种或多种：数据清洗，数据滤波，数据整定，数据标准化，数据对齐。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：任宝娜，刘芮旭，熊若伊，张婷婷，乔石磊，金鑫，贾卫卫，
申请(专利权)人：北京数智盈创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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