裂解炉炉群负荷分配的实时优化

裂解炉是乙烯生产的核心装置,工业生产中通常采用多台裂解炉并行运行,将烃类原料裂解成乙烯等小分子烃类化合物。在裂解过程中,由于裂解炉原料、裂解炉炉膛燃烧情况等存在差异,导致各台裂解炉的裂解产品也有较大差异。为此,当多台裂解炉并行运行时,涉及到如何在每台裂解炉之间最优化分配原料负荷的问题。但是以往裂解炉优化多侧重于炉群之间原料调度以及单台裂解炉操作参数优化,对于裂解炉炉群负荷的实时动态优化涉及较少。对此,本文提出一种同时考虑裂解炉裂解产品收率、燃料消耗、废锅出口温度约束以及各裂解炉负荷约束模型,同时根据炉群整体最大化目标和各裂解炉实际运行信息,运用改进的差分进化算法实现裂解炉负荷的实时优化,改变了之前总进料由调度确定后,技术人员按裂解炉原始设计进行负荷分配的现状。最后,以某乙烯厂为研究实例进行仿真验证,优化后裂解炉炉群生产效益得到提高,为工厂合理安排生产提供理论依据。     

兼顾负荷变化的裂解炉炉群调度建模与优化

裂解炉是乙烯生产的核心装置,工业生产乙烯通常采用多台裂解炉并行运行,将烃类原料裂解成乙烯等小分子烃类化合物。在裂解炉的运行过程中会不可避免的在炉管内壁产生结焦,从而导致乙烯产率的下降,为此需要对裂解炉进行定期的停炉清焦。当多台裂解炉同时处理多种不同类型的原料,而且在操作成本和产品收率都在不断变化的情况下,对裂解炉炉群进行优化调度以取得生产利润的最大化具有重要意义。针对乙烯裂解炉炉群调度建模与优化问题,提出了一个同时考虑原料及其进料量负荷的新的调度模型,克服了之前炉群调度仅针对原料选择、裂解炉负荷依赖人工设定的不足,优化后使裂解炉炉群的生产效益得到提高,为工厂合理地安排生产提供了理论依据。     

基于贝叶斯证据方法的裂解产物收率软测量模型

建立裂解产物收率的软测量模型对于乙烯裂解炉的生产具有重要的作用。采用支持向量回归方法可以建立较准确的乙烯裂解产品收率软测量模型,但是正则化参数等模型结构参数的选择对模型的精度仍然具有较大的影响。本文采用基于贝叶斯证据框架的支持向量回归方法,对正则化参数进行了迭代收敛计算,进而改进了乙烯裂解产品收率的软测量模型。在某工业乙烯裂解炉的生产数据上对产品收率进行了仿真验证,取得了良好的效果。     

乙烯裂解炉机理模型在线预报系统的设计与实现

乙烯裂解炉裂解产物收率的在线预报对于指导乙烯生产具有十分重要的意义.本文基于Kumar分子反应动力学模型,针对某大型乙烯厂SL-Ⅱ型裂解炉建立了该炉辐射段的裂解数学模型;采用C#和MATLAB混合编程技术开发了1套乙烯裂解炉产物收率在线预报软件系统;针对长周期运行的情况加入了模型在线调整功能,以随机搜索方式调整1次反应选择性系数,使模型能够及时与当前原料性质匹配.现场运行效果表明,系统的实时性和准确性满足生产要求,平均预报时间在10秒左右,乙烯等主要产物收率的系统预报值与工厂化验值的误差约2%:同时,系统具有良好的实用性,操作简便且运行稳定.该系统基于规范化的软件系统框架实现了乙烯裂解机理模型的实时运行和在线预报,以间接方式获得主要裂解产物收率的实时数据,为进一步指导生产过程优化、提高经济效益奠定了基础.     

先进控制技术在乙烯裂解炉上的应用

文章介绍了先进控制技术在乙烯裂解炉上的应用情况,先进控制方案及控制目标,展示了先进控制的实际效果。针对裂解炉运行特点,裂解炉先进控制方案采用霍尼韦尔的模型预测控制软件-Profit Controller和在裂解炉产率模拟软件-线SPYRO相结合的控制策略。在线SPYRO提供裂解炉的关键控制指标-裂解深度和最大管壁温度。Profit Controller应用鲁棒多变量模型预测控制技术实施对裂解炉的控制。裂解炉先进控制方案控制目标包括:1)稳定裂解炉操作;2)裂解深度控制;3)处理量最大化;4)节能。共18个先进控制器,每个控制器控制一个裂解炉。方案实施过程包括:功能设计、预测试、阶跃测试、模型辨识、离线仿真、在线仿真、现场投用等。在方案实施的同时对裂解炉出口温度和稀释比等控制回路进行了改进和整定取得显著效果。通过先进控制技术在乙烯裂解炉上的实施,装置运行更平稳,降低了操作人员劳动强度,提高了裂解炉控制水平,实现了裂解深度的在线控制,节能降耗。标定结果说明实施先进控制后双烯收率提高了0.27%,每年可节约原料费用4698.65万元,取得显著的直接经济效益和间接效益。     

SL-Ⅱ型乙烯裂解炉机理建模及在线应用

乙烯裂解炉产物收率的在线预报对于指导生产操作具有重要意义.针对某大型乙烯厂SL-Ⅱ型裂解炉,本文采用分子反应动力学模型,通过估算石脑油混合物性数据、调整1次反应系数,建立了该型号裂解炉辐射段的稳态工艺数学模型.采集实际操作工况数据对所建模型进行了验证,模型计算结果与装置分析值误筹在2%以内,进而将该模型用于裂解产物收率的在线预报,结果表明与色谱仪分析值的趋势一致.本文将基于分子模型和调整算法的机理建模应用于SL-Ⅱ型裂解炉产物收率的在线预报,并进一步探索长期预报的可行性,对乙烯裂解生产操作具有指导意义.     

乙烯裂解炉燃料气消耗的实时优化

乙烯装置作为石化行业能耗大户,在乙烯装置能量优化过程中,炉群系统能耗优化起到至关重要的作用。在保证工业装置产品收率不变的情况下,本文采用调整操作变量裂解炉出口温度,达到炉群整体燃料气消耗降低的目的。本文采用K均值聚类算法结合即时学习局部建模方法,建立了精确的燃料气消耗预测模型,模型平均绝对百分比误差为0.0626%,相对误差在5%以内,满足实际工业过程对预测模型精度的要求。以某组工业数据为例,通过差分进化算法,炉群整体燃料气消耗量降低2.5%,有效的通过操作变量优化达到整体乙烯装置经济效益提高。     

乙烯裂解炉模拟优化系统(EPSOS)在工业装置上的应用

EPSOS是由兰州化工研究中心、兰州石化公司和清华大学合作开发的乙烯裂解模拟优化系统.该系统采用Kumar分子反应动力学模型,具有界面友好、可视化强和炉型组态灵活等特点,能够对乙烯裂解炉进行伞周期模拟及操作优化.EPsOs已经在兰州石化公司运行1年多,优化戍用结果表明,乙烯总平均产率比优化前提高了0.72%、三烯总收率提高0.55%.利用EPSOS系统能够较好的指导生产,对于提高乙烯生产装置的操作水平及经济效益具有重要意义.     

先进控制系统在乙烯裂解炉上的应用

以某厂年产100万吨的烯烃裂解炉为依托,在详细研究裂解炉构造和工艺,细致分析裂解炉控制复杂点和控制难点的基础上,设计了裂解炉的先进控制方案,搭建裂解炉鲁棒多变量预测控制器,主要功能有炉出口COT优化,支路均衡控制,汽烃流量比优化卡边,升降负荷控制,炉效优化等五大功能,提高装置运行的安全性,优化装置各参数的平稳率,节约能源,降低能量损失,提高装置的自控率,将为某厂带来可观的经济效益。     

模糊粒子群神经网络算法及应用

针对流程工业神经网络建模时,BP算法的局部收敛问题,采用模糊粒子群算法改进神经网络学习问题。该算法将模糊粒子群引入神经网络学习算法,使得粒子群的权重自适应更新,同时模糊粒子群自适应调整神经网络权重参数,改进网络收敛性。将算法用于建立乙烯裂解炉出口温度(COT)、裂解产品收率软测量模型,取得了较好的应用效果。     

基于GA-RBF网络的乙烯裂解炉在线操作优化

基于OPC技术实现过程数据的实时采集,并对所需变量进行数据滤波与异常检测,再利用RBF神经网络建立乙烯裂解炉过程多输入多输出(MIMO)裂解产物收率在线软测量模型以及模型校正方法,以乙烯和丙烯收率之和最大为目标,基于遗传算法对RBF神经网络模型进行操作优化,得到裂解过程的最优操作条件以指导生产.实际的工业应用表明,该方法提高了乙烯和丙烯的收率,具有良好的适应性和稳定性,对实际生产有重要的指导意义.     

β-蒎烯热裂解反应过程模拟与分析

基于高温热裂解β-蒎烯生产月桂烯工艺,建立反应核心装置-裂解反应器的动力学模型,并基于g PROMS建模平台,利用不同工况的工业运行数据对模型动力学参数进行估计,进而构建β-蒎烯热裂解反应过程模型。模型验证结果表明,模型对月桂烯产品浓度具有较好的预测性能。同时,模拟分析了进料流量、操作压力和反应温度等参数对月桂烯产品浓度的影响,较佳的工艺条件是蒎烯进料流量为210 L/h,操作压力为0.09 bar,反应温度为510℃,为生产操作条件的优化、负荷的调整以及过程安全平稳生产的运行提供重要参考。     

基于BP神经网络PID算法的乙烯裂解炉出口温度先进控制研究

在乙烯生产过程中,针对乙烯裂解炉平均COT温度波动大的情况,需要对裂解炉系统控制算法进行改进,通过先进控制下的优化操作可有效减小乙烯裂解炉出口温度的波动,提高产品效率。本文将BP神经网络PID控制算法应用于裂解炉系统,并与常规PID控制的裂解炉系统进行比较。仿真结果表明,采用BP神经网络PID控制的裂解炉系统动态性能明...     

aspenONE~先进过程控制解决方案在乙烯装置上的应用

本文简述了aspenONE乙烯工业整体解决方案,着重阐述了乙烯全装置全流程先进控制的解决方案以及先进控制最佳实践,详细描述了乙烯先进控制项目中裂解深度在线控制、乙烯装置处理量最大化以及裂解炉负荷智能分配控制策略开发。本文以中石化燕山石化乙烯装置实施AspenTech先进控制项目为案例,介绍了乙烯全装置全流程先进控制系统设计以及投运结果。     

裂解深度的建模及应用

讨论了Elman网络的结构和算法，并将其用于乙稀装置裂解炉裂解深度参数的建模。基于现场数据的计算机仿真结果表明：采用Elman网络所建立的裂解深度模型，在系统处于稳态和动态时均能很好地跟踪实际的裂解深度趋势，而且在精度、稳定性和鲁棒性方面优于采用MLR和BP所建立的模型。在此基础上，运用模型对影响裂解深度和炉子运行周期的主要因素进行了分析，提出了相应的操作建议。     

SC-1型乙烯裂解炉先进控制系统开发与应用

针对SC-1型乙烯气液相裂解炉控制问题,提出了一种鲁棒性较强的先进控制策略,开发了由“DCS控制层”和“上位机控制层”构成的先进控制系统.该系统有效地解决了燃料热值波动对裂解炉裂解气出口温度的影响,减少了裂解气出口温度和裂解炉总加工量的波动,实现了“卡边”控制及生产过程的安全逻辑保护,优化控制器可一键投运和切除,解决了裂解炉控制问题的复杂性.该系统成功应用于兰州石化46万吨／年乙烯装置,大幅度提高了装置的平稳率,提升了双烯收率,降低了装置能耗.     

基于文化微粒群算法的丙烯腈收率软测量模型

丙烯腈收率是丙烯腈装置的关键指标,如何得到丙烯腈收率是厂家很关注的研究,将新型优化算法用于丙烯腈收率软测量建模是1种较好的尝试。将新型微粒群优化算法用于同样新型的文化算法种群空间的优化,设计文化微粒群优化算法。它由种群空间和信念空间2部分组成,在种群空间和信念空间分别采用各自算法并行演化,同时,2个空间又根据一定的协议相互联系。分别将该算法和基本微粒群算法用于一些常用测试函数的优化问题;结果表明,与基本微粒群算法相比,文化微粒群算法加强了全局搜索能力,更容易收敛于全局最优解。最后将文化微粒群优化算法用于优化神经网络,构成文化微粒群神经网络,并将其应用于丙烯腈收率软测量建模。结果表明,此模型精度高,应用前景广阔。     

复杂工业过程运行优化与反馈控制

过程控制不仅使被控对象的输出尽可能好地跟踪控制器设定值, 而且要对整个工业装置的运行进行控制, 使反映产品在该装置加工过程中质量、效率与消耗等指标, 即运行指标在目标值范围内, 尽可能提高质量与效率指标, 尽可能降低消耗指标, 即实现工业过程运行优化控制. 本文在综述了已有的运行优化与控制方法的基础上, 重点介绍了复杂工业过程的数据驱动的混合智能运行优化控制和运行控制半实物仿真系统, 并以赤铁矿磨矿过程为应用研究案例, 仿真实验和工业应用结果表明所提方法的有效性, 并指出了复杂工业过程运行优化控制研究需要关注的问题.     

加氢裂化尾油在SRT-Ⅳ(HC)型裂解炉上裂解建模及应用

介绍了加氢裂化尾油的裂解性能．并针对鲁姆斯SRT-IV(HC)型工业裂解炉,对加氢裂化尾油裂解过程而建立基于Hirato模型的分子动力学模型,模型的一次反应选择性系数的调整采用随机搜索算法,既可以满足碳氢平衡和又可以保证较高的模拟精度。采用特雷纳数值积分算法对所建立的模型作了模拟计算,通过改变操作条件,包括炉管出口温度、停留时间和汽/油比,研究了裂解炉出口产物收率分布的变化情况,对照实际生产数据作分析。证实模型合理,对生产具有参考价值。     

基于粒子群优化算法的乙烯裂解炉全周期建模及参数优化

针对乙烯裂解炉目标产品产率最大化和延长清焦周期之间存在矛盾,建立了一种严格的机理模型,并将粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)应用于该模型,通过选取和建立产率和利润综合最优目标函数,获得最优的乙烯裂解炉入口参数.PSO算法是一种群集智能方法,通过粒子之间的合作与竞争及进化实现对多维复杂空间的高效搜索.属于一类随机全局优化技术,已成功应用于各科学和工程领域.该方法应用于KTI公司的GK-V型裂解炉辐射段入口参数优化的研究,结果表明该方法效果良好,可以对目标产品产率和结焦速率进行合理调整,并使利润最大化.