[发明专利]一种在线确定初馏塔顶石脑油质量指标的软测量方法

说明书

技术领域

本发明属于石油炼制与过程控制交叉领域，涉及石油炼制常减压生产装置中初馏塔顶产品——石脑油质量(干点)指标的在线确定方法。

背景技术

由于世界能源问题的日趋严重，原油市场和成品油市场变化莫测，原油的品质和价格成为世界炼油工业选择炼制原油的重要因素。常减压装置是整个炼油工业的首要生产环节，其中初馏塔、常压塔和减压塔作为常减压装置的关键设备，负责完成原油一次加工的主要过程。常减压装置直接处理原油，将原油切割成各种不同馏分的产品并消耗大量的能量。这些馏分产品或作为后续工段的进料，或经调和后作为成品油出售，它们有一定的质量要求。其中初馏塔是常减压装置的第一个精馏塔，其流程如图1所示，原油经过脱盐脱水预处理后，加热到一定的温度进入初馏塔，初馏塔将原油分割成初馏塔顶石脑油和塔底油，以达到降低常压塔顶部负荷的目的；初馏塔设有顶回流，以保证精馏效果；设有两个循环回流，即初馏塔第一中段循环回流、初馏塔第二中段循环回流，以下简称为：初一中和初二中，以控制塔内的气液相负荷，提高处理量。

石油馏分是复杂的混合物，一般常用沸点范围来表征其蒸发及汽化性能。沸点范围又称沸程。石油馏分的沸程测定是一种在标准设备中，按照GB6536-86规定的方法进行的简单蒸馏。国外将此类方法成为ASTM(American Society forTesting Material，美国材料试验学会)蒸馏或恩氏(Engler)蒸馏。其测定过程是，将100mL(20℃下)油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热，其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。随后，其温度逐步升高而不断地馏出，依次记下馏出液达10mL、20mL直至90mL时的气相温度，称为10％、20％、......、90％馏出温度。当气相温度升到一定数值后，它就不再上升反而回落，这个最高的气相温度称为干点(或终馏点)。

初馏塔顶石脑油干点是初馏塔重要的控制指标，其控制的好坏，直接影响原油收率的提高和后续工序的操作稳定。由于在常减压装置生产过程中，没有合适的在线仪表能对初馏塔塔顶石脑油干点进行实时分析，一般操作人员仅能根据每4或8个小时分析样的分析结果对生产进行调整，而这些分析样需要2小时的分析时间，这些因素都不可避免地带来了分析结果的太滞后和生产操作条件不能及时调整，从而给产品质量的控制带来困难。

石油馏分干点的预测主要有机理模型方法和统计模型方法。机理模型方法如：中国专利(ZL95101183.9)公开了一种用于石油分馏塔塔顶汽油干点和中部侧线产品柴油95％点的在线确定方法。利用温度、油汽分压和油品组分分率，以及分馏塔及其相关设备的动态模型，在线实时计算分馏塔内物流流量、内回流流量和油品组分分率，进而随时确定汽油干点和柴油95％点。其他一些机理模型方法，主要采用实测的分馏塔温度和压力，按稳态关系估计汽油或柴油产品质量，如：Applied Automation INC.(A.A.公司)，兰州炼油化工总厂自动化所，上海高桥石化公司炼油厂等等。同时，大量公开的文献也报道各种统计方法建立馏分油质量指标模型，主要有：各种全局多元线性回归方法，它们具有简洁明确的解析表达形式，但难以描述石油分馏这样高度非线性系统。有多种非线性建模方法(如神经网络方法、支持向量基回归方法、关联向量基回归方法、核PCA回归方法等等)，它们可以处理高度非线性体系，建模时有较高的拟合精度，但模型预测性能依赖于输入变量选择、以及建模样本的质量。

现有的各种在线确定馏分油产品质量指标方法存在如下一些缺点：

(1)石油分馏塔处理的油品组成复杂、经常变换且油品性质通常难以及时获得，操作变量多、存在交互作用且对产品质量影响复杂，准确的机理模型难以及时建立。

(2)影响馏分油质量的操作变量众多且存在交互作用，统计模型的输入变量通常或存在大量冗余变量，使建立的模型稳定性差；或过于精简，难以描述馏分油质量指标的变化规律。

(3)由于炼制原油频繁变换且原油性质无法及时获得，因此大量统计模型方法未考虑炼制原油性质的变化，造成模型精度下降、甚至严重偏离采样分析值。

发明内容