[发明专利]一种乙烯裂解原料配置的预测和优化方法

权利要求书

1.一种乙烯裂解原料配置的预测和优化方法，其特征在于：以不同裂解原料属性、产品收率、产品市场价格、裂解原料市场价格、装置的生产能力为自变量，以装置的整体效益为因变量，提出一种裂解装置的负荷配置预测和优化方法，包括以下步骤：

（1）实际工业数据采集和预处理

采集现场工业数据包括各台裂解炉的进料流量、汽烃比、横跨段温度、炉管出口温度、炉管出口压力和裂解气在线分析结果，采用专门用于小样本异常值剔除的格拉布斯准则，对工业数据进行显著误差剔除和数据补缺；

（2）不同类型裂解原料分类

对裂解原料的特性表征参数包括LPG的详细组成、轻石脑油、石脑油和重油的PIONA值及馏程进行聚类，聚类方法为K均值聚类算法，根据历史数据将各类型裂解原料分成若干个类别，对应不同类别的裂解原料建立收率预测模型；

（3）建立特定原料属性下的收率预测模型

利用裂解炉机理模拟软件构建实际工业乙烯裂解炉的机理模型，机理模型输入变量包括裂解炉进料负荷F、裂解过程稀释蒸汽流量DS、裂解原料横跨段温度CIT、裂解炉炉管出口温度COT和压力COP；输出结果为不同条件下详细裂解气组成或裂解气组成和炉管出口温度；

机理模型建立好后，通过步骤1中的工业数据进行模型修正，使机理模型的预测结果和工业结果一致，以此方法建立所有裂解炉裂解不同裂解原料时的收率预测模型，提供产品预测信息；

（4）模型和优化求解约束条件

当市场情况对各主要目标产物提出一定的产量要求时，根据产品需求和经济效益依据步骤3所建立的收率预测模型对采购原料的族组成、馏程、密度理化性质及其比例进行优化配比；模型框架包括模型输入、模型计算、模型输出、优化目标和优化结果，首先根据不同的优化目标，选择所必须的输入变量；再通过收率预测模型获得各对应输入的产品组成和产量，并计算经济效益；接着基于优化目标，并结合相应的优化算法进行优化，最终获得相应优化结果；

同时优化时规定各所涉变量的范围，及模型的约束条件，包括：

各台裂解炉的生产负荷：F_i,min<F<F_i,max，i=1,…,N，

各台裂解炉出口温度：COT_i,min<COT<COT_i,max，i=1,…,N，

稀释蒸汽流量：DS_i,min<DS<DS_i,max，i=1,…,N，N表示裂解炉台数，

各种不同裂解原料供给量：Feed_min<Feed<Feed_max；

当对某一目标进行优化时，需要根据工业实际情况确定各输入变量的允许范围；

（5）建立具有全局搜索和快速收敛的优化求解方法

优化目标为裂解气中所含高附收率最高和吨乙烯原料成本最低两个目标，分别表示为：

高附收率最高：

Max：高附收率=(氢气+乙烯+丙烯+丁二烯+苯)收率，

吨乙烯原料成本最低：

Min：吨乙烯原料成本=总原料成本/乙烯总产量

总原料成本=∑_i=1,N(裂解原料×价格)_i

根据步骤4中的约束条件，利用优化软件对优化目标进行求解；

通过步骤4的整体模型，通过对乙烯装置最适宜的裂解原料处理负荷的比例进行分配和反应操作参数进行寻优，利用具有全局搜索和快速收敛的上述模型优化目标的求解方法，获得裂解炉系统最优的投料配比和操作条件。

2.根据权利要求1所述的乙烯裂解原料配置的预测和优化方法，其特征在于：步骤4中约束条件的确定主要是根据实际工业运行数据，各具体获得方法为：

裂解炉生产负荷：取裂解炉运行的一段时间内的历史生产负荷，对其进行平均，获得平均负荷F_a，据此确定生产负荷约束条件为F_a×(1±10%)；

裂解炉出口温度：根据不同裂解原料，COT的上下限范围不同，石脑油约束范围取为818～835℃；轻石脑油约束范围取为825～845℃；加氢尾油约束范围取为790～810℃；

稀释蒸汽流量：稀释蒸汽流量根据汽烃比来定义，汽烃比即为稀释蒸汽与裂解原料进料量质量之比，石脑油汽烃比的约束范围取为0.40～0.60；轻石脑油轻烃比的约束范围取为0.35～0.55；加氢尾油汽烃比的约束范围取为0.60～0.80。