[发明专利]一种催化裂化装置模型的多目标优化方法

说明书

技术领域

本发明属于石油加工技术领域，特别涉及一种催化裂化装置模型的多目标优化方法。

背景技术

催化裂化装置是以重油轻质化为目标的原油二次加工单元，作为液化气、汽油、柴油等气体和轻质油产品的主要生产装置,催化裂化装置在炼厂中的地位举足轻重,当今社会环境问题突出、燃料油产品亟待升级、高品质汽柴油的需求日益增加,这就对催化裂化装置提出更高要求，以优化催化裂化装置的反应-再生系统的操作参数，增加轻质油收率，提高产品质量，使经济效益最大化。

众所周知，催化裂化装置在保证各产品质量的条件下，如果能实现最大化生产高附加值产品，将会使装置取得最大的效益。但是想要实现高附加值产品的产量最大化，并不能单纯地通过调节一两个操作变量就能实现，而是需要多个操作参数的共同作用，所以只有应用相应的优化技术才能找到各变量的最佳操作点。要实现催化裂化装置高附加值产品产量最大化，需要解决好两个技术问题。一是需要建立催化裂化装置的严格模型，使其与现场装置相吻合，并且能够准确的反应各操作参数与产品变化的规律。二是市场需求的产品不断变化，且市场需求产品一般不为单一产品，例如液化气和汽油或者汽油和柴油，因此设置优化目标时需要兼顾考虑。

对于上述第一个技术问题，一般情况下采用Aspen Plus、proII或gproms对催化裂化装置建模，反应-再生部分难以建立准确的严格模型。这样就会导致该部分产生的反应油气出现模拟不准确等问题，直接影响到后续主分馏塔以及吸收稳定，最终导致产品质量与实际不符合。对于上述第二个技术问题，以往的优化算法对多目标问题求解时间较长，收敛较为困难，时间成本较高，而且不容易得到局部最优解。因此，很难满足装置根据市场需求变化及时调整生产高附加值产品的优化要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在难以对催化裂化装置建立严格模型的技术问题，提供一种催化裂化装置模型的多目标优化方法，先为催化裂化装置建立严格模型，最终使产品质量与实际相符，且能够达到多目标同时得到优化的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种催化裂化装置模型的多目标优化方法，包括如下步骤：

1)获取实际生产中采集的催化裂化装置的生产数据，利用流程模拟软件Petro SIM建立催化裂化装置模型，通过获取到的生产数据对催化裂化装置模型进行校准，使催化裂化装置模型的模拟输出值与生产数据一致；

2)在步骤1)的基础上，以稳定汽油的ASTM D86干点、轻柴油的ASTM D86的95％的点以及干气中C3组分的体积分率和液化石油气中的C2组分、C5组分的体积分率为约束条件，以液化石油气产量和稳定汽油产量为目标建立如下的优化模型：

Maxf₁(U)＝Y₁

Maxf₂(U)＝Y₂

其中，Y₁和Y₂分别为汽油、液化石油气的产量：吨/小时；

3)搭建数学软件MATLAB与流程模拟软件Petro SIM的数据交互平台，应用平均影响值方法筛选关键变量，并利用多目标列队竞争算法MOLCA求解优化模型，以获得液化石油气产量和稳定汽油产量最大化的Pareto最优解集。

作为优选，所述流程模拟软件Petro SIM的FCCU模块用于催化裂化装置的反应—再生部分，Distop模型中的FCC Main Fractionator模块用于催化裂化装置的主分馏塔部分，组分分离器Light Ends Splitter模块用于吸收稳定部分。

作为优选，所述步骤2)中的催化裂化装置在工作过程中的约束条件包括：

稳定汽油的ASTM D86干点为200℃～207℃。

轻柴油的ASTM D86 95％的点为350℃～365℃。

干气中C3组分的体积分率不大于1.5％。

液化气中C2组分的体积分率不大于0.4％，C5组分的体积分率不大于1.8％。

作为优选，所述步骤2)中的优化目标为无柴油产量约束条件下，以液化石油气产量最大化和稳定汽油产量最大化为优化目标或有柴油产量约束下，以液化石油气产量和稳定汽油产量最大化为优化目标。