[发明专利]一种夹点法与超结构法混合的炼油厂氢气网络优化调度方法

说明书

本发明一种夹点法与超结构法混合的炼油厂氢气网络优化调度方法，采用本发明方法，能够将效率低下的人工汇制氢夹点图求夹点改为高效的用计算机编程求夹点，无需图形化处理，进一步将求得的夹点作为夹点约束与超结构法混合进行炼油厂氢气网络调度建模，对模型进行优化求解后，能同时得到符合工程要求所需的合理最优目标值和精确的操作点。很好地融合了具有工程优势的夹点分析法与具有理论分析优势的超结构法，避免了夹点分析法与超结构法的缺陷，可在不改变炼油厂氢气网络设备及管网布置的前提下，使氢源、氢阱匹配更加合理，减少纯氢的消耗量和氢气燃气的排放量，大大提高炼油厂的氢气网络优化调度的技术水平，提升企业经济效益和增强竞争力。

技术领域

本发明涉及一种对炼油厂氢气网络进行优化调度的方法，该方法将一种氢夹点图解法求夹点改为用计算机语言编程求夹点(无需图形化处理)，并进一步将求得的夹点作为夹点约束与超结构法线性规划模型混合进行炼油厂氢气网络调度建模，最后用单纯形法进行全局最优化求解的一种方法。

背景技术

氢气资源在传统能源深加工方面起着举足轻重的作用，而石油炼制行业是氢气消耗的最大终端市场，其耗氢量约占全球总耗氢量的90％([1]陈凤娥.未来几年全球氢气需求将快速增长.炼油技术与工程.2011,41:60)。炼油企业通过合理安排氢气的产耗平衡、强化用氢管理、优化氢气网络等措施，可以实现增加原油深加工的数量、制氢装置停开或少开、高效使用各种氢气资源和减少浪费，从而实现炼油厂节约生产成本、提高经济效益和企业竞争力的目的。当前，国内外对氢气网络进行优化调度的方法主要有夹点分析法和超结构法。

夹点分析法，是由英国著名学者Linnhoff和Hindmarsh([2]Linnhoff B,Hindmarsh E.The pinch design method for heat exchanger networks.ChemicalEngineering Science.1983,5:745-763)于20世纪80年代初提出，最早应用于热交换网络优化问题。1996年英国曼彻斯特理工大学过程集成研究中心的Towler等人([3]Towler GP,Mann R,Serriere A J,Gabaude C M D.Refinery hydrogen management:Costanalysis of chemically-integrated facilities.IndustrialEngineering ChemistryResearch.1996,35(7):2378-2388)根据氢气网络与换热网络的相似性，首次采用夹点分析方法对氢气网络进行分析研究。夹点分析法是一种直接图解的方法，简单易懂，便于操作与执行，深受工业界欢迎。

超结构法以通用数学规划模型建模，是过程系统工程中的一种重要研究方法。2001年HallaleLiu([4]Hallale N,Liu F.Refinery hydrogen management for cleanfuels production.Advances in Environmental Research.2001,6(1):81-98)首先提出将超结构法应用于氢气网络的管理问题上。超结构法的首要工作是建立与实际工程相符合的数学规划模型，模型中包括目标函数和约束条件。模型又可分为线性规划(LP，LinearProgramming)、非线性规划(NLP，Nonlinear Programming)、混合整数线性规划(MILP，Mixed Integer Linear Programming)和混合整数非线性规划(MINLP，Mixed IntegerNonlinear Programming)模型。超结构法具有很强的通用性和灵活性，深受理论界欢迎。