[发明专利]一种考虑下游扰乱约束下的裂解炉炉群调度建模与方法

说明书

本发明公开了一种考虑下游扰乱约束下的裂解炉炉群调度建模与方法，包括：获取各种产品的销售收入、原料的购买成本和清焦的成本，获得调度模型的目标函数，建立约束条件，使用分段线性化方法将MINLP问题转化为MILP问题，构建裂解炉炉群调度的MILP模型，使用CPLEX对MILP模型进行优化。本发明根据每日产品产率的限制，获得最大的裂解炉系统盈利能力的调度策略，为每个裂解炉同时计划批处理时间和清焦顺序来处理多种进料的最佳安排，同时形成在指定范围之内控制每日产品产量的控制策略，来避免限制下游过程可能出现的扰乱。此外，本发明还进行了产品成品率下降与利润损失之间的权衡分析，很好地平衡工厂的盈利能力和操作控制方面的可操作性。

技术领域

本发明涉及乙烯裂解炉技术领域，尤其涉及一种考虑下游扰乱约束下的裂解炉炉群调度建模与方法。

背景技术

石油化学工业是我国经济发展的基础产业，也是我国最重要的产业之一，其中石化工业的重要基石是乙烯产业，因为乙烯产业的大规模化和广泛的用途，乙烯通常被当作一个基准，来衡量一个国家整个石化工业的发展水平。我国目前已经成为了世界上除美国以外的第二大乙烯生产和消费国。根据预测，未来五年全球乙烯和丙烯需求以每年4％的需求增长。

随着国家对乙烯工业上的节能减排、绿色生产、开发自主工艺、提高产品竞争力的要求越来越高，因此对裂解炉的优化和改造刻不容缓，但是之前的研究大部分围绕在单台裂解炉的操作优化上，但实际工业中是由多个并行的裂解炉来生产乙烯。这样导致的问题是即使某一个裂解炉的乙烯产率最大，但是对于整个炉群系统来说最后总的结果并不一定最优。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种考虑下游扰乱约束下的裂解炉炉群调度建模与方法，包括：

获取各种产品的销售收入、原料的购买成本和清焦的成本；

根据所述各种产品的销售收入、所述原料的购买成本和所述清焦的成本获得调度模型的目标函数，所述目标函数用于最大化一个可调整的调度范围内的每日平均净利润，所述目标函数的计算公式如下：

对所述目标函数进行线性化处理，获得如下计算公式：

其中，表示在操作过程中进料i在炉j之中裂解时产品l的产量相对于时间t的动态变化；

建立约束条件，所述约束条件包括物料约束、整数约束、时间约束、边界条件、再循环乙烷约束、非同时清焦约束、额外逻辑约束、控制关键日期产量的约束；

使用分段线性化方法将MINLP问题转化为MILP问题，根据所述目标函数和所述再循环乙烷约束形成线性函数，将二元变量等式转换为线性表达式，将f(x₂)＝-X²转换为如下表达形式：

其中，M、q、S是根据选择的区间和分段数量进行计算获得；

构建裂解炉炉群调度的MILP模型，使用CPLEX对所述MILP模型进行优化计算，获得优化结果。

可选的，所述物料约束为根据实际生产情况，裂解炉消耗的每种原料的总量要小于上游的供应能力或者库存供应的上限；

所述整数约束y_ijk表示原料i在裂解炉j中的第k批次进行裂解，是一个取值为0或者1的整数变量，为1时表示该批次存在，为0时表示该批次不存在；

所述时间约束包括批次处理时间(t_i，j，k)、批次开始时间(S_j，k)和批次结束时间(E_j，k)；