[发明专利]一种基于机理模型的柴油加氢装置优化方法及装置

说明书

本发明属于柴油加氢装置操作优化领域，并具体公开了一种基于机理模型的柴油加氢装置优化方法及装置。所述方法包括将原料、产品化验数据以及装置生产数据按照预设比例划分为基础集和验证集，根据基础集中所述原料、产品化验数据以及装置生产数据建立柴油加氢装置的机理模型，设定指标约束条件以及操作变量，结合所述最优的机理模型以及所述指标约束条件进行优化求解，得到最优操作变量值，从而获取柴油加氢装置的最优操作方案。所述装置用于实现上述优化方法。本发明根据原料和产品的十六烷值变化情况以及确定装置各股进料的最优比例和操作条件，在保障十六烷值合格条件下，减少高价值的直馏柴油的比例，从而提高装置的经济效益。

技术领域

本发明属于柴油加氢装置操作优化领域，更具体地，涉及一种基于机理模型的柴油加氢装置优化方法及装置。

背景技术

柴油加氢装置加工直馏柴油、焦化汽柴油和催化柴油等三股原料油，主要生产国六车用柴油。产品常规化验指标包括密度、硫含量、色度、十六烷指数、十六烷值、馏程等。在实际操作时，柴油的十六烷值是最难以控制的指标。由于原油换罐频繁，性质变化较大，而产品十六烷值分析时间长，致使无法对装置的操作进行及时调整。为了保证产品质量合格，产品十六烷值实际数值长期处于过剩状态，影响了装置经济效益。

近红外光谱性质预测是使用近红外设备，扫描样品得到近红外光谱，然后利用实验室分析化验手段，分析得到样品的性质。将样品近红外光谱作为输入，样品的性质作为输出，通过数据分析手段，建立二者之间的映射关系。待测样品通过近红外设备，扫描得到光谱图，利用训练好的模型，可以快速得到样本的性质。通过近红外光谱分析仪，能快速分析出产品和原料十六烷值和其它性质，此举为柴油加氢装置的操作参数调整提供了一种辅助的基础设施。

由于柴油加氢装置产品的十六烷值与三股原料的性质与进料量、以及加氢反应的条件有关，而且它们之间的关系比较复杂，如何根据产品十六烷值的反馈信息，及时调整三股原料的比例和反应条件，使产品十六烷值卡边，靠人的经验是有难度的。

传统建立柴油加氢反应过程的机理模型主要分为两种集总技术：(1)基于非分子的集总模型；(2)基于分子组成的集总模型。基于分子组成的集总模型通常需要更多的计算时间，并且需要提供比炼油厂常规化验分析更多的数据，限制了在动力学建模中的应用；基于非分子组成集总模型所建立的模型基于动力学或反应器模型，不能反映反应器操作条件的变化引起的变化，也没有考虑分离系统的变化。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出一种柴油加氢装置实时智能优化方法，用于指导装置的十六烷值的卡边操作，以实现装置经济效益的最大化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于机理模型的柴油加氢装置优化方法及装置，其中结合柴油加氢装置自身的特征及其操作方案工艺特点，相应的可根据原料和产品的十六烷值变化情况以及确定装置各股进料的最优比例和操作条件，在保障产品十六烷值合格条件下，减少高价值的直馏柴油的比例，提高低价值的催化柴油的比例，实时的得到量化的每种柴油的加工量，从而提高装置的经济效益。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于机理模型的柴油加氢装置优化方法，包括以下步骤：

S1获取柴油加氢装置处于稳态工况的原料、产品化验数据以及装置生产数据，并将所述原料、产品化验数据以及装置生产数据按照预设比例划分为基础集和验证集；

S2根据基础集中所述原料、产品化验数据以及装置生产数据建立所述柴油加氢装置的机理模型，其具体包括以下步骤：

S21构建反应器模型：采用动力学集总的方式将基础集中的原料进行表征，并构建表征后原料的反应网络，基于LHHW机理构建所述反应网络中每个反应的速率方程，对所述速率方程中的反应活性因子进行迭代校正，以获取满足误差要求的反应活性因子，同时获取该反应活性因子下反应器流出物；