[01114972]常减压装置流程模拟和操作优化技术研究开发

该项目从扬子石油化工股份有限公司炼油厂第二套常减压装置优化操作的实际要求出发，综合运用化学工程技术、建模技术、计算机应用技术、数据分析处理技术、智能优化技术等，研究开发了常减压装置工艺机理模型和主要馏分产品干点软测量模型，并基于模型实现了优化操作，提高高附加值馏分产品产量，创造了显著的经济效益。一、研究开发内容　　1、对于工业生产装置采集的数据，由于测量中不可避免的误差，造成这些数据的不一致性。该研究项目基于自适应变异遗传算法，采用数据协调与过失误差同步检测的方法对采集到的数据进行处理，提高数据的一致性，以确保所建模型的精确度；　　2、基于石油精馏原理依次建立并完善初馏塔、常压塔、一级减压塔、二级减压塔模型，实现整套装置的流程模拟，并通过一致性处理后的生产数据，采用智能随机搜索算法对常减压装置模型进行优化确定，最终形成能精确描述生产装置特性的模型；　　3、基于常减压装置模型，系统地分析石油精馏过程特性，考察了各工艺操作参数对各馏分产品质量和产量的影响；　　4、基于常减压装置模型，采用智能随机搜索算法对模型进行离线寻优，据此进行了生产负荷的调整和各工艺操作条件的优化，使常减压装置能根据炼制原油性质的不同和馏分产品的质量要求，在保证各馏分产品质量的前提下尽量提高高附加值馏分产品的产量；　　5、采用神经网络技术建立初顶石脑油干点、常顶石脑油干点以及二级减三线干点软测量模型，并通过人工分析值，采用增量式直接神经网络递推“滚动”校正方法对模型计算结果进行校正。二、主要技术经济指标1. 常减压装置模型的性能　　1)模型良好描述常减压装置的特性，对主要产品干点的模拟计算结果的绝对偏差平均值为±2.75℃，其平均相对误差为±0.89%；对关键塔板温度的模拟计算结果绝对偏差平均值为±1.1℃，其平均相对误差为±0.5%；　　2)基于模型系统分析常减压装置生产过程机理特性，考察各工艺操作条件对主要馏分产品质量和产量的影响，并据此指导了生产负荷的调整和各工艺操作条件的优化，提高常减压装置高附加值馏分产品的质量和产量。2. 主要馏分产品干点软测量模型的性能　　1)经过统计计算：常顶油干点软测量（未经校正）值与人工分析值相比，平均预测相对误差为±1.6%，校正后的软测量值与人工分析值相比，其平均相对误差为±1.5%；　　2)经过统计计算：二级减三线油干点软测量（未经校正）值与人工分析值相比，平均预测相对误差为±0.22%，校正后的软测量值与人工分析值相比，其平均相对误差为±0.21%。3. 常减压装置操作优化前后生产性能指标比较　　1)在生产分子筛料时：重石脑油干点平均值从调优前164.8℃提高到调优后168.9℃；在不生产分子筛料时：重石脑油干点平均值从调优前165.3℃提高到调优后169.6℃；总体平均值从调优前165.1℃提高到调优后169.0℃，实现卡边操作，提高初常顶石脑油馏分产品的拔出率；　　2)分子筛料产品的合格率从调优前77.38%提高到调优后98.26%，从而提高分子筛料产品的产量。基于模型，系统地分析石油精馏过程特性，考察了各工艺操作参数对各馏分产品质量和产量的影响，优化了常减压装置的工艺操作条件，取得年净创352.15万元/年利润的直接经济效益。该项目得到了国家973计划（2002CB3122000）、国家863计划（2003AA412010、AA413130）、上海科委科技攻关（04DZ11010）、上海市优秀学科带头人计划（03XD14013）及上海青年科技启明星（04QMX1433）等项目的资助。三、推广应用前景　　常减压装置是整个炼油工业的首要生产环节，负责完成原油一次加工的主要过程，将原油切割成各种不同馏分的产品并消耗大量的能量。这些馏分产品或作为后续工段的进料，或经调和后作为成品油出售，它们有一定的质量和产量要求。目前，我国共有56家炼油厂，原油加工能力达到23247.9万吨/年。　　随着计算机应用技术、化工系统工程技术以及人工智能技术的发展，以美国为代表的国外炼油工业面对炼制原油的种类繁杂、性质差异较大和市场竞争的压力，综合应用化学工程技术、建模技术、计算机应用技术、数据分析处理技术及人工神经网络技术对常减压装置进行流程模拟，建立符合生产过程特性的常减压装置模型，并通过优化技术寻找装置的最优操作条件，实现装置的操作优化，从而最大限度地发挥生产装置的内在潜力，以低能耗、低成本和高产出获得较高的经济效益。目前，国内炼油厂面对炼制原油频繁变换、炼制原油的性质差异仅能通过操作人员根据经验对常减压装置的生产进行调整，和世界先进技术相比，普遍还存在着加工成本高、能耗大、产率低等问题。由于我国已加入WTO，面临着世界大石化企业在我国强占市场的激烈竞争，因此我国的炼油工业要生存和发展，必须对炼油工业的龙头常减压装置综合应用建模技术、计算机应用技术、数据分析处理技术及优化技术，进行流程模拟和操作优化研究开发，发挥生产装置的内在潜力，降低生产成本，降低能耗，提高高附加值馏分产品的质量和产量，提高企业经济效益。　　本项成果的工业应用在国内炼油企业中具有很大的影响，可直接推广应用到国内其它55家炼油企业的常减压装置中，推广应用市场十分广阔。国内全行业常减压装置应用该成果后，能创造十分可观的经济效益。此外，该成果中的软测量、模型化和操作优化等技术亦可推广应用到其他石油化工生产过程中，以取得更大的经济效益和社会效益。