本發(fā)明涉及原油加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法。

背景技術(shù)：

面對(duì)不斷重質(zhì)化、劣質(zhì)化的石油資源及世界范圍內(nèi)日益高漲的環(huán)保呼聲，以減壓瓦斯油VGO、催化柴油、蠟油等含硫含氮大分子烴類為原料，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油、高品質(zhì)航空煤油、輕/重石腦油及液化氣等清潔燃料的加氫裂化技術(shù)越來越受到科技工作者及現(xiàn)場(chǎng)工程師的重視。加氫裂化技術(shù)集加氫精制和催化裂化兩種原料油二次處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有原料處理范圍廣，終端產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)加工方案靈活等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代煉化企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)改質(zhì)、提升經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

加氫裂化過程根據(jù)其不同運(yùn)行環(huán)節(jié)在整個(gè)原料油處理過程中所扮演的不同角色，按照其主要物質(zhì)的流動(dòng)方向可大致劃分為反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，其簡(jiǎn)化的工藝流程如圖1所示。反應(yīng)系統(tǒng)是整個(gè)過程的核心環(huán)節(jié)，其主要功能是在臨氫臨催化劑的環(huán)境中，通過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)原料油的輕質(zhì)化和清潔化，具體包括以脫除原料油中含S、N、O等雜質(zhì)化合物為目標(biāo)的加氫精制反應(yīng)，以將大分子烴類轉(zhuǎn)換為多個(gè)小分子烴類為目標(biāo)的加氫裂化反應(yīng)，以及加氫飽和、異構(gòu)化等伴隨反應(yīng)。經(jīng)反應(yīng)系統(tǒng)處理后所獲取的混合產(chǎn)物先后通過高/低壓分離器，在分離系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有機(jī)烴類與氫氣、氨氣、硫化氫的初步分離，其中氫氣經(jīng)凈化、升壓后以循環(huán)氫的形式返回反應(yīng)系統(tǒng)，氨氣和硫化氫以溶液的形式排除系統(tǒng)，液態(tài)烴類混合油則進(jìn)入分餾系統(tǒng)，經(jīng)各類塔的提純操作最終獲取干氣、液化氣、輕/重石腦油、航空煤油、柴油等高價(jià)值產(chǎn)品。

在特定進(jìn)料屬性下，加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況是決定該設(shè)備最終產(chǎn)品收率及其質(zhì)量的重要因素。根據(jù)該設(shè)備在長(zhǎng)期實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)可知，反應(yīng)器中催化劑的裝填量及其活性、氫油比、液時(shí)空速、氫分壓及各反應(yīng)床層的溫度分布是決定加氫精制段及加氫裂化段化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素。但是，在實(shí)際的加氫裂化工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備一旦投入運(yùn)行，則固定床反應(yīng)器中的催化劑裝填量不能改變，且其催化活性在整個(gè)生命周期隨著原料油處理量的增加不可逆轉(zhuǎn)地衰減；通常，加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)中的氫油比都很高，在氫氣含量充足的情況下，反應(yīng)速率不受氫氣濃度的影響。因此，氫分壓、液時(shí)空速、反應(yīng)溫度就成為決定工業(yè)加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵變量。

反應(yīng)系統(tǒng)的液時(shí)空速由加氫裂化過程的原料油處理速率決定，該參數(shù)反映了原料油在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，即化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，在其他運(yùn)行參數(shù)保持不變的情況下，液時(shí)空速越高，則單位時(shí)間原料油處理量就越大，在反應(yīng)器中參與反應(yīng)的時(shí)間就越短，進(jìn)而導(dǎo)致精制及裂化反應(yīng)的程度就越低，反之亦然。反應(yīng)系統(tǒng)的氫分壓由反應(yīng)器的總壓強(qiáng)及氣相中氫氣所占混合氣體的百分比共同決定，氫分壓越大，則催化劑表面就越不容易因積碳而失活，精制段和裂化段的化學(xué)反應(yīng)速率就會(huì)越快。但是，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，設(shè)備一旦建成，則其反應(yīng)系統(tǒng)的承壓能力就無法改變，且在正常的運(yùn)行工況下，反應(yīng)器中的氫氣純度很高，通常保持在一定的范圍內(nèi)不變，故氫分壓對(duì)反應(yīng)速率的影響可視為常數(shù)。通常，為保證完成企業(yè)分配下來的生產(chǎn)任務(wù)，加氫裂化過程的原料油處理負(fù)荷一般不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)程度的不足而降低，即液時(shí)空速在特定生產(chǎn)條件下通常保持不變。因此，優(yōu)化各反應(yīng)床層的入口溫度，通過調(diào)整該溫度來保證加氫裂化過程的反應(yīng)速度，進(jìn)而將整個(gè)反應(yīng)器的溫度分布和出口處各組分的濃度分布控制在期望值附近，是實(shí)現(xiàn)加氫裂化過程運(yùn)行優(yōu)化最切合實(shí)際的方式。

然而，現(xiàn)有的技術(shù)主要以保證加氫裂化過程安全、穩(wěn)定運(yùn)行為主，即首先是上層研究院通過對(duì)特定加氫裂化設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，并根據(jù)其長(zhǎng)期積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)給出該設(shè)備在未來一段時(shí)間內(nèi)(通常為一個(gè)季度)可行的運(yùn)行工況空間；然后，現(xiàn)場(chǎng)工控中心根據(jù)上層研究院所給出的未來一段時(shí)間內(nèi)加氫裂化設(shè)備的安全運(yùn)行工況空間進(jìn)行穩(wěn)定控制。顯然，這種穩(wěn)定控制是可行的，但該遠(yuǎn)程的離線指導(dǎo)無法保證加氫裂化設(shè)備在未來特定生產(chǎn)條件下所選擇的目標(biāo)穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)是最優(yōu)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少能部分地解決上述問題的用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法。該方法包括以優(yōu)化設(shè)定精制反應(yīng)段運(yùn)行條件為手段，以延長(zhǎng)裝置開工周期為目標(biāo)的精制段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化；以優(yōu)化設(shè)定裂化反應(yīng)段運(yùn)行條件為手段，以經(jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)的裂化段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于優(yōu)化加氫裂化過程運(yùn)行條件的方法，其包括以下步驟：

S1、對(duì)加氫裂化過程的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取穩(wěn)態(tài)過程對(duì)應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

S2、根據(jù)復(fù)雜反應(yīng)體系的集總建模理論，結(jié)合微元物料平衡和能量平衡方程，構(gòu)建加氫裂化過程反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)模型；

S3、基于動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)反應(yīng)器的出口溫度和各產(chǎn)品組分濃度，利用當(dāng)前過程運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行在線校正；

S4、利用校正后的動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)器各床層的入口溫度。

在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S1中對(duì)加氫裂化過程的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括：

S11、采用K-mean聚類算法將過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)自動(dòng)剔除；

S12、根據(jù)信號(hào)與噪聲在不同時(shí)間尺度下的不同特性，利用小波去噪技術(shù)剔除過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的噪聲。

在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S3中，所述在線校正的具體步驟包括：

S31、由動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度各產(chǎn)品組分濃度

S32、實(shí)測(cè)得到加氫裂化過程反應(yīng)器出口的實(shí)際溫度T_out、實(shí)際各產(chǎn)品組分濃度W_i；

S33、根據(jù)加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值、各產(chǎn)品組分濃度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的誤差平方，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移法迭代計(jì)算二者誤差平方之和的最小值

S34、根據(jù)最小均方誤差對(duì)應(yīng)的加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度和各產(chǎn)品組分濃度校正動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述動(dòng)力學(xué)模型包括加氫裂化過程精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；

所述穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型包括加氫裂化過程精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型和裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型的具體內(nèi)容為：

其中，C_N，out＝F₁(C₀(z)，T_in)為根據(jù)精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的反應(yīng)床層入口溫度和出口處有機(jī)氮化物含量建立的關(guān)系模型，C_N,out是基于動(dòng)力學(xué)模型在反應(yīng)器各床層特定入口溫度下計(jì)算得到的精制反應(yīng)段出口處有機(jī)氮化物含量，C_N,out,req是實(shí)際工業(yè)加氫裂化流程要求的精制反應(yīng)段出口處有機(jī)氮化物含量上限，T_min和T_max分別精制反應(yīng)段各反應(yīng)床層入口溫度的上下限。

在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S4中，優(yōu)化精制反應(yīng)器各床層入口溫度的步驟包括：

S41、對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的各床層入口溫度可行區(qū)間[T_min,T_max]進(jìn)行等間隔劃分，形成N組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間；

S42、在每個(gè)溫度子區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選取一組溫度值作為各反應(yīng)床層的入口溫度設(shè)定值，代入精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中，求取精制反應(yīng)器出口有機(jī)氮化物含量；

S43、根據(jù)精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的精制反應(yīng)器出口有機(jī)氮化物含量與生產(chǎn)中要求的有機(jī)氮化物含量的誤差，由精制反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型計(jì)算各溫度子區(qū)間內(nèi)的不同入口溫度所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值J₁；

S44、將對(duì)應(yīng)最小目標(biāo)函數(shù)值J₁的溫度子區(qū)間再次等劃分為M組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間，重復(fù)步驟S42-S43，直至目標(biāo)函數(shù)值J₁達(dá)到最優(yōu)。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型的具體內(nèi)容為：

其中，Y＝F₂(C₀(z),T_in)為根據(jù)裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的反應(yīng)床層入口溫度和產(chǎn)品產(chǎn)量建立的關(guān)系模型，price_i分別表示加氫裂化過程尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、液化氣、干氣七種終端產(chǎn)品的當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格，Y＝[y₁,…y₇]^T分別表示加氫裂化過程尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、液化氣、干氣七種產(chǎn)品的預(yù)期產(chǎn)量，T_min和T_max分別是裂化段各反應(yīng)床層入口溫度的上下限。

在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟S4中，優(yōu)化裂化反應(yīng)器各床層入口溫度的步驟包括：

S41、對(duì)加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的各反應(yīng)器入口溫度可行區(qū)間[T_min,T_max]進(jìn)行等間隔劃分，形成N組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間；

S42、在每個(gè)溫度子區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選取一組溫度值作為各反應(yīng)床層的入口溫度設(shè)定值，代入裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中，求取裂化反應(yīng)器出口的各產(chǎn)品組分含量；

S43、根據(jù)裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的裂化反應(yīng)器出口各產(chǎn)品組分含量，結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)上各產(chǎn)品組分的價(jià)格及原料的成本，由裂化反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型計(jì)算各溫度子區(qū)間內(nèi)的不同入口溫度所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值J₂；

S44、將對(duì)應(yīng)最大目標(biāo)函數(shù)值J₂的溫度子區(qū)間再次等劃分為M組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間，重復(fù)步驟S42-S43，直至目標(biāo)函數(shù)值J₂達(dá)到最優(yōu)。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅囊环N用于優(yōu)化加氫裂化過程運(yùn)行條件的方法，其有益效果主要如下：

(1)對(duì)過程運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，避免異常數(shù)據(jù)的干擾，增強(qiáng)運(yùn)行優(yōu)化控制的準(zhǔn)確性；

(2)對(duì)加氫裂化過程中的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行基于集總理論的分類處理，在不影響準(zhǔn)確性的條件下，簡(jiǎn)化處理過程；

(3)對(duì)所構(gòu)建的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)反應(yīng)器溫度分布及各組分濃度分布的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，使其能夠更符合實(shí)際的加氫裂化生產(chǎn)過程；

(4)基于校正后的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，構(gòu)建用于優(yōu)化反應(yīng)條件的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，獲取反應(yīng)器各床層入口溫度的最優(yōu)值，在保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備開工周期，增加設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的目的。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的工藝流程示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的流程示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的精制反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的流程示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的反應(yīng)器入口溫度優(yōu)化流程示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的裂化反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的流程示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)條件的方法的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

加氫裂化過程根據(jù)其不同運(yùn)行環(huán)節(jié)在整個(gè)原料油處理過程中的作用，按照其主要物質(zhì)的流動(dòng)方向可大致劃分為反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，其簡(jiǎn)化的工藝流程如圖1所示。

反應(yīng)系統(tǒng)是整個(gè)過程的核心環(huán)節(jié)，其主要功能是在臨氫臨催化劑的環(huán)境中，通過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)原料油的輕質(zhì)化和清潔化，具體包括以脫除原料油中含S、N、O等雜質(zhì)化合物為目標(biāo)的精制反應(yīng)，以將大分子烴類轉(zhuǎn)換為多個(gè)小分子烴類為目標(biāo)的裂化反應(yīng)，以及加氫飽和、異構(gòu)化等伴隨反應(yīng)。經(jīng)反應(yīng)系統(tǒng)處理后所獲取的混合產(chǎn)物先后通過高/低壓分離器，在分離系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有機(jī)烴類與氫氣、氨氣、硫化氫的初步分離，其中氫氣經(jīng)凈化、升壓后以循環(huán)氫的形式返回反應(yīng)系統(tǒng)，氨氣和硫化氫以溶液的形式排出系統(tǒng)，液態(tài)烴類混合油則進(jìn)入分餾系統(tǒng)，經(jīng)各類塔的提純操作最終獲取干氣、液化氣、輕/重石腦油、航空煤油、柴油等高價(jià)值產(chǎn)品。

其中，精制反應(yīng)和裂化反應(yīng)在控制產(chǎn)品質(zhì)量以及裝置的安全運(yùn)行過程中至關(guān)重要。

參見圖2所示，一種用于優(yōu)化加氫裂化過程運(yùn)行條件的方法，其包括以下步驟：

S1、對(duì)加氫裂化過程的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取穩(wěn)態(tài)過程對(duì)應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

S2、根據(jù)復(fù)雜反應(yīng)體系的集總建模理論，結(jié)合微元物料平衡和能量平衡方程，構(gòu)建加氫裂化過程反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)模型；

S3、基于動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)反應(yīng)器的出口溫度和各產(chǎn)品組分濃度，利用當(dāng)前過程運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行在線校正；

S4、利用校正后的動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，優(yōu)化加氫裂化過程反應(yīng)器各床層的入口溫度。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)備一旦建成并投入運(yùn)行，則其承壓能力、處理負(fù)荷、催化劑衰減速率等能夠影響反應(yīng)速率的部分關(guān)鍵變量就難以改變。

根據(jù)阿累尼烏斯(Arrhenius)定理，在特定的生產(chǎn)環(huán)境下，反應(yīng)溫度與反應(yīng)速度呈正相關(guān)關(guān)系，因此，在實(shí)際的工業(yè)加氫裂化生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)反應(yīng)器各床層的入口溫度就成為調(diào)整各類反應(yīng)速度，進(jìn)而調(diào)控反應(yīng)器出口處各類產(chǎn)品分布狀況的最靈活、最有效手段。

對(duì)加氫裂化過程的各反應(yīng)床層入口溫度、各反應(yīng)物組分濃度、各生成物組分濃度等多個(gè)過程運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先處理，去除異常數(shù)據(jù)的干擾。經(jīng)整理后的數(shù)據(jù)，根據(jù)復(fù)雜反應(yīng)體系的集總理論進(jìn)行歸類分析，能夠更加有條理的分析各類反應(yīng)，便于分類分析不同的反應(yīng)物與生成物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以更準(zhǔn)確的建立優(yōu)化控制加氫裂化過程中各類化學(xué)反應(yīng)程度的動(dòng)力學(xué)模型。

根據(jù)構(gòu)建的動(dòng)力學(xué)模型能夠?qū)託淞鸦^程的反應(yīng)器出口溫度以及出口處各生成物組分濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)出口溫度和各生成物組分濃度的預(yù)測(cè)值，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行在線校正，以使所構(gòu)建的動(dòng)力學(xué)模型與工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際情況的符合性更好，能夠更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)優(yōu)化加氫裂化過程的反應(yīng)條件，從而更好的控制反應(yīng)產(chǎn)物分布狀況。

根據(jù)校正后的動(dòng)力學(xué)模型，構(gòu)建穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型是基于動(dòng)力學(xué)模型對(duì)加氫裂化反應(yīng)條件的實(shí)時(shí)優(yōu)化模型。根據(jù)所要得到的各反應(yīng)產(chǎn)物分布要求，對(duì)加氫裂化過程的各反應(yīng)床層的入口溫度進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制加氫裂化過程中的反應(yīng)狀態(tài)的目的。

加氫裂化過程的動(dòng)力學(xué)模型分別包括精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；加氫裂化過程的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型分別包括精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型和裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型。以下分別從精制反應(yīng)段和裂化反應(yīng)段進(jìn)行具體說明。

實(shí)施例1

參見圖3所示，上述步驟S1中，對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的具體方法為：

S11、采用K-mean聚類算法將過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)自動(dòng)剔除；

S12、根據(jù)信號(hào)與噪聲在不同時(shí)間尺度下的不同特性，利用小波去噪技術(shù)剔除過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的噪聲。

采用K-mean聚類算法對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行剔除，以避免非正常數(shù)據(jù)對(duì)模型構(gòu)建的干擾。

加氫裂化過程精制反應(yīng)段含噪聲的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)可根據(jù)信號(hào)與噪聲在不同尺度上呈現(xiàn)不同特性的原理予以剔除，即將含有噪聲的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)在特定的小波母函數(shù)上進(jìn)行多尺度分解，其中，a為小波母函數(shù)的伸縮因子，τ為小波母函數(shù)的平移因子。在不同的時(shí)域和頻域內(nèi)選擇合適的閾值函數(shù)進(jìn)行濾波處理，最后經(jīng)信號(hào)重構(gòu)得到去噪后的加氫裂化過程精制反應(yīng)段運(yùn)行數(shù)據(jù)。

根據(jù)集總理論，精制反應(yīng)段的反應(yīng)物分為含硫有機(jī)化合物、含氮有機(jī)化合物、含氧有機(jī)化合物三種集總組分，其生成物分為烴類、硫化氫、氨氣和水四種集總組分。參見圖4所示，按照反應(yīng)物和生成物的集總組分，構(gòu)建加氫裂化過程精制反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，分別對(duì)應(yīng)如下：

R-S+2H₂→R-H₂+H₂S

R-N+3H₂→R-H₃+NH₃

R-O+2H₂→R-H₂+H₂O

其中，R-S、R-N、R-O和R-H_i(i＝2,3)分別表示含硫有機(jī)化合物、含氮有機(jī)化合物、含氧有機(jī)化合物和烴類。

根據(jù)加氫裂化過程精制反應(yīng)段按照集總理論劃分的三類反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，將精制反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)劃分成無數(shù)微元，根據(jù)精制反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)微元按照物料平衡和微元能量平衡分別建立微元物料平衡方程和微元能量平衡方程。

微元物料平衡方程：

C_i,j·Ω·u₀·Δt-R_i,j·Ω·Δl·Δt＝(C_i,j+ΔC_i,j)·Ω·u₀·Δt (1)

其中R_i,j為精制反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，C_i，j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分所取微元入口處的濃度(mol·m^-3)，C_i，j+ΔC_i，j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分所取微元出口處的濃度(mol·m^-3)，Ω為精制反應(yīng)器的橫截面積(m²)，u₀為流體在精制反應(yīng)器中的流速(m·s^-1)，Δl為反應(yīng)器中所取微元的高度(m)，Δt為足夠短的時(shí)間。

微元能量平衡方程：

其中R_i,j為精制反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，Ω為精制反應(yīng)器的橫截面積(_m²)，T_j為第j個(gè)反應(yīng)床層所取微元入口處的溫度(K)，T_j+ΔT_j為第j個(gè)反應(yīng)床層所取微元出口處的溫度(K)，G_in為各反應(yīng)床層液相混合進(jìn)料的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為各反應(yīng)床層氫氣的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為反應(yīng)器中液相混合進(jìn)料的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，為反應(yīng)器中氫氣的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，-H_R為加氫精制釋放的反應(yīng)熱(J)，Δl為反應(yīng)器中所取微元的高度(m)，Δt為足夠短的時(shí)間。

對(duì)上述反應(yīng)器微元的物料平衡方程(1)及能量平衡方程(2)兩邊同時(shí)除以Δt并沿著反應(yīng)器的軸向Z積分，則可獲得整個(gè)加氫精制反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。

其中為精制反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分沿反應(yīng)器軸向的導(dǎo)數(shù)，為精制反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層溫度沿反應(yīng)器軸向的導(dǎo)數(shù)，R_i,j為精制反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，C_i，j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的濃度(mol·m^-3)，T_j為第j個(gè)反應(yīng)床層的溫度(K)，L為精制反應(yīng)器各床層的高度，u₀為流體在精制反應(yīng)器中的流速(m·s^-1)，Ω為精制反應(yīng)器的橫截面積(_m²)，G_in為各反應(yīng)床層液相混合進(jìn)料的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為各反應(yīng)床層氫氣的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為反應(yīng)器中液相混合進(jìn)料的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，為反應(yīng)器中氫氣的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，-H_R為加氫精制釋放的反應(yīng)熱(J)，為第j個(gè)反應(yīng)床層的入口溫度(K)，為第j-1個(gè)反應(yīng)床層的出口混合物溫度(K)，為第j個(gè)反應(yīng)床層入口急冷氫溫度(K)。

通過所構(gòu)建的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，能夠清晰的反映加氫裂化過程精制反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)，以便于優(yōu)化精制反應(yīng)段各床層入口溫度，從而優(yōu)化控制其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)量。

根據(jù)上述步驟S3中，對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型在線校正的具體步驟包括：

由動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度各產(chǎn)品組分濃度

實(shí)測(cè)得到加氫裂化過程反應(yīng)器出口的實(shí)際溫度T_out、實(shí)際各產(chǎn)品組分濃度W_i；

根據(jù)加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值、各產(chǎn)品組分濃度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的誤差平方，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移法迭代計(jì)算二者誤差平方之和的最小值

根據(jù)最小均方誤差對(duì)應(yīng)的加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度和各產(chǎn)品組分濃度校正動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)。

根據(jù)當(dāng)前正常運(yùn)行穩(wěn)態(tài)工況下所對(duì)應(yīng)的過程數(shù)據(jù)，由精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)精制反應(yīng)段的出口溫度和產(chǎn)品組分濃度以及正常生產(chǎn)時(shí)精制反應(yīng)段的實(shí)際出口溫度T_out和產(chǎn)品組分濃度W_i，采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法對(duì)精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)進(jìn)行在線校正，從而使精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型更符合實(shí)際生產(chǎn)狀況。

精制反應(yīng)段的反應(yīng)器出口溫度預(yù)測(cè)值和硫化氫、氨氣、反應(yīng)生成水三種組分生成量預(yù)測(cè)值按照公式(3)進(jìn)行求解，其中含硫、含氮、含氧有機(jī)雜質(zhì)化合物的反應(yīng)速率R滿足如下方程：

根據(jù)預(yù)測(cè)值，采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法對(duì)精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)進(jìn)行校正。狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法是將產(chǎn)生候選解的過程用一個(gè)統(tǒng)一的框架來描述，用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣來描述產(chǎn)生候選解的算子。狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法可通過旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)張、線性平移和軸向平移四個(gè)基本算子來兼顧其全局和局部的尋優(yōu)能力，實(shí)現(xiàn)精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中關(guān)鍵參數(shù)的在線校正，狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法各算子的具體計(jì)算公式如下：

旋轉(zhuǎn)算子

擴(kuò)張算子x_k+1＝x_k+γR_ex_k (6)

線性平移算子

軸向平移算子x_k+1＝x_k+δR_ax_k (8)

其中x_k-1,x_k,x_k+1分別為上一時(shí)刻、當(dāng)前時(shí)刻、下一時(shí)刻的狀態(tài)，代表狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法中待校正的關(guān)鍵參數(shù)；α，β，γ，δ為狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法的內(nèi)部參數(shù)，一般為正值常數(shù)；R_r為[-1,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)矩陣，R_t為[0,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)矩陣，R_e為[-∞,+∞]內(nèi)服從高斯分布的隨機(jī)對(duì)角矩陣，R_a為只有一個(gè)非零元素且服從高斯分布的隨機(jī)對(duì)角矩陣

根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法迭代計(jì)算后得到的加氫裂化過程精制反應(yīng)段的出口溫度和產(chǎn)品組分濃度校正化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中所對(duì)應(yīng)的指前因子k_0,S,k_0,N,k_0,O和反應(yīng)活化能E_S,E_N,E_O。通過對(duì)指前因子和活化能的校正，進(jìn)而校正精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法的加氫裂化過程精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)在線校正操作可通過優(yōu)化以下目標(biāo)函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

其中，對(duì)于加氫精制反應(yīng)器，和分別代表精制反應(yīng)器出口溫度和硫化氫、氨氣、反應(yīng)生成水三種組分生成量的模型預(yù)測(cè)值，T_out和W_i分別代表精制反應(yīng)器出口溫度和硫化氫、氨氣、反應(yīng)生產(chǎn)水三種組分生成量的實(shí)測(cè)值。

對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行校正后，采用精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型對(duì)精制反應(yīng)段各反應(yīng)床層的入口溫度進(jìn)行優(yōu)化，步驟S4中，精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型的具體內(nèi)容為：

其中，上式中的C_N，out＝F₁(C₀(z)，T_in)為根據(jù)精制反應(yīng)段的精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的反應(yīng)床層入口溫度和出口處有機(jī)氮化物含量建立的關(guān)系模型。C_N,out是基于動(dòng)力學(xué)模型在反應(yīng)器各床層特定入口溫度下計(jì)算得到的精制反應(yīng)段出口處有機(jī)氮化物含量，C_N,out,req是實(shí)際工業(yè)加氫裂化流程要求的精制反應(yīng)段出口處有機(jī)氮化物含量上限，T_min和T_max分別精制反應(yīng)段各反應(yīng)床層入口溫度的上下限。

參見圖5所示，基于精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型優(yōu)化精制反應(yīng)段各床層的入口溫度，從而優(yōu)化精制反應(yīng)段中化學(xué)反應(yīng)的條件，根據(jù)精制反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型優(yōu)化反應(yīng)器入口溫度的具體步驟為：

S41、對(duì)加氫裂化過程精制反應(yīng)段的各床層入口溫度可行區(qū)間[T_min,T_max]進(jìn)行等間隔劃分，形成N組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間；

S42、在每個(gè)溫度子區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選取一組溫度值作為各反應(yīng)床層的入口溫度設(shè)定值，代入精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中，求取精制反應(yīng)器出口有機(jī)氮化物含量；

S43、根據(jù)精制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的精制反應(yīng)器出口有機(jī)氮化物含量與生產(chǎn)中要求的有機(jī)氮化物含量的誤差，由精制反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型計(jì)算各溫度子區(qū)間內(nèi)的不同入口溫度所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值J₁；

S44、將對(duì)應(yīng)最小目標(biāo)函數(shù)值J₁的溫度子區(qū)間再次等劃分為M組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間，重復(fù)步驟S42-S43，直至目標(biāo)函數(shù)值J₁達(dá)到最優(yōu)。

獲取目標(biāo)函數(shù)值J₁最優(yōu)時(shí)的入口溫度值，則所取溫度為加氫裂化過程精制反應(yīng)器各床層入口溫度的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)設(shè)定值。通過優(yōu)化反應(yīng)器各床層入口溫度而優(yōu)化控制出口有機(jī)氮化物含量，避免加氫裂化過程精制反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)溫度過高或過低。

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，實(shí)時(shí)優(yōu)化反應(yīng)器各床層的入口溫度，既有利于控制有機(jī)氮化物的含量，又能夠有效的延長(zhǎng)裝置的使用周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)施例2

參見圖6所示，上述步驟S1中，對(duì)加氫裂化過程的裂化反應(yīng)段的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的具體方法為：

S11、采用K-mean聚類算法將過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)自動(dòng)剔除；

S12、根據(jù)信號(hào)與噪聲在不同時(shí)間尺度下的不同特性，利用小波去噪技術(shù)剔除過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的噪聲。

采用K-mean聚類算法對(duì)加氫裂化過程的裂化反應(yīng)段的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行剔除，以避免非正常數(shù)據(jù)對(duì)模型構(gòu)建的干擾。

加氫裂化過程裂化反應(yīng)段含噪聲的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)可根據(jù)信號(hào)與噪聲在不同尺度上呈現(xiàn)不同特性的原理予以剔除，即將含有噪聲的過程運(yùn)行數(shù)據(jù)在特定的小波母函數(shù)上進(jìn)行多尺度分解，其中，a為小波母函數(shù)的伸縮因子，τ為小波母函數(shù)的平移因子。在不同的時(shí)域和頻域內(nèi)選擇合適的閾值函數(shù)進(jìn)行濾波處理，最后經(jīng)信號(hào)重構(gòu)得到去噪后的加氫裂化過程裂化反應(yīng)段運(yùn)行數(shù)據(jù)。

根據(jù)集總理論，裂化反應(yīng)段的反應(yīng)物選取混合原料油一個(gè)集總組分，其生成物分為干氣、液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油和尾油七種集總組分。參見圖7所示，按照反應(yīng)物和生成物的集總組分，構(gòu)建加氫裂化過程的裂化反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)如下：

C_nH_k→C_mH_l+C_n-mH_k-l

其中，n，m，k，l分別為大于0的整數(shù)，且滿足n>m，k>l。

根據(jù)加氫裂化過程裂化反應(yīng)段按照集總理論構(gòu)建的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，將裂化反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)劃分成無數(shù)微元，根據(jù)裂化反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)微元按照微元物料平衡和微元能量平衡分別建立微元物料平衡方程和微元能量平衡方程。

微元物料平衡方程：

C_i,j·Ω·u₀·Δt-R_i,j·Ω·Δl·Δt＝(C_i,j+ΔC_i,j)·Ω·u₀·Δt (11)

其中R_i,j為裂化反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，C_i，j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分所取微元入口處的濃度(mol·m^-3)，C_i，j+ΔC_i，j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分所取微元出口處的濃度(mol·m^-3)，Ω為裂化反應(yīng)器的橫截面積(m²)，u₀為流體在裂化反應(yīng)器中的流速(m·s^-1)，Δl為反應(yīng)器中所取微元的高度(m)，Δt為足夠短的時(shí)間。

微元能量平衡方程：

其中R_i,j為裂化反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，Ω為裂化反應(yīng)器的橫截面積(_m²)，T_j為第j個(gè)反應(yīng)床層所取微元入口處的溫度(K)，T_j+ΔT_j為第j個(gè)反應(yīng)床層所取微元出口處的溫度(K)，G_in為各反應(yīng)床層液相混合進(jìn)料的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為各反應(yīng)床層氫氣的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為反應(yīng)器中液相混合進(jìn)料的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，為反應(yīng)器中氫氣的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，-H_R為加氫裂化釋放的反應(yīng)熱(J)，Δl為反應(yīng)器中所取微元的高度(m)，Δt為足夠短的時(shí)間。

對(duì)上述反應(yīng)器微元的物料平衡方程(11)及能量平衡方程(12)兩邊同時(shí)除以Δt并沿著反應(yīng)器的軸向Z積分，則可獲得整個(gè)加氫裂化反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。

其中為裂化反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分沿反應(yīng)器軸向的導(dǎo)數(shù)，為裂化反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層溫度沿反應(yīng)器軸向的導(dǎo)數(shù)，R_i,j為裂化反應(yīng)器第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的反應(yīng)速率，C_i,j為第j個(gè)反應(yīng)床層第i種集總組分的濃度(mol·m^-3)，T_j為第j個(gè)反應(yīng)床層的溫度(K)，L為裂化反應(yīng)器各床層的高度，u_o為流體在裂化反應(yīng)器中的流速(m·s^-1)，Ω為裂化反應(yīng)器的橫截面積(m²)，G_in為各反應(yīng)床層液相混合進(jìn)料的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為各反應(yīng)床層氫氣的質(zhì)量流量(Kg·h^-1)，為反應(yīng)器中液相混合進(jìn)料的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，為反應(yīng)器中氫氣的比熱(J·Kg^-1·K^-1)，-H_R為加氫精制釋放的反應(yīng)熱(J)，為第j個(gè)反應(yīng)床層的入口溫度(K)，為第j-1個(gè)反應(yīng)床層的出口混合物溫度(K)，為第j個(gè)反應(yīng)床層入口急冷氫溫度(K)。

通過所構(gòu)建的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，能夠清晰的反映加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)，以便于對(duì)裂化反應(yīng)段各床層入口溫度的優(yōu)化，從而調(diào)整其裂化反應(yīng)各產(chǎn)物的分布狀況。

根據(jù)上述步驟S3中，對(duì)加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型在線校正的具體步驟包括：

由動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度各產(chǎn)品組分濃度

實(shí)測(cè)得到加氫裂化過程反應(yīng)器出口的實(shí)際溫度T_out、實(shí)際各產(chǎn)品組分濃度W_i；

根據(jù)加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值、各產(chǎn)品組分濃度的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的誤差平方，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移法迭代計(jì)算二者誤差平方之和的最小值

根據(jù)最小均方誤差對(duì)應(yīng)的加氫裂化過程反應(yīng)器出口溫度和各產(chǎn)品組分濃度校正動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)。

根據(jù)當(dāng)前正常運(yùn)行穩(wěn)態(tài)工況下所對(duì)應(yīng)的特征數(shù)據(jù)，由裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)裂化反應(yīng)段的出口溫度和產(chǎn)品組分濃度以及正常生產(chǎn)時(shí)裂化反應(yīng)段的實(shí)際出口溫度T_out和產(chǎn)品組分濃度W_i，采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法對(duì)裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)進(jìn)行在線校正，從而使裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型更符合實(shí)際生產(chǎn)狀況。

裂化反應(yīng)段的反應(yīng)器出口溫度預(yù)測(cè)值和尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、液化氣、干氣七種產(chǎn)品的預(yù)測(cè)值按照公式(13)，即裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行求解，其中各集成組分的反應(yīng)速率R滿足如下方程：

根據(jù)預(yù)測(cè)值，采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法對(duì)裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)進(jìn)行在線校正。狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法可通過旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)張、線性平移和軸向平移四個(gè)基本算子來兼顧其全局和局部的尋優(yōu)能力，即按照公式(5)-(8)實(shí)現(xiàn)加氫裂化動(dòng)力學(xué)模型中關(guān)鍵參數(shù)的在線校正。

根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法迭代計(jì)算后得到的加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的出口溫度和產(chǎn)品組分濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中所對(duì)應(yīng)的k_0,i，i＝1,…,28和反應(yīng)活化能E_i，i＝1,…,28。通過對(duì)指前因子和活化能的校正，進(jìn)而校正裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法的加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)在線校正操作可通過優(yōu)化以下目標(biāo)函數(shù)，即按照公式(9)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行校正后，基于裂化反應(yīng)段的流程終端產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格，建立以經(jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)的裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，采用裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型優(yōu)化裂化反應(yīng)段的反應(yīng)器的入口溫度，步驟S4中裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型的具體內(nèi)容為：

其中，上式中的Y＝F₂(C₀(z),T_in)為根據(jù)裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的反應(yīng)床層入口溫度和產(chǎn)品產(chǎn)量建立的關(guān)系模型，price_i分別表示加氫裂化過程尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、液化氣、干氣七種終端產(chǎn)品的當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格，Y＝[y₁,…y₇]^T分別表示加氫裂化過程尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、液化氣、干氣七種產(chǎn)品的預(yù)期產(chǎn)量，T_min和T_max分別是裂化段各反應(yīng)床層入口溫度的上下限。

基于裂化反應(yīng)段的裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型優(yōu)化裂化反應(yīng)段的反應(yīng)器入口溫度，從而優(yōu)化裂化反應(yīng)段中化學(xué)反應(yīng)的溫度條件，步驟S4中，根據(jù)校正后的裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建裂化反應(yīng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，優(yōu)化裂化反應(yīng)段反應(yīng)器的入口溫度的具體步驟為：

S41、對(duì)加氫裂化過程裂化反應(yīng)段的各反應(yīng)器入口溫度可行區(qū)間[T_min,T_max]進(jìn)行等間隔劃分，形成N組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間；

S42、在每個(gè)溫度子區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選取一組溫度值作為各反應(yīng)床層的入口溫度設(shè)定值，代入裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型中，求取裂化反應(yīng)器出口的各產(chǎn)品組分含量；

S43、根據(jù)裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的裂化反應(yīng)器出口各產(chǎn)品組分含量，結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)上各產(chǎn)品組分的價(jià)格及原料的成本，由裂化反應(yīng)段穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型計(jì)算各溫度子區(qū)間內(nèi)的不同入口溫度所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值J₂；

S44、將對(duì)應(yīng)最大目標(biāo)函數(shù)值J₂的溫度子區(qū)間再次等劃分為M組相互獨(dú)立的入口溫度子區(qū)間，重復(fù)步驟S42-S43，直至目標(biāo)函數(shù)值J₂達(dá)到最優(yōu)。

獲取目標(biāo)函數(shù)值J₂最優(yōu)時(shí)對(duì)應(yīng)的入口溫度值，根據(jù)該入口溫度值優(yōu)化加氫裂化過程裂化反應(yīng)段各床層的入口溫度，從而預(yù)測(cè)流程終端產(chǎn)物組分濃度分布。

根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)，及時(shí)調(diào)整所要得到的終端產(chǎn)品分布，使實(shí)際生產(chǎn)適應(yīng)市場(chǎng)需求，有效提高生產(chǎn)效益。

本發(fā)明的一種用于優(yōu)化加氫裂化過程運(yùn)行條件的方法，根據(jù)預(yù)處理后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，應(yīng)用集總理論對(duì)流程中的化學(xué)反應(yīng)分類處理，并結(jié)合物料平衡和能量平衡構(gòu)建動(dòng)力學(xué)模型。進(jìn)一步，對(duì)所構(gòu)建的動(dòng)力學(xué)模型采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法進(jìn)行參數(shù)校正，并基于校正后的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型，以對(duì)加氫裂化過程反應(yīng)器各床層的入口溫度進(jìn)行在線優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備開工周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。