一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法及裝置。該方法包括：分工況構(gòu)建穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)集，即利用相似性度量的方法從歷史數(shù)據(jù)集中篩選出各個穩(wěn)態(tài)工況所對應(yīng)的運行數(shù)據(jù)集，并按照裝置運行階段、混合進(jìn)料油屬性的不同分類存儲；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最佳訓(xùn)練樣本集優(yōu)選操作，即以當(dāng)前工況的進(jìn)料油屬性為依據(jù)，根據(jù)混合指標(biāo)的相似度大小從上述加氫裂化裝置穩(wěn)態(tài)工況運行數(shù)據(jù)集中選取最佳訓(xùn)練樣本，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速訓(xùn)練；反應(yīng)深度實時預(yù)測操作。本發(fā)明專利技術(shù)預(yù)測當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)前操作條件下加氫裂化裝置的反應(yīng)深度，為該過程急冷氫注入量的優(yōu)化控制提供實時狀態(tài)信息，是保護(hù)催化劑活性、延長裝置開工周期、實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品加工量靈活調(diào)整的基礎(chǔ)。

Real time prediction method and device for reaction depth of hydrocracking unit

The invention provides a real-time prediction method and a device for the reaction depth of a hydrocracking unit. The method includes: to construct a stable condition data set, using the similarity measure method to screen out the operation data corresponding to each steady state set from the historical data, and in accordance with the device operation stage, mixing different classified storage of feed oil properties; optimum operation of the best neural network training samples, namely to feed oil according to the properties of the current conditions, according to the similarity index of mixed size device from the hydrocracking of steady state operation data selected from the best training sample, rapid completion of the training of the neural network; the reaction depth forecast operation. The present invention predicted response depth of hydrocracking unit and the operation stage, the current feed properties, current operating conditions, the optimal control to provide real-time status information for the process of quench hydrogen injection, is the extension of the protection of catalyst activity, unitoperahon cycle, flexible adjustment to achieve the goal of product processing capacity.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法及裝置
本專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)處理
，具體涉及一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法及裝置。
技術(shù)介紹
煉油工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱，其生產(chǎn)總值約占國民經(jīng)濟(jì)總量的三分之一左右，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國對能源的需求和依賴與日俱增，保證油品供應(yīng)現(xiàn)已成為國家經(jīng)濟(jì)安全戰(zhàn)略的核心。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后世界范圍內(nèi)的環(huán)境問題頻現(xiàn)，人類對清潔能源、環(huán)境保護(hù)的呼聲不斷提高，因此，可有效提高油品質(zhì)量、生產(chǎn)低硫燃料油的加氫技術(shù)越來越受到世界各國的重視。加氫技術(shù)主要是通過加氫精制、加氫裂化、加氫重構(gòu)及渣油加氫等臨氫臨催化劑處理手段來實現(xiàn)原料油中有機(jī)S、N、O雜質(zhì)的脫除、非飽和烴的加氫飽和、正構(gòu)烴的異構(gòu)化以及大分子烴的裂化，進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)油品升級改質(zhì)的要求。加氫裂化流程主要包括加氫精制、加氫裂化、高低壓分離及分餾系統(tǒng)四個主要運行單元(如圖1所示)，其設(shè)計主工況為全循環(huán)流程，以直餾輕蠟油為主要原料，摻煉部分催化柴油及循環(huán)尾油，以生產(chǎn)重石腦油、航煤和柴油為主，副產(chǎn)干氣、低分氣、液化氣和輕石腦油；同時兼顧一次通過流程，以直餾輕蠟油和焦化蠟油為主要原料，主要生產(chǎn)重石腦油、航煤、柴油和尾油，副產(chǎn)干氣、低分氣、液化氣和輕石腦油。在一段串聯(lián)加氫裂化流程中，可近似認(rèn)為裂化反應(yīng)主要發(fā)生在第2個反應(yīng)器中，主要反應(yīng)可大致分為(1)鏈烷烴加氫裂化反應(yīng)；(2)環(huán)烷烴加氫裂化反應(yīng)；(3)芳烴加氫裂化反應(yīng)；(4)加氫異構(gòu)化反應(yīng)四大類。裂化反應(yīng)是將高沸點重質(zhì)化的大分子烴類在一定氫分壓、空速、反應(yīng)溫度的情況下，在催化劑的金屬中心發(fā)生加氫/脫氫反應(yīng)，在催化劑的酸性中心發(fā)生裂化反應(yīng)，生成符合目標(biāo)產(chǎn)品組分要求的烴類小分子。這些按照正碳離子反應(yīng)機(jī)理裂解后生成的烴類混合物先后通過高、低壓分離器及分餾系統(tǒng)，最終獲取輕、重石腦油餾分，航空煤油餾分及柴油餾分等高價值產(chǎn)品(加氫裂化過程物質(zhì)轉(zhuǎn)換的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中主要使用“轉(zhuǎn)換率”這一概念對加氫裂化流程中反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)程度進(jìn)行度量，既該流程出口處只進(jìn)行二元分解，350℃以上的餾分為未轉(zhuǎn)換的尾油，350℃以下的餾分為已轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)化率的概念就是(進(jìn)料流量-尾油流量)/進(jìn)料流量*100％，因而無法直接反映當(dāng)前運行工況下到底生成了多少液化氣組分、輕石腦油組分、重石腦油組分、航煤組分及柴油組分。現(xiàn)有技術(shù)無法直接預(yù)測加氫裂化裝置各個目標(biāo)產(chǎn)品的收率，難以對反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度進(jìn)行精細(xì)化度量，不利于急冷氫注入量的優(yōu)化控制，同時也不利于催化劑活性的進(jìn)一步保護(hù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實施例提供一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中因缺少加氫裂化裝置裂化段運行狀態(tài)信息而難以實現(xiàn)急冷氫注入量精細(xì)化控制的問題，進(jìn)而為保護(hù)催化劑活性、靈活調(diào)整分餾系統(tǒng)各側(cè)線產(chǎn)品的產(chǎn)量提供參照信息。本專利技術(shù)實施例提供了一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，包括:對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對經(jīng)過預(yù)處理的歷史運行數(shù)據(jù)采用相似性度量的方法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判別，篩選出穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集，將所述穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集按照加氫裂化流程的運行階段、混合進(jìn)料油屬性的不同進(jìn)行分類，形成N個相互獨立的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊；其中，N為大于0的整數(shù)；根據(jù)分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量對加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下所對應(yīng)的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊進(jìn)行裂化段反應(yīng)深度的離線計算并進(jìn)行存儲；計算加氫裂化裝置各個運行階段、各種進(jìn)料屬性、各類操作條件所對應(yīng)的反應(yīng)深度，得到N個相互獨立的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊；根據(jù)加氫裂化裝置當(dāng)前所處的運行階段和當(dāng)前進(jìn)料屬性，選取與當(dāng)前進(jìn)料屬性相似度大于預(yù)設(shè)閾值的多個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊，以選取的數(shù)據(jù)塊的操作條件為輸入，反應(yīng)深度為輸出，快速訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；利用所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實時預(yù)測加氫裂化裝置當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)前操作條件下所能達(dá)到的加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度。可選地，所述歷史運行數(shù)據(jù)包括：加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段各床層的溫度分布、各類催化劑的空速、分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量和決定混合進(jìn)料油屬性的各種進(jìn)料油流量。可選地，所述對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行離群點剔除和小波去噪。可選地，所述穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)判別與提取方法包括：過程運行數(shù)據(jù)經(jīng)主成分分析法提取關(guān)鍵信息后，通過對比相鄰時序負(fù)載矩陣的相似度來挑選穩(wěn)態(tài)工況所對應(yīng)的過程數(shù)據(jù)。可選地，所述根據(jù)分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量對加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下所對應(yīng)的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊進(jìn)行裂化段反應(yīng)深度的離線計算并進(jìn)行存儲，包括：根據(jù)公式(1)和公式(2)計算加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下的裂化段的反應(yīng)深度：ηk,i,j＝w1x1+w2x2+w3x3+w4x4+w5x5+w6x6公式(1)其中，ηk,i,j表示加氫裂化裝置在第k個運行階段進(jìn)料屬性為i，操作條件為j的情況下整個反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度；w1，w2，w3，w4，w5，w6分別表示液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油6類離散集總組分對于反應(yīng)深度的權(quán)重系數(shù)；x1，x2，x3，x4，x5，x6分別表示液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油6類離散集總組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；分別表示加氫裂化流程中混合進(jìn)料油、液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油六類離散集總組分的平均相對分子質(zhì)量。可選地，計算加氫裂化裝置各個運行階段、各種進(jìn)料油屬性、各類操作條件所對應(yīng)的反應(yīng)深度，得到N個相互獨立的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊。可選地，所述根據(jù)加氫裂化裝置當(dāng)前所處的運行階段和當(dāng)前進(jìn)料油屬性，選取與當(dāng)前進(jìn)料油屬性相似度大于預(yù)設(shè)閾值的多個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊，包括：根據(jù)加氫裂化裝置當(dāng)前所處的運行階段，從N個“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊中首先按“運行階段”進(jìn)行篩選，構(gòu)成當(dāng)前運行階段下M個相互獨立的“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊；其中，M和N分別為大于0的整數(shù)，并且N>M；根據(jù)當(dāng)前進(jìn)料油屬性，分別與上述M個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊中的進(jìn)料屬性進(jìn)行相似性度量，選取與當(dāng)前進(jìn)料油屬性相似度大于預(yù)設(shè)閾值的多個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊，快速訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。可選地，所述根據(jù)當(dāng)前進(jìn)料油屬性，分別與上述M個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊中的進(jìn)料屬性進(jìn)行相似性度量，包括：根據(jù)當(dāng)前進(jìn)料油屬性，分別與上述M個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊中的進(jìn)料屬性數(shù)據(jù)按照由歐式距離和向量夾角余弦值加權(quán)構(gòu)成的混合指標(biāo)進(jìn)行相似性度量。可選地，利用所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實時預(yù)測加氫裂化裝置當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)前操作條件下所能達(dá)到的加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度，包括：根據(jù)加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段操作變量的在線檢測值，通過所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實時預(yù)測加氫裂化裝置當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，包括：對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對經(jīng)過預(yù)處理的歷史運行數(shù)據(jù)采用相似性度量的方法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判別，篩選出穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集，將所述穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集按照加氫裂化流程的運行階段、混合進(jìn)料油屬性的不同進(jìn)行分類，形成N個相互獨立的“運行階段?進(jìn)料屬性?操作條件?出口收率”數(shù)據(jù)塊；其中，N為大于0的整數(shù)；根據(jù)分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量對加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下所對應(yīng)的“運行階段?進(jìn)料屬性?操作條件?出口收率”數(shù)據(jù)塊進(jìn)行裂化段反應(yīng)深度的離線計算并進(jìn)行存儲；計算加氫裂化裝置各個運行階段、各種進(jìn)料油屬性、各類操作條件所對應(yīng)的反應(yīng)深度，得到N個相互獨立的“運行階段?進(jìn)料屬性?操作條件?反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊；根據(jù)加氫裂化裝置當(dāng)前所處的運行階段和當(dāng)前進(jìn)料屬性，選取與當(dāng)前進(jìn)料屬性相似度大于預(yù)設(shè)閾值的多個“進(jìn)料屬性?操作條件?反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊，以選取的數(shù)據(jù)塊的操作條件為輸入，反應(yīng)深度為輸出，快速訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；利用所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實時預(yù)測加氫裂化裝置當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)前操作條件下所能達(dá)到的加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，包括：對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對經(jīng)過預(yù)處理的歷史運行數(shù)據(jù)采用相似性度量的方法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判別，篩選出穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集，將所述穩(wěn)態(tài)過程實時數(shù)據(jù)集按照加氫裂化流程的運行階段、混合進(jìn)料油屬性的不同進(jìn)行分類，形成N個相互獨立的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊；其中，N為大于0的整數(shù)；根據(jù)分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量對加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下所對應(yīng)的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊進(jìn)行裂化段反應(yīng)深度的離線計算并進(jìn)行存儲；計算加氫裂化裝置各個運行階段、各種進(jìn)料油屬性、各類操作條件所對應(yīng)的反應(yīng)深度，得到N個相互獨立的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊；根據(jù)加氫裂化裝置當(dāng)前所處的運行階段和當(dāng)前進(jìn)料屬性，選取與當(dāng)前進(jìn)料屬性相似度大于預(yù)設(shè)閾值的多個“進(jìn)料屬性-操作條件-反應(yīng)深度”數(shù)據(jù)塊，以選取的數(shù)據(jù)塊的操作條件為輸入，反應(yīng)深度為輸出，快速訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；利用所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實時預(yù)測加氫裂化裝置當(dāng)前運行階段、當(dāng)前進(jìn)料屬性、當(dāng)前操作條件下所能達(dá)到的加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，所述歷史運行數(shù)據(jù)包括：加氫裂化流程反應(yīng)系統(tǒng)裂化段各床層的溫度分布、各類催化劑的空速、分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量和決定混合進(jìn)料油屬性的各種進(jìn)料油流量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，所述對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：對加氫裂化裝置的歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行離群點剔除和小波去噪。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，所述穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)判別與提取方法包括：過程運行數(shù)據(jù)經(jīng)主成分分析法提取關(guān)鍵信息后，通過對比相鄰時序負(fù)載矩陣的相似度來挑選穩(wěn)態(tài)工況所對應(yīng)的過程數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫裂化裝置反應(yīng)深度的實時預(yù)測方法，其特征在于，所述根據(jù)分餾系統(tǒng)中各側(cè)線產(chǎn)品流量、尾油流量對加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下所對應(yīng)的“運行階段-進(jìn)料屬性-操作條件-出口收率”數(shù)據(jù)塊進(jìn)行裂化段反應(yīng)深度的離線計算并進(jìn)行存儲，包括：根據(jù)公式(1)和公式(2)計算加氫裂化裝置在特定運行階段、特定進(jìn)料油屬性、特定操作條件下的裂化段的反應(yīng)深度：ηk,i,j＝w1x1+w2x2+w3x3+w4x4+w5x5+w6x6公式(1)其中，ηk,i,j表示加氫裂化裝置在第k個運行階段進(jìn)料屬性為i，操作條件為j的情況下整個反應(yīng)系統(tǒng)裂化段的反應(yīng)深度；w1，w2，w3，w4，w5，w6分別表示液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油6類離散集總組分對于反應(yīng)深度的權(quán)重系數(shù)；x1，x2，x3，x4，x5，x6分別表示液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油6類離散集總組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；分別表示加氫裂化流程中混合進(jìn)料油、液化氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、柴油、尾油六類離散集總組分的平均相對分子質(zhì)量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫裂化裝...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王雅琳，楊少明，孫備，薛永飛，孫克楠，桂衛(wèi)華，
申請(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南,43