乙烯生产制作过程操作优化.ppt

2.机理模型介绍 考虑结焦模型的全周期模拟 SW炉乙烯产率随裂解天数的变化情况 2.机理模型介绍 考虑结焦模型的全周期模拟 SW炉丙烯产率随裂解天数的变化情况 2.机理模型介绍 考虑结焦模型的全周期模拟 SW炉全周期乙烯产率计算值与实测值的比较 1. 石脑油裂解制乙烯生产过程 2. 机理模型介绍 3. 一次反应选择性系数估计 4. 并行混合多目标遗传算法 5. 工业应用 3.一次反应选择性系数估计 基于标准数据库的一次反应选择性系数的估计方法 先假定一组系数，计算出各产物产率值，再根据计算得到的产率和实验测出的产率的差来调整这组系数。 通过反复迭代计算，最终得到一组满足误差限制的一次反应系数，这个过程称为一次反应选择性系数的回归计算。 这样就得到了一组与相应石脑油对应的精确一次反应选择性系数，把这套数据加入一个标准数据库中。 有了标准数据库之后，再用一种适合的模糊匹配方法估计待估计油品的一次反应选择性系数，通过模拟得到裂解产物的产率。 3.一次反应选择性系数估计 一次反应选择性系数的回归方法 Kumar提出的一次反应方程如下： 使用Kumar的热裂解制乙烯的分子反应动力学模型进行模拟的过程可以用如下方程表示： 其中，函数f指模拟过程的模型，w指实际裂解产物产率结果，z代表一次反应选择性系数，k代表操作条件。 回归方法需要找到与石脑油原料性质、操作条件和裂解产物分布相对应的一次反应选择性系数。 一次反应选择性系数的回归求解相当于根据已知的k与w来求z。 3.一次反应选择性系数估计 确定一次反应选择性系数的优化模型 第i项表示某种石脑油的第i个产物产率的计算值与实际值之间的差值。 3.一次反应选择性系数估计 确定一次反应选择性系数的简单对应式算法 反应系数z的修正算法为： 3.一次反应选择性系数估计 确定一次反应选择性系数的简单对应式算法 3.一次反应选择性系数估计 模糊匹配法估计一次反应选择性系数 建立足够多的标准样本点以后，就可采用模糊匹配法对未知产率分布的石脑油进行一次反应选择性系数的估计。 模糊匹配的目的是在已知数据库的样本中，寻找与待估样本的物性数据或参数等相应值最为接近的一定数目的标准样本点(3个或更多)，也即选择出隶属度较大的3个标准样本。然后用选择出的3个样本的一次反应选择性系数加权估算待估样本的一次反应选择性系数z，并据此由裂解过程模型计算出主要产物产率。 选取较大的三个样本，则其总隶属度函数分别为P1(s)、P2(s) 、P3(s) ，相应的一次反应选择性系数向量(10维)为z(1)、z(2)、z(3)，则待估样本的一次反应选择性系数计算结果为： 3.一次反应选择性系数估计 模糊匹配法估计一次反应选择性系数 3.一次反应选择性系数估计 模糊匹配法估计一次反应选择性系数 乙烯、丙烯产率实验值与模糊匹配计算值对照图 1. 石脑油裂解制乙烯生产过程 2. 机理模型介绍 3. 一次反应选择性系数估计 4. 并行混合多目标遗传算法 5. 工业应用 4.并行多目标遗传算法 裂解炉模拟模型的封装 裂解炉拟稳态模型 裂解炉结焦模型 4.并行多目标遗传算法 石脑油裂解生产过程的全周期操作优化模型 优化目标：乙烯和丙烯的产率 机理模型 各拟稳态的管外壁温度约束 各拟稳态的压降约束 操作变量上下限约束 4.并行多目标遗传算法 每隔一定代数就进行通讯，将SQP得到的解作为外部精英集传给NSGA-II 4.并行多目标遗传算法 NSGA-II的基本思想 1. 石脑油裂解制乙烯生产过程 2. 机理模型介绍 3. 一次反应选择性系数估计 4. 并行混合多目标遗传算法 5. 工业应用 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 模块设计与功能实现 炉型结构组态模块 EPSOS内嵌的炉型建模模块PipePainter可以对不同炉型进行可视化灵活组态。组态模块根据裂解炉炉型的特点把整个炉管分成不同类型的组件，例如长直管、弯头、三通等等，可以直接使用这些组件非常灵活地建模。 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 一次反应选择性系数的反推计算模块 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 裂解炉的模拟模块 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 优化计算模块 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 结果显示模块 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 应用效益 5.工业应用 – 乙烯裂解炉模拟优化系统 对利用EPSOS优化计算得到的优化操作策略的应用表明，乙烯总平均产率比优化前提高了0.61 wt％，对于年产24万吨乙烯石油化工厂，