汽油在线调合方法技术

本发明专利技术公开了一种汽油在线调合方法，其中包括：基于成品油和构成成品油的各组分油的实时流量和各质量指标的线性和非线性数学模型、汽油调合数学模型的在线实时自校正方法、以及基于该数学模型开发的实时优化技术。采用本发明专利技术所述的汽油在线调合方法，能解决传统间歇罐式调合方法产品成功率低，调合时间长，调合成本高和质量过剩多的问题，在组分油油品波动时能够实时提供最优的调合配方满足质量及成本的多个要求，从而显著提高炼油厂效益。

Gasoline on-line blending method

The invention discloses a gasoline on-line blending method, including: online model, gasoline blending linear and nonlinear mathematical real-time flow of refined oil and oil products constitute components of oil and the quality index of the mathematical model of the real-time auto calibration method, and real-time optimization technology development based on the mathematical model based on. The gasoline online blending method, can solve the traditional batch tank blending method of the low success rate, blending time, blending high cost and quality problems in the excess oil, oil volatility in the group can provide real-time optimal blending formula to meet the multiple requirements of quality and cost thus, significantly improve the efficiency of refinery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工和自动控制领域，涉及汽油调合的模型建立、在线校正和优化方法。
技术介绍
石油和化学工业是重要的基础原材料工业，是国民经济的支柱产业之一。炼油工业是石化工业的重要组成部分，提供多种油品和化工原料。汽油是炼油厂最重要的产品，通常汽油的销售收入约占炼厂总收入的60% 70%。汽车保有量的增加，将进一步增加汽油的需求量，同时也增加了氮氧化物、一氧化碳等污染物的排放量，城市交通污染进一步加剧。为此，人们对汽油的品质提出了越来越高的要求。油品调合作为炼油企业生产成品油的最后一个环节，调合方式直接决定了成品油的质量、生产成本和企业的效益。 国内现有的汽油调合系统多为间歇罐式调合方法。从调合方案的制定到调合的实施，都靠手工计算和操作。由于汽油质量指标(例如辛烷值)的非线性调合特性，一次调合合格率低(60%左右)，调合周期长(调合一罐5000吨成品汽油需要30个小时左右)。人工调合不但降低了生产效率，增加了损耗，而且由于产品质量无法准确控制，实际生产中为了保证产品质量合格，经常会使一些质量指标过剩(例如辛烷值过剩超过0. 6以上)，造成了很大的浪费。因此，现有的手动调合方式远远不能适应当今油品调合的高效率，低损耗，高卡边率的要求。 汽油调合过程面临的主要挑战是在满足成品汽油质量指标、参与调合组分油的 流量、总量和控制阀等硬约束的基础上，最大化产品收益。因此，汽油调合问题理论上是一 个带约束的优化问题，而调合的控制过程是以优化技术为基础的。汽油调合过程的理论研 究主要分为两个部分调合模型和调合优化算法。对于汽油调合过程而言，作为调合组分的 物料自身就是一个复杂的碳氢化合物(大部分)的混合物，所包含的组分在性质上变化很 大。汽油调合过程中，辛烷值和雷德蒸汽压的变化呈现出复杂的调合效应，成品油的辛烷值 (或雷德蒸汽压)是组分油体积组成、组分比例与各组分油的辛烷值(或雷德蒸汽压)的非 线性函数。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种是针对不同标号 汽油的调合情况分别建立调合模型，通过质量指标向质量指数的非线性变换，将原始的非 线性模型转化成为系数线性模型，模型输出值经过非线性反变换后，上一时刻的成品油油 品在线分析值对非线性反变换后的模型输出进行在线"滚动"校正，从而得到成品油油品的 预测值(见图1);根据成品油油品的预测值对各组分油的调合配方进行在线优化更新(见 图2)。该优化系统根据不同的调合配置要求，通过开关选择相应的优化参数和目标。调合 配方优化器与各组分油流量控制器串联，根据调合配方的变化对各组分油流量设定值进行 调整。 本专利技术技术方案内容如下 汽油调合模型的建立 非线性数学模型如下<formula>formula see original document page 4</formula>&(丰尸麵,,.(4^体[/￡^ i^.(碌J e "i OAf ,BB^，S尸C i ，Oi五)成品油各质量属性的指数形式模型 -，11，各组分油t属性S :油品属性集合，S = {RON, D0N， RVP， SULF， AR0M， BENZ， SPGR， OLE}，分别为研究 法辛烷值，抗暴指数，雷德蒸汽压，硫含量，芳烃含量，苯含量，密度，烯烃含量 k:当前时刻点A(k):时刻k的各组分油的调合配方(体积百分比) a工RVP的Chevron模型参数，典型取值为1. 25 pbj, i :R0N和DON模型的参数，由实验室分析数据回归得到Pj,i:第i种组分油的第j种属性 QXl(Pj,i):非线性函数，将组分油油品属性转换成指数形式。各组分油的油品属 性在指数形式下，通过线性叠加得到成品油相应属性的指数形式。和传统的线性叠加模型 (公式(2))比较，<formula>formula see original document page 4</formula> 其中，m_linearj (k)为线性模型在k时刻的输出值； Qxt(Pj,i):为非线性函数，只对组分油油品属性RVP和SPGR进行了非线性处理，关 键属性RON和DON仍保持原始形式. 从公式(1)和(2)的对比中可发现，本专利技术的调合模型引入了非线性的参数pbj,i， 从而能够较好的处理R0N和DON在调合过程中表现出的非线性，对辛烷值提供更精确的预 测值。模型的在线校正 将上述汽油调合模型直接应用于工业装置的实时预测和优化，由于实际工业生产 过程中存在的干扰因素很多，因此该模型输出值与成品油属性在线分析仪的检测值不可避 免地要产生一定的偏差。为此，可根据分析仪的在线运行状况，每隔一段时间用分析值对汽油调合模型进行在线"滚动"优化校正，使调合模型适应工业过程操作特性的变化和生产工况的迁移。具体在线校正方法参见公式(3) ，(4)中模型偏差offset对指数形式模型m—indexj(k)的校正。此外，本校正方法，还可有效补偿由于分析仪读数的滞后和动态效益造成的模型偏差。<formula>formula see original document page 5</formula> g% offsetj(k) = mea_indeXj (k_l) _m_indeXj (k_l)mea—indexj (k) = Qx2 (P」,mea (k)) (4)尸i (丰尸sw ■/ € ("St/iF}《(碌_/ € (J CW，加iV， Ji 0M，5履Z，SPOR,0認J a2 :模型在线校正参数，0《a2《1 mea_indeXj (k):在时刻k，成品油各属性测量值的指数形式 Qx2(Pj):非线性函数，将成品油油品属性转换成指数形式 offsetj(k):在时刻k，成品油的第j种属性的调合模型输出相对于分析仪测量值在指数形式上的偏差 Pj， Pj,_ :第j种属性；分析仪的第j种属性分析仪测量值 基于调合模型的在线实时优化 汽油在线调合本质上为一多目标多约束优化问题。本专利技术基于开发的汽油非线性调合模型和模型在线校正技术，通过在满足公式(6-9)的约束下最小化公式(5)中给出的目标函数，在线实时完成求解最优调合配方任务。该优化方法在优化多个目标时，可对多个目标进行优先级划分。首先优先考虑公式(6-9)中的约束，在优化求解过程中必须得到满足，这样就保证了调合的成品油达到要求的质量指标。然后可通过选择合适的权值，考虑优化汽油调合的成本，次之考虑优化成品油的质量过剩，最后优化调合的速度。本专利技术在求解优化调合配方时，还考虑到各种可能的调合模式。根据事先设定的调合模式，该优化算法能够在管道调合模式，无罐底油补偿的罐调合模式和有罐底油补偿的罐调合等模式下，求解最优的调合配方。 <formula>formula see original document page 5</formula>(5)(6)(7)(8)(9)<formula>formula see original document page 5</formula>^ (撤—iafecj的s j ， Was j) = max(Aj (wi—i'wf本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽油在线调合方法，其特征在于包括以下步骤：　　　　步骤１：将各组分油的各属性进行非线性转换成指数形式，并对指数形式的组分油属性采用线性叠加建立油品调和模型以实现在线优化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，王振雷，杜文莉，程辉，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[]