应用模式识别离线调优新技术降低装置能耗.pdf

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1、应 用模 式识 别离线调优 新技 术降低装 置能 耗 朱月球(金陵石化公 司炼油厂)摸式识别是一门新 的知识工程学，它将复杂的多元体系表象为各种状态 的模式，研究和确定这些模式在高维测量空问内的分布规律。近年来，摸式识 别技术应用于石油勘探、环境评价、癌症病因诊断、化学数据库、倦化剂筛选、非晶态合金研制、金属问化合物的预报和合成、啤酒质量检验等许多方面。随 着电子计算机技术的迅猛发展，模式识别技术得到更广泛的应用。在工业生产 中，摸式识别通过抽取生产过程中的信息，优选最佳控制模型参数，实施生产 过程的离线调优，在提高产晶收率的同时，降低物耗和生产过程能耗-从而形 成和发展 r 摸式识别商线调优

2、新技术。金陵石化公司炼油厂蓬整装量自1 9 8 6 年以来，应用模式识别离线调优新技 术先后对溶刹油分馏系统、乙基苯分离系统、以及最近对芳烃抽提幕统进行生 产过程离线调优-在中国科学院上海冶金研究所、上海高维系统优化公司、厂 汁算机站和重整车间的共同努力F 成功地进行了模式识别商线调优新技术在 石油炼制工业的开发应用工作 经过生产实践的检验，收到了切实的成效。溶 荆油分馏装置经过擞式识别离线调优，不但 溶刺油收率从 l 9 8 5 年的 2 2 1 6 蠼 高 至2 6 7 3 ，而且产品单位自 B 耗亦从1 9 8 5 年的5 3 2 4 K g 标 t 溶剂油降至4 6 3 B K g 标

3、油 t 溶剂油。乙基苯分离系统能耗，从原先的1 5 4 5 K 9 标袖t 重整料降至 1 3 0 I K g 标油 t 重整料-产品单位能耗从8 l 3 I 6 K g，标油，一 t 乙基苯降至5 8 8 7 O K 9 标油 t 乙基 苯 一、模式识别离缎调优基本原理和特点 模式识别应用 f J：业生 过程谰优的基本原理是以工艺生产参数为特征变 基，构筑模式空 广日(高堆空间)设生产 1 艺由M 个 E艺参数表示，这M 个工艺 参数(特征变量】组 成H 维模式空问每一 种 冠即 个样本对应 予 i【维模式空 阃中的一个点称之为样本点M 个样本点组成 一M 维数据集x=(x，x。，x x m

4、)调优Ij 杯作为梵 分蝉奉娄g 属性的依据，将指标分为若干档次母 一 一 维普资讯 http:/ 个档次即对应于一 一 种类别，通过对数据集X 的模式识别处理，找出优类样本子 集在M 维模式空问中的分布区域，得列优化的数据或操作方案 并可根据由实 施优化方案所得的生产现场数据，对优化方案再次实施优化达芋 帽 优的目的n 由于样本点在高维空间中的分布和 聚集现象无法直接观察，在模式识别离 线 凋伉过程 中有效的娃理方法是利用人对两维图象的识别能力，对高堆空问 进行剖视，将复杂的高维圉象映射到二维平面 上，因而能在计算机屏幕上加以 直观显示。模式识 别离线调优不同与其它计算机控制和回归调优等方法

5、，整个实施过 程简单，容易为工艺技术人员和生产操作人员所接受，它以装置以往实际生产 操作数据为依据 因而得 出的优化 区域范围和操作模型参数容易对照调节，且 不超越工艺卡片所规定的指标范围，不干扰和影响装置的安全生产。二、溶舸油分坦暑 I 境模式识别商鼓调优新技术的开发应用 重整装置溶剂油生产系统的分馏塔是由最初的脱戊烷塔改造而成。之后又 对该生产工艺及没备进干 亍 过三玖技术改造逐步完善了生产工艺流程，产品质 量和收率较前有明屉提高。6 抽提溶剂油和 1 2 0 橡胶溶剂油质量获国家级银质 奖。产品收率达到2 1 弹，1 q a 4 年重整装置技术改造更换新型催化齑 6 后，由丁 重整操作苛

6、刻鹰的提离(尽力提高芳产)和原 4 性质的变化溶剂油产品质量、啦牢受到一定程度的髟响产品单位能耗持续较商。表1 溶制油分馏 系统操作参数 试幢蚰 试验 建立麒璺 埔 扫 单 位【年 l g e ,缸 1 q 8 6 1 月 5 月 d 月 i 生 村量：8 0 I 8 0 持嘲塔T 夤 l 流量 t h 7 d 船 7 分蔼塔斑 琏 T 玷i I 6 3 1 如 分囊蜡 蜻抽出 r l q 6 2 9 9 晦 j 糯 塔=缱抽出 【m 1 1 7 9 1 2 6 真 拇 诅 f|l l I2 7 12 fl i d 髓#俸 t m 蕾 置 一 弼 t 一 一 i 自 抽出t t l 1 3 2

7、 0 i l 如 话辄 由 抽出重 t 巾 2】4 3 4 3 4 3 讨儡堆礓沮鹰 r。五 朝 d 7 1 9 8 6 年 1 月，中国科学院上海冶金 研究所、厂计算机站和重整车问一同开 发研究横式识别离线调优技术在石油炼 制工业的应用 并选定首先在重整装置 溶制油分馏系统进行调优工业试验。在 短短的三个 只时闻内总共选排 出3 0 0套 可靠的关键数据器，用计算机加以识别 分类，寻找出最佳操作区域和撮作参数。1 9 日 6 年5 月2 4 日至3 1 日，豫供给溶剂油 分馏系统进行工业调试试验，见表I，试验进行顺利，取得了满意的敢果。在 优选参敬下操作，其操作稳定性和产品 质量都比较好 产

8、品收率提高了，单位 能耗下降 r 维普资讯 http:/ 经多方面的探索试验，得出了一套最佳撮怍参数，用以指导溶科油的生产 使操作参数始终处于受控优化欹态。操作平稳，运行结果表明；溶荆油产品的 收率从2 2 1 6 叫 高副2 6 T 3-，产品单位匏耗由5 3 2 9 标i 畦 t 溶贲 哼 油下降至t 6 3 0 K g 标油 t 溶剂油按年产溶剂油3 4 5 1 0 t 计一年节能量2 3 9 4 3 t 标浊，经 济效益q 8 2 1 0 元 a。三、模式识别饿蔼优蕾技术在乙苯分蓑麓中瞳鹰甩 石油化学工业的迅猛发展，芳烃产品已成为当代重要的基本有机化工原料 一 特男 惺 乙苯 在国内外

9、市场上都十分紧傍。但由于乙苯与其相部的其它c l 芳烃 组份沸点比较相近 所以分离乙苯髂耗较高。在溶剂油分馏系统应用模式识别离线调优取得成功后，为降低乙基苯分商 系统的能耗和提高收率，1 9 8 1 年8 月起，对乙苯分商系统进行模式识舅 j 商线调 优，经过多次反复摸索调试，不但优化了乙苯分离系统的进料组成，降低了乙 苯分离系统的能耗，且乙苯收率亦有一定程度的提高。拄厂乙苯分离氯皖由三个精馏塔共3 3 0 层塔盘组成，分离邻二甲苯后的混 合c a 芳烃原料自塔中部进入，塔顶分离出乙基苯产品，塔底为混合闻对二甲苯 产品。在优化前掰 选用了1 9 8 7 年s T 月的原始生产操作数据，七 机测

10、试分类 后，发现塔下半部有几十层塔盘未起到分离作用，经理场进一步测试并取样验 证，确认原第T 7 层进料位置信低，后于l 9 8 T 年l 8 月2 9 日将进料位置移至第l 0 5 层 操作，再次检测，上述反常现象消失。在调优过程中，又找到了乙苯分离系统进料组成与分离精确度及分离髭耗 的关联关系，在生产中严格控材二甲苯塔的操作，对其透行了扰化，使乙苯分 离系统进料组成中邻二甲苯含量控铡在较祗鲍合适水平上，从丽在重整装置处 理量一定的前提下，降低了乙苯分离系统的进料量，加上组成的优化，进一步 有利于乙苯的分离 提高 _分离精确度，降低 了乙苯分离过程的靛耗。在调优过程中 随着调阮程度的加深 先

11、后共得封傀化模型参数四扎表2 列出了调优前后的典型操作参数及优化模型参数。从表2 数据表明 乙苯分离系统塔3 1 2 底沮度由调优酋的2 帅 箨至调优后 韵 l 9 6；塔3 l 4 回流量亦从调优前的1 日 B t，h I 辱至l 6 2 t ；相应地塔3 l 2底热 载体用量从调优前的5 5 3 t，h 降至调忧后的4 2 7 t h=从面降低了该系统的操作 能 且产品单位能耗也有较大幅度的下降从 8 1 3 I I【g标油 t 乙基苯降至 一凹 维普资讯 http:/ 表2 及优化横塑参数 砬 鲁 蛹 目 单位 黼-怃 避辩量 t b 1 7 l 6 塔3 1 2 呵掘量 t h 2 4

12、 7 l 5 0 塔 3 l 2 庸热惟蠢t t 5 5 5 3 4 2 7 塔3 I 2 蠢 城 2 1 塔3：3 回漳量 t h 7 3 塔3 8矾 l 墙3 l 4 固蠢重 t h l 8 8 2 -舒 l 4 城 1 4 0 I 酩l 4 皇I 窿 l 岫 嘲 1 0 眦 h 8 3 塔3 l D 囊聪出口蠢 2 2 巧 5 8 B 1 9 K g 标油，t 乙基苯。按年生产乙基 苯 2 5 O O t 年节能量5 6 I I 5 t 标油，经 济被益2 3 0 1 l 0 元，一 a。四 苫I 臣 抽提系统模式洪捌离线调 优应用栩步 重整装置芳烃抽提系统经多次扩大 处理量改造，从原先

13、的l 0 l O t，a 扩太 至目前的I 5 1 0 t a J特别是主体设备 没有更换，己将原先的操 作余量和弹性 几乎“吃干榨尽”，不但操作负荷卡边，而且过程耗能极大，生产过程中，采用 了8 0 0 1 1 6 3 热负荷的加热炉专供其 热裁体，该系统的能耗占重整装置能耗 的2 9 z 。自1 9 9 0 年5 月份起，该系统 实施模式识别离线调优，至今己建立和运行优化模型参数三组，投入实际生产 运行情况良好，使该系鲢照在最低允许的低溶荆比和低回流芳烃比下操作，挤 出部分 弹性空可 。初步潮算表明：抽提系统的能耗从原先的 5 4 7 8 K g 标油 t重整料降至 4 8 5 7 I(9

14、 标油 l 重整丰 按年加工重整料1 5 1 0 t t 计，年节能量：9 3 1 5 t 标油，经济效益3 8 1 9 I B 元 a。五、模式炽捌毒技木在其他魅曲装置的推广应用 情况 继摸式识别离线滑侥技术在重整装置溶齐 油分馏系统首次开发试验应用取 得成功(1 蛐7 年6 丹通过中石化总公司技术鉴定)后，由于该项新技术投资少 见效快易于掌握，因而不仅在乙基苯分离系统，而且在其它炼油装置如延 迟焦化、加氢裂化等装置也得列推广应用。焦化装置应甩绥式识别计算机商线调优后使焦化分馏塔操作参数基本控 制在最优化状态，能耗下降，轻油收率明显提高。加氢裂化装置在降低能耗的 同时，提高了主要产品舡煤的收

15、率，经济技益显著。从长远来看，模式识踟商 缝调优新技术其有很大的生命力，为炼油装置今后应用计算机在线优化控制创 造 J 备件，对于炼厂降低消耗 提高经济教益和工艺技术东平具有积极意义。一3 O一 维普资讯 http:/ 六、小 结 1 模式识别离线调优新技术不同于其它统计回归调优等方法，权利用装 置原始记录数据，通过对高维空间的分割 识别样本模式类的聚集规律，井以 _ 维映射实现人机交互，建立区域化的数学模型，进而形成直观的调优决策和 对生产过程的离线操作指导。2 对重整装置溶剂油分馏系统、乙基苯分离系统及芳烃抽提系统实施模 式识另 j 离线调优新技术，达到年节能l 1 3 2 0 8 t 标油的显著效果，节能经济敏益 1 0 2 l 0 元，a。3 模式识别离线调优 技术在石油炼制工业生产过程中的应用，不需进 行大幅度 的工艺调整 不干扰 常生产 具有投资少，见妓快的特点，对现有 装置优化操作，节能降耗富于实用指导意义。维普资讯 http:/