油品调合需求分析的设计专项方案

汽油辛烷值智能调合系统需求分析及可行性汇报概述油品调合是炼厂生产最终工序，经过调合操作使半成品油变成成品油。因为生产装置和加工工艺限制，早期汽油调合操作对象是直馏汽油，MTBE，催化裂化汽油和重整汽油等，它们分别存放在不一样罐内，经过调合把它们按百分比合在一起形成合格产品。伴随加工工艺和生产装置控制水平提升，催化、重整生产汽油基础上达成质量要求。但因为操作条件和生产加工过程复杂性，仍有相当多油品需要调合。具体能够分为两种情况：(1)欠指标（辛烷值不够）(2)过指标（辛烷值过高）这两种情况全部必需认真对待：情况(1)不合格；情况(2)造成经济上浪费。为了处理这些问题，仍须调合工作：对情况(1)需增加MTBE或高辛烷值油品；对情况(2)增加直馏汽油，降低辛烷值，降低成本，避免经济上浪费。本项目作为中国科学院沈阳自动化所、锦西炼化总厂、沈阳化工学院共同申请“863”课题“步骤企业智能排产和优化调度技术研究”一部分，将以汽油辛烷值调合为主，为计划和生产指挥部门建立一个计算机辅助智能决议支持系统，使汽油调合方案科学合理、既满足产品质量指标又取得良好经济效益。研究内容可概括为以下三个方面：油品调合数学模型关键是依据调合机理研究油品特征、调合配比及油品调合质量指标数学关系，目标是在满足调合质量条件下为获取最大经济效益提供一个基础参考模型。在调合质量指标数学计算基础上，以获取最好经济效益为目标进行调合生产调度方案计算。开发建立一套方便、实用、含有可视化界面智能油品调合系统。该系统将能够完成：辛烷值计算；依据组分油质量特征、成品汽油质量标准等计算、输出油品调合方案；当方案变动时，调整单个组份油引发辛烷值和经济指标改变，改变量多少能够即时显示。能够为计划处、生产调度提供最好调合生产计划和调合方案。3．智能油品调合系统处理方案3．1方案设计思想放弃基于建立一个正确模型思想，认可现在机理不清研究情况，采取一个在线学习不停提升、建立一系列模型思想，这不是一个消极、被动思想。首先依据现在所知效果相对很好模型，建立起参数化油品调合模型，然后依据模型实际应用情况进行合适修改，动态改变模型参数，形成一个系列模型。在此基础上再加入相关经济指标及其它客观制约原因，来形成最终油品调合生产调度方案，供生产指挥调度人员参考。当调度人员要修改方案时，依据已经有模型提供对应改变数据及工艺指标和经济指标改变趋势。使系统成为一个科学、友好辅助决议支持系统。这里所说能动态改变模型参数系统，是指系统含有机器自主学习能力，能够依据外部条件改变来自主对内部参数进行对应调整，达成含有适应环境改变能力；而且采取了对应数据挖掘算法，伴随系统数据不停累积会变得越来越正确可靠。3．2汽油辛烷值调合基础模型把调适用多种汽油组分简化为虚拟纯组分，把组分之间相互作用关系归结为可变作用参数，于是有下面辛烷值计算公式：Rm=其中：Rm：调合汽油辛烷值Xj：组分j质量分数；图1：辛烷值计算公式Rij：组分ij辛烷值；Qij：组分ij作用参数。i组分i组分XiRXiYRmYj组分XjQijQji：调合汽油j组分XjRj图2：组分汽油调合关系Qij作为调合组分之间作用参数，受组分油性质、调合百分比、调合关系（如加和性）、及其它原因影响。开始时取经验值作为先验知识，随即利用实测调合汽油辛烷值修正和改善作用参数，作为在线学习后验知识。学习公式为：Qij=Qij+β*ΔQij。ΔQij=其中，β为学习步长。ΔQij为Qij学习增量，是辛烷值误差R对Qij偏微分。3．3效益优化计算依据油品调合模型、组分油成本、数量、库存量、生产计划、成油品辛烷值、市场价格等，以最大经济效益为目标建立数学模型，计算组分油数量，形成最终调度参考方案。输入数据：各组分油成本/吨pi，库存量si，成品油价格C。目标函数：MaxZ=cY-∑piXi约束条件：（1）汽油辛烷值调合模型。（2）物料平衡：Y=∑Xi（3）库存限制：Xj≤si这是一个非线性计划数学模型，可转化为无约束优化问题，用最优化数值解法计算。3．4调度方案调整智能油品调合系统是一个计算机辅助决议支持系统，并不是一个直接生产指挥调度系统，其生成调度数据是一个优化参考方案，调度人员能够依据生产实际进行必需调整。为方便调度调整数据，系统将提供一个可视化辅助计算功效。设ΔXi为组分i调整数量，依据调合模型：Rm=和目标函数Z=cY-∑piXi计算Rm改变量ΔR和效益损失情况ΔZ，以辅助调度决议。4．智能油品调合系统系统结构依据以上构思所形成智能油品调合系统关键由调合汽油编号选择模块、辛烷值估计模块、经济效益优化模块、方案可视化输出模块、参数学习模块等关键模块组成。和这些模块相对应数据库有：组分油特征数据库、成品油特征数据库、模型参数数据库、理论调合方案数据库、实际调合测数据库这五个关键数据库组成。它们之间相互关系以下图所表示：经济效益优化计算经济效益优化计算方案可视化输出调合生产汽油辛烷值估计组分油特征数据成品油特征数据模型参数理论调合方案实际调合数据选择调合汽油编号参数学习 图3：智能调合系统关键功效模块结构图其中数据库包含：组分油特征数据库存放组分油（含添加剂）产地、种类（直馏、裂化还是重整）、关键质量指标（辛烷值）、成本、库存数量、存放地点、存放日期等。成品油特征数据库存放成品油标号、质量指标、成本价格、市场价格、计划数量、存放能力、存放地点、存放日期等。实际调合数据库实际调合各组分油种类及百分比、实测成品油辛烷值、生产日期等。理论调合方案数据库存放每一套方案中参与调合各组分油种类及百分比，各组分油成本，及调合后成本、存放日期等。模型参数数据库按调合汽油编号，参与调合组分油产地、种类、基础油、调合油等分别存放调合模型中相互作用参数。调合汽油编号选择接收来自用户信息：组分油指标、成品油指标和对多种调合方案评价和选择，并将信息存入对应数据库。辛烷值计算依据组分油辛烷值及模型参数数据库中相关信息给出调合百分比并对推算出调合结果质量指标，以后将数据存入估计辛烷值数据库，以次作为下一步进行经济效益估计基础数学模型。经济效益优化计算依据组分油、成品油各项经济指标、辛烷值计算模型、厂内资源约束条件及市场需求量，以最大经济效益为目标给出参与调合各组分油数量，并将相关数据存入调合方案数据库。方案可视化输出把调合方案用图表、工艺步骤图、装置管道部署图等可视化表示方法输出到计算机屏幕上，供调度人员参考。在线学习,经过比较实际辛烷值和计算辛烷