考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112669912A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202011340916.3(22)申请日2020.11.25(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北三环东路15号北京化工大学(72)发明人朱群雄叶玮贺彦林徐圆张洋(74)专利代理机构北京太兆天元知识产权代理有限责任公司11108代理人王宇(51)Int.Cl.G16C20/10(2019.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法(57)摘要本发明公开了一种考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，包括：获取不同裂解原料投放进不同炉型裂解炉中的平均结焦量与乙烯产品量，获得调度模型的目标函数，建立约束条件，构造MINLP模型，使用DICOPT求解器对MINLP模型进行优化求解。本发明综合考虑乙烯生产中产率随时间衰减的特性，兼顾裂解原料负荷的变化，为每个裂解炉规划调度时间范围内的批次、批处理时间、清焦顺序以及批次原料进料量的最佳安排。此外，本发明可以在清焦阶段减少污染物的排放，在牺牲少量利润的代价下，获取更加可观的环境效益，为乙烯工厂的节能减排、优化排产提供了理论依据。CN112669912ACN112669912A权利要求书1/3页1.一种考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，其特征在于，包括：获取不同裂解原料投放进不同炉型裂解炉中的平均结焦量与乙烯产品量；根据所述平均结焦量与所述乙烯产品量，获得调度模型的目标函数，所述目标函数用于最小化单位乙烯产量的平均结焦量，所述目标函数的表达式如下：其中，Fi,j,k为原料进料速率，表示在间歇操作过程中原料i在裂解炉j中进行裂解时，乙烯产率随着时间动态变化的产率模型，ai,j、bi,j和ci,j为所述产率模型的拟合参数；建立约束条件，所述约束条件包括原料平衡约束、时间约束、整数约束、非同步清焦约束、变量上下限约束和附加约束；考虑裂解原料负荷变化，通过模拟获得不同负荷水平下乙烯收率模型，所述裂解原料负荷仅在操作条件发生变化时在进料范围内进行调整优化，在单个调度周期内保持不变；根据所述目标函数、所述约束条件和所述乙烯收率模型，形成炉群调度的MINLP模型；使用DICOPT求解器对所述MINLP模型进行优化求解，使用子求解器CPLEX和子求解器CONOPT分别处理MILP问题和NLP问题。2.根据权利要求1所述的考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，其特征在于，所述乙烯收率模型是关于时间与负荷的函数关系，所述乙烯收率模型的表达式如下：ai,j(Di,j)＝pmai,j×Fi,j+pnai,j(2)bi,j(Di,j)＝pmbi,j×Fi,j+pnbi,j(3)cij(Dij)＝pmcij×Fij+pncij(4)3.根据权利要求1所述的考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，其特征在于，所述原料平衡约束的表达式如下：Gi≤(Dupi‑Dloi)H(9)Floi，jgyi，j，k≤Fi，j，k≤Fupi，jgyi，j，k(10)所有裂解炉裂解的总进料量在原料供应的范围内，调度时间范围H内的进料i的消耗量，Gi代表所述进料i超出下限的过量，所述裂解原料的进料量在预设范围内进行调整，yi,j,k为二元逻辑变量，若所述进料i未分配给第j炉的第k个批次生产运行，所述裂解原料的进料量Fi,j,k为0。4.根据权利要求3所述的考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，其2CN112669912A权利要求书2/3页特征在于，所述时间约束的表达式如下：所述进料i的连续处理时间设置在预设的最小值和最大值之内，若所述进料i未分配给第j炉的第k个批次生产运行，所述处理时间为0；Tsj,k为所有裂解炉的裂解批次的开始时间，Tej,k为所有裂解炉的裂解批次的结束时间，当前批次的裂解开始时间点等于上一批次的裂解结束时间点加上两批次之间的停炉清焦时间，当前批次的结束时间点等于当前批次的开始时间点加上批处理时间，所有裂解炉第一批次的开始时间均为0，若批处理启动时间点大于调度时间范围H，开始时间Tsj,k等于0；引入二进制变量yi,j,k表示所述进料i是否分配给第j炉的第k个批次生产运行，若所述裂解原料已经分配，二进制变量yi,j,k为1，若所述裂解原料尚未分配，二进制变量yi,j,k为0，若第k个批次没有生产运行，所述第k个批次的开始和结束时间相同。5.根据权利要求4所述的考虑平均结焦量与原料负荷的乙烯裂解炉炉群调度方法，其特征在于，所述整数约束的表达式如下：所有裂解炉的第一个批次始终用来裂解进料，每个批次最多只能裂解一种进料，在整个调度时间范围内，所