煉油蒸餾工藝注劑參數(shù)分配與優(yōu)化探究

陶彥彥

摘 要：本文主要從煉油蒸餾裝置注劑系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)的分配和優(yōu)化原理出發(fā)，基于模糊數(shù)學(xué)、模糊推理等學(xué)科理論，建立了蒸餾裝置注劑數(shù)據(jù)的模糊規(guī)則，旨在優(yōu)化蒸餾工藝注劑參數(shù)。

關(guān)鍵詞：蒸餾工藝；注劑參數(shù)；優(yōu)化

在煉油企業(yè)中，常減壓蒸餾裝置是一種重要的原油加工裝置，由于各油田的性質(zhì)差異，酸值含硫量等參數(shù)的不同，為了滿足多種油品的煉化要求，降低原油對(duì)設(shè)備的腐蝕作用，需要人為注入劑進(jìn)行酸堿平衡調(diào)節(jié)。

目前的蒸餾裝置注劑系統(tǒng)多還停留在人工操作階段。這些主要是由于以往簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法在煉化工藝過程的變化趨勢(shì)把握不夠準(zhǔn)確。因此，本文根據(jù)模糊數(shù)學(xué)、模糊推理的理論，以進(jìn)一步準(zhǔn)確把握原油工藝煉化過程中工藝數(shù)據(jù)內(nèi)部的客觀規(guī)律，建立注劑調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)周期的長短與油品參數(shù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)煉油蒸餾工藝注劑參數(shù)分配與優(yōu)化。

1 注劑參數(shù)分配與優(yōu)化理論概述

1.1 數(shù)據(jù)模糊規(guī)則

數(shù)據(jù)的模糊規(guī)則方法可利用系統(tǒng)運(yùn)行，取得輸入、輸出數(shù)據(jù)提取模糊規(guī)則。在模糊規(guī)則提取之前，應(yīng)根據(jù)工藝要求確定隸屬度函數(shù)表達(dá)式，然后輸入關(guān)于變量分布和數(shù)量的模糊集合，模糊規(guī)則中沒有對(duì)應(yīng)的子空間，則該子空間無法運(yùn)行于系統(tǒng)，在模糊規(guī)則庫中所建立的模型和控制策略不能使用。

1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的注劑數(shù)據(jù)關(guān)系的評(píng)價(jià)

BP算法的基本思想是學(xué)習(xí)過程中對(duì)誤差的分析，將誤差反向和正向傳播信號(hào)輸入樣本，信號(hào)從輸入層正向傳入再經(jīng)由各隱層逐級(jí)處理后，輸出一個(gè)實(shí)際的計(jì)算值，如果計(jì)算的實(shí)際值與期望值存在很大誤差，則將實(shí)際計(jì)算值導(dǎo)入反向傳播的誤差階段再進(jìn)行一次計(jì)算直到誤差設(shè)定范圍以內(nèi)。

由于煉油生產(chǎn)工藝中的注劑沒有根據(jù)蒸餾裝置參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，因此缺乏相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。加上注劑過程中對(duì)注劑量的精度控制有限，控制技術(shù)還存在一定的限制，因此，造成注劑效果的有效評(píng)價(jià)機(jī)制受影響，最后注劑效果達(dá)不到最佳狀態(tài)。因此，結(jié)合注劑控制工藝數(shù)據(jù)以及期望值的大小，要設(shè)計(jì)符合原油特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，然后進(jìn)行需求分析，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面的綜合設(shè)計(jì)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并篩選出符合生產(chǎn)工藝條件的數(shù)據(jù)，最后針對(duì)數(shù)據(jù)特點(diǎn)及工藝方案，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出參數(shù)的確定以及網(wǎng)絡(luò)自身參數(shù)的設(shè)計(jì)。

2 注劑數(shù)據(jù)的模糊分配與優(yōu)化

2.1 原油數(shù)據(jù)的分析

低硫、低酸值原油在國內(nèi)原油中較多，存在工藝要求較低、設(shè)備腐蝕較輕的優(yōu)勢(shì)。由于近年來國內(nèi)對(duì)原油的需求量增加，從國外進(jìn)口的原油量逐年遞增。由于國外原油硫和酸值高，對(duì)設(shè)備的腐蝕較大。因此，在實(shí)際煉制工藝中不僅對(duì)設(shè)備材料提出了很高的要求，而且對(duì)煉制操作工藝也提出了很高的要求。并且隨著進(jìn)口原油的種類在不斷變化，造成了再煉制過程中的諸多不穩(wěn)定因素，這就需要更高要求的生產(chǎn)工藝方案。

煉油過程中，為增加原油品種數(shù)量，會(huì)將兩種酸值及硫含量相差較大的原油進(jìn)行混合加工。一般進(jìn)行原油混合前對(duì)原油的酸值及含硫量進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)含量將兩者按一定比例混合，這樣才能確保混合后的原油滿足煉化要求。不同的原油種類及其品質(zhì)參數(shù)，對(duì)應(yīng)不同的加工方案，具體來說加大了蒸餾裝置注劑工藝的操作難度。

2.2 不同原油的注劑調(diào)整

原油性質(zhì)不同，酸值和硫含量也不同，在制定注劑濃度和量時(shí)需要制定的濃度及調(diào)節(jié)比例也會(huì)不同。

一般來說，注氨的劑量會(huì)隨原油的酸值、含硫量的增加而增加。氨在調(diào)節(jié)酸堿平衡，保護(hù)工藝管線內(nèi)部，減緩設(shè)備腐蝕具有重要的作用。原油種類及其品質(zhì)參數(shù)不同，對(duì)應(yīng)加工方案不同，加大了蒸餾裝置操作注劑工藝的難度。

以兩類原油混合煉制為例，一類是低酸值、較高含硫量的原油，另一類是高酸值、低含硫量的原油。對(duì)于酸值較低的原油塔頂注劑調(diào)整范圍為比酸值較高的原油塔頂注劑調(diào)整范圍要小，最終才能達(dá)到煉制工藝要求。

2.3 注劑控制工藝數(shù)據(jù)提取

塔頂注劑的輸入樣本數(shù)據(jù)一般有五個(gè)變量，包括原油酸值A(chǔ)、原油硫含量S（%）、pH值、⊿pH、Fe2+/Fe3+。

輸出樣本數(shù)據(jù)可相應(yīng)的劃分為注氨調(diào)節(jié)量Man、注氨量調(diào)節(jié)比例⊿Man（%）、注緩蝕劑調(diào)節(jié)量Mh、注緩蝕劑量調(diào)節(jié)比例⊿Mh（%）等四個(gè)空間。在確定原油酸值A(chǔ)、硫含量s、pH值、Fe2+/Fe3+變化范圍后，根據(jù)加工需要確定輸入、輸出規(guī)則，比如進(jìn)行pH、⊿pH、Fe2+/Fe3+的變量的調(diào)整。最后根據(jù)模糊規(guī)則確定每次的注劑給定量范圍及對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)比例。

2.4 注劑控制工藝數(shù)據(jù)模糊規(guī)則的誤差分析

當(dāng)原油酸值及硫含量增大會(huì)使注氨及注緩蝕劑的濃度加大，⊿pH的變化值較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致注劑調(diào)節(jié)濃度的波動(dòng)幅度變大，最終導(dǎo)致模糊規(guī)則輸出值與系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)值輸出存在一定的差距。另外，人為及經(jīng)驗(yàn)因素決定的注劑控制偏差再加上模型輸出受原油本身的影響最終導(dǎo)致兩者的相對(duì)誤差。

3 結(jié)語

由于不同油田的原油酸值和含硫量不同，在確定煉油蒸餾工藝注劑參數(shù)分配中要根據(jù)不同的原油及不同的產(chǎn)品確定氨的劑量和濃度，并確定合理的加工方案和工藝流程，降低對(duì)管線的腐蝕作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

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