汽油調(diào)合辛烷值預測模型的建立與求解

張嘉桐

中國石油錦西石化公司 遼寧 葫蘆島 125001

1 汽油調(diào)合

汽油生產(chǎn)可分為汽油組分生產(chǎn)和汽油調(diào)合兩個階段。汽油調(diào)合是一個復雜同時又蘊藏著巨大利潤空間的工業(yè)過程[1]。汽油調(diào)合是用幾種組分油按一定的比例混合，使混合后的成品油符合牌號的質(zhì)量指標要求。組分油包括催化裂化汽油、重整汽油、加氫裂化汽油、甲基叔丁基醚（MTBE）、烷基化油等。不同的組分油有不同的性質(zhì)，生產(chǎn)成本也不同，不同牌號的成品油有不同的指標要求，銷售價格也不同。

汽油調(diào)合是一個典型的優(yōu)化問題，優(yōu)化的目標是收益最大，辛烷值（RON）是關(guān)鍵的質(zhì)量指標，其準確性對汽油調(diào)合優(yōu)化具有重要意義[2]。有的企業(yè)為保證成品汽油出廠合格，成品油RON明顯比內(nèi)控指標偏高，即RON存在質(zhì)量過剩問題，每富裕1個單位RON損失效益約130元/噸[3]。建立調(diào)合RON預測模型是汽油調(diào)合關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由組分油RON預測成品油RON，模型越精確預測的結(jié)果越準確，使成品油RON既保證質(zhì)量指標又無質(zhì)量過剩。

2 RON 模型文獻

汽油調(diào)合RON是一種典型的非線性函數(shù)，參與調(diào)合的各組分油之間存在著復雜的調(diào)合效應(yīng)，成品油的RON不等于組分油質(zhì)量分數(shù)乘以對應(yīng)RON的線性加和，這使得對成品油調(diào)合的RON預測變得十分困難。關(guān)于調(diào)合RON模型，國內(nèi)外已有許多學者通過大量的研究提出了各種各樣的模型形式。

A.H.Zahed[5]等根據(jù)已有的試驗數(shù)據(jù)，利用回歸分析方法提出一個預測汽油調(diào)合RON的數(shù)學模型，此模型預測的RON與實測值的平均偏差為0.54%，復相關(guān)系數(shù)為0.973。

王中平[4]用錦州石化公司組分油數(shù)據(jù)，對A.H.Zahed模型進行回歸分析，建立汽油調(diào)合RON模型。結(jié)果表明預測精度較高，RON平均偏差為0.324%，能很好的預測汽油調(diào)合的RON。

Twu和Coon[6]提出的RON模型，在157種組分油的161次汽油調(diào)合測試中，該模型預測研究法RON的平均偏差為1.00%，馬達法辛烷值（MON）為1.19%。

3 RON 模型的建立和求解

3.1 建立模型

汽油調(diào)合RON是組分油RON和組分油質(zhì)量分數(shù)的非線性函數(shù)，可以表示為：RTH=f（RZF，xZF）。假設(shè)汽油調(diào)合RON函數(shù)由兩部分組成，一部分是組分油RON和質(zhì)量分數(shù)的線性加和，另一部分是組分油對調(diào)合油的調(diào)合效應(yīng)，表示為：

RTH—調(diào)合油RON的計算值；

N—組分油種類數(shù)；

Rj—第j個組分油RON；

xj—第j個組分油質(zhì)量分數(shù)；

Aj—第j個組分油調(diào)合效應(yīng)系數(shù)，由數(shù)據(jù)回歸得到；

n—組分油調(diào)和效應(yīng)系數(shù)，由數(shù)據(jù)回歸得到；

3.2 求解模型

RON模型屬于多元非線性模型，模型系數(shù)回歸采用最小二乘法，通過回歸求得模型系數(shù)Aj和n，本文用LINGO求解器的LINGO語言編程求解模型。

i—第i個產(chǎn)品批次；

M—產(chǎn)品批次數(shù)量；

j—第j個組分油；

N—組分油種類數(shù)；

RJSi—第i批次的成品油計算RON；

RCPi—第i批次成品油實測RON；

Rij—第i批次第j個組分的RON；

xij—第i批次第j個組分的質(zhì)量分數(shù)；

Aj—第j個組分的調(diào)合效應(yīng)回歸系數(shù)；

n—組分油調(diào)和效應(yīng)回歸系數(shù)。

數(shù)據(jù)采用32批次已有的歷史調(diào)合數(shù)據(jù)，組分油RON見表1，組分油質(zhì)量分數(shù)見表2左側(cè)部分數(shù)據(jù)。

表1 組分油RON

表2 組分油質(zhì)量分數(shù)及計算結(jié)果

3.3 計算結(jié)果

運行求解模型程序，得到運行結(jié)果。部分批次成品油的計算RON、絕對誤差和相對誤差列于表2右側(cè)，模型回歸系數(shù)A1、A2、A3、A4、A5、A6、n、平均偏差和復相關(guān)系數(shù)列于表3中，平均偏差0.175%和復相關(guān)系數(shù)0.9872表明模型精度非常高，模型精度與文獻對比見表4。

表3 RON模型的回歸結(jié)果

4 結(jié)論

本文建立的汽油調(diào)合RON模型符合汽油RON調(diào)合機理，用已有成品油調(diào)合數(shù)據(jù)進行模型系數(shù)回歸符合生產(chǎn)實際，選用LINGO求解器語言編寫求解程序邏輯清晰、簡捷明了，只需要組分油的質(zhì)量分數(shù)和RON、成品油RON數(shù)據(jù)，即可求解模型，使建立模型和維護模型具有較強的可操作性。計算結(jié)果表明模型精度高，明顯優(yōu)于文獻模型，用此模型預測汽油調(diào)和RON，能更精確保證成品油RON指標和減少RON過剩，從而提高汽油調(diào)合效益。