本文關(guān)鍵詞：基于流程模擬的雙減壓原油蒸餾多目標操作優(yōu)化

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【摘要】：雙減壓原油蒸餾流程是近年來出現(xiàn)的一種新的原油蒸餾工藝,其中常壓塔的部分柴油蒸餾功能和深減壓塔的部分輕蠟蒸餾功能被轉(zhuǎn)移給淺減壓塔,因而在改造過程中,原常壓和減壓部分可以利舊,只需新增淺減壓爐和淺減壓塔,故投資少、操作彈性大,在老廠擴能改造過程中日益受到重視。但相比單減壓流程(亦兩爐三塔流程),其操作無疑復雜得多,十分有必要進行優(yōu)化研究。鑒于重新建模工作量大,且現(xiàn)有流程模擬軟件PRO/II已成功應(yīng)用于原油蒸餾的設(shè)計和操作診斷,故本文擬進行基于流程模擬結(jié)果的操作優(yōu)化研究。但PRO/II內(nèi)置算法較簡單,為此1)利用Excellink插件和COM服務(wù)器功能在Excel VBA中編寫控制PRO/II與Matlab的接口程序,以集成PRO/II的流程模擬功能、Excel的數(shù)據(jù)可視化功能和Matlab的豐富算法數(shù)據(jù)庫功能;2)通過接口程序,用VBA讀取PRO/II的模擬計算結(jié)果,并送入MATLAB中進行自動優(yōu)化計算,從而確定特定目標下的最優(yōu)操作參數(shù)。由于雙減壓工藝目標的多樣性,本文選擇快速非支配排序多目標遺傳算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)作為最優(yōu)化計算方法,采用的雙目標分別有輕油收率最大和能耗最小、輕油產(chǎn)品收益最大和能耗最小、裝置凈利潤最大和火用損最小,通過優(yōu)化計算尋找到Pareto最優(yōu)操作參數(shù)解集。又針對自動模擬計算過程中,由于操作范圍不能精確確定,而導致計算結(jié)果無法滿足水力學限制、產(chǎn)品質(zhì)量限制的問題,本文在接口程序中嵌入了一組搜索判斷規(guī)則,一旦違反規(guī)則,模擬計算將自動終止并進入下一個循環(huán)。該方法大大減少了模擬計算時間,并能保證計算結(jié)果的合理性。最后,將本文建立的方法應(yīng)用于某煉廠6Mt/a雙減壓塔原油蒸餾裝置,通過靈敏度分析確定三組雙目標函數(shù)對應(yīng)的決策變量個數(shù)分別為6、7和10。以第一組目標輕油收率和能耗最小為例,其變量有常壓爐出口溫度、淺減壓爐出口溫度、常壓塔底注汽量、常二線產(chǎn)量、常三線產(chǎn)量、淺減壓塔減三線恩氏蒸餾95%點餾出溫度,相比現(xiàn)有操作優(yōu)化后常壓爐和淺減壓爐能耗降低8.2%,實現(xiàn)平均效益提升2507元/時(折2105萬元/年)。由于沒有對研究對象做任何限制,故本文開發(fā)的基于流程模擬的多目標優(yōu)化計算方法適合于一切可用流程模擬軟件PRO/II的模擬的對象(經(jīng)適當改進也適應(yīng)于ASPEN所模擬的研究對象)。
【關(guān)鍵詞】：雙減壓塔 原油蒸餾 軟件集成 多目標優(yōu)化 NSGA-II
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE624.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 雙減壓原油蒸餾工藝11-13
• 1.2.1 雙減壓原油蒸餾工藝簡介11-12
• 1.2.2 雙減壓原油蒸餾工藝研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 精餾裝置操作優(yōu)化研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 精餾塔建模15-17
• 1.4.1 數(shù)學建模15-16
• 1.4.2 化工流程模擬軟件建模16-17
• 1.5 精餾塔水力學17-21
• 1.5.1 板式精餾塔水力學18-20
• 1.5.2 填料塔水力學20-21
• 1.6 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點21-22
• 第二章 Matlab、Excel VBA和PRO/II軟件集成22-30
• 2.1 Excelink插件22-24
• 2.1.1 Excelink安裝與調(diào)用23
• 2.1.2 Excelink管理函數(shù)23-24
• 2.2 集成Matlab和VBA24-25
• 2.3 COM服務(wù)器25-26
• 2.4 集成Matlab、VB和PRO/II26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 多目標優(yōu)化30-45
• 3.1 NSGA-II多目標優(yōu)化30-35
• 3.1.1 Pareto非支配解集32
• 3.1.2 快速非支配排序32-33
• 3.1.3 擁擠度33-34
• 3.1.4 精英策略34-35
• 3.2 Matlab程序化NGSA-II35-38
• 3.3 自動進行多目標優(yōu)化過程38-39
• 3.4 多目標函數(shù)39-43
• 3.4.1 最大輕油收率和最小能耗40-41
• 3.4.2 最小能耗和最大輕油收益41-42
• 3.4.3 最大裝置利潤和最小火用損42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 改善優(yōu)化計算過程的收斂性45-50
• 4.1 變量可行域45-46
• 4.2 搜索判斷規(guī)則46-49
• 4.2.1 塔收斂性約束46-47
• 4.2.2 產(chǎn)品質(zhì)量約束47
• 4.2.3 水力學約束47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 6Mt/a雙減壓原油蒸餾裝置操作優(yōu)化50-73
• 5.1 雙減壓原油蒸餾裝置建模50-55
• 5.2 常壓塔靈敏度分析55-59
• 5.3 多變量雙目標優(yōu)化59-68
• 5.3.1 輕油收率最大和能耗最小雙目標59-63
• 5.3.2 能耗最小和輕油收益最大雙目標63-66
• 5.3.3 利潤最大和火用損最小雙目標66-68
• 5.4 換熱網(wǎng)絡(luò)年度總費用最小確定最優(yōu)點68-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論與建議73-75
• 參考文獻75-80
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果80-81
• 附錄 讀取計算水力學所需的參數(shù)81-83
• 致謝83-84
• 附件84

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本文編號：671733