专利名称：一种加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统的制作方法
技术领域：
本发明属于检测系统技术领域，特别涉及一种加氢反应流出物冷却过程的 实时监管系统。
背景技术：
加氢裂化是劣质油清洁化、重质油轻质化的石化过程的核心技术，其运行 工况苛刻、工艺复杂，工艺过程包括反应、分馏、传热、传质、沉积、流动、 堵塞和冲蚀等多种关联过程。自1959年Chevron公司开发加氢裂化技术以来，反应流出物空冷器(简称 REAC)系统的失效一直是制约加氢裂化装置安全、稳定、长周期运行的问题。 针对REAC系统频繁出现的失效问题，三十多年来，NACE T-8委员会、UOP 公司、API协会先后进行了大量的调研，分析了影响REAC系统的因素，提出 将流速、腐蚀因子Kp二 (H2S) mol%x (NH3) molX和含硫污水的NH4HS作为 控制REAC腐蚀的主要参数，通常认为将Kp控制在0.2 0.3， NH4HS浓度不 大于8%，相应流速范围控制在4.6 6.1m/s，可有效防止REAC系统的腐蚀。 但上述技术方案的提出存在一些问题，由于现有Kp值、NH4HS浓度、流速范 围是通过对腐蚀现象的统计分析而得出的，缺少对复杂失效过程的关联分析， 可操作性不强。因此，国内外REAC系统腐蚀导致加氢装置失控的事故仍然频 繁出现。随着中国加入WTO，中东重质、含硫原油的加工量逐渐增加，许多加 氢裂化装置相继进行了高硫扩能改造，随之引发的加氢REAC系统失效的问题 日益突出，不仅影响了企业的生产计划，而且频繁的非计划停工造成了严重的 经济损失。2004年，在API932-B的影响下，国内外许多石化企业将REAC管束材料 升级为Incoloy825(其价格为碳钢材料的10倍以上)，以通过升级材料的耐磨腐 蚀性来提高REAC系统的运行周期，虽然通过材料升级能够提高REAC系统的 耐腐蚀性，对提高REAC系统的安全运行起到一定的作用，但如果生产过程有 关失效控制参数得不到合理控制，还是有可能形成堵塞或冲蚀而引发REAC系 统的失效，国内外关于Incoloy825的REAC系统失效报道也屡见不鲜。因此， 单纯进行材料升级难以从根本上解决REAC系统的失效问题。由于REAC系统 变工况运行过程中系统的临界操作条件，包括Kp值、NH4HS浓度、流速等， 现场操作人员根本不知道。因此，许多石化企业的加氢裂化空冷器系统装置处 于"等着泄漏状态"。为扭转加氢REAC系统存在的泄漏、爆管失效引发的频繁非计划停工的被 动局面，亟需设计一套适用于具体的反应流出物空冷器实时诊断监管系统，为 现场操作人员提供可靠的操作依据，有效避免REAC系统的失效，切实提高 REAC系统的运行可靠性。发明内容本发明公开了一种加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，其通过实时监测反应流出物空冷器的各项参数，实时显示具体REAC系统变工况运行中的失效控制参数，包括Kp值、NH4HS浓度、流速、关键杂质含量等参数，为现场工作人员提供可靠的操作依据，可有效避免REAC系统失效引发的非计划停工事故，确保REAC系统的长周期、安全、稳定运行。为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的 一种加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，包括以下功能模块数据提取模块、数据预处理模块、数据人工输入模块、模型建模模块、临界特性指标计算模块、诊断模块及实时显示模块，其中，数据提取模块设于加氢反应流出物系统的传感器将信号作滤波、缓冲、 调理、放大预处理，然后输入数据采集和DCS控制系统，通过数据线从DCS 控制系统提取数据，并存储于本地数据库；数据人工输入模块输入加氢反应流出物系统中原料、产品的化验分析数据；模型建模模块对在线实时运行参数和化验分析数据进行分析，结合加氢 反应流出物系统的结构特性、设计参数，建立综合失效模型；临界特性指标计算模块模拟冲蚀实验确定反应流出物系统的临界特性指标；诊断模块与数据提取模块、模型建模模块、临界特性指标计算模块相连。 所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，实时显示模块提供人机 交互的接口界面，通过在本地服务器中运行专业客户端软件，对加氢反应流出 物系统运行参数数据进行数据分析，即时显示失效控制参数和时域波形，并将 数据保存在本地数据库，当失效控制参数超限时自动报警，并给出故障原因和 解决方案。所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，实时显示模块运行标准 的浏览器程序，根据用户的要求显示某个时刻的反应流出物系统的失效控制参 数，进行常规的数据查询。所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，原料、产品的化验分析数据包括原料氮含量、硫含量、氯含量，产品中的H2S含量、NH3含量、高 分含硫污水中的NH4HS浓度、PH值、氯离子含量、CN"含量、02含量。所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，综合失效模型由NH4Cl盐的沉积曲线模型、NH4HS盐的沉积曲线模型、NH4HS浓度计算模型、腐蚀因 子Kp值计算模型、平均流速V计算模型、注水量计算模型集合而成。本发明提供了一套完整的包含数据提取、数据预处理、数据人工输入、模 型建模、临界特性指标计算、诊断和实时显示等模块的加氢反应流出物冷却过 程的实时监管系统，通过该系统，用户可完成从数据提取到诊断，再到实时显 示的所有功能，不需要再增加额外工作。该系统可以实时有效地对具体反应流 出物系统进行诊断，通过监测反应流出物空冷器的各项参数，实时显示具体 REAC系统变工况运行中的失效控制参数，包括Kp值、NH4HS浓度、流速等 参数，为现场工作人员提供可靠的工况及各项失效控制参数信息，有效避免 REAC系统的非计划停工，切实提高REAC系统的安全、稳定、长周期运行。本发明的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，建立了失效综合模型， 采用组合建模的方法对加氢反应流出物系统的运行进行实时诊断，克服了采用 单一模型进行诊断的局限性，提高了诊断的准确性和可靠性。另外，本发明系 统开放的模型库和数据库结构，对于用户扩充以及第三方软件的集成十分方便。
图1是本发明系统与外部系统联接的结构图。图2是本发明系统的组成图。图3是本发明系统的运行程序框图。图示中1、现场加氢反应流出物系统，2、 DCS系统监控终端，3、服务器， 4、显示面板，5、数据提取模块，6、数据预处理模块，7、数据人工输入模块， 8、模型建模模块，9、临界特性指标计算模块，10、诊断模块，11、实时显示 模块，12、加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，13、开始，14、数据提取、15、数据预处理，16、数据人工输入，17、建立综合失效模型，18、临界 特性指标计算，19、诊断，20、实时显示，21、保存结果，22、结束。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。如图1所示，安装在现场加氢反应流出物系统1上的传感器根据不同的信 号将其作滤波、缓冲、调理、放大等预处理，然后通过数据线传输入相应的数 据采集和DCS系统监控终端2，服务器3通过数据线从DCS控制系统提取运行 参数，并保存在本地数据库中；服务器3的诊断结果通过显示面板4显示当前 加氢反应流出物系统的失效控制参数。如图2所示，服务器3即为加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统12， 采用计算机和系统开发工具，系统开发工具是在Windows平台上用VisualC+十 语言编译，数据库采用Acess，功能模块包括数据提取模块5、数据预处理模 块6、数据人工输入模块7、模型建模模块8、临界特性指标计算模块9、诊断 模块IO、实时显示模块ll。如图3所示，本发明系统的运行程序包括开始13、数据提取14、数据预处 理15、数据人工输入16、建立综合失效模型17、临界特性指标计算18、诊断 19、实时显示20、保存结果21、结束22。具体的运行工作过程如下1) 首先运行开始程序13;2) 进行数据提取14:现场加氢反应流出物系统1的工作状态和运行参数由 安装在现场的传感器根据不同的信号将其作滤波、缓冲、调理、放大等预处理， 然后输入相应的数据采集和DCS控制系统监控终端2，加氢反应流出物冷却过 程的实时监管系统的数据提取模块5将上述现场生产的实时过程数据，即运行参数数据通过数据线从DCS系统监控终端2中提取，并存储在本地数据库中；3) 数据预处理15:数据预处理模块6将提取的现场生产的实时过程数据进 行数据预处理，多种数据预处理方式供使用者选择，包括异常数据处理、类 型定义转换、数据变换、数据标准化，其中，a、 异常数据处理，主要包括字段空值处理和限定字段值范围处理。其中， 系统自动进行空值查找和处理，而限定字段范围处理的异常条件则由用户自定 义。处理后的数据可分别保存为Excel格式、Txt格式、XML格式的本地数据文 件。b、 类型定义转换，主要是完成对数据表中的字段类型进行定义操作。类型 定义是将字段类型定义为连续变量或类别变量。c、 数据变换，主要是完成对数据表中的数据进行数据变换。变换方法包括: 绝对值、正弦、余弦、正切变换等。d、 数据标准化，主要是完成对数据表中的数据进行标准化处理，主要是为 了使诊断分析获得更精确的结果。4) 数据人工输入16:通过数据人工输入模块7定期输入加氢反应流出物系统的原料、产品的化验分析数据，包括原料氮含量、硫含量、氯含量，产品 中的H2S含量、NH3含量、高分含硫污水中的NH4HS浓度、PH值、氯离子含 量、CN"含量、02含量；5) 建立综合失效模型17:模型建模模块8对加氢反应流出物系统的失效历 史数据和在线数据进行综合分析，建立综合失效模型。该系统针对具体的反应 流出物系统的结构特性，利用各个单独的参数进行独立建模，包括NH4Cl盐 的沉积曲线模型、NH4HS盐的沉积曲线模型、NH4HS浓度计算模型、腐蚀因子 Kp值计算模型、平均流速V计算模型、注水量计算模型等，并根据单独的建模方法建立综合失效模型，每一种建模方法都提供图形展示的方式供用户查看建模效果；6) 临界特性指标计算18:临界特性指标计算模块9针对具体反应流出物系 统的结构特性，结合系统实际的不平衡度分析，参考API标准，通过模拟冲蚀 实验确定反应流出物系统的临界特性指标；7) 诊断19:诊断模块IO是本发明的核心部分，是失效监管的基础，通过 对数据提取模块5的数据进行预处理，处理成便于后续分析的数据；选择建立 的失效综合模型，调用本地数据库，获取存储在本地硬盘上的加氢反应流出物 系统运行参数数据及数据人工输入的原料氮含量、硫含量、氯含量，产品中的 H2S含量、NH3含量、高分含硫污水中的NH4HS浓度、PH值、氯离子含量、 CN—含量、02含量等参数信息，对当前的加氢反应流出物系统进行诊断，并将 诊断结果与相应的临界特性指标进行对比；8) 实时显示20:实时显示模块11提供人机交互的接口界面，通过在本地 服务器中运行专业客户端软件，对加氢反应流出物系统运行参数数据进行复杂 的数据分析，即时显示失效控制参数和时域波形，并将数据保存在本地计算机， 当失效控制参数超限时进行自动报警，并给出故障原因和解决方案；另外，实 时显示还可以运行标准的浏览器程序，从而可以根据用户的要求显示某个时刻 的反应流出物系统的失效控制参数，进行常规的数据査询；9) 程序运行保存结果21，将加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统诊断 的结果保存在本地数据库中，便于数据查询；10) 保存完结果后， 一个完整的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统的 流程即运行完成，程序结束22。
权利要求
1、一种加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，其特征在于包括以下功能模块数据提取模块、数据预处理模块、数据人工输入模块、模型建模模块、临界特性指标计算模块、诊断模块及实时显示模块，其中，数据提取模块设于加氢反应流出物系统的传感器将信号作滤波、缓冲、调理、放大预处理，然后输入数据采集和DCS控制系统，通过数据线从DCS控制系统提取数据，并存储于本地数据库；数据人工输入模块输入加氢反应流出物系统中原料、产品的化验分析数据；模型建模模块对在线实时运行参数和化验分析数据进行分析，结合加氢反应流出物系统的结构特性、设计参数，建立综合失效模型；临界特性指标计算模块模拟冲蚀实验确定反应流出物系统的临界特性指标；诊断模块与数据提取模块、模型建模模块、临界特性指标计算模块相连。
2. 根据权利要求1所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，其特 征在于所述的实时显示模块提供人机交互的接口界面，通过在本地服务器中 运行专业客户端软件，对加氢反应流出物系统运行参数数据进行数据分析，即 时显示失效控制参数和时域波形，并将数据保存在本地数据库，当失效控制参 数超限时自动报警，并给出故障原因和解决方案。
3. 根据权利要求1或2所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统， 其特征在于所述的实时显示模块运行标准的浏览器程序，根据用户的要求显 示某个时刻的反应流出物系统的失效控制参数，进行常规的数据查询。
4. 根据权利要求1所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，其特 征在于所述原料、产品的化验分析数据包括原料氮含量、硫含量、氯含量，产品中的H2S含量、NH3含量、高分含硫污水中的NH4HS浓度、PH值、氯离 子含量、CN—含量、02含量。
5、根据权利要求1所述的加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，其特 征在于所述的综合失效模型由NH4C1盐的沉积曲线模型、NH4HS盐的沉积曲 线模型、NH4HS浓度计算模型、腐蚀因子Kp值计算模型、平均流速V计算模 型、注水量计算模型集合而成。
全文摘要
本发明属于检测系统技术领域，涉及一种加氢反应流出物冷却过程的实时监管系统，包括以下功能模块数据提取模块、数据预处理模块、数据人工输入模块、模型建模模块、临界特性指标计算模块、诊断模块及实时显示模块。通过该系统，用户可完成从数据提取到诊断，再到实时显示的所有功能，不需要再增加额外工作。该系统可以实时有效地对具体反应流出物系统进行诊断，通过监测反应流出物空冷器的各项参数，实时显示具体REAC系统变工况运行中的失效控制参数，为现场工作人员提供可靠的工况及各项失效控制参数信息，有效避免REAC系统的非计划停工，切实提高REAC系统的安全、稳定、长周期运行。
文档编号G01N17/00GK101231230SQ20071007090
公开日2008年7月30日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者偶国富, 包金哲, 曹海彬, 李传南, 金浩哲 申请人:浙江理工大学