一种多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法【技术领域】本发明涉及一种汽油的生产调合方法，具体地说本发明涉及一种多目标多组分汽油生产计划、调合及实时生产产品推荐优化调合方法。
背景技术：
公知的，在炼油中，使用原油“包含人造石油”为基本原料，利用常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、延迟焦化、加氢裂化、炼厂气加工、产品精馏等炼制工艺获取各种牌号的汽油、煤油、柴油、润滑油、溶剂油、重油和石蜡、沥青、石油焦以及以石油化工为基料生产的其它工业原料；其中原油经过石油炼制所使用的生产装置和炼制过程极为重要，良好的生产装置才能进一步被提炼成不同馏程的组分油；而不同牌号的成品油有非常明确的质量指标要求，从生产装置出来的组分油并不能完全满足某个成品油的质量指标要求。在大多数情况下，部分成品油的一些质量指标达不到要求，而另一些成品油质量指标又有富余。根据成品油的质量指标要求，选择从不同生产装置提炼出的合适组分油，按照一定的比例进行混合，使调合后的成品油符合某个成品油的质量指标要求，这一过程称为“油品调合”。在很多炼油厂都有多套生产装置，每套生产装置“生产装置建设时间的早晚、技术含量的高低、原油成分都会影响后期成品油的质量指标”生产出来的组分油又有许多种，不同组分油的质量指标状况也均不相同。从不同的生产装置中出来的组分油选择哪些组分油，以怎样的比例混合而获取符合要求成品油，是油品调合领域需要解决的问题。汽油做为石化企业的一个重要产品，它的调合对着企业的经济效益有着非常重要的作用；在炼厂大多数油品都是经过调和形成调制油品，油品调和就是油品组分新的组合调制，通过调和获取各种指标符合性质要求和功能需求的标准规格，进一步确保产品质量的稳定性。为了实现规范的油品调和，国内有一些相关的学术论文公开：汽油调合模型及规划方案研究、高标号车用汽油(III)调合技术的研究和汽油在线管道调合系统的优化控制；但这些公开技术的应用存在一些匹配难题，所以很多炼厂还是沿用了原有的手工调配方案。而近年来，国际油价一路飙升，国内车辆的快速增加和汽车档次的提高，对93#以上(如97#，98#)的高标号清洁汽油需求量越来越大，而国内炼厂的原油来自不同的产地，性质不一，尤其是国家对各种标号的汽油的质量指标控制越来越严格，对产品辛烷值、硫含量、苯、烯烃、芳烃、硫醇硫的多参数指标控制，对清洁汽油的标准从“国III”提高到“国IV”。而依赖传统的手工经验调合汽油会造成：1)、高质量组分利用率不合理，调合成本过高；2)、产品质量过剩严重(如辛烷值)，造成具大浪费；3)、人工一次调成率不高，调合周期长，循环重复次数多，油罐周转困难等一系列问题，造成了巨大的经济损失。参考资料：汽油调合模型及规划方案研究；2004年07月01日；天津大学硕士学术论文；王中平。高标号车用汽油(III)调合技术的研究；广东化工、2009年第四期，王伟明、华献君。汽油在线管道调合系统的优化控制；2010年03月；哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院工学硕士学位论文；孙毅。中国专利：一种醇燃料实时调配生产装置；公开公告号、CN202390416U；授权日、2012年08月22日。
技术实现要素：
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，通过采用录入主要汽油调合组分质量指标、生产成本、生产量、外购调合组分价格、质量指标来自用户信息和生产装置信息，使得本发明实现优化参数系列模型进行优化计算，确保了生产计划优化、产品生产推荐和单罐调和配方优化相结合，获取企业在各种情况下的汽油调合实现效益最大的目的。实现本发明的技术方案如下：一种多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，生产装置流出的汽油调和组分通过预调和直接获取成品油，当预调和的汽油调和组分质量指标不达标时通过二次调和步骤获取成品油。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，具体调和步骤如下：步骤一：将生产装置的馏出口流出的汽油调和组分A、汽油调和组分B、汽油调和组分n经过实验室分析仪分析出各调和组分的质量指标，然后取最近几次“优选三次”的平均值录入调和优化计算模块，再由调和优化计算模块计算出所需调和的品种和罐号录入预调和子模块，由预调和子模块计算出预调和方案，所述预调和方案由PLC控制器通过控制装置馏出口汽油调和组分A、汽油调和组分B、汽油调和组分n的混和比例进入通过静态混和器进入预调和罐罐体，多余组分进入备用调和罐罐体，形成产品质量恶劣时或质量波动时的调和能力，即将所不能调的最小产品分离出去，得到最大量的能调和的产品进入预调和罐；通过预调和静态混和器、预调和罐以及优化计算模块的预调和算法形成消除馏出口产品产品质量波动带来的影响，提高调和准确性；利用预调和方式、准确的调计算方法以及和质量流量计来确保调和准确，从而取消在线调和系统中的在线质量仪表；步骤二：备用调和罐罐体、预调和罐罐体先循环混、脱水并附加组份外购调和组分罐罐体通过实验室分析仪得出各罐体的质量指标，将各罐体质量指标和罐存量一同输入计算机调和优化计算模块，再由计算机调和优化计算模块计算后得出产品调和方案，将调和方案结果输入PLC控制器形成分时或流量计算控制每种组分的调和量和时间，由优化调和回路的PLC控制器根据质量流量返回信号控制调节阀的开度和计量泵运行，各助剂的加入量亦由PLC控制器来控制；以便确保进入调和罐罐体的各组份调和量精度；当调和罐满罐后，切换另一罐继续调和，在对此罐循环混和并脱水提交实验室分析仪分析，获取二次调和静态混和器确保调和产品不分层，合格后进入成品罐出厂。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，在步骤中最后如果不合格，作为一个组分录入优化计算模块重新计算，并重新调和。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，在步骤一中，在馏出口产品硫或其它产品指标过高，产品混和后无法使用时将部分质量过差的组分分流一部分到备用调和罐罐体；正常情况下全部进入预调和罐罐体；从而保证在馏出品产品质量变差后，产品也可以出厂，并且卡边操作，同时确保调和成本最低。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，所述控制装置包括各个连接管路上的阀门装置。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，附加组份包含调配对应标号的MMT和抗氧化剂助剂。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，在调节阀的前部管路上设有加压泵。所述的多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，预调和罐、多目标多组分汽油调和计算模型、质量流量计、PLC分时分流量优化控制系统及调节阀或变频器构成优化调和回路。通过上述公开内容，本发明的有益效果是：本发明所述多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，本发明调合任务中，充分考虑了油品的调合顺序受企业目前生产计划完成情况、原油品质、组分油的品质及库存情况、罐容情况等无法预知因素的制约；通过自产馏出口分配方案模块实现调合顺序的推荐，本发明根据企业的原油特点及生产工艺特点建立数学模型，综合分析当前的各种生产数据、库存数据和罐区油罐的特性，科学地生成各标号成品汽油的推荐调合顺序和推荐调合罐，使企业在调合顺序选择和调合罐选择时做到经济效益和生产计划的有效兼顾的目的；尤其是本发明的计划优化推荐模块和计划调合方案预览模块功能类似，适用于在满足汽油成品油生产总计划量目标的情况下，多生产经济效益大的标号的调合需求，从而以经济效益最大为出发点，在满足油品质量指标和总生产计划的前提下，确定各标号汽油的生产计划和各标号汽油所需的各组分用量有效的确保了实际调合成功。【具体实施方式】图1是本发明的调和工艺图；在图1中；1、生产装置；2、阀门装置；3、管路；4、静态混合器；5、罐体；6、助剂；7、泵；8、调节阀；9、计量泵；10、成品罐；11、实验室分析仪；12、计算机调和优化计算模块；13、预调和子模块；14、PLC控制器；15、调和方案。图1中；M、质量流量计；MMT、甲基环戊二烯三羰基锰容器；【具体实施方式】下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；一种多目标多组分汽油生产的实时优化调合方法，生产装置1流出的汽油调和组分通过预调和直接获取成品油，当预调和的汽油调和组分质量指标不达标时通过二次调和步骤获取成品油；具体调和步骤如下：步骤1：将生产装置1的馏出口流出的汽油调和组分A、汽油调和组分B、汽油调和组分n经过实验室分析仪11分析出各调和组分的质量指标，然后取最近几次“优选三次”的平均值录入调和优化计算模块12，再由调和优化计算模块12计算出所需调和的品种和罐号录入预调和子模块13，由预调和子模块13计算出预调和方案，所述预调和方案由PLC控制器14通过控制装置馏出口汽油调和组分A、汽油调和组分B、汽油调和组分n的混和比例进入通过静态混和器4进入预调和罐罐体5，多余组分进入备用调和罐罐体5；其中，步骤1中预调和子模块13包括有成本最低和效益最大两种选择模型，通过计算得到最优的各产品生产量。进一步；在步骤1中，在馏出口产品硫或其它产品指标过高，产品混和后无法使用时将部分质量过差的组分分流一部分到备用调和罐罐体5；正常情况下全部进入预调和罐罐体5；从而保证在馏出品产品质量变差后，产品也可以出厂，并且卡边操作，同时确保调和成本最低。进一步；所述控制装置包括各个连接管路3上的阀门装置2。步骤2：备用调和罐罐体5、预调和罐罐体5先循环混、脱水并附加组份外购调和组分罐罐体5通过实验室分析仪11得出各罐体5的质量指标，将各罐体5质量指标和罐存量一同输入计算机调和优化计算模块12，再由计算机调和优化计算模块12计算后得出产品调和方案15，将调和方案15结果输入PLC控制器14，由PLC控制器14根据质量流量返回信号控制调节阀8的开度和计量泵9运行，各助剂的加入量亦由PLC控制器14来控制；以便确保进入调和罐罐体5的各组份调和量精度；当调和罐满罐后，切换另一罐继续调和，在对此罐循环混和并脱水提交实验室分析仪11分析，合格后进入成品罐10出厂。其中步骤2的调配混合油各种量化指标符合要求时获取成品油；在步骤2中最后如果不合格，作为一个组分录入优化计算模块12重新计算，并重新调和。所述的调节阀8的前部管路3上设有加压泵7。所述的附加组份包含调配对应标号的MMT和抗氧化剂助剂6。然，二级调配混合油不符合量化指标时，至少两个调和罐体5输出的二级调配混合油通过静态混合器4相互混合并同步添加助剂6和甲基环戊二烯三羰基锰后进入成品罐10形成多目标的目标规划获取成品油。进一步，所述自产馏出口分配方案的预调和子模块13的计算公式如下“建模型充分考虑RON、MMT等质量指标的非线性”：RON调和模型考虑采用系数aij定义如下aij＝0.5(oi＋oj)(1-kij)Kij表示二种调和组份之间的调和系数；Xi是各调合组分质量分数；Oi表示各调合组分的RON。其中，所述多目标的目标，其目标方程如下：其中约束条件如下：式中gR——给定的目标值(R＝1，2，3，…，k)；Cij——目标约束方程的工艺性系数；di+、di-——以目标值gR为标准而设立的正负偏差变量。自产馏出口分配方案预调和子模块13内建模型输出最优生产汽油品种包括90#、90E、93#、93E#、97#、97E#、98E#以及调和罐号。进一步，所述自产馏出口分配方案预调和子模块13包括汽油调和顺序推荐模块、炼油企业原料油进料计划硫模块；在炼油企业原料油进料计划硫模块中包含平均硫值、平均残碳值，以及当前原料硫含量、残碳值；进一步，所述炼油企业原料油进料计划硫模块还录入有汽油生产计划、汽油罐存量信息；所述自产馏出口分配方案预调和子模块13包括录入汽油生产总量、各调和组份的价格、质量指标和各产品质量指标价格，其中还包括客户要求或非常规标号的特定品种生产量“当然这些可根据实际需求，也就是可录入也可不录”；所述自产馏出口分配方案预调和子模块13包括有充分考虑装置原料计划质量情况和当前质量情况，以便确定关键约束条件：硫、RON、苯、烯烃质量标准，对生产产品品种的统筹“该生产周期内的生产次序”的影响。本发明的自产馏出口分配方案预调和子模块13通过调合顺序推荐，使得调合任务中，油品的调合顺序受企业目前生产计划完成情况、原油品质、组分油的品质及库存情况、罐容情况等因素的制约。调合顺序推荐模块根据企业的原油特点及生产工艺特点建立数学模型，综合分析当前的各种生产数据、库存数据和罐区油罐的特性，科学地生成各标号成品汽油的推荐调合顺序和推荐调合罐，使企业在调合顺序选择和调合罐选择时做到经济效益和生产计划的有效兼顾。本发明根据计划调合方案预览，使得炼化企业中，每个月要根据各标号成品油的生产计划量等因素确定每个月各个组分的需要量(生产量)，从而指导生产计划和生产方案的制定；所述计划调合方案预览模块针对月度各组分油计划制定提出了科学合理的方案，根据成品油的计划量、质量指标、价格，组分油的质量指标、价格等各参数之间的关系，以调合成本最低为目标建立数学模型，优化各组分油的量(低质量组分油多用或全部用完，贵重组分油少用或不用)。即在最少的调合成本下，模块提供了各成品油需要各种组分油的最佳配比结果，从而既完成成品油的计划量，又满足成品油的质量指标，并且调合成本最低。本发明计划优化推荐模块和计划调合方案预览模块功能类似，适用于在满足汽油成品油生产总计划量目标的情况下，多生产经济效益大的标号的调合需求，从而以经济效益最大为出发点，在满足油品质量指标和总生产计划的前提下，确定各标号汽油的生产计划和各标号汽油所需的各组分用量。本发明模块既支持各标号汽油成品油各计划量全部未知，也支持部分成品油计划量未知的情况，灵活适应不同的优化需求。本发明自产馏出口分配方案预调和子模块13中的单罐调合优化模块围绕单罐调合工作提供相应功能，针对单罐调合，在确定调合量和油品质量指标的情况下，以调合成本最小为目标，确定各种调合组分的最佳配比；单罐调合优化模块具备调合后检查功能，在单罐调合完成后，检测计算各相关油罐液位变化和重量变化是否相符，确保实际调合成功。本发明通过采用上述方案结合我国国情，充分考虑到我国原油质量差，多为高硫原油，且大多数炼油厂没有合格的原油调和装置，馏出口产品质量波动大，充分考虑在馏出口产品质量变差时的优化问题，利用合适的工艺路线，使得地方炼油厂在较为简陋的设备获取符合国家标准的成品油。进一步，本发明充分考虑MMT和抗氧化剂助剂“所述助剂包括技术升级使用的其它新型助剂”的使用，实现MMT和抗氧化剂等其它助剂的添加；利用循环重复调和的新概念，实现油品的合格出厂。本发明还考虑到在大型先进企业中罐计量标准达到0.5级时，质量流量计可以由罐贮量(由罐寸计算)代替，降低设备投资成本。本发明充分利用油口罐区以有的汽油贮罐、泵设备，无需高成本的在线质量在线仪表等设备。一方面降低设备投资，同时减少因质量在线仪表误差累计造成的调和失败；况且质量在线仪表远精度选低于实验室分析仪；且质量在线仪表误差有累加作用，本发明可以规避这一弊端。本发明未详述部分为现有技术。