專利名稱：一種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于原油調(diào)合優(yōu)化運(yùn)算的方法，尤其是用于計(jì)算多種組分原油調(diào)合質(zhì)量配比，使目標(biāo)原油多個(gè)性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)值的多原油多性質(zhì)優(yōu)化運(yùn)算方法。
背景技術(shù)：
原油調(diào)合是指按一定配比，調(diào)合兩種或多種原油獲得具有期望物理化學(xué)性質(zhì)的混合原油的過程。在原油品種越來越多，品質(zhì)參差不齊的情況下，如何通過原油調(diào)合，將各種不同原油混合成性質(zhì)變化平穩(wěn)、符合相關(guān)煉油裝置弾性加工范圍約束的原油，逐漸成為煉化企業(yè)從計(jì)劃、調(diào)度、操作執(zhí)行到事后評(píng)價(jià)各層面工作的重中之重。原油調(diào)合主體設(shè)備有調(diào)合組分罐、摻煉泵、調(diào)節(jié)閥、摻煉線、調(diào)合頭等。設(shè)備投資大，耗能多，使用和維護(hù)成本高。準(zhǔn)確計(jì)算多種組分原油質(zhì)量配比、提高原油調(diào)合的一次性成功率，直接影響著整個(gè)生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)環(huán)節(jié)。當(dāng)前參與調(diào)合的多種原油的配比多靠人工計(jì)算，受知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及責(zé)任心影響，計(jì)算一致性差，進(jìn)ー步優(yōu)化空間大，計(jì)算效率低。最重要的是在優(yōu)化目標(biāo)性質(zhì)較多、調(diào)合規(guī)則含有非線性時(shí)，很難獲得配比的最優(yōu)比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)的缺陷和不足，提供一種用于多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化運(yùn)算方法，支持最多10種原油、最多10種性質(zhì)的優(yōu)化，對(duì)任ー性質(zhì)優(yōu)化方式又分為三類范圍下限、范圍上限和范圍內(nèi)定值。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案ー種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法,通過計(jì)算多種組分原油調(diào)合質(zhì)量配比,使目標(biāo)原油的各種性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)值，具體包括以下步驟步驟A、構(gòu)建原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫根據(jù)原油調(diào)合中的常用性質(zhì)參數(shù)，建立與常用性質(zhì)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的調(diào)合規(guī)則，構(gòu)建原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫，通過調(diào)合規(guī)則庫中具體調(diào)合規(guī)則確定對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)的調(diào)合配比計(jì)算方法；所述調(diào)合規(guī)則根據(jù)常用性質(zhì)參數(shù)的不同，包括線性調(diào)合規(guī)則以及非線性調(diào)合規(guī)則，其中根據(jù)組分原油性質(zhì)參數(shù)及其配比直接采用線性加和方法就可求得調(diào)合后原油性質(zhì),稱線性調(diào)合規(guī)則；滿足線性調(diào)合規(guī)則的性質(zhì)包括質(zhì)量收率、API密度、硫含量、酸值、氮含量、鐵含量；具體調(diào)合規(guī)則為Pi = Σ Pij^xjPi :調(diào)合后原油性質(zhì)i ;pu :組分原油j的性質(zhì)i ;Xj.:組分原油j質(zhì)量占比；根據(jù)組分原油性質(zhì)參數(shù)及其配比與調(diào)合后原油性質(zhì)存在非線性關(guān)系，不能直接采 用線性加和方法求得調(diào)合后原油性質(zhì)，稱非線性調(diào)合規(guī)則；滿足非線性調(diào)合規(guī)則的性質(zhì)包括SG密度、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)、軟化度；對(duì)于非線性調(diào)合規(guī)則是先將組分原油性質(zhì)轉(zhuǎn)換為性質(zhì)因子，對(duì)性質(zhì)因子進(jìn)行運(yùn)算，然后由性質(zhì)因子獲得對(duì)應(yīng)調(diào)合后原油的性質(zhì)；其中，①SG 密度調(diào)合規(guī)則為1/SG =Σ [(l/SGj)^.]；其中，SG代表調(diào)合后原油SG密度，SGj代表組分原油j的SG密度，Xj代表組分原油j的質(zhì)量占比；②傾點(diǎn)調(diào)合規(guī)則為PU= (ln(PI)-l. 85)/0. 042 ；其中，PI = Σ (PIj^xj) 'PI] = 85+°°42% ； PU代表調(diào)合后原油傾點(diǎn)，PI代表調(diào)合
后原油傾點(diǎn)指數(shù)，PIj代表組分原油j的傾點(diǎn)指數(shù)，PUj代表組分原油j的傾點(diǎn)；③凝點(diǎn)調(diào)合規(guī)則為FP= (In (FI)-2. 35)/0. 03638 ；其中，F(xiàn)I = Σ (FIj^xj)，F(xiàn)Ij = e2 35+_38% . FP代表調(diào)合后原油凝點(diǎn)，F(xiàn)I代表調(diào)合
后原油凝點(diǎn)指數(shù)，F(xiàn)Ij代表組分原油j的凝點(diǎn)指數(shù)，F(xiàn)Pj代表組分原油j的凝點(diǎn)；④軟化點(diǎn)調(diào)合規(guī)則為S0FT = eS0FTI ；其中，SOFTI=Σ (SOFTIj^xj) , SOFTIj = In (SOFTj) ;S0FT 代表調(diào)合后原油軟化點(diǎn)，SOFTI代表調(diào)合后原油軟化點(diǎn)指數(shù)，SOFTIj代表組分原油j的軟化點(diǎn)指數(shù)，SOFTj代表組分原油j的軟化點(diǎn)；步驟B、優(yōu)化預(yù)處理步驟首先完成原油各調(diào)合性質(zhì)歸ー化工作，然后將各調(diào)和性質(zhì)中的非線性調(diào)合規(guī)則按步驟A轉(zhuǎn)換為線性調(diào)合規(guī)則，獲得各調(diào)合性質(zhì)的性質(zhì)因子；其中，歸ー化過程如下設(shè)定優(yōu)化后原油第i個(gè)性質(zhì)Pi的范圍上、下限分別為Ugi、Dgi,則歸ー化后性質(zhì)p' i = Pi/ (Ugi-Dgi)(I)依據(jù)調(diào)合規(guī)則庫，若優(yōu)化性質(zhì)Pi滿足線性調(diào)合規(guī)則，則直接將歸ー化后性質(zhì)P/ i作為性質(zhì)因子A;a, = ^1 j(2)若優(yōu)化性質(zhì)Pi滿足非線性調(diào)合規(guī)則，需按式(I)歸ー化基礎(chǔ)上，對(duì)該性質(zhì)數(shù)據(jù)依據(jù)步驟A所述對(duì)應(yīng)的非線性調(diào)合規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換獲得性質(zhì)因子Bi ；ai = g (P' i),(3)g代表步驟A中的確定的四種非線性調(diào)合規(guī)則；步驟C、根據(jù)原油調(diào)合設(shè)備實(shí)際工作能力，設(shè)定設(shè)備約束大小設(shè)&為目標(biāo)原油中第j種原油的質(zhì)量占比，其受原油調(diào)合設(shè)備約束具有的上、下限分別記為Uxj和Dxj，其中
Uxj = min^ Ulj /Lm , Ufj /Lm, ^Ubl jLm, GM] /M \(4)
Dxj = max|/)/;/ZM ,DfjZLij^Db1 |(5)其中，UlpDlj分別表示與第j種組分原油相對(duì)應(yīng)的摻煉線的流量上、下限
分別表示與第j種組分原油相對(duì)應(yīng)的摻煉線上流量計(jì)的流量上、下限-爲(wèi)、Db1分別表示與第j種組分原油相對(duì)應(yīng)的摻煉線上k個(gè)摻煉泵中第I個(gè)泵的流量上、下限；GW為與第j種組分原油相對(duì)應(yīng)的摻煉線連接的原油罐存量，Lm為調(diào)合訂單主流量；M為調(diào)合訂單調(diào)合量；步驟D、建立原油調(diào)合的多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型根據(jù)步驟A構(gòu)建的原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則、步驟B得到的各原油調(diào)合性質(zhì)的性質(zhì)因子，以及步驟C設(shè)定的設(shè)備約束條件，建立η種組分原油參與調(diào)合，使得優(yōu)化后目標(biāo)原油的m種優(yōu)化性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)值的多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型；步驟E，根據(jù)步驟D建立的多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型，對(duì)經(jīng)過優(yōu)化預(yù)處理后的組分原油及目標(biāo)原油因子進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得多種組分原油的最佳質(zhì)量配比。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
能根據(jù)原油調(diào)和后目標(biāo)原油對(duì)多種性質(zhì)的要求，在調(diào)合規(guī)則庫和設(shè)備約束基礎(chǔ)上建立了原油調(diào)合多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型，基于有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，對(duì)經(jīng)過優(yōu)化預(yù)處理后的性質(zhì)(或因子)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的優(yōu)化計(jì)算，獲得多種組分原油的最優(yōu)配比，供原油調(diào)合自動(dòng)控制系統(tǒng)或人工操作使用。避免原油調(diào)和中多種原油的配比靠人工計(jì)算，計(jì)算一致性差，計(jì)算效率低而且獲得配比不是最優(yōu)比例的情況發(fā)生。


圖I是本發(fā)明適用的原油調(diào)合エ藝示意圖。圖2是本發(fā)明的多原油多性質(zhì)調(diào)和優(yōu)化方法框架原理圖。圖3是本發(fā)明的使用框架圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明如圖2所示，本發(fā)明的多原油多性質(zhì)調(diào)和優(yōu)化方法核心內(nèi)容包括調(diào)合規(guī)則庫、優(yōu)化預(yù)處理、設(shè)備約束、多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型及有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化。在調(diào)合規(guī)則庫和設(shè)備約束基礎(chǔ)上建立了原油調(diào)合多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型，基于有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，對(duì)經(jīng)過優(yōu)化預(yù)處理后的性質(zhì)(或因子)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的優(yōu)化計(jì)算，獲得多種組分原油的最優(yōu)配比。I.調(diào)合規(guī)則庫調(diào)合后目標(biāo)原油的不同特性與組分原油間存在著線性或非線性關(guān)系，利用組分原油物理性質(zhì)參數(shù)及其配比預(yù)測(cè)調(diào)合產(chǎn)品物理性質(zhì)參數(shù)的公式稱為調(diào)合規(guī)則。調(diào)合規(guī)則在原油優(yōu)化調(diào)合過程中起著重要的作用，不但確定調(diào)合配方需要以其為指導(dǎo)，調(diào)合生產(chǎn)過程優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)控制等先進(jìn)技術(shù)的實(shí)施更需要以它為基礎(chǔ)。根據(jù)原油調(diào)合中的常用性質(zhì)參數(shù)，建立與這些常用性質(zhì)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的調(diào)合規(guī)則，構(gòu)建原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫，通過調(diào)合規(guī)則庫中具體調(diào)合規(guī)則確定對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)的調(diào)合配比計(jì)算方法；所述調(diào)合規(guī)則根據(jù)常用性質(zhì)參數(shù)的不同，包括線性調(diào)合規(guī)則以及非線性調(diào)合規(guī)貝1J，其中根據(jù)組分原油性質(zhì)參數(shù)及其配比直接采用線性加和方法就可求得調(diào)合后原油性質(zhì),稱線性調(diào)合規(guī)則；滿足線性調(diào)合規(guī)則的性質(zhì)包括質(zhì)量收率、API密度、硫含量、酸值、氮含量、鐵含量；具體調(diào)合規(guī)則為
Pi = Σ Pij*XjPi :調(diào)合后原油性質(zhì)i ;pu :組分原油j的性質(zhì)i七組分原油j質(zhì)量占比。根據(jù)組分原油性質(zhì)參數(shù)及其配比與調(diào)合后原油性質(zhì)存在非線性關(guān)系，不能直接采用線性加和方法求得調(diào)合后原油性質(zhì)，稱非線性調(diào)合規(guī)則；滿足非線性調(diào)合規(guī)則的性質(zhì)包括SG密度、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)、軟化度；對(duì)于非線性調(diào)合規(guī)則是先將組分原油性質(zhì)轉(zhuǎn)換為性質(zhì)因子，對(duì)性質(zhì)因子進(jìn)行運(yùn)算，然后由性質(zhì)因子獲得對(duì)應(yīng)調(diào)合后原油的性質(zhì)。其中，SG密度調(diào)合規(guī)則1/SG = Σ [ (I/SGj) *Xj]SG :調(diào)合后原油SG密度；SGj :組分原油j的SG密度；\_ :組分原油i質(zhì)量占比。 傾點(diǎn)調(diào)合規(guī)則組分原油傾點(diǎn)指數(shù)-.PI]= e1.85+0.042，；調(diào)合后原油傾點(diǎn)指數(shù)PI =Σ (PIj*Xj);調(diào)合后原油傾點(diǎn)PU= (In (PI)-I. 85)/0. 042。凝點(diǎn)調(diào)合規(guī)則組分原油凝點(diǎn)指數(shù):FI]=；調(diào)合后原油凝點(diǎn)指數(shù)FI = Σ (FIj*Xj)；調(diào)合后原油凝點(diǎn)FP= (In (FI)-2. 35)/0. 03638。軟化點(diǎn)調(diào)合規(guī)則組分原油軟化點(diǎn)指數(shù)=SOFTIj = In(SOFTj)；調(diào)合后原油軟化點(diǎn)指數(shù)SOFTI =E (SOFTIj^xj)；調(diào)合后原油軟化點(diǎn)S0FT = eS0FTIo2.優(yōu)化預(yù)處理完成原油各調(diào)合性質(zhì)歸ー化工作，將各性質(zhì)中的非線性調(diào)合規(guī)則按步驟A轉(zhuǎn)換為線性調(diào)合規(guī)則，獲得各調(diào)合性質(zhì)的性質(zhì)因子；其中，歸ー化過程如下設(shè)定優(yōu)化后原油第i個(gè)性質(zhì)Pi的范圍上、下限分別為Ugi、Dgi,則歸ー化后性質(zhì)p' i = Pi/ (Ugi-Dgi)(I)依據(jù)調(diào)合規(guī)則庫，若優(yōu)化性質(zhì)Pi滿足線性調(diào)合規(guī)則，則直接將歸ー化后性質(zhì)P/ i作為性質(zhì)因子A;Bi = P; j(2)若優(yōu)化性質(zhì)Pi滿足非線性調(diào)合規(guī)則，需按式(I)歸ー化基礎(chǔ)上，對(duì)該性質(zhì)數(shù)據(jù)依據(jù)步驟A所述對(duì)應(yīng)的非線性調(diào)合規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換獲得性質(zhì)因子Bi ;Sl1 =i) ,(3)g代表步驟A中的確定的四種非線性調(diào)合規(guī)則。3.設(shè)備約束受原油調(diào)合設(shè)備實(shí)際工作能力限制，優(yōu)化配比必須被限制在調(diào)合設(shè)備的約束范圍內(nèi)。涉及的調(diào)合設(shè)備有組分罐、摻煉線、摻煉泵、流量計(jì)、輸出線等。根據(jù)原油調(diào)合設(shè)備實(shí)際工作能力，設(shè)定設(shè)備約束大小設(shè)&為目標(biāo)原油中第j種原油占比，其受原油調(diào)合設(shè)備約束具有的上、下限分別記為Uxj和Dxp其中
權(quán)利要求
1.一種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法，通過計(jì)算多種組分原油調(diào)合質(zhì)量配比，使目標(biāo)原油的各種性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)值，其特征在于，具體包括以下步驟 步驟A、構(gòu)建原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫 根據(jù)原油調(diào)合中的常用性質(zhì)參數(shù)，建立與常用性質(zhì)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的調(diào)合規(guī)則，構(gòu)建原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫，通過調(diào)合規(guī)則庫中具體調(diào)合規(guī)則確定對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)的調(diào)合配比計(jì)算方法；所述調(diào)合規(guī)則根據(jù)常用性質(zhì)參數(shù)的不同，包括線性調(diào)合規(guī)則以及非線性調(diào)合規(guī)則，其中 根據(jù)組分原油性質(zhì)參數(shù)及其配比直接采用線性加和方法就可求得調(diào)合后原油性質(zhì)，稱線性調(diào)合規(guī)則；滿足線性調(diào)合規(guī)則的性質(zhì)包括質(zhì)量收率、API密度、硫含量、酸值、氮含量、鐵含量；具體調(diào)合規(guī)則為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法，其特征在于步驟D所述多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型如下 采用n種組分原油調(diào)合具有m種優(yōu)化性質(zhì)的目標(biāo)原油的優(yōu)化模型為 min /(X) = [jw * (AX - Goal^ * [jW * (AX - Goal)\(6 ) IV1OOO O>v9OO 以上公式中，W= ooAo，其中W1, w2，Awm代表m種優(yōu)化性質(zhì)的權(quán)重； OOOwm_ ~au aU A aXn ann A anA= A21 2 a A ，其中aU代表參與調(diào)合的第j種原油的第i個(gè)性質(zhì)因子； V a , a n A a _ m\m2mn_ X= [X1, x2, A，Xn]T為n種原油質(zhì)量占比的一維向量；其約束條件為 Dx ^ X ^ Ux(7) Dg1 < Yj aVxJ ^ uS1，^ = 1,2,L m, 7 = 1,2,L n(8 ) I傘MXi+X2+ A +xn = I(9)其中，Ux = [Ux1, Ux2, A , Uxn]T, Dx = [Dx1, Dx2, A , DxJt 為步驟 C 中式(4)和式(5)所確定的設(shè)備約束的上、下限； Goal = [gl, g2，A, gm]T，這里gi代表調(diào)合后原油第i個(gè)性質(zhì)因子的優(yōu)化目標(biāo)值，該優(yōu)化目標(biāo)值設(shè)定的范圍上限是Ugi、范圍下限是Dgi、范圍內(nèi)定值是GiJUgi的取值取決于優(yōu)化方式
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法，其特征在于步驟E所述優(yōu)化計(jì)算采用多原油多性質(zhì)有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，具體如下 .1、算法公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多原油多性質(zhì)調(diào)合優(yōu)化方法，通過計(jì)算多種組分原油調(diào)合質(zhì)量配比，使目標(biāo)原油的多種性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)值。本發(fā)明的具體步驟依次如下建立原油性質(zhì)調(diào)合規(guī)則庫，進(jìn)行優(yōu)化預(yù)處理，根據(jù)原油調(diào)合設(shè)備實(shí)際工作能力設(shè)定設(shè)備約束大小，建立多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型，基于有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算獲得多種組分原油的最優(yōu)配比。本發(fā)明在調(diào)合規(guī)則庫和設(shè)備約束基礎(chǔ)上建立了多原油多性質(zhì)優(yōu)化模型，基于有約束自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，對(duì)經(jīng)過優(yōu)化預(yù)處理后的性質(zhì)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的優(yōu)化計(jì)算，獲得多種組分原油的最優(yōu)配比，避免原油調(diào)和中多種原油的配比靠人工計(jì)算，計(jì)算一致性差，計(jì)算效率低而且獲得配比不是最優(yōu)比例的情況發(fā)生。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102663221SQ20121005269
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者葉彥斐, 王柏林 申請(qǐng)人:河海大學(xué)