关键词：石化过程;;多变量;;操作优化;;遗传算法;;目标函数
摘 要：由于原油性质、产品要求等因素变化,石化生产单元的实际操作常常偏离设计工况,造成能耗提高、产品分布变差等一系列问题。如何适应工况变化,在不改变流程和设备的条件下,契可调参数调整,使单元始终处于理想状态运行,一直是石化工业高度关注的问题。为此本文开展了基于模拟数据的石化过程多变量操作优化研究。主要为:一、针对石化单元可调操作变量多,且各自对目标函数的作用机理不同,对PRO/II、ASPEN模拟计算速率的影响不同,提出了基于灵敏度分析、极差分析和方差分析的操作变量优选方法,以强化对目标函数的影响和改善模拟计算的收敛特性。二、有效强化和丰富了寻优约束。包括新增单元间约束如热联合和热出料约束,强化产品质量约束、机泵负荷约束和模拟收敛特性约束等,不但大规模规避了不合理的模拟计算,缩小了寻优区域,提高了计算效率,更使优化解更贴近实际。三、遗传算法全局寻优能力强,基于数据的多变量操作优化亦多用其作为最优化计算手段,但实施过程普遍存在数据震荡大,模拟计算慢、甚至搜索停滞的问题。为此本文提出了以当次最优值为中心的小区域搜索方法,在得到小区域更优值后便转入下一代寻优,以逐步逼近全局最优值。同时还做了其他改进,包括:1)用精英策略改善寻优过程适应度衰退;2)如下代个体中存在与上代相同的个体,则直接赋值下代,以避免重复计算;3)用粒子群算法的选择操作替代遗传算法的选择操作,以提高其局部寻优能力。四个方面的改进可使GA计算速度提高至少2倍。四、通过Excel VBA编程实现了在Excel界面下对PRO/II文件的调用,不但提高了模拟计算效率,还为用户提供了友好的操作界面。同时,在VBA编程中嵌入了实施上述改进的遗传算法,契PRO/II、Excel、改进遗传算法三者之间的自动数据通讯,实现了复杂石化过程的多变量自动寻优。通过上述改进使得基于模拟数据的复杂化工过程多变量操作优化方法更为快捷、完善和可靠。某80万吨/年蜡油催化裂化装置主分馏塔和吸收稳定单元的应用表明,本文发展的方法是可行的。其选用一中流量、贫柴油流量和补充吸收剂流量作为优化变量,仅经过13代遗传算法寻优,便得到最佳变量组合,在其状态下操作单元可增效1461万元/年。
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