基于SVM-BOXPLOT的乙烯生产过程异常工况监测与诊断

乙烯作为化工生产的重要原材料,需求量持续增加,但它也是高能耗产业,其生产运行状态直接关系到能效的高低,进而影响企业的经济效益。因此,乙烯生产运行工况的智能识别对节能降耗意义重大。针对直接影响乙烯生产过程能效水平的异常工况智能识别问题,以能够反映乙烯生产能效与能耗的关键指标——乙烯收率、丙烯收率及综合能耗为基础,使用IPSO优化SVM-BOXPLOT的方法对乙烯生产过程进行异常工况智能识别。通过机理分析与数据分析相结合的方法对监测数据降维,用SVM对生产数据进行工况分类,缩小异常识别范围,最后用BOXPLOT进行异常工况识别。将其与在线监测系统相结合应用于某石化企业生产中,所提出的异常工况监测与诊断方案模型精度更高,收敛速度更快,既实现了乙烯生产过程异常工况的监测与诊断,又满足了实际运行工况的工艺要求,保证了异常识别的实时性、准确性。     

乙烯装置系统能效模型及其价值优化

针对乙烯过程设计了一套能效体系,用于衡量整个系统的能效高低,为价值优化作为目标参考.对裂解气换热器以及裂解过程进行了能效的评估示例,建立了乙烯生产系统模型,同时分析了如COT温度、压力等对裂解产物分布影响较大的可调节工况条件因素,完成其灵敏度分析以及模型的验证,找到系统能效最优的工况点,可以用于对乙烯整个生产过程进行能效监测和诊断.     

煤制烯烃生产能效的计算与诊断方法

为保证煤制烯烃生产装置的长期稳定运行,以神华宁煤煤制烯烃生产系统的乙烯装置、聚丙烯装置、聚乙烯装置和液氨装置为例,选取单位产品能耗和有害物质排放作为能效诊断指标,介绍了装置能效的评估模型、计量范围及各装置能效计算过程和对标基准的确定。采用该方法,当产品能耗或有害物质排放超过基准值时,可判定装置出现问题,有助于企业提前发现生产异常,排除故障。     

技术进步 促进节能增效

建设能效管理系统(EEMS),实现对水泥企业生产用能过程的全面监测、分析和评估,通过对能源消耗过程信息化、可视化管理,优化企业生产工艺用能过程,科学、合理地制定企业能耗考核标准和考核体系,有效降低企业生产能耗,全面提升企业能效管理水平。     

基于软测量的设备异常识别技术研究

针用各类传感器监测系统运行过程中的异常是企业常用方法,但由于技术障碍或成本原因已无法满足工厂在复杂环境下对设备运行稳定性、可靠性更高的要求。设备异常识别技术作为智能制造的重要技术组成部分,已成为设备异常识别的研究热点。本文通过引入软测量的技术,基于企业工艺数据、设备运行机电数据、过程实时数据等,结合数据管理、软测量模型建立和异常结果发布等相关技术,设计了设备异常识别系统模型。在实例分析中,采用GA-BP算法实现了设备状态的实时监测以及异常识别,验证了软测量技术在设备异常识别系统中算法实现的可行性。     

基于时序数据融合的乙烯装置能效价值研究及应用

为了获取乙烯装置的能效价值,提出基于k-means聚类的多变量时序数据线性最小方差优化融合算法及其证明。采用改进的k-means聚类算法对乙烯装置能耗相关时序数据进行聚类分析,获取多变量时序数据的分类及其聚类中心,以各聚类中心计算每个时序变量均方差,并用线性最小方差优化融合算法对各聚类中心加权向量融合,提取乙烯装置能效价值的多维数据虚拟标杆。提出采用多维能效价值雷达曲线展示虚拟标杆与能耗相关的多维数据,直观揭示各年度装置的运行状态与操作水平,准确找出产生能耗的主要原因及提高能效的主要方向。提出的方法不但为乙烯装置的能效评估提供了可行方法,也可应用到其他流程装置的能效评估。     

基于改进深度强化学习的乙烯裂解炉操作优化

乙烯裂解炉是乙烯生产的核心,对其生产操作优化的研究在提高乙烯工厂生产水平和经济效益方面具有重要意义。裂解炉中的裂解过程具有高维度、多模态和非线性的特征,传统优化方法难以实现根据工况变化的操作优化。针对上述问题,提出基于改进TD3深度强化学习算法的乙烯裂解炉操作优化,首先结合裂解过程将裂解炉一个运行周期内的操作策略视为顺序决策,利用实际生产过程数据和人工神经网络对裂解炉生产过程建模作为强化学习智能体交互的环境,然后引入多评价网络机制估计动作价值,有效缓解TD3训练缓慢和策略保守的现象,最后应用该算法求解乙烯裂解炉生产操作优化问题得到有效的优化策略,验证了所提算法的有效性。实验结果表明,所提出的操作优化策略显著提高了裂解炉主要产物的收率。     

烯烃厂的结焦控制——降低炉管结焦：表面涂层材料和冶金技术的完美结合

乙烯裂解炉中,结焦的形成会减少产品收率,增加能耗并缩短炉管设计寿命。乙烯生产人员通常要为因产品收率下降而平衡运行周期,并在此方面作出努力。延长两次清焦操作之间的有效生产时间已成为烯烃生产企业所追求的目标。     

优化裂解原料及生产运行

独山子乙烯装置自１９９５年８月６日投料开工以来,已４年３个月。目前,化工市场竞争异常激烈,提高乙烯厂经济效益,优化裂解原料及生产运行至关重要。根据理在化工市场情况,使原料轻质化、烷烃化,同时优化裂解炉运行方案提高乙烯收率、降低能耗、经济效益。因而通过下列几个方面对乙烯运行提出几点优化建议。     

裂解炉先进控制在四川石化的应用

本文对中国石油四川石化80万吨/年乙烯裂解炉控制实际情况进行剖析,研发先进控制器在原料组份发生变化、燃料气组成发生变化、裂解炉负荷升降过程中以及相关控制单回路SS温度、炉膛负压、DS比值控制、炉膛温度分布等变化时,裂解炉COT波动范围能控制在1-3℃内,乙烯装置双烯收率最高,能耗最低,乙烯装置在最经济工况运行。     

Energy efficiency evaluation based on DEA integrated factor analysis in ethylene production

Energy efficiency evaluation plays an important role in energy efficiency improvement of the ethylene production.It is observed from the actual production data that the ethylene production energy efficiency often varies with the complex production working conditions. In the favored methods for energy efficiency evaluation,DEA models may showpoor resolution when directly used to evaluate the efficiency values. Therefore, a newenergy efficiency evaluation method for ethylene production is proposed based on DEA integrated factor analysis with respect to operation classification. Three key factors, including raw material composition, cracking depth and load rate, are taken into account in determining the production working conditions by means of k-means algorithm.Based on the multi-working conditions mode the energy efficiency evaluation of the ethylene production is made by using DEA model, where the most related energy data are screened by factor analysis.Furthermore, the supporting decision of energy efficiency improvement is provided to the operators. The accuracy and effectiveness of the proposed method are illustrated by applying in a practical ethylene production,which gives more effective energy efficiency evaluation in the complicated working conditions of ethylene production with declined dimension of input indicators.     

Soft-sensing modeling and intelligent optimal control strategy for distillation yield rate of atmospheric distillation oil refining process

It is a challenge to conserve energy for the large-scale petrochemical enterprises due to complex production process and energy diversification. As critical energy consumption equipment of atmospheric distillation oil refining process, the atmospheric distillation column is paid more attention to save energy. In this paper, the optimal problem of energy utilization efficiency of the atmospheric distillation column is solved by defining a new energy efficiency indicator — the distillation yield rate of unit energy consumption from the perspective of material flow and energy flow, and a soft-sensing model for this new energy efficiency indicator with respect to the multiple working conditions and intelligent optimizing control strategy are suggested for both increasing distillation yield and decreasing energy consumption in oil refining process. It is found that the energy utilization efficiency level of the atmospheric distillation column depends closely on the typical working conditions of the oil refining process, which result by changing the outlet temperature, the overhead temperature, and the bottom liquid level of the atmospheric pressure tower. The fuzzy C-means algorithm is used to classify the typical operation conditions of atmospheric distillation in oil refining process. Furthermore, the LSSVM method optimized with the improved particle swarm optimization is used to model the distillation rate of unit energy consumption. Then online optimization of oil refining process is realized by optimizing the outlet temperature, the overhead temperature with IPSO again. Simulation comparative analyses are made by empirical data to verify the effectiveness of the proposed solution.     

基于EPI的乙烯行业效率分析

为了有效评价乙烯行业的能效水平,寻找能效改进机会,针对乙烯装置数据特点,结合能源消耗中的活动影响、结构影响与强度影响等因素,提出基于能源绩效指标(EPI)的乙烯行业能源效率评价方法。在能效分析的基础上,结合数据包络分析(DEA)方法,将能效指标与产物收率综合进行分析评价。最后,给出了针对若干装置能源数据的分析评价实例,实验结果验证了该方法的准确性与有效性,为乙烯装置效率评价提供了新思路。     

基于IDA-DEA的乙烯工业能效评价方法研究及应用

为有效分析乙烯生产装置的能效状态,评价乙烯行业的能效水平,并寻找提高乙烯能效的改进方法,提出了一种基于IDA-DEA的乙烯行业能效评价方法。首先运用IDA分解方法获得影响能源消耗的活动、结构与强度3个能源绩效指标（EPI）;然后使用基于投入-产出松弛变量的数据包络分析方法（DEA）对活动、结构与强度能源绩效指标进行分析,得到提高乙烯装置能效和产量的改进方向;最后,为提高乙烯装置生产提供操作指导。实验结果验证所提方法的可行性和有效性,为石化行业节能降耗提供了新思路。     

有机朗肯循环在多品位余热发电中的应用

低温余热的充分利用能够有效提高能源的利用效率、降低生产企业的能耗。本文以含硫天然气净化厂生产过程产生的余热为研究对象，对余热资源品位、余热回收潜能进行了分析和评价。通过对不同的余热发电方案进行分析对比，提出了以有机朗肯循环（ORC）为基础的多品位余热发电方案（MG-ORC），并对该发电方案进行了热力学分析。借助正交实验手段和多目标优化方法，对不同循环工质条件下MG-ORC发电方案的性能进行了对比分析，结果表明：工质R-600较其余4种工质表现出更优的综合性能，MG-ORC发电系统热效率为17.7%，净输出功率约2600kW。MG-ORC发电方案能够有效合理利用含硫天然气净化厂产生的余热，实现了能源的按质用能和梯级利用。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的乙烯裂解炉操作优化

现有的乙烯裂解炉优化通常只针对两个目标函数即产物乙烯和丙烯的收率，并且采用遗传算法的收敛效果一般，故提出一种基于改进NSGA-Ⅱ算法来研究一个多目标运行的解决方案，以此来解决乙烯裂解炉的固定周期操作优化问题，即在增大产物乙烯和丙烯收率的同时减少原料以及蒸汽流量来提高整体运行状况。把具体问题量化为数学模型，分析了原料气烃比、原料流量、出口温度对乙烯和丙烯收率的影响。实验结果表明，相较于原有操作条件，提出的优化方案具有良好的可行性。     

扬子乙烯装置节能降耗潜力分析

针对扬子乙烯装置能耗现状,分析了装置的节能降耗潜力,提出对应的措施。重点在于提高乙烯收率,降低乙烯损失,减少燃料、蒸汽和水的消耗。     

固定床造气炉的节能降耗

造气工段是合成氨生产中能耗最高、余热最多的工段,因此降低煤耗、蒸汽消耗、电耗以及做好余热回收工作是降低合成氨生产综合能耗和生产成本最有效的途径。目前我国众多小型化肥企业的造气工艺主要采用常压固定床间歇气化技术,许多企业对现有工艺状况及控制方案进行改造创新,从而达到节能降耗的目的。简要介绍了节能降耗的几个关键因素及优化措施。     

层次线性优化融合及在乙烯行业能耗指标提取中的应用

传统的乙烯装置能耗评估没有考虑不同装置之间原料、工艺技术和装置规模的差异,且能耗统计方法标准不统一,影响了结果的可比性。针对乙烯装置不同工艺、规模以及不同装置能耗数据(燃料、电、蒸汽和水)分布特点,采用对数据分布适应性好的层次线性优化融合算法提取能耗指标。该算法根据时序数据方差求权重实现最优线性融合,剔除异常能耗数据,保证指标融合质量。应用实例验证了层次线性优化融合算法的有效性,可得到各类乙烯装置及全行业的乙烯能耗多参数指标,有助于找到节能降耗的方向与量化目标,也可用于其他流程装置能耗指标的提取。