[发明专利]一种芳烃歧化生产环节的产物预测方法和系统

说明书

本发明公开了一种芳烃歧化生产环节的产物预测方法和系统，实现关键产物浓度信息的预测技术。其技术方案为：选择对关键产物影响较大的操作参数作为模型输入，以芳烃歧化过程的关键性能指标作为输出。同时利用歧化的机理模型获得初始样本，采用交叉验证的方法获得多个子Kriging代理模型，通过随机生成大量候选样本点，寻找出其中交叉验证方差与稀疏度之和最大的点作为新采样点，再利用机理模型计算出该点的真实输出，加入到原始样本集中，重新训练代理模型。最终得到完整的描述歧化过程的代理模型，实现对歧化生产过程的模拟，可以为实时生产过程中产物产率的预测以及操作条件的优化提供便利。

技术领域

本发明涉及芳烃歧化生产环节中实现关键产物浓度信息的预测技术，具体涉及基于交叉验证与稀疏度的代理模型完整描述原有工业过程，对芳烃歧化生产环节通过代理模型进行建模，从而对芳烃歧化生产环节的关键产物的浓度信息进行预测的技术。

背景技术

二甲苯是基本的有机化工原料，它广泛地应用于工业生产，对现代化工业的发展有着极其重要的影响。甲苯歧化是生产对二甲苯的重要环节，甲苯歧化反应将甲苯转化成苯和二甲苯。甲苯歧化装置与芳烃装置结合起来，可以最大限度的提高高品质的苯和对二甲苯产量，同时也将低品质的甲苯和重质芳烃等副产品降到最低。

甲苯歧化工艺简流程图如图1所示。新鲜进料先与富含氢气的循环气混合，与热反应器1的排出物换热后进入加热炉2，在加热炉2内汽化，达到反应温度时，热的蒸汽进料送至反应器1，然后向下流过固定床催化剂。反应器1的产物通过与混合进料换热器3换热，进行冷却。然后送至一个气液分离罐5。氢气从分离罐5顶部抽出通过压缩机4进入换热器3，再返回反应器1，小部分循环气用来吹扫，清除循环线路中积累的轻质轻。分离器5底部的液体送至汽提塔6，汽提塔6塔顶的轻质烃类冷却后分离出气、液相产品，反应产物中的苯和二甲苯产品，伴随未反应的甲苯和C₉芳烃，从汽提塔6底部抽出，再通过后续精馏装置(包括苯塔7、甲苯塔8、二甲苯塔9、C₉芳烃塔10)对其中的纯苯、循环甲苯、C₈芳烃以及重芳烃进行分离，部分循环利用。

实际生产过程中，歧化过程的温度、压力、进料流量、进料组分浓度等参数都会由于操作条件的改变发生间歇或者周期性的波动，某些参数对最终的关键产物产率影响较大，操作不当很容易对整个生产过程造成较大的影响。但是直接将歧化过程的机理模型用于仿真和优化会导致计算耗时过长和计算费用过高等问题。因此，建立一个与实际工艺相符，能准确反映产物浓度等关键性能指标的代理模型，对指导实际工业生产具有重要意义。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种芳烃歧化生产环节的产物预测方法和系统，通过对整体歧化环节的完整描述建立代理模型，基于代理模型正确预测产物浓度随进料以及操作参数改变的变化情况，从而保证产品质量和生产过程的稳定运行。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种芳烃歧化生产环节的产物预测方法，方法包括：

步骤1：接收选定的芳烃歧化生产环节的操作条件作为代理模型的输入变量，接收选定的芳烃歧化生产环节的产物产率作为代理模型的输出变量，设定输入变量的上下限范围，生成若干个初始样本点，利用机理模型获得所有初始样本点的实际输出响应值，同时生成测试样本集用于代理模型的精度验证；

步骤2：根据初始样本点以及初始样本点的实际输出响应值，建立多个子Kriging代理模型；

步骤3：在样本空间内随机生成多个候选采样点，分别计算该多个候选采样点在该多个子Kriging代理模型上的输出响应值，并得到每个候选采样点在该多个子Kriging代理模型上的输出响应值的交叉验证方差；