基于随机规划的炼厂氢网络改造设计

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1、基于随机规划的炼厂氢网络改造设计111*2宣吉，廖祖维，荣冈，阳永荣1（工业控制技术国家重点实验室，浙江大学智能系统与控制研究所，浙江杭州3100272化学工程国家重点实验室（浙江大学），化学工程与生物工程学系，浙江杭州310027）摘要：氢气是炼油企业重要的战略资源。越来越多的炼油企业开始改造其氢网络以应对日趋严格的环保标准和产品质量。炼厂的氢气产耗量受原油供应和产品需求的变化而随机波动，这使得传统的确定性模型无法有效描述氢网络设计问题。本文针对氢网络的改造设计问题，建立了同时考虑设计和调度问题的集成优化模型。采用基于场景的二阶段随机规划方法表达氢网络运行中的不确定因素，通过将

2、决策变量分为一阶和二阶决策变量，优化计算使第一阶段决策成本与第二阶段决策的期望成本之和最小。算例表明了本文所提方法的有效性和与传统的确定性方法相比的优越性。关键字：氢网络；随机规划；改造设计中图分类号：TQ021.8文献标识码：A文章编号：Hydrogennetworkretrofitdesigninrefinerybasedonstochasticprogramming111*2XuanJi，LiaoZuwei，RongGang，YangYongrong1（StateKeyLaboratoryofIndustrialControlTechnology,InstituteofCy

3、ber-SystemandControl,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China2StateKeyLaboratoryofChemicalEngineering,DepartmentofChemicalEngineeringandBiochemicalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China）Abstract:Hydrogenisanimportantutilityamongrefineries.Moreandmorerefineriesstartretrofittingthei

4、rhydrogennetworkstomeettherisingenvironmentalregulationandproductstandard.Theproductionandconsumptionamountofhydrogenarefluctuatedwithcrudeoilsupplyandproductdemand.Consequently,thetraditionaldeterministicdesignmethodsarenotenoughtotreatsuchretrofitproblems.Inthispaper,anintegratedmodelthatco

5、nsidersdesigningandschedulingtogetherisestablished.Two-stagestochasticprogrammingbasedonscenarioisproposedtodealwiththeseuncertainties.Decisionvariablesaredividedintofirst-stagevariablesandsecond-stagevariables,tominimizethesummarycostoffirst-stageandsecond-stage.Examplestudydemonstratestheef

6、fectivenessofthemethodcomparingwiththetraditionaldeterministicmethod.Keywords:hydrogennetwork；stochasticprogramming；retrofitdesign采用增加制氢装置或提纯装置的做法。与提纯装置引言相比，制氢装置投资费用更大，且会因释放CO2氢气被广泛应用于炼厂加氢工艺中。加氢精制、而污染环境。因此，增加提纯设备，优化氢气网络加氢裂化等操作对于提升产品质量和环境保护极是更为经济、环保的选择。重要。随着含硫原油和重质原油加工比例的逐渐增与此相对应，国内外学者开展了大量的氢网

7、络[2]加以及环保要求的日益严格，加氢工艺对氢气的需优化研究工作。Alves等首先提出了基于图形夹[3,4,5,6]求量不断扩大。而另一方面，芳烃需求的降低又导点的氢网络优化方法，并被随后的研究者不致重整装置的供氢量减少，仅仅由重整装置的副产断发展和完善。随后，数学规划方法也被引入这个[1][7]氢气已不能满足需要。为满足氢气需求，一般领域，Hallale等用超结构描述氢网络，并且考虑2009-07-10收到初稿，2009-08-31收到修改稿Receiveddate：2009-