(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210785720.8 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 华东理工大 学 地址 200237 上海市徐汇区梅陇路13 0号 (72)发明人 杜文莉　王振雷　钱锋　田洲　 周钊　叶贞成　赵亮　 (74)专利代理 机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 专利代理师 陶玉龙　陆嘉 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于物料与能量耦合的多装置协同优化生 产方法及装置 (57)摘要 本发明涉及乙烯生产技术领域， 更具体的 说， 涉及一种基于物料与能量耦合的多装置协同 优化生产方法及装置。 本方法包括： 步骤S1、 根据 不同乙烯裂解炉装置的实际运行信息， 分析不同 乙烯裂解炉装置之间的能质耦合 关联关系； 步骤 S2、 确定决策变量； 步骤S3、 采集工厂中的运行历 史数据， 将产品收率、 燃料气消耗量以及超高压 蒸汽生成量分别拟合为随时间变化的曲线模型； 步骤S4、 根据物料与能量成本， 确定目标函数以 及相关约束条件， 结合曲线模型建立生产优化模 型； 步骤S5、 调用相应的求解器对生产优化模型 进行优化求解。 本发明通过研究多装置间的关联 耦合特性， 实现裂解炉系统物质流与能量流的协 同优化生产， 在提高工厂生产利润的同时避免了 能源浪费。 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 CN 115169873 A 2022.10.11 CN 115169873 A 1.一种基于物料与能量耦合的多装置协同优化 生产方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 根据不同乙烯裂解炉装置的实际运行信息， 分析不同乙烯裂解炉装置之间的 能质耦合关联关系； 步骤S2、 基于整个乙烯裂解炉系统层面的协同优化生产， 确定乙烯裂解炉系统的生产 优化模型的决策变量； 步骤S3、 采集工厂中的运行历史数据， 将产品收率、 燃料气消耗量以及超高压蒸汽生成 量分别拟合 为随时间变化的曲线模型； 步骤S4、 根据物料与能量成本， 确定目标函数以及相关约束条件， 结合步骤S3获得的曲 线模型， 建立乙烯裂解炉系统的生产优化模型； 步骤S5、 调用相应的求解器对步骤S4得到的乙烯裂解炉系统的生产优化模型进行优化 求解， 实现裂解炉系统物质流与能量 流的协同优化 生产。 2.根据权利要求1所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述步骤S1， 进一 步包括： 步骤S11、 针对不同炉型构造的乙烯裂解炉， 采集 不同裂解炉的实际运行信息； 步骤S12、 根据实际运行信息， 建立相对应的曲线方程以及约束条件， 分析不同乙烯裂 解炉装置之间的能质耦合关联关系。 3.根据权利要求1所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述步骤S2中的决策变量包括： 每种原料的进料量、 每个炉子的批次数、 每个批次的处理时间、 每个批次的起始和结束 时间、 每个批次处 理的原料类型。 4.根据权利要求1所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述步骤S3， 进一 步包括： 从乙烯工厂中采集产品收率、 燃料气消耗量以及超高压蒸汽生成量的运行历史数据分 别拟合为相应形式的曲线模型， 对应的表达式为： 式中， αi,j,l(t)表示炉子j裂解原料i时对应主产物l的收率； mfi,j(t)和msi,j(t)分别表示燃料气消耗 量和超高压蒸汽生成量； Di,j为炉子j裂解原料i的处 理量； ai,j,l， bi,j,l， ci,j,l， Fai,j， Fbi,j， Fci,j， Sai,j， Sbi,j， Sci,j均为模型参数。 5.根据权利要求4所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述步骤S4的目标函数为最大化乙烯裂解炉系统在总调度周期内的每日利润值， 对应 的表达式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169873 A 2其中， Pl为主产物l的价格； αi,j,l(t)表示炉子j裂解原料i时对应主产物l的收率； ti,j,k表示批次k的处 理时间； Pf和Ps分别为燃料气和超高压蒸汽的价格； Cs表示清焦成本， τ 为清焦天数， Tcycle表示整个 裂解周期， yi,j,k为二元变量； SVi为松弛变量， NB为批次数量， NF为裂解原料数量， NC为裂解炉数量， NP为考虑的主产 物数量， δ 为 惩罚因子 。 6.根据权利要求1所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述步骤S4的相关约束 条件包括物料约束、 整数约束、 时间约束、 非同步清焦约束、 附加 约束和变量约束。 7.根据权利要求6所述的基于物料与能量耦合的多装置协同优化生产方法， 其特征在 于， 所述物料约束， 对应的表达式如下： 式中， Fi为原料i的进料量， SVi表示松弛变量； 所述整数约束， 对应的表达式如下： 所述时间约束， 对应的表达式如下： S1,1＝Tcycle 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169873 A 3