本發(fā)明涉及加氫催化劑領(lǐng)域，特別涉及存儲(chǔ)介質(zhì)、加氫催化劑全生命周期管理方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、重質(zhì)油輕質(zhì)化的改質(zhì)技術(shù)是重油加工技術(shù)的關(guān)鍵；其中，重油加氫技術(shù)是許多煉油廠加工重油的首要選擇，也就是說(shuō)，重油加氫技術(shù)是重質(zhì)油輕質(zhì)化的主要途徑之一。

2、加氫催化劑的應(yīng)用貫穿重油加氫技術(shù)的始終，不斷地優(yōu)化加氫催化劑的使用工藝對(duì)于重油加氫技術(shù)有著積極的推動(dòng)作。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，在加氫催化劑在各個(gè)階段是依靠實(shí)驗(yàn)結(jié)果或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)對(duì)加氫催化劑工藝中的材料使用和工況調(diào)整進(jìn)行控制。

4、發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)中加氫催化劑的工藝優(yōu)化方式，至少存在以下缺陷：

5、實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與重油加氫的實(shí)際工況存在較大的差異(如原料的組分差異和用量的差異，以及裝置的性能差異等)，如此會(huì)影響在加氫催化劑各個(gè)生命周期中對(duì)其性能的正確分析。

6、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于通過(guò)對(duì)重油加氫工藝中的加氫催化劑生命周期進(jìn)行優(yōu)化管理，來(lái)提高加氫催化劑的整體性能優(yōu)化效果。

2、本發(fā)明提供了一種氫催化劑生命周期管理方法，包括步驟：

3、s11、在工藝反應(yīng)前，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑性能分析模型，分別確定出各加氫催化單劑的最優(yōu)孔徑、最優(yōu)表面積和最優(yōu)孔容，以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)使用溫度；

4、s12、在已知催化劑性能參數(shù)和催化劑總體積的情況下，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑裝填優(yōu)選模型分別確定各催化單劑的最優(yōu)裝填量；所述催化劑裝填優(yōu)選模型的構(gòu)建包括：分別構(gòu)建各催化單劑對(duì)應(yīng)的催化劑活性仿真模型，并依據(jù)多個(gè)催化劑活性仿真模型構(gòu)建最大化目標(biāo)函數(shù)的非線性的催化劑裝填優(yōu)選模型；

5、s13、在工藝反應(yīng)進(jìn)程中，以第一預(yù)設(shè)工況的當(dāng)前數(shù)據(jù)為輸入，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑預(yù)硫化仿真模型確定在達(dá)到硫化時(shí)間的平衡極限值時(shí)預(yù)設(shè)可控變量的最優(yōu)值；所述預(yù)設(shè)可控變量包括催化劑金屬量；所述第一預(yù)設(shè)工況包括硫化溫度、循環(huán)氫中硫化物濃度、床層溫升和升溫速率數(shù)據(jù)；

6、s14、以第二預(yù)設(shè)工況的當(dāng)前數(shù)據(jù)為輸入，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑反應(yīng)仿真模型確定催化劑活性低于預(yù)設(shè)閾值的時(shí)間點(diǎn)。

7、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，還包括：

8、s15、在加熱條件下，利用熔融浸出劑與廢催化劑反應(yīng)，將有價(jià)金屬氧化物和硫化物轉(zhuǎn)化為水溶性鹽；在分離濾液濾渣后，通過(guò)淀和/或萃取回收所述濾液中金屬。

9、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述催化劑性能分析模型的構(gòu)建方法包括：

10、獲取目標(biāo)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，包括在不同運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間下的溫度數(shù)據(jù)、加氫催化劑數(shù)據(jù)、原料油數(shù)據(jù)和加氫重油數(shù)據(jù)；所述加氫催化劑數(shù)據(jù)包括各所述催化單劑的孔徑、表面積、孔容；

11、計(jì)算用于表征各所述催化單劑的催化劑性能的雜質(zhì)脫除率，包括：根據(jù)所述原料油數(shù)據(jù)和所述加氫重油數(shù)據(jù)確定雜質(zhì)含量，并計(jì)算雜質(zhì)脫除率；

12、以所述催化單劑的孔徑、表面積、孔容和溫度數(shù)據(jù)為建模數(shù)據(jù)，訓(xùn)練bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，生成以溫度、孔徑、表面積、孔容為輸入，以雜質(zhì)脫除率為輸出的催化劑性能分析模型。

13、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述催化劑活性仿真模型的構(gòu)建方法包括：

14、對(duì)于每個(gè)反應(yīng)器，分別以催化單劑在不同采樣時(shí)間的孔隙率、體積、比例系數(shù)、催化劑性能參數(shù)為建模數(shù)據(jù)訓(xùn)練bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立對(duì)應(yīng)的活性仿真模型；所述活性仿真模型以孔隙率、比例系數(shù)、催化劑體積為輸入，并以雜質(zhì)脫除率為輸出。

15、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述依據(jù)多個(gè)催化劑活性仿真模型構(gòu)建最大化目標(biāo)函數(shù)的非線性的催化劑裝填優(yōu)選模型，包括：

16、所述目標(biāo)函數(shù)包括：

17、fmax＝max(fs)+max(fm)?+max(fc)???(公式4)；

18、式中：fmax代表最大化所有催化劑的雜質(zhì)脫除率，fs、fm、fc代表脫硫催化劑、脫金屬催化劑、脫殘?zhí)即呋瘎┑幕钚苑抡婺Ｐ汀?/p>

19、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述催化劑預(yù)硫化仿真模型的構(gòu)建方法包括：

20、根據(jù)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算不同采樣時(shí)間的脫硫率、脫金屬率和脫殘?zhí)悸?，再將各?shù)據(jù)歸一化處理進(jìn)而擬合出代表催化劑活性的參數(shù)；

21、利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法訓(xùn)練以多周期的裝置運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)中的催化劑金屬量、硫化溫度、循環(huán)氫中硫化物濃度、床層溫升和升溫速率數(shù)據(jù)為輸入，得到以脫雜質(zhì)率、硫化時(shí)間為輸出的催化劑預(yù)硫化仿真模型。

22、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述催化劑反應(yīng)仿真模型的構(gòu)建方法包括：

23、依據(jù)pearson積矩相關(guān)系數(shù)計(jì)算裝置運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)中各參數(shù)與床層總壓降、熱點(diǎn)溫度的相關(guān)性，以相關(guān)性強(qiáng)弱由大到小排序，分別取前五個(gè)相關(guān)性最強(qiáng)的關(guān)鍵參數(shù)；

24、所述pearson積矩相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法包括公式：

25、

26、式中：xo代表不同采樣時(shí)間的某個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，yo代表不同采樣時(shí)間的床層總壓降，o＝1，...，n，n為參數(shù)樣本個(gè)數(shù)。

27、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，用于計(jì)算所述雜質(zhì)脫除率的公式包括：

28、

29、式中：ai代表各種雜質(zhì)，其中i＝s，c，m，分別為硫、殘?zhí)?、金屬，為不同采樣時(shí)間點(diǎn)的雜質(zhì)脫除能力，j＝1，....，n，為原料油中的雜質(zhì)含量，為加氫處理后的重油中雜質(zhì)含量。

30、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，用于計(jì)算脫硫催化劑、脫金屬催化劑和脫殘?zhí)即呋瘎┑目紫堵实墓桨ǎ?/p>

31、

32、式中：di代表不同催化單劑的孔隙率；其中，i＝s、c或m，分別代表硫、殘?zhí)亢徒饘伲籿i是對(duì)應(yīng)催化單劑在反應(yīng)器中裝填的體積；vio是對(duì)應(yīng)單顆催化劑的體積，vik是對(duì)應(yīng)單顆催化劑的孔容；

33、用于計(jì)算各所述催化單劑比例系數(shù)的公式包括：

34、

35、式中：ki代表各所述催化單劑占所有催化劑比例的系數(shù)。

36、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述根據(jù)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算不同采樣時(shí)間的脫硫率、脫金屬率和脫殘?zhí)悸剩賹⒏鲾?shù)據(jù)歸一化處理進(jìn)而擬合出代表催化劑活性的參數(shù)，包括：

37、將各雜質(zhì)脫除率數(shù)據(jù)利用歸一化方法消除各指標(biāo)之間的量綱影響的公式包括：

38、

39、式中：為歸一化后的雜質(zhì)脫除率，ai代表各種雜質(zhì)，其中i＝s，c，m，分別為硫、殘?zhí)?、金屬，為不同采樣時(shí)間點(diǎn)的雜質(zhì)脫除能力，j＝1，....，n；

40、針對(duì)同一采樣時(shí)間的數(shù)據(jù)，用于擬合催化劑活性參數(shù)的公式包括：

41、

42、式中：代表j時(shí)刻的催化劑活性參數(shù)，為歸一化后j時(shí)刻的脫硫率，為歸一化后j時(shí)刻的脫殘?zhí)悸?，為歸一化后j時(shí)刻的脫金屬率。

43、在本發(fā)明的另一面，還提供了一種氫催化劑生命周期管理裝置，包括：

44、性能優(yōu)化單元，用于在工藝反應(yīng)前，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑性能分析模型，分別確定出各加氫催化單劑的最優(yōu)孔徑、最優(yōu)表面積和最優(yōu)孔容，以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)使用溫度；

45、裝填量確定單元，用于在已知催化劑性能參數(shù)和催化劑總體積的情況下，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑裝填優(yōu)選模型分別確定各催化單劑的最優(yōu)裝填量；所述催化劑裝填優(yōu)選模型的構(gòu)建包括：分別構(gòu)建各催化單劑對(duì)應(yīng)的催化劑活性仿真模型，并依據(jù)多個(gè)催化劑活性仿真模型構(gòu)建最大化目標(biāo)函數(shù)的非線性的催化劑裝填優(yōu)選模型；

46、金屬量?jī)?yōu)化單元，用于在工藝反應(yīng)進(jìn)程中，以第一預(yù)設(shè)工況的當(dāng)前數(shù)據(jù)為輸入，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑預(yù)硫化仿真模型確定在達(dá)到硫化時(shí)間的平衡極限值時(shí)預(yù)設(shè)可控變量的最優(yōu)值；所述預(yù)設(shè)可控變量包括催化劑金屬量；所述第一預(yù)設(shè)工況包括硫化溫度、循環(huán)氫中硫化物濃度、床層溫升和升溫速率數(shù)據(jù)；

47、活性壽命預(yù)測(cè)單元，用于以第二預(yù)設(shè)工況的當(dāng)前數(shù)據(jù)為輸入，通過(guò)預(yù)設(shè)的催化劑反應(yīng)仿真模型確定催化劑活性低于預(yù)設(shè)閾值的時(shí)間點(diǎn)。

48、優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中，還包括：

49、回收優(yōu)化單元，用于在加熱條件下，利用熔融浸出劑與廢催化劑反應(yīng)，將有價(jià)金屬氧化物和硫化物轉(zhuǎn)化為水溶性鹽；在分離濾液濾渣后，通過(guò)淀和/或萃取回收所述濾液中金屬。

50、在本發(fā)明的另一面，還提供了一種氫催化劑生命周期管理設(shè)備，包括：

51、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；

52、處理器，用于調(diào)用并執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的氫催化劑生命周期管理方法的各個(gè)步驟。

53、在本發(fā)明實(shí)施例的另一面，還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的氫催化劑生命周期管理方法的各個(gè)步驟。

54、所述氫催化劑生命周期管理設(shè)備包括存儲(chǔ)在介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，當(dāng)所述程序指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行以上各個(gè)方面所述的方法，并實(shí)現(xiàn)相同的技術(shù)效果。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

56、本發(fā)明中，以加氫裝置的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用了仿真技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的加氫催化劑工藝中各階段的數(shù)據(jù)模型；本發(fā)明通過(guò)對(duì)各階段的工藝參數(shù)的測(cè)定及發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重油加氫工藝中的加氫催化劑生命周期進(jìn)行整體全面的優(yōu)化管理；進(jìn)而也就有效的提高了加氫催化劑的整體性能優(yōu)化效果。

57、上述說(shuō)明僅為本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚地了解本發(fā)明的技術(shù)手段并可依據(jù)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，同時(shí)為了使本發(fā)明的上述和其他目的、技術(shù)特征以及優(yōu)點(diǎn)更加易懂，以下列舉一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。