專利名稱：一種煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工高硫高酸原油煉油裝置高溫部位(酸值范圍O 4. 0wt%，硫含量O 6. 0mgK0H/g，溫度范圍180 420°C )腐蝕剩余壽命預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
煉油工業(yè)是以石油為原料生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等石油產(chǎn)品的能源行業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著世界各國對(duì)石油的需求量劇增 ，石油的深度開采，使得劣質(zhì)、重質(zhì)原油的產(chǎn)量逐年增加，這些劣質(zhì)、重質(zhì)原油呈現(xiàn)出高酸、高硫的變化趨勢，而在煉制過程中，這些原油中的酸和硫會(huì)腐蝕煉油裝置，影響裝置的安全運(yùn)行，影響產(chǎn)品的收率和質(zhì)量，增加企業(yè)檢維修成本，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還有可能造成極其嚴(yán)重的環(huán)境污染、災(zāi)難性的人身及設(shè)備安全事故。特別是高溫部位的腐蝕已經(jīng)成為威脅煉油裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的主要隱患之一?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，高硫高酸原油中的環(huán)烷酸和硫是造成煉油裝置高溫設(shè)備腐蝕失效的最主要原因，而影響高溫環(huán)烷酸和硫腐蝕的因素又很多，包括材料種類、油品酸值、硫含量、溫度條件、流速條件等，這些因素之間復(fù)雜的協(xié)同作用，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生腐蝕，目前沒有定量的物理模型可以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。因此如何有效的預(yù)測受環(huán)烷酸和硫腐蝕影響的煉油設(shè)備的剩余壽命，保障煉油裝置的安全運(yùn)行是擺在我們面前亟待解決的一個(gè)問題。針對(duì)煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命的預(yù)測問題，目前采用的方法主要有定期定點(diǎn)測厚；現(xiàn)場腐蝕掛片；基于灰色預(yù)測理論或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。對(duì)于定期定點(diǎn)測厚來說，檢測位置和檢測周期的確定比較困難，往往依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)制定檢測規(guī)范，缺乏理論依據(jù)?，F(xiàn)場腐蝕掛片周期過長，安裝和拆卸極不方便?；诨疑A(yù)測理論方法所需樣本數(shù)量少，計(jì)算簡單，但由于在實(shí)際情況中腐蝕速率具有較大波動(dòng)特性，其時(shí)間序列不夠光滑，采用灰色預(yù)測模型獲得的預(yù)測精度偏低。而基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法容易陷入局部最優(yōu)解，訓(xùn)練效率低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與模型參數(shù)難以確保最優(yōu)，且由于以經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化為訓(xùn)練準(zhǔn)則，存在著過學(xué)習(xí)和低泛化的問題，難以保證預(yù)測精度，限制了其在實(shí)際過程中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于加工高硫高酸原油煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中難以精確預(yù)測腐蝕剩余壽命的問題。本發(fā)明所述的加工高硫高酸原油煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法，步驟如下I)通過模擬試驗(yàn)獲得煉油裝置高溫部位金屬材料在不同的油品酸值、硫含量、溫度和流速條件下的腐蝕速率；2)依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)方法(LS-SVM)，建立油品酸值、硫含量、溫度、流速等影響因素與腐蝕速率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；3)測量煉油裝置高溫部位工藝介質(zhì)的酸值、硫含量、溫度和流速，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行腐蝕速率的預(yù)測；4)測量煉油裝置高溫部位的平均剰余壁厚，根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)條件獲得最小要求壁厚，利用得到的平均剰余壁厚、最小要求壁厚和預(yù)測出的腐蝕速率，計(jì)算出腐蝕剩余壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果綜合考慮多種因素的協(xié)同腐蝕作用，運(yùn)用基于結(jié)構(gòu)最小化原則的最小ニ乘支持向量機(jī)方法，建立了腐蝕影響因素與腐蝕速率之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并編制成計(jì)算機(jī)程序，能夠快速、準(zhǔn)確的預(yù)測出加工高硫高酸原油裝置高溫部位的腐蝕剩余壽命，為煉油裝置的安全運(yùn)行提供技術(shù)支持。


圖I是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的描述。I)通過模擬試驗(yàn)獲得煉油裝置高溫部位金屬材料在不同的油品酸值、硫含量、溫度和流速條件下的腐蝕速率。試驗(yàn)裝置采用高溫反應(yīng)釜，采用白油為基油，以環(huán)烷酸模擬原油酸值，以十二硫醇模擬原油中硫含量。酸值范圍0 4. Owt %，硫含量0 6. 0mgK0H/g,溫度范圍180 420°C，流速范圍0 30m/s。試驗(yàn)的金屬材料包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、銅、鋁、鈦或其他金屬材料。試驗(yàn)的金屬材料依據(jù)SY/T 5273-91《油田采出水用緩蝕劑性能平價(jià)方法》中的規(guī)定的試片規(guī)格進(jìn)行加工，試片使用前進(jìn)行丙酮和こ醇除油、干燥處理后稱重。試驗(yàn)完畢后，從高溫反應(yīng)釜中取出試片，用丙酮洗去試片上的油潰和腐蝕產(chǎn)物，再用こ醇洗去試片上的丙酮，稍微用冷風(fēng)干燥，置于干燥器24小時(shí)后稱重，并按下式計(jì)算平均腐蝕速率\。
權(quán)利要求
1.一種煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法，溫度范圍180 420°C，其特征在于包括以下步驟 1)通過模擬試驗(yàn)獲得煉油裝置高溫部位金屬材料在不同的油品酸值、硫含量、溫度和流速條件下的腐蝕速率；按下式計(jì)算平均腐蝕速率火。
T, , ,、8.76XIO4 _ VcoJmmfa)=頂,m⑴ 其中，兩為平均失重，單位為g ;S為試片面積,單位為cm2 ；t為試驗(yàn)周期,單位為h ； 2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)方法，建立油品酸值、硫含量、溫度、流速與腐蝕速率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型； 3)測量煉油裝置高溫部位工藝介質(zhì)的酸值、硫含量、溫度和流速，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模 型，進(jìn)行腐蝕速率的預(yù)測； 4)測量煉油裝置高溫部位的平均剩余壁厚，根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)條件獲得最小要求壁厚，利用得到的平均剩余壁厚、最小要求壁厚和預(yù)測出的腐蝕速率，計(jì)算出腐蝕剩余壽命； 腐蝕剩余壽命的計(jì)算方法為，用當(dāng)前測量的平均剩余壁厚S。，單位mm減去最小要求壁厚5 min，單位的差值除以腐蝕速率V,單位mm/year,即為剩余壽命R，單位year)，即 8 -S R = ^~2^(17) V
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于步驟2)由如下方法實(shí)現(xiàn) (1)數(shù)據(jù)預(yù)處理和樣本集劃分 將每一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為一個(gè)樣本，把油品酸值、硫含量、溫度、流速作為樣本的輸入數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的腐蝕速率作為輸出數(shù)據(jù)； 對(duì)于給定的全部樣本集，采用下面公式對(duì)樣本的輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，處理之后的數(shù)值按比例縮放到
范圍內(nèi)； X -Inin(Xi) X；,=----!——-——(2)max(x. j) - min(x. j) yt =-1--(3)max(^)-min(^) i i 式中i = 1，A，m，m為全部樣本的個(gè)數(shù)；j = 1，A，n，n為輸入數(shù)據(jù)中變量的個(gè)數(shù)；Xi,j和X' i, j分別為歸一化前后的第i個(gè)輸入數(shù)據(jù)中第j個(gè)變量的值和m丨n(xu)分別為歸一化前的輸入數(shù)據(jù)中第j個(gè)變量的最大值和最小值；yi和y' i分別為歸一化前后的第i個(gè)輸出數(shù)據(jù)的值產(chǎn)嚴(yán)以)和mt(>0分別為歸一化前的輸出數(shù)據(jù)的最大值和最小值； 將預(yù)處理之后的樣本集劃分為訓(xùn)練樣本和測試樣本；其中，訓(xùn)練樣本用于模型訓(xùn)練，測試樣本用來評(píng)價(jià)訓(xùn)練好之后的模型預(yù)測性能。； (2)建立數(shù)學(xué)模型 對(duì)于給定訓(xùn)練樣本集
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煉油裝置高溫部位腐蝕剩余壽命預(yù)測方法；通過模擬試驗(yàn)獲得煉油裝置高溫部位金屬材料在不同的油品酸值、硫含量、溫度和流速條件下的腐蝕速率；運(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)方法，建立油品酸值、硫含量、溫度、流速與腐蝕速率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；測量煉油裝置高溫部位工藝介質(zhì)的酸值、硫含量、溫度和流速，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行腐蝕速率的預(yù)測；測量煉油裝置高溫部位的平均剩余壁厚，根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)條件獲得最小要求壁厚，利用得到的平均剩余壁厚、最小要求壁厚和預(yù)測出的腐蝕速率，計(jì)算出腐蝕剩余壽命；本方法綜合考慮多種因素的協(xié)同腐蝕作用，能夠快速、準(zhǔn)確的預(yù)測出加工高硫高酸原油裝置高溫部位的腐蝕剩余壽命。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102855368SQ20111018029
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者李家民, 張耀亨, 程光旭, 漢繼程, 郭金彪, 劉良, 陳陣, 邵鵬程, 朱以明, 馮丹, 武瑋, 張松俊, 李珺 申請人:中國石油天然氣股份有限公司