JPWO2020059109A1 - Driving method, support device, learning device, and refinery operation condition setting support system - Google Patents
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Abstract
原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置を運転するための運転方法は、油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、切替後の原油の水分量又は流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、を備える。調整工程において、切替後の原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値に応じて、装置を制御するための制御量の目標設定値が調整される。 The operation method for operating the device for distilling crude oil to produce a plurality of fractions is that when the oil type is switched, the amount of water contained in the crude oil after the switching or the flow rate of each of the plurality of fractions is determined. An estimated design process, a pre-preparation step to prepare in advance for accepting the crude oil after switching based on the water content or flow rate of the crude oil after switching, and a switching process to start accepting crude oil after switching. It includes an adjustment step for adjusting operating conditions for distilling crude oil after switching. In the adjustment step, the target set value of the control amount for controlling the device is adjusted according to the state value indicating the state of the device for distilling the crude oil after switching.
Description
本発明は、石油製品を製造するための装置を運転するための運転方法、その運転方法に利用可能な支援装置、学習装置、及び製油所運転条件設定支援システムに関する。 The present invention relates to an operation method for operating an apparatus for manufacturing a petroleum product, a support device, a learning device, and a refinery operation condition setting support system that can be used for the operation method.
原油を精製して石油製品を生産するための製油所においては、市場価格、各油井における産油量、各油井からの原油の輸送状況などに応じて、様々な油井から採取された原油が原料として受け入れられる。原油タンクに受け入れられた原油は、常圧蒸留塔に導入され、異なる沸点を持つ複数の留分に分離される。複数の留分は、必要に応じて更に下流装置で処理・アップグレードされ、石油製品が生産される。 In refineries for refining crude oil to produce petroleum products, crude oil collected from various wells is used as a raw material depending on the market price, the amount of oil produced in each well, and the transportation status of crude oil from each well. Accepted. The crude oil received in the crude oil tank is introduced into an atmospheric distillation column and separated into a plurality of fractions having different boiling points. The fractions are further processed and upgraded by downstream equipment as needed to produce petroleum products.
処理する原油の油種の切り替え(以下、「油種切替」という)の際には、原油に含まれる炭化水素留分や水などの組成の変化などに起因して、常圧蒸留塔や加熱炉などの装置の運転状態が急激に変動しうる。従来は、熟練した運転員が様々な制御量の設定値を調整することにより、適切な運転条件を設定していた。 When switching the oil type of the crude oil to be processed (hereinafter referred to as "oil type switching"), due to changes in the composition of hydrocarbon fractions and water contained in the crude oil, the atmospheric distillation column and heating The operating state of equipment such as furnaces can fluctuate rapidly. Conventionally, an experienced operator has set appropriate operating conditions by adjusting set values of various control amounts.
しかし、最適な運転状態を実現できるか否かは、運転員の経験と技量に依存しているため、経験豊富で技量の高い少数の熟練運転員に頼らざるを得ず、多大な負担がかかっていた。また、原油の油種を切り替えるための運転における非常に多くの運転パターン、操作手順の複雑な相互関係やキーポイント等を明文化することは困難であったため、熟練運転員がどのような手順でどのような点に留意しながら運転条件を調整しているのかを他の運転員に教育していくことが困難であった。 However, whether or not the optimum operating condition can be achieved depends on the experience and skill of the operator, so it is necessary to rely on a small number of experienced and highly skilled skilled operators, which imposes a heavy burden. Was there. In addition, it was difficult for skilled operators to clarify the complicated interrelationships and key points of the numerous operation patterns, operation procedures, etc. in the operation for switching the oil type of crude oil. It was difficult to educate other operators on what points to keep in mind when adjusting operating conditions.
このような課題を解決するために、熟練運転員の操作方法を統計的に処理し、それをロジスティック関数等で表現して利用する技術が提案されているが(例えば、特許文献1参照)、製油所においては、多数の装置の運転状態が多数の制御量により設定され、それらが複雑に相互干渉するため、このようなアプローチには限界がある。 In order to solve such a problem, a technique has been proposed in which the operation method of a skilled operator is statistically processed and expressed by a logistic function or the like and used (see, for example, Patent Document 1). In refineries, such an approach is limited because the operating states of many devices are set by a large number of controls and they interfere with each other in a complex manner.
本発明は、こうした状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、製油所の好適な運転を実現することが可能な運転条件の設定を支援する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for supporting the setting of operating conditions capable of realizing suitable operation of a refinery.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の運転方法は、原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置を運転するための運転方法であって、油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、切替後の原油の水分量又は流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、を備える。調整工程において、切替後の原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値に応じて、装置を制御するための制御量の目標設定値が調整される。 In order to solve the above problems, the operation method of a certain aspect of the present invention is an operation method for operating an apparatus for distilling crude oil to produce a plurality of fractions, and is used when switching oil types. , Design process to estimate the amount of water contained in the crude oil after switching or the flow rate of each of multiple distillates, and advance preparation for accepting the crude oil after switching based on the amount of water or flow rate of the crude oil after switching. It is provided with a pre-preparation step for performing the above, a switching step for starting the acceptance of crude oil after switching, and an adjusting step for adjusting operating conditions for distilling the crude oil after switching. In the adjustment step, the target set value of the control amount for controlling the device is adjusted according to the state value indicating the state of the device for distilling the crude oil after switching.
本発明の別の態様は、支援装置である。この装置は、原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置において、油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、切替後の原油の水分量又は流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、を含む運転方法が実行されるときに、運転方法に含まれる各工程を進めるために必要な情報を取得する取得部と、取得部により取得された情報を提示する提示部と、を備える。 Another aspect of the present invention is a support device. This device is a device for distilling crude oil to produce multiple fractions, and is designed to estimate the amount of water contained in the crude oil after switching or the flow rate of each of the multiple fractions when switching oil types. A pre-preparation process for preparing in advance for accepting the crude oil after switching based on the process and the water content or flow rate of the crude oil after switching, a switching process for starting acceptance of crude oil after switching, and a post-switching process. By the acquisition unit and the acquisition unit that acquire the information necessary to proceed with each process included in the operation method when the operation method including the adjustment process for adjusting the operating conditions for distilling crude oil is executed. It is provided with a presentation unit that presents the acquired information.
本発明のさらに別の態様は、学習装置である。この装置は、原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値を取得する状態値取得部と、状態値に基づいて、油種切替の際に装置を制御するための制御量の推奨値を算出するための方策を機械学習により学習する学習部と、を備える。 Yet another aspect of the present invention is a learning device. This device has a state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device for distilling crude oil, and a recommended value of a control amount for controlling the device at the time of oil type switching based on the state value. It is equipped with a learning unit that learns measures for calculation by machine learning.
本発明のさらに別の態様は、製油所運転条件設定支援システムである。この製油所運転条件設定支援システムは、原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置の運転条件の設定を支援する支援装置と、支援装置において使用される方策を機械学習により学習する学習装置と、を備え、学習装置は、装置の状態を示す状態値を取得する取得部と、状態値に基づいて、油種切替の際に装置を制御するための制御量の推奨値を算出する方策を機械学習により学習する学習部と、を備え、支援装置は、油種切替の際に、装置の状態を示す状態値を取得する状態値取得部と、状態値に基づいて、学習装置により学習された方策を使用して装置を制御するための制御量の推奨値を算出する算出部と、算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を制御量の目標設定値として装置に設定する出力部と、を備える。 Yet another aspect of the present invention is a refinery operating condition setting support system. This refinery operation condition setting support system learns a support device that supports the setting of operation conditions of a device for distilling crude oil to produce a plurality of distillates, and a policy used in the support device by machine learning. A learning device is provided, and the learning device calculates a recommended value of a control amount for controlling the device at the time of oil type switching based on an acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device and the state value. The support device is provided with a learning unit that learns the measures to be taken by machine learning, and the support device is a state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device at the time of oil type switching, and a learning device based on the state value. A calculation unit that calculates the recommended value of the control amount for controlling the device using the policy learned by, and the calculated recommended value is presented to the operator, or the calculated recommended value is used as the control amount. It includes an output unit to be set in the device as a target set value.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and the conversion of the expression of the present invention between methods, devices, systems, recording media, computer programs and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、製油所の好適な運転を実現することが可能な運転条件の設定を支援する技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for supporting the setting of operating conditions capable of realizing suitable operation of a refinery.
実施の形態に係る製油所運転条件設定支援システムは、製油所の運転条件の設定を支援する。本実施の形態では、とくに、製油所において油種切替の際の運転の条件の設定を支援する場合について説明する。製油所運転条件設定支援システムは、従来熟練した運転員により実行されていた油種切替運転の手順をマニュアル化して管理し、油種切替運転を適切に進行させるために必要な情報、調整すべき制御量、留意すべき点などを運転員に提示することにより、運転員による運転条件の設定を支援する。また、製油所運転条件設定支援システムは、製油所に設けられた複数の装置の状態を示す複数の状態値に応じて、複数の装置を制御するための複数の制御量の推奨値を、機械学習により学習された方策(関数)を用いて算出し、算出した推奨値を運転員に提示することにより、運転員による運転条件の設定を支援する。 The refinery operating condition setting support system according to the embodiment supports the setting of the refinery operating conditions. In this embodiment, a case of supporting the setting of operating conditions at the time of oil type switching in a refinery will be described in particular. The refinery operation condition setting support system should manually manage the procedure of oil type switching operation, which was conventionally executed by skilled operators, and adjust the information necessary to properly proceed with the oil type switching operation. By presenting the control amount, points to be noted, etc. to the operator, the operator is assisted in setting the operating conditions. In addition, the refinery operation condition setting support system sets recommended values for a plurality of control amounts for controlling a plurality of devices according to a plurality of state values indicating the states of a plurality of devices provided in the refinery. It is calculated using the measures (functions) learned by learning, and the calculated recommended value is presented to the operator to support the operator in setting the operating conditions.
図1は、製油所3の構成を概略的に示す。原油タンク10a及び10bに貯蔵された原油は、チャージポンプ11により原油タンク10a及び10bから抜き出され、蒸留塔15のリフラックス留分等との熱交換により予熱され、注入水と混合されて、脱塩装置(デソルター)12に導入される。なお、図1では、原油タンク10a及び10bのそれぞれの出口にチャージポンプ11が設けられているが、別の例では、複数の原油タンクから共通のチャージポンプにより原油が抜き出されてもよい。脱塩装置12において、原油に含まれる水分、塩分、鉄分、泥などの不純物が廃水として除去される。脱塩装置12を通過した原油は、蒸留塔15から抜き出された各留分及び塔底油等との熱交換により更に加熱されて、前沸塔13に導入される。前沸塔13に導入された原油のうち、蒸発した低沸点留分は直接蒸留塔15に導入され、液体の高沸点留分は加熱炉14で加熱されてから蒸留塔15に導入される。予熱された原油中に含まれている低沸点留分を前もって蒸留塔15に張り込むことにより、加熱炉14の負荷を低減することができる。なお、前沸塔13は設けられなくてもよく、その場合、全ての原油が加熱炉14で加熱されてから蒸留塔15に導入されてもよい。また、前沸塔13に代えて副蒸留塔が設けられてもよく、その場合、副蒸留塔において分留された留分は蒸留塔15に導入されることなく製品として分離されてもよい。
FIG. 1 schematically shows the configuration of the
蒸留塔15において、原油は、異なる沸点を持つ複数の留分に分離される。蒸留塔15から抜き出された各留分は、ストリッパー16に導入される。ストリッパー16において、各留分は引火点(フラッシュポイント)の調整のために過熱水蒸気と接触され、低沸点留分は蒸留塔15に環流される。ストリッパー16を通過した各留分は、熱交換器において蒸留前の原油により冷却され、灯油、軽質軽油、重質軽油の各留分とされる。蒸留塔15の塔頂から抜き出された低沸点留分は、塔頂油受槽(オーバーヘッド・アキュームレーター)17に一時的に貯蔵され、気体成分は液化石油ガス原料とされ、又はガス回収装置へ導入され、液体成分はガソリンとされる。蒸留塔15の塔底から抜き出された塔底油は、熱交換器において蒸留前の原油により冷却され、常圧残油とされる。
In the
蒸留塔15により処理する原油を、例えば、原油タンク10aに貯蔵されている原油から原油タンク10bに貯蔵されている油種の異なる原油に切り替える場合、脱塩装置12、前沸塔13、加熱炉14、蒸留塔15、ストリッパー16、塔頂油受槽17などの各装置の運転状態が急激に変化しうるとともに、蒸留塔15から抜き出される各留分の組成や流量などが変動しうる。従来の製油所においては、油種切替運転中に生産される各留分が要求されるスペックから外れないようにするために、油種切替運転が完了して安定な定常運転に移行するまでは、各留分を蒸留塔15から抜き出す流量を定常運転よりも低く抑えていた。そのため、油種切替運転中には、より多くの原油を塔底油として蒸留塔15から抜き出すことになり、より低価値な留分である常圧残油の収率が増加し、より高価値な留分であるガソリンや灯油などの収率が低下していた。したがって、製油所3における生産効率を向上させるために、油種切替運転中にも、より高価値な留分の収率を高め、塔底油の量を低減させるとともに、油種切替運転から定常運転に移行するまでに要する時間を短縮することを可能とする技術が必要とされていた。
When switching the crude oil to be processed by the
本実施の形態の製油所運転条件設定支援システムは、熟練した運転員により実行されていた油種切替運転の手順に沿って、油種切替運転の各工程を適切に管理し、運転員による運転条件の設定を支援する。これにより、運転員の経験や技量によらず、油種切替運転を最適化し、高いレベルで平準化することができるので、油種切替運転中における高価値の留分の収率を向上させることができるとともに、油種切替運転から定常運転に移行するまでに要する時間を短縮することができる。これにより、製油所における生産効率及び収益を向上させることができる。 The refinery operation condition setting support system of the present embodiment appropriately manages each process of the oil type switching operation according to the procedure of the oil type switching operation executed by a skilled operator, and is operated by the operator. Help set conditions. As a result, the oil type switching operation can be optimized and leveled at a high level regardless of the operator's experience and skill, so that the yield of high-value fractions during the oil type switching operation can be improved. At the same time, the time required to shift from the oil type switching operation to the steady operation can be shortened. As a result, the production efficiency and profitability of the refinery can be improved.
図2は、実施の形態に係る製油所運転条件設定支援システムの全体構成を示す。製油所運転条件設定支援システム1は、原油を精製して石油製品を生産するための製油所3と、製油所3において運転条件の設定を支援するために使用される方策を学習するための学習装置40とを備える。製油所3と学習装置40とは、インターネットや社内接続系統などの任意の通信網2により接続され、オンプレミス、クラウド、エッジコンピューティングなどの任意の運用形態で運用される。
FIG. 2 shows the overall configuration of the refinery operating condition setting support system according to the embodiment. The refinery operating condition setting
製油所3は、製油所3に設置された常圧蒸留塔や加熱炉などの制御対象装置5と、制御対象装置5の運転条件を制御するための制御量を設定する制御装置20と、学習装置40により学習された方策を使用して製油所3の運転条件の設定を支援する運転条件設定支援装置30とを備える。運転条件設定支援装置30は、油種切替運転の手順を管理し、油種切替運転を適切に進行させるために必要な情報、中止すべき状態値、調整すべき制御量、留意すべき点などを運転員に提示する。また、運転条件設定支援装置30は、複数の制御対象装置5の状態を示す複数の状態値に応じて、複数の制御量の推奨される目標設定値を、機械学習により学習された方策を用いて算出し、運転員に提示する。
The
図3は、油種切替運転の手順を示す。油種切替運転は、設計工程(S1)、前準備工程(S2)、切替工程(S3)、及び調整工程(S4)を含む。設計工程(S1)において、まず、原油タンク10に貯蔵されている原油の採取地などの情報に基づいて切替後の原油から得られる製品収率を設定し、サンプル試験などにより水分量を確認するとともに(S10)、蒸留塔15から抜き出す複数の留分のそれぞれの流量を設定する(S12)。水分量及び留分の流量は、線型計画法(LP)モデルなどの既知の任意の技術を用いて推定してもよい。
FIG. 3 shows the procedure of the oil type switching operation. The oil type switching operation includes a design step (S1), a preparatory step (S2), a switching step (S3), and an adjustment step (S4). In the design process (S1), first, the product yield obtained from the crude oil after switching is set based on the information such as the sampling location of the crude oil stored in the
つづいて、前準備工程(S2)において、油種切替運転のタイムステップを設定し(S14)、切替後の原油の水分量、又は留分の流量に基づいて、脱塩装置12、前沸塔13、加熱炉14、蒸留塔15、ストリッパー16、塔頂油受槽17などの装置について、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行うとともに(S16)、チャージポンプ11の流量制御の設定を自動から手動に切り替えておく(S18)。
Subsequently, in the pre-preparation step (S2), the time step of the oil type switching operation is set (S14), and the
つづいて、切替工程(S3)において、チャージポンプ11により原油を抜き出す原油タンク10を切り替えて、切替後の原油の受け入れを開始する(S20)。
Subsequently, in the switching step (S3), the
つづいて、調整工程(S4)において、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する。調整工程(S4)は、中間留分のオフスペックを防ぐ事を優先的に考慮しながら、加熱炉14への流量調整(S22)、中間留分(灯油、軽油、重質軽油)の流量の微調整(S24)、中間留分の品質調整(S26)、塔頂温度調整及びその他の留意点の確認(S28)、各リフラックスの流量調整(S30)、原油予熱流量バランス調整(S32)、各設定が運転指標内であるか否かの確認(S34)、及び中間留分の品質の確認(S36)を含む(順不同)。中間留分が所定の品質を満たしていれば(S36のY)、油種切替運転を完了して定常運転に移行する。中間留分が所定の品質を満たしていない場合は(S36のN)、S24に戻って、中間留分の品質調整を続行する。これらのステップは、S14において設定されたタイムステップで実行される。 Subsequently, in the adjustment step (S4), the operating conditions for distilling the crude oil after switching are adjusted. In the adjustment step (S4), the flow rate of the intermediate distillate (kerosene, light oil, heavy light oil) is adjusted (S22) to the heating furnace 14 while giving priority to preventing the off-spec of the intermediate distillate. Fine adjustment (S24), quality adjustment of intermediate fraction (S26), column top temperature adjustment and confirmation of other points to be noted (S28), flow rate adjustment of each reflux (S30), crude oil preheating flow rate balance adjustment (S32), Includes confirmation of whether each setting is within the operating index (S34) and confirmation of the quality of the intermediate distillate (S36) (in no particular order). If the intermediate distillate satisfies the predetermined quality (Y in S36), the oil type switching operation is completed and the steady operation is started. If the intermediate distillate does not meet the predetermined quality (N in S36), the process returns to S24 and the quality adjustment of the intermediate distillate is continued. These steps are executed at the time step set in S14.
図4は、油種切替運転における受け入れ前準備(S16)の詳細を示す。受け入れ前準備(S16)において、切替後の原油の水分量、又は留分の流量に基づいて、原油を脱塩装置12に導入する前に原油に注入される水の流量、前沸塔13の液面レベル、加熱炉14から蒸留塔15に導入される原油の流量、塔頂油受槽17の液面レベル、灯油、軽質軽油、重質軽油の各留分の流量を調整する。例えば、切替後の原油に含まれる水分量が切替前よりも多いと推定される場合、原油に注入される水の流量を予め少なくしておく。また、切替後の原油に含まれる低沸点留分の組成比が切替前の原油よりも高いと推定される場合、前沸塔13において切替前よりも多くの低沸点留分が蒸発して液面が下がることが予想されるので、予め液面を高くしておく。なお、タンカーから原油タンクに原油が陸揚げされた後、原油タンクにおいて十分な時間静置して泥水分を分離することにより、原油の泥水分量を低減させることができるので、原油の水分量は、原油の各留分の組成比とは異なり、事前に調整しておくことが可能である。運転に影響のないレベルまで事前に原油の水分量が低減される場合は、受け入れ前準備(S16)において、切替後の原油の水分量が考慮されなくてもよい。
FIG. 4 shows the details of the pre-acceptance preparation (S16) in the oil type switching operation. In the pre-acceptance preparation (S16), the flow rate of water injected into the crude oil before introducing the crude oil into the
図5は、油種切替運転におけるチャージポンプ流量制御設定切替(S18)の詳細を示す。動作させるチャージポンプ11を切り替えて、原油を抜き出す原油タンク10を切り替える際には、原油タンク10の液レベルが低いところから高いところに変わることによりポンプ吐出圧力が急激に上昇して流量が変動しうるので、チャージポンプ11の流量を自動制御する機能を一時的にオフに切り替えて、微妙な調整を手動で行えるようにしておく。
FIG. 5 shows the details of the charge pump flow rate control setting switching (S18) in the oil type switching operation. When the
図6は、油種切替運転における原油タンク切替(S20)の詳細を示す。動作させるチャージポンプ11を切り替えて、切替後の原油を貯蔵している原油タンク10から原油の抜き出しを開始すると、チャージポンプ11の流量、原油タンク10から脱塩装置12までの配管の長さなどに基づいて概ね定まる時間の経過後に、脱塩装置12に切替後の原油が到達する。脱塩装置12に導入される原油に注入される水の流量は、S10において推定された水分量に基づいて、S16において予め調整されているが、原油タンク10に残されていた水分や、原油の輸送中に原油に混入された水分などにより、推定とは異なる量の水分が原油に含まれている可能性があるので、脱塩装置12における水の量を確認し、必要に応じて調整を行う。原油に含まれる水分量が多いときには、例えば、脱塩装置12において過電流が発生したり界面が見づらくなったり、前沸塔13の液面と温度が共に変動したり、加熱炉14の入口温度が低下したり、蒸留塔15の圧力が上昇したりするので、これらの状態値を確認する。原油に含まれる水分量が多いことが確認された場合は、原油に注入する水の量を減少させたり、消泡剤の注入量を増加させたり、蒸留塔15に導入する過熱水蒸気の量を減少させたりしてもよい。前述したように、原油の水分量が運転に影響のないレベルまで事前に低減されていることが確認された場合は、水分量に関する調整を実行しなくてよい場合もある。
FIG. 6 shows the details of the crude oil tank switching (S20) in the oil type switching operation. When the
図7は、油種切替運転における加熱炉への流量調整(S22)の詳細を示す。脱塩装置12に切替後の原油が到達した後、更に、脱塩装置12から前沸塔13及び加熱炉14までの配管の長さや流量などに基づいて概ね定まる時間の経過後に、前沸塔13及び加熱炉14に切替後の原油が到達するので、前沸塔13の液面レベルを確認し、必要に応じて加熱炉14への流量の調整を行う。
FIG. 7 shows the details of the flow rate adjustment (S22) to the heating furnace in the oil type switching operation. After the crude oil after switching to the
図8は、油種切替運転における中間留分の流量の微調整(S24)の詳細を示す。S22までの工程により、切替後の原油を蒸留塔15に導入するための準備が整い、蒸留塔15よりも上流の装置は基本的には自動運転可能な状態になっていると期待できるので、以降は、切替後の原油から生産される留分の抜出し量が、各留分に要求されるスペック内で最適量となるように微調整を行う。まず、ストリッパー16から各中間留分を抜き出すためのポンプの流量を調整する。塔頂から抜き出されるナフサの流量は、塔頂油受槽17の液面レベルに応じて調整する。ストリッパー16から抜き出される灯油、軽質軽油、重質軽油の流量は、各中間留分の品質などを確認しながら、徐々に最適流量に調整する。各中間留分の品質は、オンライン分析計などにより分析される。
FIG. 8 shows the details of the fine adjustment (S24) of the flow rate of the intermediate distillate in the oil type switching operation. By the steps up to S22, preparations for introducing the crude oil after switching into the
図9は、油種切替運転における塔頂温度調整及びその他の留意点確認(S28)の詳細を示す。塔頂温度が所定値よりも下がると、塔頂において酸性物質が凝縮し、その酸性物質により装置材料の腐蝕が生じる場合があるので、塔頂温度が所定値よりも下がらないように、塔頂から抜き出される留分の流量や、塔頂に環流されるリフラックスの流量などを調整する。また、各装置の設計温度、圧力制限、流速制限などの条件が充足されているか否かを確認し、必要に応じて調整を行う。 FIG. 9 shows the details of the tower top temperature adjustment and other points to be noted confirmation (S28) in the oil type switching operation. If the tower top temperature drops below the specified value, acidic substances may condense at the tower top, and the acidic substances may cause corrosion of the equipment material. Therefore, the tower top temperature should not drop below the specified value. Adjust the flow rate of the distillate extracted from the tower and the flow rate of the reflux recirculated to the top of the tower. In addition, check whether the conditions such as the design temperature, pressure limit, and flow velocity limit of each device are satisfied, and make adjustments as necessary.
図10は、油種切替運転における各リフラックスの流量調整(S30)の詳細を示す。蒸留塔15から熱交換器に導入されて蒸留前の原油を加熱し、自身は冷却されて蒸留塔15に環流される複数のリフラックスの流量を、蒸留塔15における各トレイの温度、予熱された原油の温度などに応じて調整し、蒸留塔15の温度分布を最適なものにし、省エネルギー化も図る。
FIG. 10 shows the details of the flow rate adjustment (S30) of each reflux in the oil type switching operation. The crude oil before distillation is heated by being introduced into the heat exchanger from the
以上の手順による油種切替運転において、流量や液面レベルを調整するための制御量の設定は、運転員により手動で実行されてもよいが、本実施の形態の製油所運転条件設定支援システム1では、更に製油所3における生産効率を向上させるために、機械学習により学習された方策を使用して、油種切替運転における各制御量の推奨値を算出する。
In the oil type switching operation according to the above procedure, the control amount for adjusting the flow rate and the liquid level may be set manually by the operator, but the refinery operation condition setting support system of the present embodiment may be performed manually. In 1, in order to further improve the production efficiency in the
図11は、実施の形態に係る学習装置の構成を示す。学習装置40は、状態値取得部41、行動決定部42、報酬値取得部43、行動価値関数更新部44、ニューラルネットワーク45、学習制御部46、シミュレータ47、運転データ取得部48、運転データ保持部49、及びシミュレータ学習部50を備える。これらの構成は、ハードウエアコンポーネントでいえば、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
FIG. 11 shows the configuration of the learning device according to the embodiment. The
運転データ取得部48は、製油所3が運転されたときの各制御対象装置5の状態を示す状態値、各制御装置20が設定した制御量の目標設定値、製油所3の環境や状態などを示す測定値などを製油所3から運転データとして取得し、運転データ保持部49に格納する。
The operation
シミュレータ学習部50は、製油所3の挙動をシミュレートするシミュレータ47を機械学習により学習する。シミュレータ学習部50は、運転データ保持部49に格納された運転データを教師データとして参照し、シミュレータ47との違いを学習する。シミュレータ47は、製油所3全体の運転挙動をシミュレートするものであってもよいし、脱塩装置12、前沸塔13、加熱炉14、蒸留塔15、ストリッパー16、塔頂油受槽17などの装置のそれぞれの運転挙動をシミュレートするものの組合せであってもよい。シミュレータ47が、各制御対象装置5をシミュレートする複数のシミュレータの組合せにより構成される場合は、シミュレータ学習部50は、まず、複数のシミュレータのそれぞれを学習し、それぞれのシミュレータの精度を個別に向上させた後、複数のシミュレータを組み合わせた全体のシミュレータ47を学習してもよい。製油所3が過去に運転されたときの運転データを使用してシミュレータ47を学習することにより、汎用的に作成されたシミュレータを製油所3の環境や構成などに合わせて調整することができるので、シミュレータによる推定の精度を向上させることができる。
The
学習制御部46は、運転条件設定支援装置30が、油種切替運転において、それぞれの制御対象装置5に設定すべき制御量の推奨値を算出するための方策を、深層強化学習により獲得する。
The
強化学習は、ある環境下に置かれたエージェントが環境に対して行動をし、その行動により得られる報酬が最大化されるような方策を求めるものである。エージェントが環境に対して行動を起こし、環境が状態の更新と行動の評価を行い、状態と報酬をエージェントに知らせるというステップを時系列的に繰り返し、得られる報酬の合計の期待値が最大化されるように行動価値関数と方策を最適化する。より具体的には、行動決定部42が、製油所3における油種切替運転を制御するための制御量の目標設定値などを決定し、状態値取得部41が、決定された目標設定値が設定されて運転された製油所3の所定時間後の状態を示す複数の状態値を取得し、報酬値取得部43が、その状態に対する報酬値を取得し、行動価値関数更新部44が、得られた報酬値に基づいて行動価値関数と方策を最適化する。
Reinforcement learning seeks measures that allow an agent placed in an environment to act on the environment and maximize the rewards obtained from that action. The agent takes action on the environment, the environment updates the state, evaluates the behavior, and informs the agent of the state and reward in chronological order, maximizing the expected value of the total reward obtained. Optimize behavioral value functions and strategies so that. More specifically, the
本実施の形態では、複数の制御対象装置5の状態値により規定される製油所3の状態sと、状態sにおいて複数の制御対象装置5に制御量の目標設定値を入力する行動aの選択肢の組合せは膨大な数になるので、行動価値関数をニューラルネットワーク45により近似した深層強化学習を実行する。深層強化学習のアルゴリズムは、DQN(Deep Q-Learning Network)であってもよいし、DDQN(Double DQN)であってもよいし、その他の任意のアルゴリズムであってもよい。ニューラルネットワーク45は、多層パーセプトロンニューラルネットワーク、単純パーセプトロンニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワークなどの順伝播型ニューラルネットワークであってもよいし、その他の任意の形式のニューラルネットワークであってもよい。ニューラルネットワーク45の入力層には、全ての制御対象装置5の状態を示す全ての状態値が入力され、出力層からは、全ての制御対象装置5に入力される全ての制御量の目標設定値の価値が出力される。
In the present embodiment, the state s of the
学習制御部46は、学習の方針及び内容を決定し、深層強化学習を実行する。本実施の形態では、学習制御部46は、運転データ保持部49に格納された製油所3における過去の運転データを使用し、製油所3において過去に実行された油種切替運転の挙動から方策を学習する運転実績学習モードと、シミュレータ47を使用し、未知の運転条件においてシミュレートされる油種切替運転の挙動から方策を学習する仮想運転学習モードを制御する。
The
学習制御部46は、切替前後の油種や水分量などの初期条件を設定して試行を開始し、制御量の目標設定値の決定と、決定された制御量の目標設定値を使用して制御された製油所3の所定時間後の状態を示す複数の状態値の取得とを上記の油種切替運転の手順にしたがって実行し、油種切替運転の手順を完了すると1回の試行を終えて、再び初期条件を設定して次の試行を開始する。学習制御部46は、得られた報酬値が所定値未満であるなど、実行中の試行が良好な結果をもたらさないことが明らかであるような所定の条件が満たされた場合には、油種切替運転の手順を完了する前に試行を終了し、次の試行を開始してもよい。
The
運転実績学習モードにおいては、学習制御部46は、運転データ保持部49に格納された過去の運転データにしたがって、過去に実際に運転員により設定された目標設定値の設定と、その目標設定値が設定されて実際に運転された後の複数の状態値の取得を繰り返す。すなわち、行動決定部42は、運転データ保持部49に格納された運転データにしたがって、過去に実際に運転員により設定された目標設定値の設定を次の行動として決定し、状態値取得部41は、運転データ保持部49に格納された複数の状態値を、目標設定値が設定された後の各制御対象装置5の状態を示す状態値として取得する。運転データ保持部49に格納された運転データの通りに試行が進められるので、行動決定部42を介さずに学習が進められてもよい。報酬値取得部43は、過去の運転データにより示される製油所3の状態に対する報酬値を取得し、行動価値関数更新部44は、報酬値取得部43により取得された報酬値に基づいて、ニューラルネットワーク45により表現された行動価値関数を更新する。これにより、過去に実際に実行された油種切替運転における運転員による制御の良否を、ニューラルネットワーク45により表現される行動価値関数に反映させることができる。報酬値の算出と、行動価値関数の更新の詳細については、後述する。
In the driving performance learning mode, the
仮想運転学習モードにおいては、学習制御部46は、行動決定部42による目標設定値の設定と、その目標設定値が設定されたシミュレータ47によりシミュレートされた所定時間後の複数の状態値の取得を繰り返す。行動決定部42は、シミュレータ47に入力する複数の制御量の目標設定値を決定する。行動決定部42は、ランダムに、あるいは、ニューラルネットワーク45により表現された行動価値関数に基づいて、複数の制御量の目標設定値を決定する。行動決定部42は、ε−greedy法などの既知の任意のアルゴリズムにしたがって、ランダムに制御量の目標設定値を決定するか、行動価値関数に基づいて期待される価値が最大となる制御量の目標設定値を決定するかを選択してもよい。これにより、広く様々な選択肢を試行しつつ、学習を効率良く進め、学習が収束するまでの時間を短縮することができる。また、行動決定部42は、運転データ保持部49に格納された過去の運転データにおいては選択されなかった行動を選択してもよい。これにより、過去の油種切替運転において運転員が選択しなかったが良好な結果を生じうる行動を探索することができる。学習制御部46は、ランダムなタイミングで外乱による影響を反映した状態値をシミュレータ47に設定し、外乱に対する適切な対処の方法を学習させてもよい。
In the virtual driving learning mode, the
状態値取得部41は、シミュレータ47から、複数の制御対象装置5の状態を示す複数の状態値を取得する。報酬値取得部43は、状態値取得部41により取得された複数の状態値により示される製油所3の状態に対する報酬値を取得する。この報酬値は、製油所3において実行される油種切替運転の良否を数値化したものである。より具体的には、報酬値は、(1)処理する原油の油種を切り替えてから所定の運転状態に到達するまでに要する時間、(2)複数の留分の収率、(3)調整工程において消費されるエネルギー量、(4)調整工程において要求される運転条件の充足度、(5)調整工程における運転状況に対する運転員による評価のうちのいずれか、又はそれらの組合せに少なくとも基づいて数値化される。報酬値を数値化するためのこれらの各要素の重みは、製油所3の運転方針に応じて決定されてもよい。報酬値は、上記の評価要因のいずれかに代えて、又は上記の評価要因に更に加えて、別の評価要因に基づいて数値化されてもよい。
The state
報酬値が、評価要因(5)に基づいて数値化される場合、評価要因(5)において使用される運転員による評価は、運転員端末60から学習装置40へ提供されてもよい。運転員端末60は、評価取得部61及び評価送信部62を備える。評価取得部61は、製油所3において実行された油種切替運転の状況や、学習装置40のシミュレータ47において仮想的に実行された油種切替運転の状況などを、表示装置などを介して運転員に提示し、入力装置などを介して運転員から運転状況に対する評価を取得する。評価送信部62は、評価取得部61が取得した運転員による評価を、通信装置などを介して学習装置40へ送信する。運転員端末60は、学習装置40により実現されてもよいし、製油所3の運転条件設定支援装置30又は制御装置20により実現されてもよいし、それらとは別の装置として実現されてもよい。
When the reward value is quantified based on the evaluation factor (5), the evaluation by the operator used in the evaluation factor (5) may be provided from the
行動価値関数更新部44は、報酬値取得部43により取得された報酬値に基づいて、ニューラルネットワーク45により表現された行動価値関数を更新する。行動価値関数更新部44は、ある状態sにおいて行動決定部42が取った行動の組の行動価値関数の出力が、ある状態sにおいて行動決定部42が取った行動の結果、報酬値取得部43により取得された報酬値と、その後に最適な行動を続けた場合に得られるであろう報酬値の和の期待値に近づくように、ニューラルネットワーク45の重みを学習させる。すなわち、行動価値関数更新部44は、報酬値取得部43により実際に得られた報酬値と、その後に得られるであろう報酬値の期待値に時間割引を乗じた値の和と、行動価値関数の出力値との間の誤差を減らすように、ニューラルネットワーク45の各層の各結合の重みを調整する。これにより、ニューラルネットワーク45により算出される行動価値が真の値に近づくように重みが更新され、学習が進んでいく。
The action value
運転実績学習モードによる学習と、仮想運転学習モードによる学習は、任意の回数、順序、組合せで実行されてもよい。例えば、まず、運転実績学習モードにより、過去の運転データを使用して学習を進め、過去の運転における目標設定値の設定の良否がある程度、行動価値関数に反映された段階で、仮想運転学習モードにより、より多様な運転条件における幅広い選択肢を対象として学習を進めてもよい。 The learning in the driving performance learning mode and the learning in the virtual driving learning mode may be executed any number of times, in an order, or in a combination. For example, first, in the driving performance learning mode, learning is advanced using past driving data, and when the quality of setting the target set value in the past driving is reflected in the action value function to some extent, the virtual driving learning mode Therefore, learning may be advanced for a wide range of options under more diverse driving conditions.
学習されたニューラルネットワーク45を使用して的確な行動決定ができるか否かを、過去の運転データを使用して検証してもよい。例えば、運転実績学習モードと同様に運転データ保持部49に格納された運転データにしたがって油種切替運転の試行を進めつつ、並行して行動決定部42が学習済みのニューラルネットワーク45を使用して次の行動を決定する。行動決定部42が決定した行動が、運転データ保持部49に格納された過去の運転実績とは異なっていた場合、行動決定部42が決定した行動の良否を、その後に得られる報酬値に基づいて評価し、良好な行動ではないと評価される場合は、行動決定部42によりその行動が選択されないように、又は、行動決定部42により過去の運転実績と同様の行動が決定されるように、ニューラルネットワーク45を調整する。行動決定部42により決定された行動の良否は、例えば、その後に運転データにしたがって進められた過去の運転実績に対する報酬値の所定時間後までの積算値に基づいて評価されてもよいし、行動決定部42が決定した行動をとった場合のその後の運転挙動をシミュレータ47により推定し、推定された運転挙動に対する報酬値の所定時間後までの積算値に更に基づいて評価されてもよい。
It may be verified by using the past driving data whether or not the trained
本図においては、説明の簡略化のため、学習装置40を単独の装置として示しているが、学習装置40は、クラウドコンピューティング技術や分散処理技術などを利用して、複数のサーバにより実現されてもよい。これにより、学習の精度を向上させるために要する時間を大幅に短縮することができる。
In this figure, the
図12は、実施の形態に係る運転条件設定支援装置及び制御装置の構成を示す。制御装置20は、制御部21及び操作パネル22を備える。
FIG. 12 shows the configurations of the operating condition setting support device and the control device according to the embodiment. The
操作パネル22は、製油所3の運転状態を示す各種の状態値と、制御装置20により設定された各種の制御量の目標設定値などを表示装置に表示するとともに、各種の制御量の目標設定値の入力を運転員から受け付ける。
The
制御部21は、状態値取得部23、状態値送信部24、及び設定値入力部25を備える。これらの機能ブロックも、ハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できる。
The
状態値取得部23は、制御対象装置5などに設けられた各種のセンサや測定器などから、製油所3の運転状態及び運転結果を示す各種の状態値を取得し、操作パネル22の表示装置に表示する。状態値送信部24は、状態値取得部23により取得された状態値を運転条件設定支援装置30及び学習装置40に送信する。設定値入力部25は、操作パネル22により運転員から受け付けた各種の制御量の目標設定値を制御対象装置5に入力するとともに、操作パネル22の表示装置に表示する。設定値入力部25は、運転条件設定支援装置30から取得した制御量の推奨値を自動的に制御対象装置5に入力してもよい。
The state
運転条件設定支援装置30は、制御部31を備える。
The operating condition setting
制御部31は、状態値受信部32、推奨値算出部33、推奨値出力部34、方策更新部35、情報提示部36、及び手順管理部37を備える。これらの機能ブロックも、ハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できる。
The
状態値受信部32は、制御装置20の状態値送信部24から、複数の状態値を取得する。推奨値算出部33は、学習装置40により学習された方策を使用して、状態値受信部32により受信された複数の状態値から複数の制御量の推奨値を算出する。推奨値出力部34は、推奨値算出部33により算出された複数の制御量の推奨値を、制御装置20の操作パネル22又は設定値入力部25に出力する。方策更新部35は、学習装置40により再学習された方策を取得して推奨値算出部33を更新する。
The state
手順管理部37は、上述した油種切替運転の手順を保持し、油種切替運転中に、油種切替運転の手順、油種切替運転の各工程を適切に進行させるために必要な情報、調整すべき制御量、留意すべき点などを情報提示部36に提示させる。情報提示部36は、上記の情報を制御装置20の操作パネル22に提示する。
The
これにより、従来は熟練した運転員の経験に基づく勘に頼って運転されていた油種切替運転における運転条件の設定を最適化し、高いレベルで平準化することができるので、製油所3における生産効率を向上させることができる。また、加熱炉14の負荷を低減させ、熱交換器における効率を向上させることができるので、製油所3において消費されるエネルギーを低減させることができる。また、目標設定値の調整やメンテナンスが必要なくなるので、システムの管理及び維持の負荷を低減させることができる。
As a result, the setting of operating conditions in the oil type switching operation, which was conventionally operated by relying on intuition based on the experience of a skilled operator, can be optimized and leveled at a high level. Efficiency can be improved. Further, since the load on the heating furnace 14 can be reduced and the efficiency in the heat exchanger can be improved, the energy consumed in the
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on examples. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. ..
本発明のある態様の運転方法は、原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置を運転するための運転方法であって、油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、切替後の原油の水分量又は流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、を備える。調整工程において、切替後の原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値に応じて、装置を制御するための制御量の目標設定値が調整される。 An operating method of an aspect of the present invention is an operating method for operating an apparatus for distilling crude oil to produce a plurality of fractions, and is included in the crude oil after switching at the time of oil type switching. A design process that estimates the water content or the flow rate of each of a plurality of distillates, and a pre-preparation process that makes advance preparations for accepting the crude oil after switching based on the water content or flow rate of the crude oil after switching, and switching. It is provided with a switching step of starting the acceptance of the crude oil after the switching and an adjusting step of adjusting the operating conditions for distilling the crude oil after the switching. In the adjustment step, the target set value of the control amount for controlling the device is adjusted according to the state value indicating the state of the device for distilling the crude oil after switching.
前準備工程において、切替後の油種、水分量、又は流量に基づいて、原油を脱塩装置に導入する前に原油に注入される水の流量、原油を一時的に貯留するための装置の液面レベル、原油を加熱するための加熱炉から原油を蒸留する蒸留塔に導入される原油の流量、蒸留塔から留出された留分を一時的に貯留するための装置の液面レベル、又は複数の留分の流量が調整されてもよい。 In the preparatory step, based on the oil type, water content, or flow rate after switching, the flow rate of water injected into the crude oil before introducing the crude oil into the desalination device, the device for temporarily storing the crude oil. Liquid level, the flow rate of crude oil introduced into the distillation column that distills crude oil from the heating furnace for heating crude oil, the liquid level of the device for temporarily storing the distillate distilled from the distillation column, Alternatively, the flow rates of the plurality of distillates may be adjusted.
原油を一時的に貯留するための装置は、前沸塔を含んでもよい。 The device for temporarily storing crude oil may include a pre-boiling tower.
調整工程は、状態値を取得する工程と、状態値に基づいて、制御量の推奨値を算出する算出工程と、算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を目標設定値として装置に設定する工程と、を含んでもよい。 The adjustment process includes a process of acquiring a state value, a calculation process of calculating a recommended value of a controlled amount based on the state value, and presenting the calculated recommended value to the operator, or presenting the calculated recommended value to the operator. It may include a step of setting the device as a target set value.
算出工程において、機械学習により学習された方策を使用して推奨値が算出されてもよい。 In the calculation process, the recommended value may be calculated using the policy learned by machine learning.
方策は、強化学習により学習されてもよい。 The policy may be learned by reinforcement learning.
方策は、処理する原油の油種を切り替えてから所定の運転状態に到達するまでに要する時間、複数の留分の収率、調整工程において消費されるエネルギー量、調整工程において要求される運転条件の充足度、及び調整工程における運転状況に対する運転員による評価のうちのいずれか又はそれらの組合せに少なくとも基づく報酬値を用いた強化学習により学習されてもよい。 The measures are the time required to reach a predetermined operating state after switching the oil type of the crude oil to be processed, the yields of multiple fractions, the amount of energy consumed in the adjusting process, and the operating conditions required in the adjusting process. It may be learned by reinforcement learning using a reward value based on at least one of the sufficiency of the above and the evaluation by the operator for the operating condition in the adjustment process, or a combination thereof.
方策は、装置を過去に運転したときの状態値及び目標設定値に基づく報酬値を用いた強化学習により学習されてもよい。 The policy may be learned by reinforcement learning using the state value when the device has been operated in the past and the reward value based on the target setting value.
方策は、装置の運転状況をシミュレートするシミュレータに目標設定値を設定したときの状態値に基づく報酬値を用いた強化学習により学習されてもよい。 The policy may be learned by reinforcement learning using a reward value based on a state value when a target set value is set in a simulator that simulates the operating condition of the device.
本発明の別の態様は、支援装置である。この装置は、原油を蒸留して複数の留分を製造するための装置において、油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、切替後の原油の水分量又は流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、を含む運転方法が実行されるときに、運転方法に含まれる各工程を進めるために必要な情報を取得する取得部と、取得部により取得された情報を提示する提示部と、を備える。 Another aspect of the present invention is a support device. This device is a device for distilling crude oil to produce multiple fractions, and is designed to estimate the amount of water contained in the crude oil after switching or the flow rate of each of the multiple fractions when switching oil types. A pre-preparation process for preparing in advance for accepting the crude oil after switching based on the process and the water content or flow rate of the crude oil after switching, a switching process for starting acceptance of crude oil after switching, and a post-switching process. By the acquisition unit and the acquisition unit that acquire the information necessary to proceed with each process included in the operation method when the operation method including the adjustment process for adjusting the operating conditions for distilling crude oil is executed. It is provided with a presentation unit that presents the acquired information.
調整工程において、装置の状態を示す状態値を取得する状態値取得部と、状態値に基づいて、機械学習により学習された方策を使用して装置を制御するための制御量の推奨値を算出する算出部と、算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を制御量の目標設定値として装置に設定する出力部と、を備えてもよい。 In the adjustment process, the state value acquisition unit that acquires the state value indicating the state of the device and the recommended value of the control amount for controlling the device using the policy learned by machine learning are calculated based on the state value. The calculation unit may be provided, and an output unit that presents the calculated recommended value to the operator or sets the calculated recommended value as the target setting value of the control amount in the apparatus may be provided.
方策は、処理する原油の油種を切り替えてから所定の運転状態に到達するまでに要する時間、原油を蒸留することにより得られる複数の留分の収率、調整工程において消費されるエネルギー量、調整工程において要求される運転条件の充足度、及び調整工程における運転状況に対する運転員による評価のうちのいずれか又はそれらの組合せに少なくとも基づく報酬値を用いた強化学習により学習されてもよい。 The measures are the time required to reach a predetermined operating state after switching the oil type of the crude oil to be processed, the yield of multiple fractions obtained by distilling the crude oil, the amount of energy consumed in the adjustment process, and the amount of energy consumed in the adjustment process. It may be learned by reinforcement learning using a reward value based on at least one of the satisfaction of the operating conditions required in the adjusting process and the evaluation by the operator for the operating condition in the adjusting process, or a combination thereof.
本発明のさらに別の態様は、学習装置である。この装置は、原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値を取得する状態値取得部と、状態値に基づいて、油種切替の際に装置を制御するための制御量の推奨値を算出するための方策を機械学習により学習する学習部と、を備える。 Yet another aspect of the present invention is a learning device. This device has a state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device for distilling crude oil, and a recommended value of a control amount for controlling the device at the time of oil type switching based on the state value. It is equipped with a learning unit that learns measures for calculation by machine learning.
学習部は、処理する原油の油種を切り替えてから所定の運転状態に到達するまでに要する時間、原油を蒸留することにより得られる複数の留分の収率、消費されるエネルギー量、要求される運転条件の充足度、及び運転状況に対する運転員による評価のうちのいずれか又はそれらの組合せに少なくとも基づく報酬値を用いた強化学習により方策を学習してもよい。 The learning unit requires the time required to reach a predetermined operating state after switching the oil type of the crude oil to be processed, the yield of a plurality of fractions obtained by distilling the crude oil, the amount of energy consumed, and the required amount. The policy may be learned by reinforcement learning using a reward value based on at least one of the satisfaction of the driving conditions and the evaluation by the operator for the driving situation or a combination thereof.
1 製油所運転条件設定支援システム、3 製油所、5 制御対象装置、10 原油タンク、11 チャージポンプ、12 脱塩装置、13 前沸塔、14 加熱炉、15 蒸留塔、16 ストリッパー、17 塔頂油受槽、20 制御装置、21 制御部、22 操作パネル、23 状態値取得部、24 状態値送信部、25 設定値入力部、26 評価取得部、27 評価送信部、30 運転条件設定支援装置、31 制御部、32 状態値受信部、33 推奨値算出部、34 推奨値出力部、35 方策更新部、36 情報提示部、37 手順管理部、40 学習装置、41 状態値取得部、42 行動決定部、43 報酬値取得部、44 行動価値関数更新部、45 ニューラルネットワーク、46 学習制御部、47 シミュレータ、48 運転データ取得部、49 運転データ保持部、50 シミュレータ学習部、60 運転員端末、61 評価取得部、62 評価送信部。 1 Refinery operation condition setting support system, 3 Refinery, 5 Control target device, 10 Crude oil tank, 11 Charge pump, 12 Demineralizer, 13 Front boiling tower, 14 Heating furnace, 15 Distillation tower, 16 Stripper, 17 Tower top Oil receiving tank, 20 control device, 21 control unit, 22 operation panel, 23 status value acquisition unit, 24 status value transmission unit, 25 setting value input unit, 26 evaluation acquisition unit, 27 evaluation transmission unit, 30 operating condition setting support device, 31 Control unit, 32 Status value reception unit, 33 Recommended value calculation unit, 34 Recommended value output unit, 35 Policy update unit, 36 Information presentation unit, 37 Procedure management unit, 40 Learning device, 41 State value acquisition unit, 42 Action decision Unit, 43 Reward value acquisition unit, 44 Action value function update unit, 45 Neural network, 46 Learning control unit, 47 Simulator, 48 Driving data acquisition unit, 49 Operation data holding unit, 50 Simulator learning unit, 60 Operator terminal, 61 Evaluation acquisition unit, 62 evaluation transmission unit.
本発明は、製油所の好適な運転を実現することが可能な運転条件の設定を支援する製油所運転条件設定支援システムに利用可能である。 The present invention can be used in a refinery operating condition setting support system that supports the setting of operating conditions that can realize suitable operation of the refinery.
Claims (14)
油種切替の際に、切替後の原油に含まれる水分量又は前記複数の留分のそれぞれの流量を推定する設計工程と、
切替後の原油の水分量、又は前記流量に基づいて、切替後の原油を受け入れるための事前の準備を行う前準備工程と、
切替後の原油の受け入れを開始する切替工程と、
切替後の原油を蒸留するための運転条件を調整する調整工程と、
を備え、
前記調整工程において、切替後の原油を蒸留するための装置の状態を示す状態値に応じて、前記装置を制御するための制御量の目標設定値が調整される
ことを特徴とする運転方法。An operating method for operating equipment for distilling crude oil to produce multiple fractions.
When switching oil types, a design process that estimates the amount of water contained in the crude oil after switching or the flow rate of each of the plurality of fractions, and
A pre-preparation step for making advance preparations for accepting the crude oil after switching based on the water content of the crude oil after switching or the flow rate.
The switching process to start accepting crude oil after switching, and
An adjustment process that adjusts the operating conditions for distilling crude oil after switching, and
With
In the adjustment step, the operation method is characterized in that a target set value of a control amount for controlling the device is adjusted according to a state value indicating a state of the device for distilling crude oil after switching.
前記状態値を取得する工程と、
前記状態値に基づいて、前記制御量の推奨値を算出する算出工程と、
算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を目標設定値として前記装置に設定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の運転方法。The adjustment step is
The process of acquiring the state value and
A calculation step of calculating a recommended value of the control amount based on the state value, and
The process of presenting the calculated recommended value to the operator or setting the calculated recommended value as the target setting value in the device, and
The operation method according to claim 1 or 2, wherein the method comprises.
前記取得部により取得された情報を提示する提示部と、
を備えることを特徴とする支援装置。In an apparatus for distilling crude oil to produce a plurality of fractions, a design process for estimating the amount of water contained in the crude oil after switching or the flow rate of each of the plurality of fractions at the time of oil type switching, and a design process. A pre-preparation step for preparing in advance for accepting the crude oil after switching based on the water content of the crude oil after switching or the flow rate, a switching step for starting acceptance of the crude oil after switching, and the crude oil after switching. An adjustment step that adjusts the operating conditions for distilling, and an acquisition unit that acquires information necessary for advancing each step included in the operating method when the operating method including the operation method is executed.
A presentation unit that presents the information acquired by the acquisition unit, and a presentation unit.
A support device characterized by being provided with.
前記状態値に基づいて、機械学習により学習された方策を使用して前記装置を制御するための制御量の推奨値を算出する算出部と、
算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を前記制御量の目標設定値として前記装置に設定する出力部と、
を備えることを特徴とする請求項9に記載の支援装置。In the adjustment step, a state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device, and a state value acquisition unit.
Based on the state value, a calculation unit that calculates a recommended value of a control amount for controlling the device using a policy learned by machine learning, and a calculation unit.
An output unit that presents the calculated recommended value to the operator or sets the calculated recommended value as the target set value of the control amount in the device.
9. The support device according to claim 9.
前記状態値に基づいて、油種切替の際に前記装置を制御するための制御量の推奨値を算出するための方策を機械学習により学習する学習部と、
を備えることを特徴とする学習装置。A state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device for distilling crude oil, and a state value acquisition unit.
Based on the state value, a learning unit that learns a policy for calculating a recommended value of a control amount for controlling the device at the time of oil type switching by machine learning, and a learning unit.
A learning device characterized by being provided with.
前記支援装置において使用される方策を機械学習により学習する学習装置と、
を備え、
前記学習装置は、
前記装置の状態を示す状態値を取得する取得部と、
前記状態値に基づいて、油種切替の際に前記装置を制御するための制御量の推奨値を算出するための方策を機械学習により学習する学習部と、
を備え、
前記支援装置は、
油種切替の際に、前記装置の状態を示す状態値を取得する状態値取得部と、
前記状態値に基づいて、前記学習装置により学習された方策を使用して前記装置を制御するための制御量の推奨値を算出する算出部と、
算出された推奨値を運転員に提示し、又は、算出された推奨値を前記制御量の目標設定値として前記装置に設定する出力部と、
を備えることを特徴とする製油所運転条件設定支援システム。A support device that assists in setting the operating conditions of the device for distilling crude oil to produce multiple fractions, and
A learning device that learns the measures used in the support device by machine learning,
With
The learning device is
An acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device, and
Based on the state value, a learning unit that learns a policy for calculating a recommended value of a control amount for controlling the device at the time of oil type switching by machine learning, and a learning unit.
With
The support device is
A state value acquisition unit that acquires a state value indicating the state of the device when the oil type is switched, and a state value acquisition unit.
A calculation unit that calculates a recommended value of a control amount for controlling the device by using the policy learned by the learning device based on the state value.
An output unit that presents the calculated recommended value to the operator or sets the calculated recommended value as the target set value of the control amount in the device.
A refinery operating condition setting support system characterized by being equipped with.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0463102A (en) * | 1990-07-02 | 1992-02-28 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Method for predicting condition in distillation and distillation method |
JPH0437733B2 (en) * | 1986-09-19 | 1992-06-22 | Jgc Corp | |
JP2006187737A (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Petroleum Energy Center | Method for establishing operation target value of various apparatuses at the time of raw material switching |
US20160086087A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method for fast prediction of gas composition |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU579994B2 (en) * | 1983-03-07 | 1988-12-22 | Earl W. Hall | Process and apparatus for destructive distillation with by-product and energy recovery from municipal solid waste material |
EP0909804B1 (en) * | 1997-10-15 | 2010-09-08 | China Petro-Chemical Corporation | A process for production of ethylene and propylene by catalytic pyrolysis of heavy hydrocarbons |
US6840712B2 (en) * | 2002-01-03 | 2005-01-11 | Hood Environmental Engineering, Ltd. | Thermal remediation process |
US7019187B2 (en) * | 2002-09-16 | 2006-03-28 | Equistar Chemicals, Lp | Olefin production utilizing whole crude oil and mild catalytic cracking |
KR100526017B1 (en) * | 2002-11-25 | 2005-11-08 | 한국에너지기술연구원 | Apparatus and method for recovery of non-condensing pyrolysis gas |
WO2012012684A1 (en) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | Kior Inc. | Multi-stage biomass conversion |
KR102385590B1 (en) * | 2014-07-17 | 2022-04-11 | 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. | Upgrading hydrogen deficient streams using hydrogen donor streams in a hydropyrolysis process |
EP3176711A4 (en) * | 2014-07-29 | 2018-03-14 | Chiyoda Corporation | Plant design assist device and plant design assist program |
US9613523B2 (en) * | 2014-12-09 | 2017-04-04 | Unilectric, Llc | Integrated hazard risk management and mitigation system |
US9957959B2 (en) * | 2015-09-20 | 2018-05-01 | Macau University Of Science And Technology | Linear programming-based approach to scheduling of crude oil operations in refinery for energy efficiency optimization |
KR20200000218A (en) * | 2018-06-22 | 2020-01-02 | 주식회사 에코인에너지 | Waste plastic, Spent fishing nets and waste vinyl total Liquefaction Equipment by low temperature Pyrolysis Procedures |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0437733B2 (en) * | 1986-09-19 | 1992-06-22 | Jgc Corp | |
JPH0463102A (en) * | 1990-07-02 | 1992-02-28 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Method for predicting condition in distillation and distillation method |
JP2006187737A (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Petroleum Energy Center | Method for establishing operation target value of various apparatuses at the time of raw material switching |
US20160086087A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method for fast prediction of gas composition |
Also Published As
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