碳三液相加氢反应器优化控制方法及系统技术方案

本公明公开了一种碳三液相加氢反应器优化控制方法及系统。其中，碳三液相加氢反应器优化控制方法，包括：基于碳三液相加氢催化剂的特性建立状态控制模型；对加氢反应器的实时运行数据进行分类统计，得到分类统计数据；基于碳三液相加氢催化剂的反应特性，采用多重优化模式对状态控制模型进行在线修正，得到修正后的状态控制模型；基于所述分类统计数据和修正后的状态控制模型得到控制参数；对所述控制参数进行增益调度，得到增益调度参数；基于控制参数和增益调度参数控制碳三液相加氢反应器。本发明专利技术的方法及系统可达到获得最佳的丙烯收率的目的。收率的目的。收率的目的。

【技术实现步骤摘要】
碳三液相加氢反应器优化控制方法及系统


[0001]本专利技术属于石油化工领域，更具体地，涉及一种碳三液相加氢反应器优化控制方法及系统。

技术介绍

[0002]乙烯技术是石油化工的龙头技术，乙烯技术水平被看作是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯裂解装置生产的三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)是石油化学工业的基础原料，三烯产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的主要标志。
[0003]乙烯裂解装置中石脑油等液态烃原料经蒸汽裂解和分离后，碳三馏分中含有丙烯，丙烷，及少量的丙炔和丙二烯(简称MAPD)，MAPD的含量约为1％～5％(体积)。在丙烯聚合反应中，MAPD会降低聚丙烯催化剂的活性，影响聚合级丙烯的产品质量。为了将MAPD从碳三馏分中脱除，当前工业上采用催化选择加氢和溶剂吸收法脱除MAPD。由于碳三液相催化加氢法工艺流程简单，没有环境污染，所以催化加氢法的应用日益普遍。
[0004]碳三液相加氢反应器装置是丙烯装置回收系统的一个重要设备,它是在催化剂的作用下，把碳三馏分中MAPD选择加氢转化为丙烯。MAPD如果过量加氢将生成丙烷、低聚物和高聚物，导致丙烯的损失；MAPD如果加氢效果不佳，反应器出口MAPD浓度未能控制再指标要求范围内，将造成产品丙烯不合格，影响下游装置的生产，所以加氢反应器运行的好坏直接影响着丙烯产品的纯度和收率。
[0005]碳三液相加氢催化剂普遍采用钯、镍等过渡金属作为活性组分，不同催化剂的反应热力学参数、表面吸脱附反应速率以及工艺敏感度不尽相同，需要通过针对性的调整优化才能保证其发挥最佳性能。
[0006]目前碳三液相加氢反应器的生产控制普遍采用手动调控，由技术人员手动调节控制相关参数。因裂解分离流程冗长，工艺复杂，人员精力有限，无法对碳三液相加氢反应器做到实时监控和专家级调整优化。当碳三加氢系统出现物料组成、压力、温度、流量、氢气波动等不稳定情况时，单靠液相加氢系统自身来恢复稳定是非常缓慢的，多次波动所产生的叠加现象，使系统长时间处于亚稳定状态，易造成反应器出口漏炔和丙烯过度加氢严重，影响产品丙烯的收率和精馏塔分离效果。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种碳三液相加氢反应器优化控制方法及系统，至少解决现有技术中丙烯的收率不佳的问题。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种碳三液相加氢反应器优化控制方法，包括：
[0009]基于碳三液相加氢催化剂的特性建立状态控制模型；
[0010]对加氢反应器的实时运行数据进行分类统计，得到分类统计数据；
[0011]基于碳三液相加氢催化剂的反应特性，采用多重优化模式对状态控制模型进行在线修正，得到修正后的状态控制模型；
[0012]基于所述分类统计数据和修正后的状态控制模型得到控制参数；
[0013]对所述控制参数进行增益调度，得到增益调度参数；
[0014]基于控制参数和增益调度参数控制碳三液相加氢反应器。
[0015]可选的，所述状态控制模型是基于有限个参数优化操作建立的催化剂主要性能变化模型；
[0016]所述主要性能包括，丙烯选择性和出口MAPD浓度。
[0017]可选的，所述状态控制模型表示为：
[0018][0019]式中，Yd(t)为选择性，MAPD(t)为出口MAPD浓度，T
i
(t)，i＝1,2,3为床层温度，T0(t)为反应器入口温度，P
A0
(t)为反应器入口氢气与MAPD分压比，G(t)为反应器入口新鲜进料与循环量质量流率之和，K
i
，i＝1,2,3为零点，C、D、E为状态模型参数。
[0020]可选的，所述多重优化模式，包括：
[0021]指标控制模型、丙烯收率模型和收益预测模型。
[0022]可选的，所述指标控制模型为：
[0023]Tg＝Tg
st
×
Coeff
Model
，
[0024]式中，Tg为反应器控制指标，取值包括，出口MAPD浓度、丙烯选择性、出口氢气浓度和C5以上生成量中的至少一种；Tg
st
为标准工艺和物料组成条件下反应器控制指标；Coeff
Model
为反应器从标准工况到实际工况控制指标传递系数；
[0025]和/或
[0026]考虑物料性质参数对优化操作模式影响的指标控制模型为：
[0027]Tg＝Tg0+ΔTg，
[0028]式中，Tg为优化模式下反应器控制指标，Tg0为实际工况下反应器控制指标的初始值，Tg0为固定值；Δtg为在优化模式下物料性质参数对应的改进量。
[0029]可选的，在优化操作下反应器的丙烯收率取固定值，对物料组成变化进行补偿的条件下，所述丙烯收率模型为：
[0030]Yd＝Yd0+f
m
(ΔTg)，
[0031]式中，Yd0为优化操作下丙烯收率的基础值；ΔTg为在优化操作下物料性质参数对应的控制指标改进量；f
m
(ΔTg)为优化操作物料变化带来的收率补偿值，f
m
(ΔTg)与ΔTg呈函数关系。
[0032]可选的，所述收益预测模型为：
[0033]Gn＝M
×
Yd+f
p
(1-Yd)，
[0034]式中，Gn为反应器加氢带来的总收益预测；Yd为优化操作下丙烯收率；M为丙烯单价；f
p
(1-Yd)为优化操作下丙烷回炼收益，f
p
(1-Yd)与(1-Yd)呈函数关系；(1-Yd)为反应器加氢的丙烷收率。
[0035]可选的，所述多重优化模式，包括：
[0036]以所述指标控制模型为基础，根据初始测试运行数据，建立丙烯收率模型与指标控制模型之间的连续模型；
[0037]基于所述连续模型，运用所述收益预测模型计算丙烯收率区间值；
[0038]将丙烯收率区间值传导入状态控制模型对操作变量进行赋值。
[0039]可选的，所述多重优化模式，包括：
[0040]以所述指标控制模型为基础，根据优化控制运行数据，对所述丙烯收率模型与指标控制模型进行补偿修正；
[0041]基于修正后的丙烯收率模型与所述指标控制指数模型，运用所述收益预测模型计算出修正后的丙烯收率区间值；
[0042]将修正后的丙烯收率区间值传导入状态控制模型对操作变量进行修正。
[0043]可选的，所述碳三液相加氢催化剂包括载体和负载其上的主活性组分与助催化剂组分；
[0044]所述主活性组分选自Pd、Ni、Pt、Rh和Ru中的至少一种；以碳三液相加氢催化剂的重量为基准，所述主活性组分的含量优选为0.05-0.8wt％；
[0045]所述助催化剂组分选自Ag、Cu、Au、La、Ce、Ga、Pb、W、Mo、卤族系、碱金属族系和碱土金属族系中的至少一种；以碳三液相加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，包括：基于碳三液相加氢催化剂的特性建立状态控制模型；对加氢反应器的实时运行数据进行分类统计，得到分类统计数据；基于碳三液相加氢催化剂的反应特性，采用多重优化模式对状态控制模型进行在线修正，得到修正后的状态控制模型；基于所述分类统计数据和修正后的状态控制模型得到控制参数；对所述控制参数进行增益调度，得到增益调度参数；基于控制参数和增益调度参数控制碳三液相加氢反应器。2.根据权利要求1所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，所述状态控制模型是基于有限个参数优化操作建立的催化剂主要性能变化模型；所述主要性能包括，丙烯选择性和出口MAPD浓度。3.根据权利要求2所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，所述状态控制模型表示为：式中，Yd(t)为选择性，MAPD(t)为出口MAPD浓度，T
i
(t)，i＝1,2,3为床层温度，T0(t)为反应器入口温度，P
A0
(t)为反应器入口氢气与MAPD分压比，G(t)为反应器入口新鲜进料与循环量质量流率之和，K
i
，i＝1,2,3为零点，C、D、E为状态模型参数。4.根据权利要求1所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，所述多重优化模式，包括：指标控制模型、丙烯收率模型和收益预测模型。5.根据权利要求4所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，所述指标控制模型为：Tg＝Tg
st
×
Coeff
Model
，式中，Tg为反应器控制指标，取值包括，出口MAPD浓度、丙烯选择性、出口氢气浓度和C5以上生成量中的至少一种；Tg
st
为标准工艺和物料组成条件下反应器控制指标；Coeff
Model
为反应器从标准工况到实际工况控制指标传递系数；和/或考虑物料性质参数对优化操作模式影响的指标控制模型为：Tg＝Tg0+ΔTg，式中，Tg为优化模式下反应器控制指标，Tg0为实际工况下反应器控制指标的初始值，Tg0为固定值；ΔTg为在优化模式下物料性质参数对应的改进量。6.根据权利要求4或5所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，在优化操作下反应器的丙烯收率取固定值，对物料组成变化进行补偿的条件下，所述丙烯收率模型为：Yd＝Yd0+f
m
(ΔTg)，
式中，Yd0为优化操作下丙烯收率的基础值；ΔTg为在优化操作下物料性质参数对应的控制指标改进量；f
m
(ΔTg)为优化操作物料变化带来的收率补偿值，f
m
(ΔTg)与ΔTg呈函数关系。7.根据权利要求6所述的碳三液相加氢反应器优化控制方法，其特征在于，所述收益预测模型为：Gn＝M
×
Yd+f
p
(1-Yd)，式中，Gn为...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫国宾，穆玮，房艳，汪晓菁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：