一种重质原料工业裂解炉价值最大化模型的构建方法技术

本发明专利技术是一种重质原料工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，在乙烯生产企业中，基于重质原料蒸汽裂解实验数据建立重质原料裂解炉裂解产物收率预测模型，采集重质原料工业裂解炉碳四及碳四以下裂解产物收率数据并用于校核建立的预测模型，使预测模型的计算结果与工业裂解炉实际运行的结果一致；基于校核模型，建立重质原料裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于优化重质原料裂解炉操作，使工业重质原料裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油化工生产装置中裂解炉操作的优化方法，更具体的，涉及ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法。
技术介绍
目前，世界乙烯总产量的99%都是通过裂解炉以蒸汽裂解方式生产的，当前和未来新増加的乙烯产能也主要是由裂解炉以蒸汽裂解方式来生产的。乙烯装置在生产こ烯的同时，副产丙烯、丁烯、丁ニ烯、芳烃(苯、甲苯、ニ甲苯)，成为石油化学エ业基础原料的主要来源。乙烯装置除了生产こ烯之外，70%的丙烯、90%的丁ニ烯、30%的芳烃均来自こ烯装置的副产。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁ニ烯)和“三苯”(苯、甲苯、ニ甲苯)总量计，约65%来自こ烯生产装置。由于蒸汽裂解エ艺生产乙烯的同时还副产大量的其他烯烃和芳烃，相应地，こ烯生产必然与多种中间产品和石化产品生产联接在一起。因此，石油化工エ业总是以こ烯生产为中心，以裂解炉为龙头生产装置，配套多种产品加工生产的联合企业。こ烯生产的规模、成本、生产稳定性、产品质量都将对整个联合企业起到支配作用。こ烯装置在石油化工联合企业中成为关系全局的核心生产装置。裂解炉是石油化工联合企业中的龙头装置，裂解炉的运行直接将影响其他石油化工装置的生产操作。烃类蒸汽裂解的反应温度较高(780-870°C )、反应过程是个强吸热过程，裂解炉的生产运行消耗大量的燃料。因此こ烯エ业是高能耗行业，裂解炉能耗约占こ烯装置能耗的70%左右，而裂解原料成本占こ烯生产成本的一半以上。因此，在裂解炉生产过程中，往往针对裂解原料物性，优化裂解炉操作条件，使经济价值或者经济附加值较高的裂解产物(如こ烯、丙烯等)收率达到最大，降低原料和能量消耗，降低生产成本，是こ烯生产企业面临的ー个难题。裂解炉专利商在裂解炉技术发展过程中具有非常重要的作用，目前经过不断的重组合并全世界形成六大裂解炉专利商，即LUMMUS、S&M、KBR、TECKNIP、LINDE、SINOPEC。裂解炉专利商基于蒸汽裂解反应机理或蒸汽裂解实验数据，采用推导或数学回归等方法建立了エ业裂解炉模拟软件，用于预测裂解产物收率及运行周期等，如LUMMUS的PYPS、TECHNIP的SPYRO等。裂解炉专利商设计和改造众多裂解炉，但对于裂解炉的操作优化，目前仅有ASPEN和TECHNIP提出了双烯(乙烯+丙烯)收率的优化方案，利用TECHNIP的SPYRO软件和APSEN的分离装置模拟技术及其先进控制技术，优化裂解炉生产操作，主要通过提高双烯的收率的方式试图提高生产企业的经济效益。エ业裂解炉裂解产物有上百种，但こ烯装置生产的最終裂解产品数量有限，通常不会超过十几种，而裂解产品在市场上以一定的价格出售，并受供求关系影响。烯烃生产企业的裂解炉年生产能力不同，こ烯装置生产的裂解产品存在较大的差异:乙烯年产量小于30万吨的生产企业，裂解产品主要为こ烯和丙烯；乙烯年产量大于等于30万吨的生产企业，裂解产品主要为乙烯、丙烯、丁ニ烯、芳烃。除了乙烯、丙烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯这些主要裂解产品之外，烯烃生产企业还生产氢气、碳四馏分、裂解汽油、裂解柴油、燃料油等含有一定经济价值或者经济附加值的副产品。近年来，石油价格在较大范围内振荡，裂解产品价格随之振荡。裂解产品价格除了受原料的价格影响之外，还受市场供需关系的影响，供不应求的裂解产品价格较高，而供大于求的裂解产品价格较低。在裂解炉生产操作过程中，收率较高的裂解产品价格未必较高，收率较低的裂解产品价值未必较低。因此，裂解炉操作仅仅以双烯或三烯三苯为主要裂解产品而忽略其他副产品的价值和裂解产品市场价格波动不能使生产企业的经济效益达到较高水平，因此裂解炉操作应该充分考虑每一种裂解产品的市场价值，应该根据裂解产品的市场供需关系和价格来指导裂解炉生产操作，使裂解炉生产的裂解产品的总价格达到最大，从而有效提高生产企业的经济收入。
技术实现思路
现有技术中通过提高双烯收率试图实现提高こ烯装置的经济效益，却忽略了其他裂解产物或裂解产品的经济价值或经济附加值，实际不能有效提高こ烯生产企业的收入。为了克服传统裂解炉操作优化方法的缺陷，与现有技术采用提高双烯收率提高经济效益的方法不同，本专利技术构建エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型，用于优化工业裂解炉操作，使裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大。本专利技术涉及重质原料エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型构建的方法，在こ烯生产企业中，基于重质原料蒸汽裂解实验数据建立裂解炉裂解产物预测模型，然后利用エ业裂解炉实际运行的碳四及碳四以下裂解产物收率数据校核预测模型，使预测模型计算值与エ业裂解炉实际运行数据规律基本一致；基于校核的预测模型，建立エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于重质原料裂解炉操`作优化，使裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大。具体技术方案如下:本专利技术涉及到重质原料エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，在こ烯生产企业中，基于重质原料蒸汽裂解实验数据采用数学建模方法建立裂解炉裂解产物预测模型，然后采集エ业裂解炉实际运行的碳四及碳四以下裂解产物收率数据校核预测模型，使预测模型的计算值与エ业裂解炉实际运行数据基本一致；基于校核的预测模型，建立エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于重质原料裂解炉操作优化，使裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大。所述的ー种エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法包括以下步骤:(I)建立预测模型:基于重质原料蒸汽裂解实验数据，利用数学建模方法建立エ业裂解炉裂解产物收率预测模型，可根据裂解原料物性、エ业裂解炉操作条件计算裂解产物收率。(2)采集碳四及碳四以下裂解产物收率数据:在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在炉管出ロ温度(COT)正常操作范围内，通过变动COT采集エ业裂解炉运行的碳四及碳四以下产物收率数据。(3)模型校核:利用步骤(2)得到的エ业裂解炉运行数据校核步骤(I)得到的预测模型，使校核的预测模型计算结果与エ业裂解炉实际运行数据基本一致。(4)建立裂解炉裂解产物价值最大化模型:基于步骤(3)得到的预测模型建立裂解炉裂解产物价值最大化模型，可利用裂解产物价格、裂解原料物性、裂解炉运行数据计算出裂解产物或裂解产品总价值最大的裂解炉操作条件。优选地，所述的こ烯生产企业的生产装置主要包括裂解炉、分离装置等。优选地，所述的重质原料由C12 C35饱和烃构成，饱和烃包括链烷烃、环烷烃、芳烃。重质原料主要包括柴油、加氢尾油等重质原料构成。更优选地，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸馏馏程(ASTM)、族组成(PONA)、氢含量或碳含量或碳氢比、残碳值、分子量、关联指数(BMCI)、折光指数等。重质原料组份至少达上百种，因此利用其详细组份及其含量较为困难，通常选择密度、恩式蒸馏馏程(ASTM)、族组成(PONA)等作为物性參数。优选地，所述的裂解产物主要包括氢气、一氧化碳、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、正戊烷、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烃)、裂解柴油、裂解燃料油等。尽管裂解原料的形态和构成差异较大，而它们的裂解产物组份却基本相同，只不过裂解产物组份的收率分布不同。优选地，所述的碳四及碳四以下物质主要包括氢气、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔和丙ニ烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重质原料工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，其特征在于，在乙烯生产企业中，建立工业裂解炉价值最大化模型优化裂解炉操作，使工业裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大，所述的方法包括以下步骤：(1)建立预测模型：基于重质原料蒸汽裂解实验数据，利用数学建模方法建立工业裂解炉裂解产物收率预测模型，可根据裂解原料物性、工业裂解炉操作条件计算裂解产物收率；(2)采集碳四及碳四以下裂解产物收率数据：在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在炉管出口温度(COT)正常操作范围内，通过变动COT采集工业裂解炉运行的碳四及碳四以下产物收率数据；(3)模型校核：利用步骤(2)得到的工业裂解炉运行数据校核步骤(1)得到的预测模型，使校核的预测模型计算结果与工业裂解炉实际运行数据基本一致；(4)建立裂解炉裂解产物价值最大化模型：基于步骤(3)得到的预测模型建立裂解炉裂解产物价值最大化模型，可利用裂解产物价格、裂解原料物性、裂解炉运行数据计算出裂解产物或裂解产品总价值最大的裂解炉操作条件。

【技术特征摘要】
1.种重质原料エ业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，其特征在于，在こ烯生产企业中，建立エ业裂解炉价值最大化模型优化裂解炉操作，使エ业裂解炉生产的裂解产物或裂解产品总价值达到最大，所述的方法包括以下步骤: (1)建立 预测模型:基于重质原料蒸汽裂解实验数据，利用数学建模方法建立エ业裂解炉裂解产物收率预测模型，可根据裂解原料物性、エ业裂解炉操作条件计算裂解产物收率； (2)采集碳四及碳四以下裂解产物收率数据:在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在炉管出口温度(COT)正常操作范围内，通过变动COT采集エ业裂解炉运行的碳四及碳四以下产物收率数据； (3)模型校核:利用步骤(2)得到的エ业裂解炉运行数据校核步骤 (1)得到的预测模型，使校核的预测模型计算结果与エ业裂解炉实际运行数据基本一致； (4)建立裂解炉裂解产物价值最大化模型:基于步骤(3)得到的预测模型建立裂解炉裂解产物价值最大化模型，可利用裂解产物价格、裂解原料物性、裂解炉运行数据计算出裂解产物或裂解产品总价值最大的裂解炉操作条件。2.据权利要求1所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的こ烯生产企业生产装置主要包括裂解炉、分离或回收装置。3.据权利要求1所述的一重质原料种エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的重质原料由C12 C35饱和烃构成，主要包括柴油、加氢尾油。4.据权利要求3所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸馏馏程(ASTM)、族组成(PONA)、氢含量或碳含量或碳氢比、残碳值、分子量、关联指数(BMCI)和折光指数。5.据权利要求1所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的裂解产物主要包括氢气、一氧化碳、ニ氧化碳、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、正戊烷、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油。6.据权利要求1所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的裂解产品主要由氢气、こ烯、丙烯、丁ニ烯、碳五馏分、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油不含芳烃、裂解燃料油、LPG几种组合或全部构成。7.据权利要求1所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的碳四及碳四以下裂解产物主要包括氢气、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔和丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯。8.据权利要求1所述的ー种重质原料エ业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的碳四及碳四以下裂解产物收率数据是在エ业裂解炉在保持裂解原料物性、进料量、水油比不变的条件下，在裂解炉COT正常操作范围之内，通过调整温度，至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永刚，杜志国，王国清，南秀琴，张利军，李蔚，张兆斌，周丛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
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