一种工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法技术

本发明专利技术涉及到工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，在烯烃生产企业中，基于蒸汽裂解实验数据建立工业裂解炉裂解产物预测模型，利用工业裂解炉实际运行的裂解深度数据校核预测模型，基于校核的预测模型建立裂解炉裂解产物价值最大化模型并用于优化裂解炉操作，使裂解炉生产的裂解产物或裂解产品市场总价格达到最大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油化工的裂解炉，更具体的，涉及石油化工生产装置中裂解炉操作的优化方法。
技术介绍
管式裂解炉简称裂解炉，是生产乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)等基础有机化工原料的主要装置，其中世界98%的乙烯是由裂解炉以蒸汽裂解方式生产的。乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯是最重要基础有机化工原料，由它们生产的产品和衍生品被广泛应用于国民经济各个领域，对促进国民经济的发展具有非常重要的作用。蒸汽裂解技术始于二十世纪二十年代，经过多年的持续发展，蒸汽裂解技术发展日趋完善，近年新增的乙烯产能主要是由裂解炉以蒸汽裂解方式来生产的。自从改革开发以来，随着我国国民经济的快速发展，对乙烯、丙烯等基础有机化工原料需求急剧增加，国内乙烯工业的生产能力不能满足市场需求，为此每年进口大量的乙烯等基础有机化工原料及衍生品。为了解决国内乙烯等基础有机化工原料的市场供需矛盾，乙烯工业连续实施第二、三轮改扩建，尽管乙烯工业的生产能力得到显著提高，但裂解炉的裂解原料的来源——炼油装置生产能力却没有得到相应增加。随着国际原油价格的步步攀高，炼油企业为了降低生产成本，尽量购买相对比较廉价的原油，因此原油品质下降且产地分布广泛，导致炼油装置生产的裂解原料物性变化频繁，有时甚至导致石脑油等传统裂解原料的供应不足，被迫补充其他炼厂油品作为裂解原料，如加氢裂化柴油等。因此，如何优化裂解炉操作，提高企业的经济效益，成为乙烯生产企业的面临的难题。烃类蒸汽裂解反应是在高温(820_87(TC )条件下进行，蒸汽裂解过程是强吸热过程，因此裂解炉运行需要消 耗大量的热量，裂解炉的能耗约占到乙烯装置能耗的70%左右。因此，优化裂解炉生产操作，降低生产成本，提高生产企业的经济效益，是裂解炉专利商、生产企业、科学院所长期以来尝试解决的难题。在裂解炉技术发展过程中，裂解炉专利商扮演非常重要的角色。裂解炉专利商经过重组合并，目前形成六大裂解炉专利商，即LUMMUS、S&M、KBR、TECKNIP、LINDE, SIN0PEC。烃类蒸汽裂解反应机理和过程非常复杂，裂解产物达到上百种，因此蒸汽裂解技术是裂解炉技术的核心，蒸汽裂解反应过程是裂解炉专利商和科学院所研究的重点。通过多年蒸汽裂解反应过程研究，形成三种蒸汽裂解模型，即经验模型、半经验半理论模型、机理模型。基于蒸汽裂解反应模型，开发的裂解炉模拟软件可模拟计算裂解产物收率、运行周期等，用于裂解炉设计和改造，如 SPYRO (TECHNIP)、PYPS (LUMMUS)、CRACKER、CRACKSM、FIHR 等。对于裂解炉的操作优化，仅有ASPEN和TECHNIP提出了双烯(乙烯+丙烯)收率的优化方案，利用SPYRO软件以及APSEN公司的分离装置模拟技术及先进控制技术，优化裂解炉生产操作，试图通过提高双烯的收率的方式提高生产企业的经济效益。在裂解产物中，乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯具有较高的经济附加值，氢气、碳四馏分、裂解汽油(不含苯、甲苯、二甲苯)、裂解柴油、裂解燃料油都具有一定的经济价值。而这些裂解产品或裂解产物组份的价格受原料价格和市场供需关系而发生波动，市场需求量大而供应量的产品价格高，市场需求量小而供应大的产品价格较低。对于烯烃厂而言，尽管双烯(乙烯+丙烯)重量收率范围为40-60%，受市场需求的影响，收率高的裂解产品价格未必高，收率地的产品价格未必低。因此。对于裂解炉操作优化而言，需要考虑所有裂解产品或裂解产物组份的市场价格，而不是仅仅考虑双烯的收率。不同裂解原料COT的操作范围不同，如石脑油的通常为810-845 °C,轻烃为840-8700C，加氢尾油或柴油的为780-820°C。在裂解炉裂解产物价值最大化的优化过程中，裂解原料、进料量、稀释比保持不变，优化仅仅调整炉管出口温度(COT)，而COT的调整不会超过裂解原料的正常操作范围内。因此，通过优化裂解炉操作，使烯烃厂每台裂解炉生产的裂解产品或裂解产物总价格达到最大，这样才能最大程度上提高乙烯生产企业的产值。
技术实现思路
现有技术中通过提高双烯收率实现提高乙烯装置的经济效益，却忽略了其他裂解产物或裂解产品的经济价值以及市场价格对裂解炉生产操作的影响，实际不能有效提高烯烃生产企业的收入。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，本专利技术构建工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。本专利技术涉及工业裂解炉裂解产物价值最大化模型构建的方法，在烯烃生产企业中，基于蒸汽裂解实验数据建立裂解炉裂解产物预测模型，然后利用工业裂解炉实际运行的裂解深度数据校核预测模型，使预测模型计算值与工业裂解炉实际运行数据基本一致；基于校核的预测模型，建立工业裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于裂解炉操作优化，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:本专利技术涉及到工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，在烯烃生产企业中，基于蒸汽裂解实验数据 采用数学建模方法建立裂解炉裂解产物预测模型，然后采集工业裂解炉实际运行的裂解深度数据校核预测模型，使预测模型的计算值与工业裂解炉实际运行数据基本一致；基于校核的预测模型，建立工业裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于裂解炉操作优化，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。。所述的包括以下步骤:(I)建立预测模型:基于蒸汽裂解实验数据，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。(Yi = X (F，S，Χ0Τ, C0T, P)，Y1-表示裂解产物组份收率，F-进料量，S-稀释比，XOT-横跨段温度，COT-炉管出口温度，P-裂解原料物性)(2)采集裂解深度数据:在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在工业裂解炉炉管出口温度(COT)正常操作范围内，通过变动COT采集工业裂解炉运行的裂解深度数据。调整的温度范围COT温度范围与裂解原料有关，裂解炉的COT操作控制范围总体为760-8700C也，裂解原料不同，调整的温度范围不同，石脑油的COT通常控制在810-845°C，轻烃的控制在840-870°C，加氢尾油或柴油的控制在780-820°C。调整方法如下，在裂解原料温度范围内，选择至少任意三个不同COT温度点进行运行(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(I)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。公式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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，在烯烃生产企业中，所述方法为建立工业裂解炉裂解产物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，(yi＝X(F，S，XOT，COT，P)，yi?表示裂解产物组份收率，F?进料量，S?稀释比，XOT?横跨段温度，COT?炉管出口温度，P?裂解原料物性)；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)采集裂解深度数据：在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在工业裂解炉炉管出口温度(COT)正常操作范围内，通过变动出口温度(COT)采集工业裂解炉运行的裂解深度数据；(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，使校核后的预测模型计算结果与工业裂解炉实际运行数据一致；(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；公式为?Vmax＝max(V(m))，其中F?进料量，S?稀释比，XOT?横跨段温度，COT(m)?炉管出口温度，P?裂解原料物性，PRj?裂解产物组份价格，V(m)?裂解产物总价值，Vmax?裂解产物总价值最大值；?(5)求取裂解炉裂解产物价值最大化的操作条件：根据步骤(4)的最大化模型，输入裂解产物价格、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。FDA0000102988820000011.tif...

【技术特征摘要】
1.种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，在烯烃生产企业中，所述方法为建立工业裂解炉裂解产物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，(Yi = X (F,S, XOT, COT, P), Y1-表示裂解产物组份收率，F-进料量，S-稀释比，XOT-横跨段温度，COT-炉管出口温度，P-裂解原料物性)；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)采集裂解深度数据:在裂解原料物性、进料量、蒸汽量不变的条件下，在工业裂解炉炉管出口温度(COT)正常操作范围内，通过变动出口温度(COT)采集工业裂解炉运行的裂解深度数据； (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(I)得到的预测模型，使校核后的预测模型计算结果与工业裂解炉实际运行数据一致； (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；公式为V(m) = ix(F，S，XOT，COT(m)，PU F X PRj , Vmax =;=1max (V (m))，其中F-进料量，S-稀释比，XOT-横跨段温度，COT (m)-炉管出口温度，P-裂解原料物性，PRj-裂解产物组份价格，V (m)-裂解产物总价值，Vmax-裂解产物总价值最大值； (5)求取裂解炉裂解产物价值最大化的操作条件:根据步骤(4)的最大化模型，输入裂解产物价格、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所述的一 种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，所述方法中涉及的生产装置主要包括裂解炉和分离(回收)装置。3.据权利要求1所述的一种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，所述的裂解炉的裂解原料主要由C2 C35饱和烃构成，主要包括且不限于乙烷、丙烷和丁烷的混合LPG、石脑油、柴油、加氢尾油。4.据权利要求3所述的一种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，所述裂解原料物性主要包括密度、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)和折光指数等，或者为裂解原料的详细组成及其含量构成。5.据权利要求1所述的一种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，所述的裂解产物主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙二烯、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油。6.据权利要求1所述的一种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，所述的裂解产品是裂解原料经过裂解炉、分离装置出来的产品，主要以乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等有机化工原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利军，杜志国，王国清，张永刚，李蔚，周丛，张兆斌，薛丽敏，
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
国别省市：