一种石脑油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石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，在以工业裂解炉为龙头生产装置的石油化工企业中，基于石脑油蒸汽裂解实验数据建立石脑油裂解炉裂解产物收率预测模型，采集石脑油工业裂解炉正戊烷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，建立石脑油裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于优化石脑油裂解炉操作，使工业石脑油裂解炉生产的石化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。
技术介绍
石油化学工业是 国民经济的支柱产业，石油化工产品(简称石化产品)广泛应用国民经济各个领域，对促进国民经济发展具有重要。石油化工大多数中间产品和石化产品均以低碳烯烃和芳烃为基础原料。低碳烯烃和芳烃所用原料烃约占石化生产总耗用原料烃的四分之三。低碳烯烃主要由乙烯、丙烯、丁二烯构成，芳烃主要由苯、甲苯、二甲苯构成。在石油化学工业中，除由重整生产芳烃以及由催化裂化副产物中回收丙烯、丁烯、丁二烯之夕卜，主要由乙烯装置生产各种烯烃和芳烃。乙烯装置由裂解炉和分离装置构成，而裂解炉是乙烯装置的龙头生产装置。乙烯是最重要的基础有机化工原料，目前98%以上的乙烯是由裂解炉以蒸汽裂解方式生产的。乙烯主要用于生产高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、环氧乙烷、乙二醇、乙醇、苯乙烯、乙醛、醋酸、a -烯烃、聚乙烯醇、乙丙橡胶等石化产品。丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯晴、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、异丙醇、丙烯酸及其脂类、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙纶等石化产品。目前，50 70%以上的丙烯是由裂解炉以蒸汽裂解生产的。丁二烯主要用于生成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯、SBS、ABS树脂等石化产品。石油化工工业初期，丁二烯主要由丁烯或丁烷脱氢生产。目前，90%以上的丁二烯是由裂解炉以蒸汽裂解方式生产的。异丁烯作为石油化工基础原料主要用于丁基橡胶、异戊橡胶、甲基丙烯酸甲酯、聚异丁烯、叔丁醇以及助剂生产等。近年来，由于作为汽油添加剂甲基叔丁基醚(MTBE)高速发展，异丁烯需求猛增。异丁烯除了来自炼厂和乙烯装置外，少量由丁烷异构化和脱氢生产异丁烯。丁烯主要用于生产丁二烯、顺酐、仲丁醇、庚烯、聚丁烯等石化产品。随着线性低密度聚乙烯的发展，1-丁烯用量越来越大，成为丁烯主要用途，其余的丁烯主要用于生产高辛烷值汽油添加剂和民用液化气。作为石油化工基础原料的芳烃主要包括苯、甲苯、二甲苯。苯主要用于生产苯乙烯、环己烷(进一步生产锦纶)、苯酚。此外，苯还可用于苯胺、烷基苯、顺酐以及医药和农药等产品的生产。甲苯主要用于生产苯、二甲苯。此外，在溶剂、涂料、农药、炸药、甲酚、甲苯二异氰酸酯(TDI)等生产中也耗用相当量的甲苯。二甲苯包括对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯。作为石油化工原料，对二甲苯用量最大，主要用于生产对苯二甲酸(PTA)和对苯二甲酸二酯(DMT)，由此进一步生产聚酯(PET)，少量用于生产对苯二甲酸丁二酯(PBT)。间二甲苯和邻二甲苯主要用于异构化生产对二甲苯，其中邻二甲苯还可用于生产苯酐、涂料、溶剂、农药中间体的生产。乙烯装置在生产乙烯的同时，副产丙烯、丁烯、丁二烯、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)，成为石油化学工业基础原料的主要来源。乙烯装置除了生产乙烯之外，70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烃均来自乙烯装置的副产。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)总量计，约65%来自乙烯生产装置。 由于蒸汽裂解工艺生产乙烯的同时还副产大量的其他烯烃和芳烃，相应地，乙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，石油化工工业总是以乙烯生产为中心，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。乙烯生产的规模、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。乙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_87(TC )、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。因此乙烯工业是高能耗行业，裂解炉能耗约占乙烯装置能耗的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，是石化企业多年来一直关注的难题。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、SIN0PEC。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工业裂解炉模拟软件，用于预测裂解产物收率及运行周期等，如LUMMUS的PYPS、TECHNIP的SPYRO等。尽管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。在裂解产物中，双烯(乙烯和丙烯)重量收率为38 60%。除了乙烯和丙烯之外，还有其他裂解产物，如氢气、丁二烯、碳四抽余馏分、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油等，都具有一定的经济价值或较高的经济附加值，如丁二烯可生产橡胶、芳烃生产聚酯、化纤等。石化产品的市场价格受石油价格和市场供需关系而波动，市场需求量大而供应量的石化产品价格高，市场需求量小而供应大的石化产品价格较低。因此，在裂解炉生产操作过程中，收率高的裂解产物其石化产品价格未必高，收率低的裂解产物其石化产品价格未必低。因此，裂解炉操作优化仅仅考虑乙烯和丙烯收率不能有效提高石油化工生产企业的收入。 此外，国内乙烯装置生产的三烯三苯等有机化工原料很少在市场上买卖，绝大部分通过中下游生产装置生产相应的石化产品，如乙烯和丙烯通过聚烯烃生产装置生产聚烯烃树脂，丁二烯通过聚合装置生产橡胶，芳烃通过抽提装置、聚酯等装置生产聚酯和化纤等。因此，国内石油化工企业中下游装置生产的石化产品市场价格决定生产企业的收入。裂解炉的生产操作不仅仅要考虑双烯，还要考虑裂解炉生产的所有石化产品的总价值。只有使石油化工生产装置生产的石化产品总价值达到最大，这样才能有效提高是石油化工企业的收入。
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乙烯装置的经济效益，却忽略了其他石化产品的经济价值或经济附加值，实际不能有效提高石油化工企业的收入。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，本专利技术构建石脑油工业裂解炉裂解产物价值最大化模型，用于优化石脑油工业裂解炉操作，使石脑油裂解炉生产的石化产品总价值达到最大，从而有效提高石油化工企业的收入。本专利技术涉及石脑油工业裂解炉裂解产物价值最大化模型构建的方法，在以工业裂解炉为龙头生产装置的石油化工企业中，基于石脑油蒸汽裂解实验数据建立石脑油裂解炉裂解产物预测模型，然后利用石脑油工业裂解炉实际运行的正戊烷收率数据校核预测模型，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，建立石脑油工业裂解炉裂解产物价值最大化模型，并用于石脑油裂解炉操作优化，使石脑油裂解炉生产的石化产品总价值达到最大。具体技术方案如下: 本专利技术涉及到石脑油工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法，在以工业裂解炉为龙头生产装置的石油化工企业中，基于石脑油蒸汽裂解实验数据采用数学建模方法建立石脑油裂解炉裂解产物预测模型，然后采集石脑油工业裂解炉实际运行的正戊烷收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，在以工业裂解炉为主要生产装置的石油化工企业中，建立石脑油工业裂解炉价值最大化模型并用于优化裂解炉操作，使石脑油工业裂解炉生产的石化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：基于石脑油蒸汽裂解实验数据，利用数学建模方法建立石脑油工业裂解炉裂解产物收率预测模型，可根据石脑油物性、工业裂解炉操作条件计算裂解产物收率；(2)采集正戊烷收率数据：在石脑油物性、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，通过调整COT采集工业裂解炉实际运行的正戊烷收率数据；(3)校核：利用由步骤(2)得到的工业裂解炉的正戊烷收率数据校核由步骤(1)得到的预测模型，使校核的预测模型的计算值与工业裂解炉实际运行的数据基本一致；(4)建立石脑油裂解炉裂解产物价值最大化模型：根据步骤(3)得到的预测模型建立石脑油裂解炉裂解产物价值最大化模型，可利用裂解产物价格、石脑油物性、裂解炉运行数据计算出裂解产物即石化产品的总价值最大的裂解炉操作条件。

【技术特征摘要】
1.一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，在以工业裂解炉为主要生产装置的石油化工企业中，建立石脑油工业裂解炉价值最大化模型并用于优化裂解炉操作，使石脑油工业裂解炉生产的石化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:基于石脑油蒸汽裂解实验数据，利用数学建模方法建立石脑油工业裂解炉裂解产物收率预测模型，可根据石脑油物性、工业裂解炉操作条件计算裂解产物收率； (2)采集正戊烷收率数据:在石脑油物性、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，通过调整COT采集工业裂解炉实际运行的正戊烷收率数据； (3)校核:利用由步骤(2)得到的工业裂解炉的正戊烷收率数据校核由步骤(I)得到的预测模型，使校核的预测模型的计算值与工业裂解炉实际运行的数据基本一致； (4)建立石脑油裂解炉裂解产物价值最大化模型:根据步骤(3)得到的预测模型建立石脑油裂解炉裂解产物价值最大化模型，可利用裂解产物价格、石脑油物性、裂解炉运行数据计算出裂解产物即石化产品的总价值最大的裂解炉操作条件。2.根据权利要求1所述的一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的石油化工企业是以裂解炉为主要生产装置的石化产品生产企业，生产装置主要包括裂解炉、分离或回收装置、聚烯烃树脂装置。3.根据权利要求1所述的一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述石脑油物性包括密度、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，或者为石脑油的详细组成及其含量构成。4.根据权利要求1所述的一种石脑油工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、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。5.根据权利要求1所述的一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的石化产品是石油化工企业在市场上对外公开销售的产品，主要包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、聚烯烃树脂、橡胶、乙二醇、聚酯、化纤、环氧乙烷、环氧丙烷、汽油、柴油、燃料油、LPG。6.根据权利要求1所述的一种石脑油工业裂解炉价值最大化模型的构建方法，其特征在于，所述的正戊烷收率数据是在工业裂解炉在保持石脑油物性、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，至少三个COT温度获得的正戊烷数据。7.根据权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永刚，杜志国，李蔚，张利军，周先锋，王国清，南秀琴，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：