專利名稱：一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工的裂解爐，更具體的，涉及石油化工生產(chǎn)裝置中裂解爐操作的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
石油化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，石油化工產(chǎn)品(簡稱石化產(chǎn)品)廣泛應(yīng)用國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，對促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要。石油化工大多數(shù)中間產(chǎn)品和石化產(chǎn)品均以低碳烯烴和芳烴為基礎(chǔ)原料。低碳烯烴和芳烴所用原料烴約占石化生產(chǎn)總耗用原料烴的四分之三。低碳烯烴主要由乙烯、丙烯、丁二烯構(gòu)成，芳烴主要由苯、甲苯、二甲苯構(gòu)成。在石油化學(xué)工業(yè)中，除由重整生產(chǎn)芳烴以及由催化裂化副產(chǎn)物中回收丙烯、丁烯、丁二烯之夕卜，主要由乙烯裝置生產(chǎn)各種烯烴和芳烴。乙烯裝置由裂解爐和分離裝置構(gòu)成，而裂解爐是乙烯裝置的龍頭生產(chǎn)裝置。乙烯是最重要的基礎(chǔ)有機化工原料，目前98%以上的乙烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產(chǎn)的。乙烯主要用于生產(chǎn)高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、乙醇、苯乙烯、乙醛、醋酸、α -烯烴、聚乙烯醇、乙丙橡膠等石化產(chǎn)品。丙烯主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯晴、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、異丙醇、丙烯酸及其脂類、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、丙綸等石化產(chǎn)品。目前，50 70%以上的丙烯是由裂解爐以蒸汽裂解生產(chǎn)的。丁二烯主要用于生成順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚丁 二烯、SBS、ABS樹脂等石化產(chǎn)品。石油化工工業(yè)初期，丁二烯主要由丁烯或丁烷脫氫生產(chǎn)。目前，90%以上的丁二烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產(chǎn)的。異丁烯作為石油化工基礎(chǔ)原料主要用于丁基橡膠、異戊橡膠、甲基丙烯酸甲酯、聚異丁烯、叔丁醇以及助劑生產(chǎn)等。近年來，由于作為汽油添加劑甲基叔丁基醚(MTBE)高速發(fā)展，異丁烯需求猛增。異丁烯除了來自煉廠和乙烯裝置外，少量由丁烷異構(gòu)化和脫氫生產(chǎn)異丁烯。丁烯主要用于生產(chǎn)丁二烯、順酐、仲丁醇、庚烯、聚丁烯等石化產(chǎn)品。隨著線性低密度聚乙烯的發(fā)展，1-丁烯用量越來越大，成為丁烯主要用途，其余的丁烯主要用于生產(chǎn)高辛烷值汽油添加劑和民用液化氣。作為石油化工基礎(chǔ)原料的芳烴主要包括苯、甲苯、二甲苯。苯主要用于生產(chǎn)苯乙烯、環(huán)己烷(進一步生產(chǎn)錦綸)、苯酚。此外，苯還可用于苯胺、烷基苯、順酐以及醫(yī)藥和農(nóng)藥等產(chǎn)品的生產(chǎn)。甲苯主要用于生產(chǎn)苯、二甲苯。此外，在溶劑、涂料、農(nóng)藥、炸藥、甲酚、甲苯二異氰酸酯(TDI)等生產(chǎn)中也耗用相當量的甲苯。二甲苯包括對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯。作為石油化工原料，對二甲苯用量最大，主要用于生產(chǎn)對苯二甲酸(PTA)和對苯二甲酸二酯(DMT)，由此進一步生產(chǎn)聚酯(PET)，少量用于生產(chǎn)對苯二甲酸丁二酯(PBT)。間二甲苯和鄰二甲苯主要用于異構(gòu)化生產(chǎn)對二甲苯，其中鄰二甲苯還可用于生產(chǎn)苯酐、涂料、溶劑、農(nóng)藥中間體的生產(chǎn)。乙烯裝置在生產(chǎn)乙烯的同時，副產(chǎn)丙烯、丁烯、丁二烯、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)，成為石油化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料的主要來源。乙烯裝置除了生產(chǎn)乙烯之外，70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烴均來自乙烯裝置的副產(chǎn)。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)總量計，約65%來自乙烯生產(chǎn)裝置。由于蒸汽裂解工藝生產(chǎn)乙烯的同時還副產(chǎn)大量的其他烯烴和芳烴，相應(yīng)地，乙烯生產(chǎn)必然與多種中間產(chǎn)品和石化產(chǎn)品生產(chǎn)聯(lián)接在一起。因此，石油化工工業(yè)總是以乙烯生產(chǎn)為中心，以裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置，配套多種產(chǎn)品加工生產(chǎn)的聯(lián)合企業(yè)。乙烯生產(chǎn)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量都將對整個聯(lián)合企業(yè)起到支配作用。乙烯裝置在石油化工聯(lián)合企業(yè)中成為關(guān)系全局的核心生產(chǎn)裝置。裂解爐是石油化工聯(lián)合企業(yè)中的龍頭裝置，裂解爐的運行直接將影響其他石油化工裝置的生產(chǎn)操作。烴類蒸汽裂解的反應(yīng)溫度較高(780_87(TC )、反應(yīng)過程是個強吸熱過程，裂解爐的生產(chǎn)運行消耗大量的燃料。因此乙烯工業(yè)是高能耗行業(yè)，裂解爐能耗約占乙烯裝置能耗的70%左右。因此，優(yōu)化裂解爐生產(chǎn)操作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益，是石化企業(yè)多年來一直關(guān)注的難題。裂解爐專利商在裂解爐技術(shù)發(fā)展過程中具有非常重要的作用，目前經(jīng)過不斷的重組合并全世界形成六大裂解爐專利商，即LUMMUS、S&M、KBR、TECKNIP、LINDE, SIN0PEC。裂解爐專利商基于蒸汽裂解反應(yīng)機理或蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)，采用推導(dǎo)或數(shù)學(xué)回歸等方法建立了工業(yè)裂解爐模擬軟件，用于預(yù)測裂解產(chǎn)物收率及運行周期等，如LUMMUS的PYPS、TECHNIP的SPYRO等。盡管裂解爐專利商設(shè)計和改造眾多裂解爐，但對于裂解爐的操作優(yōu)化，目前僅有ASPEN和TECHNIP提出了雙烯(乙烯+丙烯)收率的優(yōu)化方案，利用TECHNIP的SPYRO軟件和APSEN的分離裝置模擬技術(shù)及其先進控制技術(shù)，優(yōu)化裂解爐生產(chǎn)操作，主要通過提高雙烯的收率的方式試圖提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。在裂解產(chǎn)物中，雙烯(乙烯和丙烯)重量收率為38 60%。除了乙烯和丙烯之外，還有其他裂解產(chǎn)物，如氫氣、丁二烯、碳四抽余餾分、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油等，都具有一定的經(jīng)濟價值或較高的經(jīng)濟附加值，如丁二烯可生產(chǎn)橡膠、芳烴生產(chǎn)聚酯、化纖等。石化產(chǎn)品的市場價格受石油價格和市場供需關(guān)系而波動，市場需求量大而供應(yīng)量的石化產(chǎn)品價格高，市場需求量小而供應(yīng)大的石化產(chǎn)品價格較低。因此，在裂解爐生產(chǎn)操作過程中，收率高的裂解產(chǎn)物其石化產(chǎn)品價格未必高，收率低的裂解產(chǎn)物其石化產(chǎn)品價格未必低。因此，裂解爐操作優(yōu)化僅僅考慮乙烯和丙烯收率不能有效提高石油化工生產(chǎn)企業(yè)的收入。此外，國內(nèi)乙烯裝置生產(chǎn)的三烯三苯等有機化工原料很少在市場上買賣，絕大部分通過中下游生產(chǎn)裝置生產(chǎn)相應(yīng)的石化產(chǎn)品，如乙烯和丙烯通過聚烯烴生產(chǎn)裝置生產(chǎn)聚烯烴樹脂，丁二烯通過聚合裝置生產(chǎn)橡膠，芳烴通過抽提裝置、聚酯等裝置生產(chǎn)聚酯和化纖等。因此，國內(nèi)石油化工企業(yè)中下游裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品市場價格決定生產(chǎn)企業(yè)的收入。裂解爐的生產(chǎn)操作不僅僅要考慮雙烯，還要考慮裂解爐生產(chǎn)的所有石化產(chǎn)品的總價值。只有使石油化工生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大，這樣才能有效提高是石油化工企業(yè)的收入。
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)中通過提高雙烯收率試圖實現(xiàn)提高乙烯裝置的經(jīng)濟效益，卻忽略了其他石化產(chǎn)品的經(jīng)濟價值或經(jīng)濟附加值，實際不能有效提高石油化工企業(yè)的收入。為了克服傳統(tǒng)裂解爐操作優(yōu)化方法的缺陷，與現(xiàn)有技術(shù)采用提高雙烯收率提高經(jīng)濟效益的方法不同，本發(fā)明構(gòu)建工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，用于優(yōu)化工業(yè)裂解爐操作，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大，從而有效提高石油化工企業(yè)的收入。本發(fā)明涉及工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型構(gòu)建的方法，在以工業(yè)裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)建立裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型，然后利用工業(yè)裂解爐實際運行的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)校核預(yù)測模型，使預(yù)測模型計算值與工業(yè)裂解爐實際運行數(shù)據(jù)基本一致；基于校核的預(yù)測模型，建立工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，并用于裂解爐操作優(yōu)化，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大。具體技術(shù)方案如下:本發(fā)明涉及到工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型的構(gòu)建方法，在以工業(yè)裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)采用數(shù)學(xué)建模方法建立裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型，然后采集工業(yè)裂解爐實際運行的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)校核預(yù)測模型，使預(yù)測模型的計算值與工業(yè)裂解爐實際運行數(shù)據(jù)基本一致；基于校核的預(yù)測模型，建立工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，并用于裂解爐操作優(yōu)化，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大，從而有效提高石油化工企業(yè)的收入。所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法包括以下步驟:`
(I)建立預(yù)測模型:基于蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型，可根據(jù)裂解原料物性、工業(yè)裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率。(Yi = X (F，S，Χ0Τ, C0T, P)，Y1-表示裂解產(chǎn)物組份收率，F(xiàn)-進料量，S-稀釋比，XOT-橫跨段溫度，COT-爐管出口溫度，P-裂解原料物性)(2)采集目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù):在裂解原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在工業(yè)裂解爐爐管出口溫度(COT)正常操作范圍內(nèi)，通過調(diào)整COT采集工業(yè)裂解爐實際運行的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)。調(diào)整的溫度范圍COT溫度范圍與裂解原料有關(guān)，裂解爐的COT操作控制范圍總體為760-870°C也，裂解原料不同，調(diào)整的溫度范圍不同，石腦油的COT通常控制在810-845°C，輕烴的控制在840-870°C，加氫尾油或柴油的控制在780_820°C。調(diào)整方法如下，在裂解原料溫度范圍內(nèi)，選擇至少任意三個不同COT溫度點進行運行(3)校核:利用由步驟(2)得到的工業(yè)裂解爐的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)校核由步驟(I)得到的預(yù)測模型，使校核的預(yù)測模型的計算值與工業(yè)裂解爐實際運行的數(shù)據(jù)基本一致。(4)建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型:根據(jù)步驟(3)得到的預(yù)測模型建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，V(m) = YjXiF^S,XOT,COT(m),P)xFxPRJ，Vmax = max (V(m))，其中 F-進料量，
;=1
S-稀釋比，XOT-橫跨段溫度，COT (m)-爐管出口溫度，P-裂解原料物性，PRj-裂解產(chǎn)物組份價格，V (m)-裂解產(chǎn)物總價值，Vmax-裂解產(chǎn)物總價值最大值?？衫昧呀猱a(chǎn)物價格、裂解原料物性、裂解爐運行數(shù)據(jù)計算出裂解產(chǎn)物(石化產(chǎn)品)總價值最大的裂解爐操作條件。優(yōu)選地，所述的石油化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置以裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置，主要包括裂解爐、分離裝置、聚烯烴裝置等。根據(jù)石油化工企業(yè)的設(shè)計方案，還可能包括芳烴抽提裝置、苯乙烯裝置、乙二醇裝置、橡膠裝置、環(huán)氧乙烷裝置、環(huán)氧丙烷裝置、聚酯裝置、化纖裝置等。優(yōu)選地，所述的裂解原料主要由油氣田或煉廠的飽和烴構(gòu)成。裂解原料主要由C2 C35的飽和烴構(gòu)成，飽和烴包括鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳烴。根據(jù)裂解原料的相態(tài)，可分為輕烴和液態(tài)裂解原料。輕烴主要由乙烷、丙烷、丁烷以及它們的混合物構(gòu)成。輕烴來源天然氣或乙烯裝置分離的循環(huán)乙烯和循環(huán)丙烷。液態(tài)裂解原料主要來自煉油裝置，如拔頭油、石腦油、柴油、加氫尾油等。此外，油田生產(chǎn)過程的產(chǎn)生凝析油也是較好的裂解原料。更優(yōu)選地，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)、氫含量或碳含量或碳氫比、殘?zhí)贾?、分子量、關(guān)聯(lián)指數(shù)(BMCI)、折光指數(shù)等，或者所述裂解原料的詳細組份及其含量。裂解原料主要由C2-C35的飽和烴構(gòu)成。根據(jù)裂解原料相態(tài)，可分液態(tài)原料和輕烴。輕烴主要由乙烷、丙烷、丁烷以及它們的混合物構(gòu)成。輕烴構(gòu)成組份較少，物性通常由詳細組份及其重量或摩爾含量構(gòu)成。液態(tài)裂解原料包括石腦油、加氫尾油、柴油等，其組份至少達上百種，因此利用其詳細組份及其含量較為困難，通常選擇密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)等作為物性參數(shù)。優(yōu)選地，所述的裂解產(chǎn)物主要包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、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(不含芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。盡管裂解原料的形態(tài)和構(gòu)成差異較大，而它們的裂解產(chǎn)物組份卻基本相同，只不過裂解產(chǎn)物組份的收率分布不同。優(yōu)選地，所述的目標裂解產(chǎn)物在裂解原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在裂解爐COT操作范圍之內(nèi)，隨著COT升高而持續(xù)增大或減小而未出現(xiàn)極值的裂解產(chǎn)物組份，主要包括氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、丁烷、丁烯、苯、甲苯、二甲苯等。優(yōu)選地，所述的石化產(chǎn)品是指石油化工企業(yè)在市場上公開銷售的產(chǎn)品，如聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、聚酯等。此外，石油化工企業(yè)生產(chǎn)的有機化工原料或者其他產(chǎn)品在市場上公開銷售，可視為石化產(chǎn)品，如氫氣、LPG、乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。石油化工企業(yè)生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的種類取決生產(chǎn)裝置的設(shè)計和生產(chǎn)銷售計劃安排。若乙烯全部用于生產(chǎn)聚乙烯并在市場以聚乙烯產(chǎn)品公開銷售，乙烯不能視為石化產(chǎn)品；若部分乙烯以化工原料在市場公開銷售，乙烯可視為石化產(chǎn)品，其他石化產(chǎn)品以此類推。在石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置中，來自煉油裝置或油氣田的裂解原料在裂解爐內(nèi)被加熱到高溫發(fā)生蒸汽裂解反應(yīng)生產(chǎn)富含有低碳烯烴和芳烴的裂解氣，裂解氣即裂解產(chǎn)物，主要包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、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(不含芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。裂解氣經(jīng)過分離裝置的分離和提純形成有機化工原料及其他原料，如氫氣、燃料氣、乙烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁二烯)、裂解汽油(含有芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。在分離裝置中，盡管不同專利商提供的工藝流程順序不同，如LUMMUS的順序分離流程、LINDE的前脫乙烷流程、S&W的前脫丙烷流程，但最終都按照烴的碳數(shù)進行分離和提純。分離裝置包括油洗塔、水洗塔、壓縮機、冷箱、脫甲烷塔、脫乙烷塔、乙烯精餾塔、脫丙烷塔、丙烯精餾塔、脫丁烷塔、碳二碳三加氫裝置等裝置。裂解氣部分組份經(jīng)過分離裝置的分離提純形成原料，如氫氣、乙烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁二烯)、裂解汽油(含有芳烴)；部分組份被消耗或循環(huán)利用，如一氧化碳通過甲烷化裝置處理形成燃料氣，甲烷通過脫甲烷塔生成燃料氣，而燃料氣用作裂解爐的燃料被消耗；二氧化碳被堿洗塔吸收；乙炔、丙炔和丙二烯經(jīng)過加氫反應(yīng)器生成乙烯和乙烷、丙烯和丙烷；乙烷、丙烷經(jīng)過乙烯精餾塔、丙烯精餾塔提純之后形成循環(huán)乙烷、循環(huán)丙烷，循環(huán)乙烷和循環(huán)丙烷作為裂解原料返回裂解爐；裂解柴油和裂解燃料油經(jīng)過油洗塔形成燃料油。乙烯通過聚乙烯裝置生產(chǎn)各種牌號的聚乙烯樹脂和橡膠，如高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙丙橡膠等。乙烯也用于生產(chǎn)有機產(chǎn)品，如環(huán)氧乙烷、乙二醇、乙醇、苯乙烯、乙醛、醋酸、α-烯烴等。丙烯通過聚丙烯裝置生產(chǎn)各種牌號的聚丙烯。此外，丙烯用來生產(chǎn)多種有機產(chǎn)品，如丙烯晴、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、異丙醇、丙烯酸及其脂類、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、丙綸等石化產(chǎn)品。碳四餾分通過丁二烯抽提裝置形成丁二烯和碳四抽余餾分，丁二烯通過橡膠裝置可用于生產(chǎn)各種橡膠，如順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚丁二烯、SBS、ABS樹脂等；碳四抽余餾分可通過醚化裝置生產(chǎn)MTBE或LPG。若石油化工企業(yè)中未建設(shè)丁二烯抽提裝置，碳四餾分通常經(jīng)過加氫處理生產(chǎn)LPG，或?qū)⑻妓酿s分出售其他擁有丁二烯抽提裝置的石油化工企業(yè)。裂解汽油(含有芳烴)通過汽油加氫裝置和芳烴抽提裝置生產(chǎn)碳五餾分、苯、甲苯、二甲苯、碳九以上餾分、抽余油等產(chǎn)品，碳五餾分經(jīng)過進一步分離、提純、聚合可生產(chǎn)環(huán)戊二烯、異戊二烯等樹脂。苯可用于生產(chǎn)苯乙烯、環(huán)己烷(進一步生產(chǎn)錦綸)、苯酚、苯胺、烷基苯、順酐以及醫(yī)藥和農(nóng)藥等產(chǎn)品的生產(chǎn)；甲苯通過脫烷基裝置生產(chǎn)苯或通過烷基轉(zhuǎn)移裝置生產(chǎn)二甲苯和苯，還可用于生產(chǎn)溶劑、涂料、農(nóng)藥、炸藥、甲酚、甲苯二異氰酸酯(TDI)。二甲苯通過異構(gòu)化等裝置用于生產(chǎn)對二甲苯、對苯二甲酸(PTA)和對苯二甲酸二酯(DMT)、聚酯(PET)、化纖、對苯二甲酸丁二酯(PBT)、苯酐、涂料、溶劑、農(nóng)藥中間體的生產(chǎn)等；碳九以上餾分通常用于壓縮機洗油或甲苯歧化的原料；抽余油可用作裂解原料，也可用于生產(chǎn)石油醚或當作汽油銷售。若石油化工企業(yè)中未建設(shè)裂解汽油加氫及芳烴抽提等裝置，裂解汽油(含有芳烴)通常對外公開銷售。裂解柴油和裂解燃料油可生產(chǎn)燃料油或用作生產(chǎn)萘等產(chǎn)品的原料。國內(nèi)乙烯裝置生產(chǎn)的有機化工原料很少在市場上銷售，通常輸送到中下游裝置生產(chǎn)樹脂、橡膠等石化產(chǎn)品。因此，石化產(chǎn)品的種類數(shù)量通常取決于石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置的設(shè)計方案和生產(chǎn)計劃安排，而石油化工企業(yè)絕大部分的收入來自中下游裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的銷售。因此，石油化工企業(yè)中下游的生產(chǎn)裝置設(shè)計的不同，生產(chǎn)的石化產(chǎn)品存在著一定的差異。優(yōu)選地，所述的裂解產(chǎn)物價格取決于裂解產(chǎn)物組份經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置是否能形成市場銷售的石化產(chǎn)品及其銷售價格。裂解原料在裂解爐內(nèi)發(fā)生蒸汽裂解反應(yīng)生產(chǎn)裂解氣(裂解產(chǎn)物)，裂解產(chǎn)物本身沒有價格，但裂解產(chǎn)物經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置形成在市場上銷售的石化產(chǎn)品具有一定的價值。因此，經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置未能形成在市場上銷售的石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價格設(shè)置為零，如甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烷等；經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置形成在市場上銷售的石化產(chǎn)品的裂解組份，其價格為該石化產(chǎn)品的市場價格。由此可見，通過裂解產(chǎn)物價格即石化產(chǎn)品價格，通過優(yōu)化裂解爐操作使其裂解產(chǎn)物價格達到最大，即使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價格達到最大。在裂解產(chǎn)物中，裂解產(chǎn)物組份價格的高低取決于其通過石油化工裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的市場價格。對于乙炔、丙炔和丙二烯，它們經(jīng)過加氫生成乙烯和乙烷、丙烯和丙烷，其價格為乙烯和丙烯價格與加氫催化劑的轉(zhuǎn)化率和選擇性的乘積，在缺少加氫催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性的條件下，其價格可視為乙烯和丙烯的價格；經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置形成一種石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價格為該組份形成的石化產(chǎn)品價格，如氫氣、裂解柴油、裂解燃料油；經(jīng)過石油化工生產(chǎn)裝置形成多種石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價格可按以下方式計算:
權(quán)利要求
1.種工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，在石油化工生產(chǎn)企業(yè)中，所述的方法為建立工業(yè)裂解爐價值最大化模型并用于優(yōu)化裂解爐操作，使工業(yè)裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大，所述的方法包括以下步驟: (1)建立預(yù)測模型:基于蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型，(Yi = X (F,S, XOT, COT, P), Y1-表示裂解產(chǎn)物組份收率，F(xiàn)-進料量，S-稀釋比，XOT-橫跨段溫度，COT-爐管出口溫度，P-裂解原料物性)；根據(jù)裂解原料物性、工業(yè)裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率； (2)采集目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù):在裂解原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在工業(yè)裂解爐爐管出口溫度(COT)正常操作范圍內(nèi)，通過調(diào)整出口溫度(COT)采集工業(yè)裂解爐實際運行的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)； (3)校核:利用由步驟(2)得到的工業(yè)裂解爐的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)校核由步驟(I)得到的預(yù)測模型，使校核后的預(yù)測模型的計算值與工業(yè)裂解爐實際運行的數(shù)據(jù)基本一致； (4)建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型:根據(jù)步驟(3)得到的校核后的預(yù)測模型建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法中涉及的生產(chǎn)裝置包括裂解爐、分離(回收)裝置、聚烯烴樹脂裝置。
3.據(jù)要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐的裂解原料主要由C2 C35飽和烴構(gòu)成，主要包括輕烴、石腦油、柴油、加氫尾油。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)、氫含量或碳含量或碳氫比、殘?zhí)贾?、分子量、關(guān)聯(lián)指數(shù)(BMCI)和折光指數(shù)，或者為裂解原料的詳細組成及其含量構(gòu)成。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解產(chǎn)物是指工業(yè)裂解爐出來的在分離之前的裂解產(chǎn)物(混合物)，包括氫氣、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.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的石化產(chǎn)品來自分離裝置或聚烯烴裝置或聚酯等，是石油化工企業(yè)在市場上對外公開銷售的產(chǎn)品，主要包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、聚烯烴樹脂、橡膠、乙二醇、聚酯、化纖、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、汽油、柴油、燃料油、LPG。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的目標裂解產(chǎn)物在裂解原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在裂解爐COT操作范圍之內(nèi)，其收率隨著COT升高而增大或減小的裂解產(chǎn)物組份，包括氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、丁烷、丁烯、苯、甲苯、二甲苯。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)是在工業(yè)裂解爐在保持裂解原料物性、進料量、水油比不變的條件下，在裂解爐COT正常操作范圍之內(nèi)，通過調(diào)整至少三個COT溫度獲得的目標裂解產(chǎn)物數(shù)據(jù)。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)是在工業(yè)裂解爐在保持裂解原料物性、進料量、水油比不變的條件下，在裂解爐COT正常操作范圍之內(nèi)，通過調(diào)整五個COT溫度獲得的目標裂解產(chǎn)物數(shù)據(jù)。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的模型校核的方法利用預(yù)測模型計算工業(yè)裂解爐操作條件下的目標裂解產(chǎn)物收率，通過對比計算值和工業(yè)運行數(shù)據(jù)，調(diào)整預(yù)測模型中的C0T，使預(yù)測模型計算的目標裂解產(chǎn)物收率與工業(yè)實際運行的數(shù)據(jù)一致。
11.據(jù)權(quán)利要求10所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)一致是目標裂解產(chǎn)物收率的計算值與實際工業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)偏差在10%以內(nèi)，且數(shù)值變化規(guī)律一致。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型是以裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型為基礎(chǔ)，根據(jù)裂解原料的物性、裂解爐運行數(shù)據(jù)、裂解產(chǎn)物價格，在裂解爐操作條件約束范圍內(nèi)，采用數(shù)學(xué)方法搜索或者計算出裂解產(chǎn)物總價值最大的操作條件。
13.據(jù)權(quán)利要求12所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的工業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)由原料進料量、稀釋蒸汽量或者稀釋比、橫跨段溫度(XOT)構(gòu)成，價值優(yōu)化的操作條件為爐管出口溫度(COT)。
14.據(jù)權(quán)利要求12所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的數(shù)學(xué)方法包括搜索方法。
15.據(jù)權(quán)利要求12所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型是基于蒸汽裂解試驗數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)建模方法建立的數(shù)學(xué)模型，根據(jù) 裂解原料物性和裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率。
16.據(jù)權(quán)利要求15所述的一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的數(shù)學(xué)建模方法包括支持向量機(SVM)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多元非線性回歸等。
全文摘要
本發(fā)明是一種工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，在以工業(yè)裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)建立裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型，采集工業(yè)裂解爐目標裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)并用于校核建立的預(yù)測模型，使預(yù)測模型的計算結(jié)果與工業(yè)裂解爐實際運行的結(jié)果一致；基于校核模型，建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，并用于優(yōu)化裂解爐操作，使工業(yè)裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價值達到最大化，從而有效提高石油化工生產(chǎn)企業(yè)的收入。
文檔編號G06F19/00GK103093069SQ20111033353
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者王國清, 杜志國, 張利軍, 張永剛, 李蔚, 巴海鵬, 司宇辰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院