[發明專利]一種乙烯裝置價值優化方法

有效

• 申請號: 201010141632.1
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN102213949A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 王國清;張勇;郭瑩;張兆斌;張利軍;杜志國;李東風;李曉峰
• 申請（專利權）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
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;C10G9/20
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術領域

本發明屬于化學反應工程領域，涉及乙烯工業裂解技術，更具體地說，涉及一種乙烯裂解裝置操作優化的方法。

背景技術

乙烯工業是石油化工的龍頭和基礎，歷來被作為衡量一個國家石化行業發展水平的標志。因此提高乙烯裝置的經濟效益對提升整個石化企業的市場競爭力具有舉足輕重的作用。目前，全世界99％的乙烯是通過管式裂解爐以熱裂解/蒸汽裂解的方式生產的，而我國乙烯基本都是以此方式生產。在熱裂解/蒸汽裂解生產乙烯的過程中，裂解爐作為裝置的核心設備，其操作條件的優化程度，不僅影響到整個乙烯生產裝置的產品質量和收益狀況，還將影響到下游生產裝置的收益。因而，如何能為裂解爐選擇一個最佳的工藝條件一直受到研究者廣泛地重視。

以往在為裂解爐制定操作優化方案時，多選用乙烯、乙烯+丙烯、乙烯+丙烯+BTX等主產物的收率作為優化的標尺。建立由原料物性和工藝條件來預測裂解產物收率的模型。再根據預測模型中熱裂解工藝條件與裂解產物收率之間存在著的映射關系，通過這種映射關系找出某種熱裂解產物收率最大值時的裂解工藝條件；或者利用模型可以預測的功能，通過利用數值最值搜索等數學方法，尋找出最大的裂解主產物收率時的工藝條件。工藝條件通常為爐管出口溫度。

對于管式裂解爐乙烯等熱裂解產物收率預測的研究已經有相當長的歷史，發展的預測模型主要可分為三類：經驗模型、半經驗半理論模型和機理模型。其中的經驗模型是以裂解的某個或某幾個參數直接與產品收率進行關聯，不需要求取反應動力學參數就可以用來進行工業裝置優化控制和預測工藝參數變化的影響。由于其擁有較好的預測效果和簡便、快速的運行等優點，應用最為廣泛。近年來，隨著計算機數據處理技術的不斷發展，出現了大量如神經網絡、小波網絡、模糊系統、粗糙集理論和粗糙規劃、支持向量基、圖論以及量子力學方法等數據處理方法，使得經驗模型能在完備的試驗數據基礎上對裂解產物收率給出更為準確的預測，因而在優化操作方法的制定時倍受重視。

但是，乙烯作為化工行業最重要的基礎原料，以它為基礎或者衍生的系列化工產品廣泛用于國民經濟各個領域，涉及巨大的經濟利益。隨著國內國民經濟的快速發展，對乙烯的需求也越來越大，2007年國內乙烯總產量達到1024.8萬噸，但還不能滿足國內對乙烯以及乙烯衍生的需求，需要進口大量的乙烯及其衍生產品。為了滿足國內對乙烯的巨大需求，近年來國內進行了第二、三輪乙烯改擴建工程，到2010年，我國乙烯總生產能力將達到1702萬噸/年。這種乙烯裝置的大型化，導致了有價值副產品已達到了經濟分離規模，主、副產品的價格差逐漸縮小，乙烯等主產物收率的變化規律不再能夠準確地反應收益的變化規律。因此，本發明的主要目標是不拘泥于低碳烯烴的收率，而著眼于全部裂解產品，為裂解過程的價值變化進行分析，根據原料構成、市場價格、裝置工藝特點來制定裂解爐的操作優化方案，調整產品結構，從而實現過程收益的最大化。

發明內容

本發明的目的是提供一種以價值最大化為標尺，通過建立收率預測模型、價值預測模型與價值優化模型，針對不同原料構成、市場價格及裝置工藝特點來制定裂解爐的操作優化方案的方法。

本發明的技術方案為如下所述：

一種乙烯裂解裝置價值優化方法，所述方法包括，

(1)乙烯裝置價值標準為單位原料下乙烯裂解過程的收益，它包括單位原料下乙烯裂解過程的總收益和單位原料下裂解全產品收益兩種情況；

(2)建立收率預測模型、價值預測模型與價值優化模型；

(3)通過調取上述模型，得到乙烯裝置價值最大化的優化工藝條件。

在所述步驟(1)中乙烯裝置的價值標準為單位原料下乙烯裂解過程總收益，即單位原料的產品銷售收入-單位原料費用-單位原料的燃料費用-單位原料的分離費用+單位原料的蒸汽收入，其中單位原料的產品銷售收入等于各種裂解產物的收率與其相應的產品價格乘積之和。

所述優化方法具體包括，

(1)建立樣本數據庫：

①收集密度、恩式蒸餾數據、裂解原料族組成等物性不同的裂解原料在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時間下的熱裂解產物收率數據；

②根據裝置的工藝特點，計算在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時間下的裂解爐單位原料下的燃料量及產生的蒸汽量；

③根據得到的不同原料、不同工藝條件下的裂解產品的收率數據及其所選用的分離流程，通過流程模擬計算分離過程的單位原料能耗數據；

④收集實時準確的價格數據；