[發明專利]一種乙烯裂解爐出口裂解混合產物真實溫度的軟測量方法

有效

• 申請號: 201210492965.8
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102998013A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 邱彤;王杭州;張磊;陳丙珍;趙勁松
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01K3/08
• 分類號: G01K3/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

發明領域

本發明涉及一種溫度測量方法，具體涉及一種乙烯裂解爐出口裂解混合產物真實溫度的軟測量方法。

背景技術

乙烯是石油化工業最重要的單體，是生產有機原料的基礎。乙烯裝置規模大型化、技術水平和產業集中度不斷提高。

熱裂解制乙烯裝置是石油化工行業中生產能力最高，同時也是能耗最大的裝置之一。在裂解爐內發生的高溫、強吸熱和短停留時間的復雜烴裂解反應基本上決定了整個乙烯裝置的產品收率和主要能耗指標。所以裂解爐的操作水平和技術水平直接影響著整個乙烯廠的經濟效益。

發達國家在節能降耗、提高產品產量、降低生產成本等方面開展了廣泛的研究，其中乙烯生產過程的流程模擬、控制與優化技術最為活躍，例如先進控制，故障診斷、實時優化和以建模為基礎的生產計劃優化等等。AspenTech公司的調查表明，在乙烯生產過程中采用流程模擬、先進控制和優化技術，可使生產能力提高3%~5%，使裂解爐的效率提高1%~2%，使分離、深冷系統中的能耗下降5%~10%。裂解爐的控制可使選擇性提高1%~2%。對一套300kt/a生產能力的乙烯裝置，每年可獲得300萬美元的效益，其中約50%來自裂解爐的先進控制和優化^[1]。

十多年來，中國的乙烯生產技術，特別是裂解爐生產的工藝和設備已經取得長足的進步，操作水平也在逐步摸索中被逐步提升。但是對乙烯裝置的建模、控制與優化技術的研究上則顯得十分不足，以至于乙烯裝置的生產潛力并沒有被充分發掘出來。特別是裂解原料頻繁變化的現今階段，由于缺乏指導大多數乙烯廠很難憑借經驗來決定其操作參數。盡管我國許多乙烯廠已經引進了國外的先進控制和優化軟件，但由于眾多因素許多技術（例如操作優化）至今未能投入使用。并且，國外技術和軟件的高昂費用也阻礙了其在乙烯生產中的推廣和應用。

所以對蒸汽熱裂解裝置，為了對裂解爐進行準確模擬，就需要獲取乙烯裂解爐管出口的裂解混合產物的準確溫度。目前這一溫度的確定方法有兩種情況：一種情況是采用DCS系統采樣點的COT溫度來代替這一溫度，而COT采樣點位于裂解爐管外側，沒有考慮裂解爐管內外的溫度差；另一種情況是采用COT加上固定的溫度偏差的方法估算，但是隨著裂解過程的進行，這個溫差是逐漸變化的，而且溫差估算也不一定準確。因此這些的近似會在建立模型指導生產的過程中引入偏差，因此，通過軟測量的方法計算裂解通道內裂解混合產物的真實溫度對于建立精確模型具有重要意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種乙烯裂解爐出口裂解混合產物真實溫度的軟測量方法，提高裂解爐模型的準確性，為優化操作生產、提高控制效果提供依據。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種乙烯裂解爐出口裂解混合產物真實溫度的軟測量方法，包括以下步驟：

第一步，獲取裂解爐爐管參數，裂解爐爐管的種類有KBR?SC-1型、SW型、SRT型或USC型，具體的參數包括輻射段爐管的管程、內徑、外徑、材質、導熱系數、絕熱段保溫材料材質和導熱系數；

第二步，獲取裂解原料信息，裂解原料的種類分為循環乙丙烷、油田液化氣、油田輕烴、拔頭油、石腦油、輕柴油和加氫尾油，在實際生產中也會將兩種以上裂解原料混合之后作為裂解原料來使用，對于任何一種裂解原料，采用原料組成表示，方法包括PONIA、ASTM和詳細族組成；

第三步，計算裂解爐管出口裂解產物組成，根據裂解過程模型，包括質量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程，計算輻射段出口裂解產物組成分布；

裂解過程模型包括質量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程^[2-10]，如式(1)~(3)所示，

質量平衡方程

對給定的一套描述裂解反應動力學的反應動力學方程組，任何一種反應物質沿管長的變化可表示為：