[發明專利]一種乙烯裂解原料配置的預測和優化方法

有效

• 申請號: 201310479208.1
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103524284A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 胡天生;趙軍;楊斌
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化揚子石油化工有限公司
• 主分類號: C07C4/04
• 分類號: C07C4/04;C07C11/04;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高玲玲

1.一種乙烯裂解原料配置的預測和優化方法，其特征在于：以不同裂解原料屬性、產品收率、產品市場價格、裂解原料市場價格、裝置的生產能力為自變量，以裝置的整體效益為因變量，提出一種裂解裝置的負荷配置預測和優化方法，包括以下步驟：

（1）實際工業數據采集和預處理

采集現場工業數據包括各臺裂解爐的進料流量、汽烴比、橫跨段溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力和裂解氣在線分析結果，采用專門用于小樣本異常值剔除的格拉布斯準則，對工業數據進行顯著誤差剔除和數據補缺；

（2）不同類型裂解原料分類

對裂解原料的特性表征參數包括LPG的詳細組成、輕石腦油、石腦油和重油的PIONA值及餾程進行聚類，聚類方法為K均值聚類算法，根據歷史數據將各類型裂解原料分成若干個類別，對應不同類別的裂解原料建立收率預測模型；

（3）建立特定原料屬性下的收率預測模型

利用裂解爐機理模擬軟件構建實際工業乙烯裂解爐的機理模型，機理模型輸入變量包括裂解爐進料負荷F、裂解過程稀釋蒸汽流量DS、裂解原料橫跨段溫度CIT、裂解爐爐管出口溫度COT和壓力COP；輸出結果為不同條件下詳細裂解氣組成或裂解氣組成和爐管出口溫度；

機理模型建立好后，通過步驟1中的工業數據進行模型修正，使機理模型的預測結果和工業結果一致，以此方法建立所有裂解爐裂解不同裂解原料時的收率預測模型，提供產品預測信息；

（4）模型和優化求解約束條件

當市場情況對各主要目標產物提出一定的產量要求時，根據產品需求和經濟效益依據步驟3所建立的收率預測模型對采購原料的族組成、餾程、密度理化性質及其比例進行優化配比；模型框架包括模型輸入、模型計算、模型輸出、優化目標和優化結果，首先根據不同的優化目標，選擇所必須的輸入變量；再通過收率預測模型獲得各對應輸入的產品組成和產量，并計算經濟效益；接著基于優化目標，并結合相應的優化算法進行優化，最終獲得相應優化結果；

同時優化時規定各所涉變量的范圍，及模型的約束條件，包括：

各臺裂解爐的生產負荷：F_i,min<F<F_i,max，i=1,…,N，

各臺裂解爐出口溫度：COT_i,min<COT<COT_i,max，i=1,…,N，

稀釋蒸汽流量：DS_i,min<DS<DS_i,max，i=1,…,N，N表示裂解爐臺數，

各種不同裂解原料供給量：Feed_min<Feed<Feed_max；

當對某一目標進行優化時，需要根據工業實際情況確定各輸入變量的允許范圍；

（5）建立具有全局搜索和快速收斂的優化求解方法

優化目標為裂解氣中所含高附收率最高和噸乙烯原料成本最低兩個目標，分別表示為：

高附收率最高：

Max：高附收率=(氫氣+乙烯+丙烯+丁二烯+苯)收率，

噸乙烯原料成本最低：

Min：噸乙烯原料成本=總原料成本/乙烯總產量

總原料成本=∑_i=1,N(裂解原料×價格)_i

根據步驟4中的約束條件，利用優化軟件對優化目標進行求解；

通過步驟4的整體模型，通過對乙烯裝置最適宜的裂解原料處理負荷的比例進行分配和反應操作參數進行尋優，利用具有全局搜索和快速收斂的上述模型優化目標的求解方法，獲得裂解爐系統最優的投料配比和操作條件。

2.根據權利要求1所述的乙烯裂解原料配置的預測和優化方法，其特征在于：步驟4中約束條件的確定主要是根據實際工業運行數據，各具體獲得方法為：

裂解爐生產負荷：取裂解爐運行的一段時間內的歷史生產負荷，對其進行平均，獲得平均負荷F_a，據此確定生產負荷約束條件為F_a×(1±10%)；

裂解爐出口溫度：根據不同裂解原料，COT的上下限范圍不同，石腦油約束范圍取為818～835℃；輕石腦油約束范圍取為825～845℃；加氫尾油約束范圍取為790～810℃；

稀釋蒸汽流量：稀釋蒸汽流量根據汽烴比來定義，汽烴比即為稀釋蒸汽與裂解原料進料量質量之比，石腦油汽烴比的約束范圍取為0.40～0.60；輕石腦油輕烴比的約束范圍取為0.35～0.55；加氫尾油汽烴比的約束范圍取為0.60～0.80。