專利名稱：一種石腦油工業(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)明涉及石油化工生產(chǎn)裝置中裂解爐操作的優(yōu)化方法，更具體的，涉及石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
目前，世界こ烯總產(chǎn)量的99%都是通過裂解爐以蒸汽裂解方式生產(chǎn)的，當前和未來新増加的こ烯產(chǎn)能也主要是由裂解爐以蒸汽裂解方式來生產(chǎn)的。こ烯裝置在生產(chǎn)こ烯的同時，副產(chǎn)丙烯、丁烯、丁ニ烯、芳烴(苯、甲苯、ニ甲苯)，成為石油化學(xué)エ業(yè)基礎(chǔ)原料的主要來源。こ烯裝置除了生產(chǎn)こ烯之外，70%的丙烯、90%的丁ニ烯、30%的芳烴均來自こ烯裝置的副產(chǎn)。以“三烯”(こ烯、丙烯、丁ニ烯)和“三苯”(苯、甲苯、ニ甲苯)總量計，約65%來自こ烯生產(chǎn)裝置。由于蒸汽裂解エ藝生產(chǎn)こ烯的同時還副產(chǎn)大量的其他烯烴和芳烴，相應(yīng)地，こ烯生產(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，石油化工エ業(yè)總是以こ烯生產(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)。こ烯生產(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。こ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(780-870°C )、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。因此こ烯エ業(yè)是高能耗行業(yè)，裂解爐能耗約占こ烯裝置能耗的70%左右，而裂解原料成本占こ烯生產(chǎn)成本的一半以上。因此，在裂解爐生產(chǎn)過程中，往往針對裂解原料物性，優(yōu)化裂解爐操作條件，使經(jīng)濟價值或者經(jīng)濟附加值較高的裂解產(chǎn)物(如こ烯、丙烯等)收率達到 最大，降低原料和能量消耗，降低生產(chǎn)成本，是こ烯生產(chǎn)企業(yè)面臨的ー個難題。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)回歸等方法建立了エ業(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。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(こ烯+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。エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物有上百種，但こ烯裝置生產(chǎn)的最終裂解產(chǎn)品數(shù)量有限，通常不會超過十幾種，而裂解產(chǎn)品在市場上以一定的價格出售，并受供求關(guān)系影響。烯烴生產(chǎn)企業(yè)的裂解爐年生產(chǎn)能力不同，こ烯裝置生產(chǎn)的裂解產(chǎn)品存在較大的差異:こ烯年產(chǎn)量小于30萬噸的生產(chǎn)企業(yè)，裂解產(chǎn)品主要為こ烯和丙烯；こ烯年產(chǎn)量大于等于30萬噸的生產(chǎn)企業(yè)，裂解產(chǎn)品主要為こ烯、丙烯、丁ニ烯、芳烴。除了こ烯、丙烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯這些主要裂解產(chǎn)品之外，烯烴生產(chǎn)企業(yè)還生產(chǎn)氫氣、碳四餾分、裂解汽油、裂解柴油、燃料油等含有一定經(jīng)濟價值或者經(jīng)濟附加值的副產(chǎn)品。近年來，石油價格在較大范圍內(nèi)振蕩，裂解產(chǎn)品價格隨之振蕩。裂解產(chǎn)品價格除了受原料的價格影響之外，還受市場供需關(guān)系的影響，供不應(yīng)求的裂解產(chǎn)品價格較高，而供大于求的裂解產(chǎn)品價格較低。在裂解爐生產(chǎn)操作過程中，收率較高的裂解產(chǎn)品價格未必較高，收率較低的裂解產(chǎn)品價值未必較低。因此，裂解爐操作僅僅以雙烯或三烯三苯為主要裂解產(chǎn)品而忽略其他副產(chǎn)品的價值和裂解產(chǎn)品市場價格波動不能使生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益達到較高水平，因此裂解爐操作應(yīng)該充分考慮每一種裂解產(chǎn)品的市場價值，應(yīng)該根據(jù)裂解產(chǎn)品的市場供需關(guān)系和價格來指導(dǎo)裂解爐生產(chǎn)操作，使裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)品的總價格達到最大，從而使こ烯生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟收入達到最大化。

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)提高こ烯裝置的經(jīng)濟效益，卻忽略了其他裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品的經(jīng)濟價值或經(jīng)濟附加值，實際不能有效提高こ烯生產(chǎn)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)建石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，用于優(yōu)化石腦油エ業(yè)裂解爐操作，使石腦油裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品總價值達到最大。本發(fā)明涉及石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型構(gòu)建的方法，在こ烯生產(chǎn)企業(yè)中，基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)建立石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型，然后利用石腦油エ業(yè)裂解爐實際運行的正戊烷收率數(shù)據(jù)校核預(yù)測模型，使預(yù)測模型計算值與エ業(yè)裂解爐實際運行數(shù)據(jù)規(guī)律基本一致；基于校核的預(yù)測模型，建立石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，并用于石腦油裂解爐操作優(yōu)化，使裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物或裂解產(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 エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型的構(gòu)建方法，在こ烯生產(chǎn)企業(yè)中，基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)采用數(shù)學(xué)建模方法建立石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型，然后采集石腦油エ業(yè)裂解爐實際運行的正戊烷收率數(shù)據(jù)校核預(yù)測模型，使預(yù)測模型的計算值與エ業(yè)裂解爐實際運行數(shù)據(jù)規(guī)律基本一致；基于校核的預(yù)測模型，建立エ業(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)的裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品總價值達到最大。所述的ー種石腦油エ業(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:基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立石腦油エ業(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、エ業(yè)裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率。(2)采集正戊烷收率數(shù)據(jù):在石腦油物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在エ業(yè)裂解爐爐管出ロ溫度C0T)正常操作范圍內(nèi)，通過調(diào)整COT采集エ業(yè)裂解爐實際運行的正戊烷收率數(shù)據(jù)。(3)模型校核:利用步驟(2)得到的エ業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)校核步驟(I)得到的預(yù)測模型，使校核的預(yù)測模型計算結(jié)果與エ業(yè)裂解爐實際運行數(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:基于步驟(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，可利用裂解產(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，所述的こ烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)裝置主要包括裂解爐、分離裝置等。優(yōu)選地，所述的裂解原料為石腦油。更優(yōu)選地，所述石腦油物性包括密度、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。石腦油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、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、正戊烷、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。盡管石腦油的構(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，所述的裂解產(chǎn)品主要由氫氣、こ烯、丙烯、丁ニ烯、碳四餾分(丁烷和丁烯)、碳五餾分、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油幾種或全部構(gòu)成。在こ烯生產(chǎn)裝置中，石腦油在裂解爐內(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、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、正戊烷、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、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、こ烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁ニ烯)、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エ藝流程順序不同，如LUMMUS的順序分離流程、LINDE的前脫こ烷流程、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、脫こ烷塔、こ烯精餾塔、脫丙烷塔、丙烯精餾塔、脫丁烷塔、碳ニ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、こ烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁ニ烯)、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；ニ氧化碳被堿洗塔吸收；こ炔、丙炔和丙ニ烯經(jīng)過加氫反應(yīng)器生成こ烯和こ烷、丙烯和丙烷；こ烷、丙烷經(jīng)過こ烯精餾塔、丙烯精餾塔提純之后形成循環(huán)こ烷、循環(huán)丙烷，循環(huán)こ烷和循環(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。裂解產(chǎn)品的種類與こ烯裝置的界區(qū)劃分有夫。分離裝置中若包括丁ニ烯抽提裝置，丁烷、丁烯、丁ニ烯經(jīng)過脫丁烷塔和丁ニ烯抽提裝置形成碳四餾分(丁烷和丁烯)和丁ニ烯兩種裂解產(chǎn)品，碳四餾分(丁烷和丁烯)大多用于生產(chǎn)LPG ;若分離裝置中沒有丁ニ烯抽提裝置，丁烷、丁烯、丁ニ烯經(jīng)過脫丁烷塔形成混合碳四餾分，因此只有混合碳四餾分一種裂解產(chǎn)品。分離裝置中若包括芳烴抽提裝置，裂解汽油(含有芳烴)通過芳烴抽提裝置可形成苯、甲苯、ニ甲苯、裂解汽油(不含芳烴)裂解產(chǎn)品；若不含有芳烴抽提裝置，則苯、甲苯、ニ甲苯、裂解汽油(不含有芳烴)混合在一起形成ー種裂解產(chǎn)品。
裂解產(chǎn)物本身沒有價格，烯烴生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)內(nèi)部物流供應(yīng)價格及生產(chǎn)成本提供裂解產(chǎn)物價格，對外則無太大意義。裂解產(chǎn)物經(jīng)過分離裝置的分離和提純形成的裂解產(chǎn)品，則具有一定的經(jīng)濟價值或經(jīng)濟附加值。在裂解產(chǎn)物組份中，對于在分離裝置中被吸收或消耗或循環(huán)利用的裂解產(chǎn)物組份，如一氧化碳、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、丙烷，其價格設(shè)置零；こ炔、丙炔和丙ニ烯通過加氫裝置生成こ烯和こ烷、丙烯和丙烷，其價格分別為こ烯、丙烯的價格與加氫催化劑選擇性和轉(zhuǎn)化率的乘積，在缺少加氫催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性的條件下，こ炔、丙炔和丙ニ烯的價格可視為こ烯、丙烯的市場價格；氫氣、こ烯、丙烯、裂解燃料油通過分離裝置生成相應(yīng)的裂解產(chǎn)品，其價格為它的相應(yīng)裂解產(chǎn)品市場價格；裂解柴油通過分離裝置形成裂解燃料油，其價格為裂解燃料油的市場價格；對于丁烷和丁烯，丁烷和丁烯的價格通常為LPG的市場價格；對于丁ニ烯的價格，こ烯裝置界區(qū)若有丁ニ烯抽提裝置則選擇丁ニ烯的市場價格，若無丁ニ烯抽提裝置則取決于其用途，如加氫生成丁烯或丁烷用于生產(chǎn)LPG，則其價格為LPG的市場價格；對于こ烯裝置界區(qū)中含有芳烴抽提裝置，苯、甲苯、ニ甲苯的價格為其市場價格，由于こ苯和苯こ烯與裂解汽油(不含芳烴)混合在一起，こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烴)的價格可選擇汽油的市場價格，若こ烯裝置界區(qū)中不含芳烴抽提裝置，苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烴)通?；旌显谝黄鸪鍪?，因此它們的價格為混合裂解汽油(含有芳烴)的市場價格。對于石腦油裂解爐生產(chǎn)操作優(yōu)化，關(guān)鍵在于石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型。石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型用于優(yōu)化裂解爐的生產(chǎn)操作，使石腦油裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物總價值達到最大。通過石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，將石腦油裂解爐的操作優(yōu)化同裂解產(chǎn)品市場價格關(guān)聯(lián)起來。本發(fā)明所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，在こ烯生產(chǎn)企業(yè)中，基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)建立石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型，利用エ業(yè)裂解爐實際運行的正戊烷收率校核預(yù)測模型，然后利用校核模型建立石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，將其用于石腦油裂解爐操作優(yōu)化，使石腦油エ業(yè)裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品的市場價格總和達到最大。`優(yōu)選地，所述的石腦油エ業(yè)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)石腦油的物性、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)優(yōu)化方法捜索或者計算出裂解產(chǎn)物總價值最大對應(yīng)的操作條件。更優(yōu)選地，所述的エ業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)為原料進料量、稀釋蒸汽量或者稀釋比、橫跨段溫度(X0T)，優(yōu)化的操作條件為爐管出口溫度(C0T)。石腦油的COT通?？刂圃?10-845°C。在石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化的優(yōu)化過程中，COT —定控制在正常的操作范圍之內(nèi)，若優(yōu)化的COT超過正常操作的上限或下線，在優(yōu)化調(diào)整COT時會選擇上限或下線操作。更優(yōu)選地，所述石腦油物性包括密度、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。更優(yōu)選地，所述的石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大模型中的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法包括搜索方法。
更優(yōu)選地，石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型用于模擬計算裂解爐的裂解產(chǎn)物收率分布，可根據(jù)石腦油物性和裂解爐操作條件計算出裂解產(chǎn)物的收率?；谑X油蒸汽裂解反應(yīng)機理，裂解爐專利商推出商用的裂解爐模擬軟件，可模擬計算裂解爐的裂解產(chǎn)物收率，如TECHNIP的SPYRO軟件、LUMMUS的PYPS軟件等?；谑X油蒸汽裂解試驗數(shù)據(jù)，借助數(shù)學(xué)建模方法可以建立石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型。石腦油蒸汽裂解實驗可在小試裝置或模擬評價裝置或エ業(yè)裂解爐上實施，針對エ業(yè)裂解爐爐型和操作條件范圍，模擬石腦油的蒸汽裂 解反應(yīng)過程和實驗數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)包括裂解原料物性、操作條件、裂解產(chǎn)物收率。中國石化北京化工研究院建立了蒸汽裂解評價試驗裝置，可以模擬評價各種石腦油的エ業(yè)裂解爐的裂解產(chǎn)物收率。更進ー步優(yōu)選地，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、遺傳算法等方法。將石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分用于訓(xùn)練模型，一部分用于檢驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)測精度。通過調(diào)整數(shù)學(xué)建模方法中的核函數(shù)，使建立的模型計算誤差至少達到10 %以內(nèi)，最好在5 %以內(nèi)。建立的預(yù)測模型輸入變量石腦油物性、操作條件，輸出變量為裂解產(chǎn)物的收率，即:Yi = X(F, S, XOT, COT，P)其中y1-表示裂解產(chǎn)物組份收率F-進料量S-稀釋比XOT-橫跨段溫度COT-爐管出口溫度P-石腦油物性正戊烷轉(zhuǎn)化率通常表示石腦油蒸汽裂解反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，因此可以利用正戊烷的收率校正石腦油エ業(yè)裂解爐的預(yù)測模型。正戊烷收率的標定需要在急冷鍋爐出ロ做一個取樣ロ，取樣ロ同冷卻器相連。當打開取樣ロ時，裂解氣被冷卻形成氣液兩相，冷卻溫度通常為0 40°C。利用氣相色譜和液相色譜分別分析氣相物流和液相物流中正戊烷的含量，并計量氣相物流和液相物流的重量，然后通過物料平衡可計算得到石腦油エ業(yè)裂解爐正戊烷的收率。收率通常采用重量含量表示，也可采用摩爾含量。中國專利CN1456895A對取樣裝置和方法進行詳細的介紹。更優(yōu)選地，所述的正戊烷收率數(shù)據(jù)在石腦油物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在エ業(yè)裂解爐爐管出ロ溫度(COT)正常操作范圍內(nèi)，通過調(diào)整エ業(yè)裂解爐至少三個COT溫度采集其運行的正戊烷收率數(shù)據(jù)。更進ー步優(yōu)選地，優(yōu)選五個COT溫度。在エ業(yè)裂解爐運行過程中，測量COT的熱電偶通常插入或捆綁在廢熱鍋爐入口，而廢熱鍋爐入口與裂解爐輻射段爐管出ロ之間存在一個隔熱段。此外熱電偶本身具有一定的測量精度以及熱電偶在測量過程中存在著系統(tǒng)誤差，通常導(dǎo)致エ業(yè)裂解爐顯示的COT與輻射段爐管出口的真實溫度存在著一定的溫差。優(yōu)選地，所述的石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型校核方法是基于采集到エ業(yè)裂解爐的運行正戊烷收率數(shù)據(jù)，利用建立的預(yù)測模型計算エ業(yè)裂解爐采集正戊烷收率數(shù)據(jù)操作條件下的裂解產(chǎn)物收率，然后再計算不同COT條件下的正戊烷收率，然后通過對比計算值與實際運行值，找出預(yù)測模型與實際指示COT之間的溫差，然后將溫差放入預(yù)測模型中，使校核的預(yù)測模型的計算值與エ業(yè)裂解爐實際運行的數(shù)據(jù)基本一致。更優(yōu)選地，所述的數(shù)據(jù)基本一致是計算值與實際運行值偏差在10%以內(nèi)，且數(shù)值
變化規(guī)律一致。優(yōu)選地，石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型以裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測模型為基礎(chǔ)，采用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，在進料量、水油比、X0T、石腦油物性、裂解產(chǎn)物價格不變的條件下，在エ業(yè)裂解爐的COT正常操作范圍內(nèi)，計算出裂解產(chǎn)物總價值最大值對應(yīng)的C0T，即:
權(quán)利要求
1.種石腦油エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型的構(gòu)建方法，在こ烯生產(chǎn)企業(yè)中，建立石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型優(yōu)化裂解爐操作，使石腦油エ業(yè)裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品總價值達到最大，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)建立預(yù)測模型:基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立石腦油エ業(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、エ業(yè)裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率； (2)采集正戊烷收率數(shù)據(jù):在石腦油物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在エ業(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采集エ業(yè)裂解爐實際運行的正戊烷收率數(shù)據(jù)； (3)模型校核:利用步驟(2)得到的エ業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)校核步驟(I)得到的預(yù)測模型，使校核的預(yù)測模型計算結(jié)果與エ業(yè)裂解爐實際運行數(shù)據(jù)一致； (4)建立裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型:基于步驟(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，可利用裂解產(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)物或石化產(chǎn)品總價值最大的裂解爐操作條件。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石 腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的こ烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)裝置包括裂解爐、分離或回收裝置。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的エ業(yè)裂解爐的裂解原料為石腦油。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種石腦油エ業(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所述的ー種石腦油エ業(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)物包括氫氣、一氧化碳、ニ氧化碳、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、正戊烷、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(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)品包括由氫氣、こ烯、丙烯、丁ニ烯、碳四餾分包括丁烷和丁烯、碳五餾分、苯、甲苯、ニ甲苯、裂解汽油不含芳烴、こ苯、苯こ烯、裂解燃料油構(gòu)成幾種組合或全部構(gòu)成。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的正戊烷收率數(shù)據(jù)是在エ業(yè)裂解爐在保持石腦油物性、進料量、水油比不變的條件下，在裂解爐爐管出口溫度(COT)正常操作范圍之內(nèi)，通過調(diào)整溫度，至少三個爐管出口溫度(COT)溫度獲得的正戊烷數(shù)據(jù)。
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的調(diào)整溫度優(yōu)選為五個爐管出口溫度(COT)溫度。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的模型校正的方法利用預(yù)測模型計算エ業(yè)裂解爐操作條件下的正戊烷收率，通過對比計算的正戊烷收率與エ業(yè)實際運行正戊烷收率數(shù)據(jù)，調(diào)整預(yù)測模型中的爐管出口溫度(COT)，使預(yù)測模型計算的正戊烷收率與エ業(yè)實際運行的數(shù)據(jù)一致。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種石腦油エ業(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)一致是正戊烷收率的計算值與實際エ業(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。
11.據(jù)權(quán)利要求10所述的ー種石腦油エ業(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)偏差最優(yōu)在5 %以內(nèi)。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(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)物價格為裂解產(chǎn)物組份在烯烴生產(chǎn)企業(yè)核算的內(nèi)部價格或者是同等質(zhì)量的同類裂解產(chǎn)品市場價格，即被烯烴廠裂解裝置消耗或吸收或循環(huán)利用而未能輸出到界區(qū)外形成裂解產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份價格為零。
13.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的石腦油裂解爐裂解產(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)石腦油物性、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)方法捜索或者計算出裂解產(chǎn)物總價值最大的操作條件。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的エ業(yè)裂解爐運行數(shù)據(jù)由石腦油進料量、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(C0T)。
15.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種石腦油エ業(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)方法包括捜索方法。
16.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型是基于石腦油蒸汽裂解試驗數(shù)據(jù)回歸的數(shù)學(xué)模型，可根 據(jù)石腦油物性和裂解爐操作條件計算裂解產(chǎn)物收率。
17.據(jù)權(quán)利要求16所述的ー種石腦油エ業(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。
18.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石腦油エ業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的步驟(I)包括:建立的預(yù)測模型輸入變量石腦油物性、操作條件，輸出變量為裂解產(chǎn)物的收率，即:Yi = X (F，S，XOT，COT，P)， 其中表示裂解產(chǎn)物組份收率， F-進料量， S-稀釋比， XOT-橫跨段溫度， COT-爐管出口溫度， P-石腦油物性， 正戊烷轉(zhuǎn)化率通常表示石腦油蒸汽裂解反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，因此可以利用正戊烷的收率校正石腦油エ業(yè)裂解爐的預(yù)測模型。
全文摘要
本發(fā)明是一種石腦油工業(yè)裂解爐價值最大化模型的構(gòu)建方法，在乙烯生產(chǎn)企業(yè)中，基于石腦油蒸汽裂解實驗數(shù)據(jù)建立石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測模型，采集石腦油工業(yè)裂解爐正戊烷收率數(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，建立石腦油裂解爐裂解產(chǎn)物價值最大化模型，并用于優(yōu)化石腦油裂解爐操作，使工業(yè)石腦油裂解爐生產(chǎn)的裂解產(chǎn)物或裂解產(chǎn)品總價值達到最大化。
文檔編號C10G55/04GK103087750SQ201110332679
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)明者杜志國, 張利軍, 王國清, 李蔚, 張永剛, 南秀琴, 周先鋒, 巴海鵬 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