[发明专利]催裂化装置常规再生的再生烟气成份动态软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及催裂化CO常规再生动态机理模型和焚烧炉热量平衡模型，属于石油化工催裂化生产和生产过程软测量领域。

背景技术

催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。原料采用原油蒸馏(或其他石油炼制过程)所得的重质馏分油；或重质馏分油中混入一定比例的渣油，经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。

在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上，缩合为焦炭，使催化剂活性下降，需要用空气烧去(见催化剂再生)，以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量；这便是催化裂化的再生过程，是在再生器内完成。

再生器内的再生过程，根据CO燃烧程度分为完全再生和常规再生。完全再生不含有CO，而常规再生含有CO，并随烟气排送至再生器外的焚烧炉转换为热能。常规再生的CO含量需要严格控制，不然会有严重的安全问题。

因此需要对再生过程中的CO含量进行实时监测，同时以下变量的实时检测对于整个过程的控制和决策制定都有重要作用：烟气中CO₂含量、水蒸气含量、再生催化剂循环量、总生焦量、生焦率、待生催化剂定碳、再生催化剂定碳。

当前实时测量面临的问题如下：

由于被观测量的不可测或测量手段的原因，当前无法对上述质量指标实现在线实时测量，无法满足在线控制要求。其中：

1、烟气中CO含量、烟气中CO₂含量、烟气中水蒸气含量可以采用在线分析仪进行测量，但在线分析仪价格昂贵，一般采用的较少。目前工厂主要采用离线化验，化验时间长，往往需要3小时甚至更长的时间才能取得分析结果；化验频率少，一般两三天做一次化验。

2、再生催化剂循环量、总生焦量、生焦率现场没有测量手段

3、待生催化剂定碳、再生催化剂定碳采用离线实验室化验

由于CO的浓度的估计对再生器安全运行具有有重要指导作用，并且也是在线计算再生烟气成份和其它像再生催化剂含量、生焦率等反应再生过程不可测量变量所必需确定的重要操作变量，所以常规再生的过程，必须对CO的浓度实施在线检测；而在线分析仪由于价格昂贵采用不多，并且在线分析仪的分析时间相对较长，对于短时间内的突发情况反映滞后。

在这种情况下，可以考虑目前化工生产常采用的软测量方法。软测量的工作原理，就是在硬件传感器进行常规检测的基础上，利用各种在线可测的过程变量(即，辅助变量)与在线不可实测或难测的质量指标(即，主导变量)的关系，通过软件计算，实时得到主导变量的测量值。构造软测量的实质，就是建立辅助变量与主导变量的关系。从数学上讲，就是一个建模问题。

在线软测量部分解决了当前测量手段的不足，使得在线控制成为可能。

在该常规再生的CO软测量中，目前采用的方法通常有热量平衡模型或内部动态机理模型，由于对于全生产过程的信息利用缺失，测量效果都不够理想。一方面，由于不同工况相差较大，很难计算出合适的内部动态机理模型，其与实际工况的偏差往往较大，造成测量精度较差；即使通过在线校正的方法进行修正，也难以对于模型结构方面的偏差给与正确校正。另一方面，对于热量平衡模型，由于再生器烟气的组分未知，所以难以得到烟气的平均热值，由此的热量平衡计算缺乏必要的初始估计，因此实际精度也不够理想。

发明内容

本发明目的是针对CO不完全再生的催裂化过程，提供对再生器内再生烟气成分的动态软测量方法。

为达到上述目的，本发明基于再生器内部机理分析动态模型和外部CO焚烧炉热量平衡，采用结果代入和模型修正的双向反复迭代过程，使常规再生的CO浓度软测量达到要求精度；同时，本方法给出过程中的相关其他变量，为生产操作决策提供有效的生产过程操作状况的实时信息；为了满足长期动态的实时检测，本方案设计在线校正，利用化验结果对模型进行实时修正，从而动态跟踪现场工况，实现软测量的长期性和良好的适应能力。

本发明的特征在于，是在上位机上按照以下步骤实现的：

步骤(1)所述上位机利用实时数据库RTDB在线地从分布式控制系统DCS取得现场数据，实验室信息管理系统LIMS取得化验数据，其中，

现场数据：至少包括再生器内温度，主风流量，原料进料量，反应器出口温度，

化验数据：至少包括CO含量，CO₂含量，再生定碳，待生定碳；

步骤(2)建立再生器机理分析动态模型，并基于生产过程的实时测量数据，在线按以下步骤进行计算：