[发明专利]一种工业裂解炉生产操作的自动在线控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯工业裂解炉，更具体的，涉及乙烯装置中裂解炉生产操作优化的在线自控方法。

背景技术

目前，世界乙烯总产量的99％都是通过裂解炉以蒸汽裂解方式生产的，当前和未来新增加的乙烯产能也主要是由裂解炉以蒸汽裂解方式来生产的。裂解炉是生产乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等基础有机化工原料的主要装置，裂解炉能耗占到整个乙烯生产装置的70％以上。

在裂解炉生产操作过程中，除了裂解原料之外，影响裂解产物收率的因素为进料量(Foil)、蒸汽量(DS)或稀释比(蒸汽量/进料量，RW/O)、裂解炉辐射段炉管出口温度(COT)。对于物性不同的裂解原料，即使采用相同的裂解炉和操作条件，则其裂解产物收率分布不相同；即使物性相同的裂解原料，使用不同的裂解炉或者操作条件，其裂解产物收率分布也不相同。因此，在裂解炉生产过程中，往往针对裂解原料物性，优化裂解炉操作条件，使经济价值或者经济附加值较高的裂解产物(如乙烯、丙烯等)收率达到最大，降低原料和能量消耗，降低生产成本，是乙烯生产企业面临的一个难题。

在裂解炉研究、设计、开发过程中，裂解炉专利商和科学院所根据石油烃热裂解化学反应过程开发半机理半经验模型和机理模型，并将其开发成裂解炉模拟软件，包括如TECHNIP公司的SPYRO、LUMMUS的PYPS、CRACKER、CRACKSIM、FIHR，用于模拟计算裂解产物收率，其中APSEN公司将SPYRO软件融入其开发的裂解炉先进控制技术，对乙烯装置进行操作优化，并在工业裂解炉得到应用。此外，还可利用工业装置或者试验装置的数据开发石油烃热裂解反应动力学模型，如中国专利CN1686973提出裂解炉装置进行先进行控制的一种方法，通过神经网络模型建立原料密度、投油量、水油比、炉管平均出口温度、锅炉出口温度等与原料裂解深度的关系模型。中国专利CN1150300提出了将CN1686973中的关系模型应用于乙烯裂解炉的智能控制，通过控制原料裂解深度的平稳使得各操作参数进行合理的选取，并保持后面工段的操作的稳定。

工业裂解炉裂解产物有上百种，但乙烯装置生产的最终裂解产品数量有限，通常不会超过十几种，而裂解产品在市场上以一定的价格出售，并受供求关系影响。烯烃生产企业的裂解炉年生产能力不同，乙烯装置生产的裂解产品存在较大的差异：乙烯年产量小于30万吨的生产企业，裂解产品主要为乙烯和丙烯；乙烯年产量大于等于30万吨的生产企业，裂解产品主要为乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃。除了乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯这些主要裂解产品之外，烯烃生产企业还生产氢气、碳四馏分、裂解汽油、裂解柴油、燃料油等含有一定经济价值或者经济附加值的副产品。

近年来，石油价格在较大范围内振荡，裂解产品价格随之振荡。裂解产品价格除了受原料的价格影响之外，还受市场供需关系的影响，供不应求的裂解产品价格较高，而供大于求的裂解产品价格较低。在裂解炉生产操作过程中，收率较高的裂解产品价格未必较高，收率较低的裂解产品价值较低。因此，裂解炉操作仅仅以双烯或三烯三苯为主要裂解产品而忽略其他副产品的价值和裂解产品市场价格波动不能使生产企业的经济效益达到较高水平，因此裂解炉操作应该充分考虑每一种裂解产品的市场价值，应该根据裂解产品的市场供需关系和价格来指导裂解炉生产操作，使裂解炉生产的裂解产品的总价格达到最大，从而使生产企业的经济效益达到最大化。

由上可知，传统的裂解炉操作方法仅仅考虑到裂解炉生产过程的平稳性，并未考虑到裂解炉生产的经济性问题，如CN1150300提出了将CN1686973中的关系模型应用于乙烯裂解炉的智能控制，通过控制原料裂解深度的平稳使得各操作参数进行合理的选取，并保持后面工段的操作的稳定。上述方案提出了通过控制裂解原料的裂解深度的平稳，使裂解炉生产保持平稳，却忽略裂解炉生产的裂解产品的总价格是否处于最大，从而无法判断其生产经济效益是否达到最优。

发明内容

为了解决上述问题，本发明涉及到一种用于工业裂解炉生产操作的控制方法。与传统的采用控制裂解深度来实现裂解炉平稳操作的方法不同，采用本发明可以使裂解炉生产的裂解产物收率总价值达到最大。本发明提供的一种工业裂解炉在线自控方法，包括建立裂解产物价格体系、建立裂解炉裂解产物价值最大优化模型、裂解原料物性分析、裂解炉操作优化计算、裂解产物收率标定、裂解炉运行状态判断、裂解炉操作在线调整。通过在线自控生产，使工业裂解炉生产的裂解产物总价值达到最大，从而提高生产企业的经济效益。

具体方案如下：