[发明专利]一种适用于焦化粗苯回收的在线建模与优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼焦化学产品回收领域的粗苯回收在线建模和优化方法，具体是一种适用于粗苯回收在线建模和多目标优化的方法及其软件实现。

背景技术

随着国家节能减排工作深入落实，焦化行业面临的资源和环境压力越来越突出。调整产业结构，淘汰落后产能，完善污染治理，走可持续发展之路是焦化行业必须长期坚持并努力的方向。在此背景下，以当前焦化生产工艺和设备为基础，以绿色生产、减少排放、降低能耗为目标，结合实际生产情况，优化工艺控制过程模型和参数，将是一项具有重要意义的实践。焦化粗苯是重要的化工原料，粗苯回收是焦化厂重要的生产环节，优化粗苯回收操作，对提高生产效率、节能降耗和提高清洁生产水平具有关键作用。

目前对于焦化粗苯回收工艺的优化研究还基本上停留在生产管理和设备维护的经验总结上，没有较为系统的理论分析和系统总结。生产过程中设备运行情况的好坏对粗苯回收的各项指标影响较大，另外操作工人的经验也起到一定的积极作用，但这只能解决部分问题。实现粗苯回收工艺过程连续在线优化是提升回收水平的重要手段。

武学等2008年在《燃料与化工》期刊发表了一篇名为“提高粗苯产量的改造措施”的文章。文章针对化产品回收达不到设计产量问题，分析了具体原因，并进行试验。文章根据实际生产状况，总结出的影响因素包括入炉煤挥发分偏低且煤质较差；入管式炉蒸汽压力波动较大；入洗苯塔贫油流量偏低，约60m³/h；冷凝冷却器出口苯气温度偏高，约38℃；终冷塔后煤气温度偏高，约31℃；贫油冷却器出口温度偏高，约35℃；入粗苯工段低温水流量偏少，约60m³/h，压力偏低，约0.2MPa。针对以上原因采取了对应的改造措施，包括制定合理配煤比；改造贫油管道，提高贫油流量至80m³/h以上；改造冷凝冷却器和低温水系统。通过以上改造，该厂粗苯回收各项操作达到工艺要求，粗苯回收率提高至1％，带来了较好的经济效益。这种以回收工艺为依据，结合实际生产状况对设备和操作状况进行改造是优化粗苯回收的主要方式，这种方式不涉及工艺机理，不需要建立粗苯回收过程数学模型，仅需要了解所采用工艺的参数规定和设备运行情况，技术性要求不高。

何学浚等2006年在《燃料与化工》期刊发表了一篇名为“利用计算机辅助软件优化粗苯生产”的文章，指出了辅助软件对生产操作的指导意义。粗苯回收计算机辅助操作软件不仅包含单元设备和整个系统的模拟计算、工况分析、工况预测、控制设定值计算和塔况评估、 设备的故障诊断与分析、设备管理、开停工引导、技术考核培训、苯属烃类和煤气的理化性质查询以及技术文献和资料查询等各项系统功能，而且提供了粗苯回收操作经济评价系统。但一般只有生产条件、设备状况或市场价格发生较大变化，对过程经济产生明显影响的时候，才有必要进行优化调整。因为进行调整时，系统工况要从一个状态变化到另一个状态，整个生产过程都需要经历过渡阶段，使生产处于不稳定状态。而生产的不稳定状态往往会损失产量，并且易发生事故。

优化研究工作主要是进行操作调整和标定。寻求最佳循环洗油量(决策变量)，系统工况应当是逐步变化的，操作调整需要分步进行，以力求稳妥可靠，避免事故，对生产的不良影响降低到最低程度。优化调节步骤主要包括：

1).循环洗油量的调整。分两个阶段进行，第一阶段由现有的180减低到160，油气比约1.7L/m³；第二阶段减低到135m³/h，油气比约1.4L/m³。

2).管式炉的调整。每当循环洗油量调整时，不仅富油出口温度不改变，蒸汽出口温度也应保持不变。当循环洗油量减少时，若蒸汽出口温度降低，为确保洗油的质量，需要恰当调整管式炉的进风口或烟道翻板，以拉长火焰。

3).贫油冷却器冷却水的调整。为维持贫油入塔温度不变，适当关小冷却水阀门，降低冷却水用量。

4).加热煤气、冷却水、直接蒸汽、泵电流和洗油消耗的标定。煤气和蒸汽有记录仪表的测定值，各个泵电流用卡表读值，洗油可依据系统内洗油存量和洗油槽液位变化得出，冷却水量通过软件由热平衡计算出来。

按照以上调节步骤，经试验发现在保持粗苯产量基本不变的情况下，循环吸油量、加热煤气和冷却水量明显降低，取得了较好的经济效益。