[发明专利]工业装置乙烯氧氯化过程中乙烯燃烧率的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业装置聚氯乙烯(PVC)的单体氯乙烯(VCM)生产过程中乙烯氧氯化单元流化床反应器内副反应乙烯燃烧率的在线软测量方法，属于化工生产过程关键物耗在线软测量领域。 

背景技术

化工生产过程关键物耗在线计算是进行工艺调整和生产操作参数优化的基础。其主要任务是通过考察化工生产过程的特性，定量了解主要相关操作参数对生产过程关键物耗的影响，认识其规律与机理，建立关联模型，从而为生产操作参数的优化、及生产工艺的改造等提供依据和手段，因此建立能准确描述化工生产过程关键物耗模型意义十分重大。 

氯乙烯是合成聚氯乙烯(PVC)的重要原料，并且大多数的氯乙烯都用来合成聚氯乙烯。最早由德国法本公司在1931年首先实现工业化生产，早期的生产工艺主要为电石乙炔法，该工艺耗能大，并且催化剂会对环境造成污染。到了20世纪60年代，乙烯平衡氧氯化法的出现极大地促进了聚氯乙烯行业的迅速发展，该工艺降低了生成成本，并且对环境污染较小，相比较电石乙炔法有着诸多优势，因此，乙烯氧氯化法迅速取代电石乙炔法成为氯乙烯的主要生产方法。 

目前我国氯乙烯行业氯乙烯生产工艺主要有电石乙炔法和乙烯氧氯化法两种。电石法工艺生产PVC高能耗、高污染。催化剂由于升华或中毒等原因活性逐渐下降，失活后必须更换，由于失活的废汞催化剂不能回收利用，对环境造成污染。从长期发展来看，电石法由于生产成本、环保等因素将在市场竞争中处于劣势，同时随着乙烯法工艺的不断改进，乙烯法的发展前景会更好。 

乙烯氧氯化工艺在我国的工业化生产已有三十多年，但目前在该领域我国仍未形成系统的自主研发技术，跟国外公司仍存在着较大差距。乙烯氧氯化制二氯乙烷是乙烯氧氯化工艺的关键技术，目前该技术仅为几家大型公司所有，比如日本三井东压公司、德国伍德赫斯特公司、欧洲乙烯公司等等。因此，本专利乙烯氧氯化过程中乙烯燃烧率在线计算方法是针对三井东压工艺氧氯化单元建立。在三井东压氧氯化单元中，物料循环系统如图1所示。 

界区外送来的纯净C2H4原料气先与循环气体混合后，预热，再与裂解单元来的HCl气体混合，然后与加热后的HCl、O2混合，一起进入氧氯化反应器底部。反应器顶部出来的热物料送往二氯乙烷急冷塔冷却，冷却介质为二氯乙烷/水循环液。急冷塔的作用是除去物料中的少量氯化氢，同时冷却物料。急冷塔底部物料中的少量二氯乙烷被分离出来，其余的不凝气体送入碱洗塔。直接氯化单元来的尾气也送入碱洗塔。碱洗塔的作用是用循环碱液吸收混合气体中的CO2。碱洗塔底部物料送往二氯乙烷混合气中和酸性的二氯乙烷，其中不凝气体经冷凝器后送入气液分离器，最终作为循环气体通过压缩机压缩后与新鲜C2H4原料气混合进入氧氯化反应器。由冷凝器和气液分离器得到的二氯乙烷，送往二氯乙烷混合器，再送往倾析器，经纯水洗涤、分离后，送往二氯乙烷贮罐，贮罐中的二氯乙烷送往精制单元。 

乙烯燃烧生成二氧化碳是在氧氯化流化床反应器中进行，由于反应器出口没有流量和组分浓度的测量仪表，使得乙烯燃烧率需要通过测量氧氯化循环系统中几个指标来计算。这里主要有两部分的计算： 

(1)反应生成的二氧化碳量。二氧化碳离开反应器后，在经过碱洗塔时大部分被吸收，其余部分通过排空维持循环系统中二氧化碳浓度。 

(2)反应消耗的乙烯量。涉及反应器进口新鲜乙烯量，从直接氯化单元送来的尾气中乙烯量和排空气体中包含的乙烯量。 

上述方法计算得到离线的乙烯燃烧率，其作为在线软测量的训练样本。通过将得到的离线乙烯燃烧率与生产负荷、流化床反应器进料比C2H4/HCl、O2/HCl和反应器内平均温度进行关联，得到在线乙烯燃烧率软测量模型。 

软测量结果对工业生产实际的控制具有重要的作用，并要求及时将结果反馈到生产控制中去。因此，进行乙烯氧氯化过程中乙烯燃烧率的在线软测量，实时根据可测操作参数在线计算氧氯化单元乙烯燃烧率是进行生产操作参数调整，操作参数优化的基础。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在线计算工业装置VCM生产过程中乙烯氧氯化单元中乙烯燃烧率的软测量方法。采用神经网络技术建立生产负荷、反应器进料比C2H4/HCl、O2/HCl和反应器内平均温度与离线得到的乙烯燃烧率的关联模型；本发明的目的还在于：根据可测的生产负荷、反应器进料比C2H4/HCl、O2/HCl和反应器内平均温度，实时计算乙烯燃烧率，从而为生产工 艺的调整和操作参数的优化提供指导。