[发明专利]一种乙烯蒸汽裂解炉的模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种乙烯蒸汽裂解炉的模拟方法及装置，所述方法包括：根据预设规则在结构导向集总描述式中增加分子描述符，构建拓展结构导向集总描述式；基于拓展结构导向集总描述式构建裂解反应的反应分子库；当反应分子为第一预设碳数段时采用区分性描述，为第二预设碳数段时，对预设的分子类型进行区分性描述；根据裂解反应规律确定每一反应分子参与的化学反应类型和产物分子，建立反应网络；获取待分析油品并根据预设分子反演算法确定待分析油品包含的反应分子在反应网络中的浓度结果；基于预设公式和反应网络构建乙烯蒸汽裂解炉模型；乙烯蒸汽裂解炉模型包括炉管模型和炉膛模型。本申请方案可用于提高对乙烯蒸汽裂解装置的模拟分析精度。

技术领域

本发明涉及石油化工生产技术领域，特别是涉及一种乙烯蒸汽裂解炉的模拟方法及装置。

背景技术

乙烯蒸汽裂解装置是炼油与炼化的关键桥梁之一，该装置将轻烃、石脑油、柴油甚至原油裂解为低碳烯烃、烷烃和芳烃，其中裂解产生的乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯等是重要的有机化工基础原料。由于在裂解过程中涉及多种复杂的反应过程，需要对反应物质进行数字化描述，乙烯蒸汽裂解装置的裂解效果依赖于其该乙烯蒸汽裂解炉模型的精度，现有乙烯蒸汽裂解炉模型通常采用结构导向集总描述的方法，其通用表达式为[A6，A4，A2，N6，N5，N4，N3，N2，N1，R，br，me，H，AA，NS，RS，AN，NN，NO，RO，KO]。

但是上述描述方法不能区分单体烃不饱和键的位置、无法区分双烯烃和炔烃，也无法描述支链的位置和支链上碳数，但是这些区分对于乙烯裂解过程所涉及到的分子都是至关重要的。比如对于结构导向集总方法来说是无法区分1－丁烯和2－丁烯、丁二烯和丁炔、新戊烷和2－甲基丁烷等物质的。目前的乙烯蒸汽裂解装置还存在因操作温度高导致的能耗高、易结焦缩短运行周期等问题，因此对该装置进行模拟分析，探索较优的操作条件具有十分重要的意义。虽然目前大多数乙烯蒸汽裂解炉模型内含有结焦模型，但在实际应用中炼厂裂解炉炉管模型的实际结焦状况很难被检测，因此很难验证其结焦模型的准确性。且炼厂在做未知原料的模拟分析或者新的操作参数的寻优时常常需要判断改变后的操作参数对当前炉结焦状况的影响，若直接通过装置仪表数据计算这一数值，因仪表自身测量的误差及波动性很难准确体现这一参数的影响。

发明内容

本申请提供了一种乙烯蒸汽裂解炉的模拟方法及装置，用于提高对乙烯蒸汽裂解装置的模拟分析精度。

第一方面，本申请提供了一种乙烯蒸汽裂解炉的模拟方法，包括：

根据预设规则在结构导向集总描述式中增加分子描述符，构建拓展结构导向集总描述式；

基于所述拓展结构导向集总描述式构建裂解反应的反应分子库；其中，当反应分子为第一预设碳数段时采用区分性描述，当所述反应分子为第二预设碳数段时，对预设的分子类型进行区分性描述；

根据裂解反应规律确定每一所述反应分子参与的化学反应类型和产物分子，建立反应网络；

获取待分析油品并根据预设分子反演算法确定所述待分析油品包含的各反应分子在所述反应网络中的浓度结果；

基于预设衡算公式和所述反应网络构建乙烯蒸汽裂解炉模型；其中，所述乙烯蒸汽裂解炉模型包括炉管模型和炉膛模型。