重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法技術

本發明專利技術是一種重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，在以工業裂解爐為龍頭生產裝置的石油化工企業中，基于重質原料蒸汽裂解實驗數據建立重質原料裂解爐裂解產物收率預測模型，采集重質原料工業裂解爐碳四及碳四以下裂解產物收率數據并用于校核建立的預測模型，使預測模型的計算結果與工業裂解爐實際運行的結果一致；基于校核模型，建立重質原料裂解爐裂解產物價值最大化模型，并用于優化重質原料裂解爐操作，使工業重質原料裂解爐生產的石化產品總價值達到最大化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油化工裂解爐裂解產物價值模型的構建方法，更具體的，涉及重質原料工業裂解爐裂解產物 價值最大化模型的構建方法。
技術介紹
石油化學工業是國民經濟的支柱產業，石油化工產品(簡稱石化產品)廣泛應用國民經濟各個領域，對促進國民經濟發展具有重要。石油化工大多數中間產品和石化產品均以低碳烯烴和芳烴為基礎原料。低碳烯烴和芳烴所用原料烴約占石化生產總耗用原料烴的四分之三。低碳烯烴主要由乙烯、丙烯、丁二烯構成，芳烴主要由苯、甲苯、二甲苯構成。在石油化學工業中，除由重整生產芳烴以及由催化裂化副產物中回收丙烯、丁烯、丁二烯之夕卜，主要由乙烯裝置生產各種烯烴和芳烴。乙烯裝置由裂解爐和分離裝置構成，而裂解爐是乙烯裝置的龍頭生產裝置。乙烯是最重要的基礎有機化工原料，目前98%以上的乙烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產的。乙烯主要用于生產高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、環氧乙烷、乙二醇、乙醇、苯乙烯、乙醛、醋酸、α -烯烴、聚乙烯醇、乙丙橡膠等石化產品。丙烯主要用于生產聚丙烯、丙烯晴、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、異丙醇、丙烯酸及其脂類、環氧丙烷、環氧氯丙烷、丙綸等石化產品。目前，50 70%以上的丙烯是由裂解爐以蒸汽裂解生產的。丁二烯主要用于生成順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚丁二烯、SBS、ABS樹脂等石化產品。石油化工工業初期，丁二烯主要由丁烯或丁烷脫氫生產。目前，90%以上的丁二烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產的。異丁烯作為石油化工基礎原料主要用于丁基橡膠、異戊橡膠、甲基丙烯酸甲酯、聚異丁烯、叔丁醇以及助劑生產等。近年來，由于作為汽油添加劑甲基叔丁基醚(MTBE)高速發展，異丁烯需求猛增。異丁烯除了來自煉廠和乙烯裝置外，少量由丁烷異構化和脫氫生產異丁烯。丁烯主要用于生產丁二烯、順酐、仲丁醇、庚烯、聚丁烯等石化產品。隨著線性低密度聚乙烯的發展，1-丁烯用量越來越大，成為丁烯主要用途，其余的丁烯主要用于生產高辛烷值汽油添加劑和民用液化氣。作為石油化工基礎原料的芳烴主要包括苯、甲苯、二甲苯。苯主要用于生產苯乙烯、環己烷(進一步生產錦綸)、苯酚。此外，苯還可用于苯胺、烷基苯、順酐以及醫藥和農藥等產品的生產。甲苯主要用于生產苯、二甲苯。此外，在溶劑、涂料、農藥、炸藥、甲酚、甲苯二異氰酸酯(TDI)等生產中也耗用相當量的甲苯。二甲苯包括對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯。作為石油化工原料，對二甲苯用量最大，主要用于生產對苯二甲酸(PTA)和對苯二甲酸二酯(DMT)，由此進一步生產聚酯(PET)，少量用于生產對苯二甲酸丁二酯(PBT)。間二甲苯和鄰二甲苯主要用于異構化生產對二甲苯，其中鄰二甲苯還可用于生產苯酐、涂料、溶劑、農藥中間體的生產。乙烯裝置在生產乙烯的同時，副產丙烯、丁烯、丁二烯、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)，成為石油化學工業基礎原料的主要來源。乙烯裝置除了生產乙烯之外，70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烴均 來自乙烯裝置的副產。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)總量計，約65%來自乙烯生產裝置。由于蒸汽裂解工藝生產乙烯的同時還副產大量的其他烯烴和芳烴，相應地，乙烯生產必然與多種中間產品和石化產品生產聯接在一起。因此，石油化工工業總是以乙烯生產為中心，以裂解爐為龍頭生產裝置，配套多種產品加工生產的聯合企業。乙烯生產的規模、成本、生產穩定性、產品質量都將對整個聯合企業起到支配作用。乙烯裝置在石油化工聯合企業中成為關系全局的核心生產裝置。裂解爐是石油化工聯合企業中的龍頭裝置，裂解爐的運行直接將影響其他石油化工裝置的生產操作。烴類蒸汽裂解的反應溫度較高(780_87(TC )、反應過程是個強吸熱過程，裂解爐的生產運行消耗大量的燃料。因此乙烯工業是高能耗行業，裂解爐能耗約占乙烯裝置能耗的70%左右。因此，優化裂解爐生產操作，降低生產成本，提高生產企業的經濟效益，是石化企業多年來一直關注的難題。裂解爐專利商在裂解爐技術發展過程中具有非常重要的作用，目前經過不斷的重組合并全世界形成六大裂解爐專利商，即LUMMUS、S&M、KBR、TECKNIP、LINDE, SIN0PEC。裂解爐專利商基于蒸汽裂解反應機理或蒸汽裂解實驗數據，采用推導或數學回歸等方法建立了工業裂解爐模擬軟件，用于預測裂解產物收率及運行周期等，如LUMMUS的PYPS、TECHNIP的SPYRO等。盡管裂解爐專利商設計和改造眾多裂解爐，但對于裂解爐的操作優化，目前僅有ASPEN和TECHNIP提出了雙烯(乙烯+丙烯)收率的優化方案，利用TECHNIP的SPYRO軟件和APSEN的分離裝置模擬技術及其先進控制技術，優化裂解爐生產操作，主要通過提高雙烯的收率的方式試圖提高生產企業的經濟效益。在裂解產物中，雙烯(乙烯和丙烯)重量收率為38 60%。除了乙烯和丙烯之外，還有其他裂解產物，如氫氣、丁二烯、碳四抽余餾分、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油等，都具有一定的經濟價值或較高的經濟附加值，如丁二烯可生產橡膠、芳烴生產聚酯、化纖等。石化產品的市場價格受石油價格和市場供需關系而波動，市場需求量大而供應量的石化產品價格高，市場需求量小而供應大的石化產品價格較低。因此，在裂解爐生產操作過程中，收率高的裂解產物其石化產品價格未必高，收率低的裂解產物其石化產品價格未必低。因此，裂解爐操作優化僅僅考慮乙烯和丙烯收率而不能有效提高石油化工生產企業的生產效率和降低生產成本。此外，國內乙烯裝置生產的三烯三苯等有機化工原料很少在市場上買賣，絕大部分通過中下游生產裝置生產相應的石化產品，如乙烯和丙烯通過聚烯烴生產裝置生產聚烯烴樹脂，丁二烯通過聚合裝置生產橡膠，芳烴通過抽提裝置、聚酯等裝置生產聚酯和化纖等。因此，國內石油化工企業中下游裝置生產的石化產品市場價格決定生產企業的生產成本及收入。裂解爐的生產操作不僅僅要考慮雙烯，還要考慮裂解爐生產的所有石化產品的總價值。只有使石油化工生產裝置生產的石化產品總價值達到最大，這樣才能有效提高是石油化工企業的生產效率和積極性，相對更好的降低生產成本。
技術實現思路
現有技術中通過提高雙烯收率試圖實現提高乙烯裝置的經濟效益，卻忽略了其他石化產品的經濟價值或經濟附加值，實際不能有效提高石油化工企業的生產效率，更好的降低生產成本。為了克服傳統裂解爐操作優化方法的缺陷，與現有技術采用提高雙烯收率提高經濟效益的方法不同， 本專利技術構建重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型，用于優化重質原料工業裂解爐操作，使重質原料裂解爐生產的石化產品總價值達到最大，從而有效提高石油化工企業的生產效率和生產積極性，相對降低生產成本。本專利技術涉及重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型構建的方法，在以工業裂解爐為龍頭生產裝置的石油化工企業中，基于重質原料蒸汽裂解實驗數據建立重質原料裂解爐裂解產物預測模型，然后利用重質原料工業裂解爐實際運行的碳四及碳四以下裂解產物收率數據校核預測模型，使預測模型計算值與工業裂解爐實際運行數據基本一致；基于校核的預測模型，建立重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型，并用于重質原料裂解爐操作優化，使重質原料裂解爐生產的石化產品總價值達到最大。具體技術方案如下:本專利技術涉及到，在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)建立預測模型：基于重質原料蒸汽裂解實驗數據，利用數學建模方法建立重質原料工業裂解爐裂解產物收率預測模型，可根據重質原料物性、工業裂解爐操作條件計算裂解產物收率；(2)采集碳四及碳四以下裂解產物收率數據：在重質原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在工業裂解爐爐管出口溫度COT)正常操作范圍內，通過調整COT采集工業裂解爐實際運行的碳四及碳四以下裂解產物收率數據；(3)校核：利用由步驟(2)得到的工業裂解爐的碳四及碳四以下裂解產物收率數據校核由步驟(1)得到的預測模型，使校核的預測模型的計算值與工業裂解爐實際運行的數據基本一致；(4)建立裂解爐裂解產物價值最大化模型：根據步驟(3)得到的預測模型建立重質原料裂解爐裂解產物價值最大化模型，可利用裂解產物價值、重質原料物性、裂解爐運行數據計算出裂解產物或石化產品總價值最大的裂解爐操作條件。

【技術特征摘要】
1.質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)建立預測模型:基于重質原料蒸汽裂解實驗數據，利用數學建模方法建立重質原料工業裂解爐裂解產物收率預測模型，可根據重質原料物性、工業裂解爐操作條件計算裂解產物收率； (2)采集碳四及碳四以下裂解產物收率數據:在重質原料物性、進料量、蒸汽量不變的條件下，在工業裂解爐爐管出口溫度COT)正常操作范圍內，通過調整COT采集工業裂解爐實際運行的碳四及碳四以下裂解產物收率數據； (3)校核:利用由步驟(2)得到的工業裂解爐的碳四及碳四以下裂解產物收率數據校核由步驟(I)得到的預測模型，使校核的預測模型的計算值與工業裂解爐實際運行的數據基本一致； (4)建立裂解爐裂解產物價值最大化模型:根據步驟(3)得到的預測模型建立重質原料裂解爐裂解產物價值最大化模型，可利用裂解產物價值、重質原料物性、裂解爐運行數據計算出裂解產物或石化產品總價值最大的裂解爐操作條件。2.據權利要求1所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述方法的生產裝置包括裂解爐、分離或回收裝置、聚烯烴樹脂裝置。3.據權利要求1所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述的重質原料包括柴油和加氫尾油。4.據權利要求3所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述重質原料物性包括密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)、氫含量或碳含量或碳氫比、殘碳值、分子量、關聯指數(BMCI)和折光指數。5.據權利要求1所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述的裂解產物包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙二烯、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油。6.據權利要求1所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述的石化產品包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、聚烯烴樹脂、橡膠、乙二醇、聚酯、化纖、環氧乙烷、環氧丙烷、汽油、柴油、燃料油、LPG。7.據權利要求1所述的重質原料工業裂解爐裂解產物價值最大化模型的構建方法，其特征在于，所述的碳四及碳四以下裂解產物收率數據是在工業裂解爐在保持重質原料物性、進料量、水油比不變的條件下，在裂解爐COT正常操作范圍之內，通過調整溫度，至少三個COT溫度獲得的碳四及碳四以下裂解產物數據。8.據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李蔚，杜志國，張永剛，張利軍，周叢，王國清，張兆斌，周先鋒，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：