專利名稱：一種乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域，涉及乙烯工業(yè)裂解技術(shù)，更具體地說，涉及一種乙烯裂解裝置操作優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
乙烯工業(yè)是石油化工的龍頭和基礎(chǔ)，歷來被作為衡量一個(gè)國家石化行業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。因此提高乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益對提升整個(gè)石化企業(yè)的市場競爭力具有舉足輕重的作用。目前，全世界99 %的乙烯是通過管式裂解爐以熱裂解/蒸汽裂解的方式生產(chǎn)的，而我國乙烯基本都是以此方式生產(chǎn)。在熱裂解/蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯的過程中，裂解爐作為裝置的核心設(shè)備，其操作條件的優(yōu)化程度，不僅影響到整個(gè)乙烯生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和收益狀況，還將影響到下游生產(chǎn)裝置的收益。因而，如何能為裂解爐選擇一個(gè)最佳的工藝條件一直受到研究者廣泛地重視。以往在為裂解爐制定操作優(yōu)化方案時(shí)，多選用乙烯、乙烯+丙烯、乙烯+丙烯+BTX 等主產(chǎn)物的收率作為優(yōu)化的標(biāo)尺。建立由原料物性和工藝條件來預(yù)測裂解產(chǎn)物收率的模型。再根據(jù)預(yù)測模型中熱裂解工藝條件與裂解產(chǎn)物收率之間存在著的映射關(guān)系，通過這種映射關(guān)系找出某種熱裂解產(chǎn)物收率最大值時(shí)的裂解工藝條件；或者利用模型可以預(yù)測的功能，通過利用數(shù)值最值搜索等數(shù)學(xué)方法，尋找出最大的裂解主產(chǎn)物收率時(shí)的工藝條件。工藝條件通常為爐管出口溫度。對于管式裂解爐乙烯等熱裂解產(chǎn)物收率預(yù)測的研究已經(jīng)有相當(dāng)長的歷史，發(fā)展的預(yù)測模型主要可分為三類經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀虢?jīng)驗(yàn)半理論模型和機(jī)理模型。其中的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粤呀獾哪硞€(gè)或某幾個(gè)參數(shù)直接與產(chǎn)品收率進(jìn)行關(guān)聯(lián)，不需要求取反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)就可以用來進(jìn)行工業(yè)裝置優(yōu)化控制和預(yù)測工藝參數(shù)變化的影響。由于其擁有較好的預(yù)測效果和簡便、快速的運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。近年來，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、粗糙集理論和粗糙規(guī)劃、支持向量基、圖論以及量子力學(xué)方法等數(shù)據(jù)處理方法，使得經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍茉谕陚涞脑囼?yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對裂解產(chǎn)物收率給出更為準(zhǔn)確的預(yù)測，因而在優(yōu)化操作方法的制定時(shí)倍受重視。但是，乙烯作為化工行業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料，以它為基礎(chǔ)或者衍生的系列化工產(chǎn)品廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，涉及巨大的經(jīng)濟(jì)利益。隨著國內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對乙烯的需求也越來越大，2007年國內(nèi)乙烯總產(chǎn)量達(dá)到1024. 8萬噸，但還不能滿足國內(nèi)對乙烯以及乙烯衍生的需求，需要進(jìn)口大量的乙烯及其衍生產(chǎn)品。為了滿足國內(nèi)對乙烯的巨大需求，近年來國內(nèi)進(jìn)行了第二、三輪乙烯改擴(kuò)建工程，到2010年，我國乙烯總生產(chǎn)能力將達(dá)到 1702萬噸/年。這種乙烯裝置的大型化，導(dǎo)致了有價(jià)值副產(chǎn)品已達(dá)到了經(jīng)濟(jì)分離規(guī)模，主、 副產(chǎn)品的價(jià)格差逐漸縮小，乙烯等主產(chǎn)物收率的變化規(guī)律不再能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)收益的變化規(guī)律。因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)是不拘泥于低碳烯烴的收率，而著眼于全部裂解產(chǎn)品，為裂解過程的價(jià)值變化進(jìn)行分析，根據(jù)原料構(gòu)成、市場價(jià)格、裝置工藝特點(diǎn)來制定裂解爐的操作優(yōu)化方案，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)過程收益的最大化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以價(jià)值最大化為標(biāo)尺，通過建立收率預(yù)測模型、價(jià)值預(yù)測模型與價(jià)值優(yōu)化模型，針對不同原料構(gòu)成、市場價(jià)格及裝置工藝特點(diǎn)來制定裂解爐的操作優(yōu)化方案的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為如下所述一種乙烯裂解裝置價(jià)值優(yōu)化方法，所述方法包括，(1)乙烯裝置價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)為單位原料下乙烯裂解過程的收益，它包括單位原料下乙烯裂解過程的總收益和單位原料下裂解全產(chǎn)品收益兩種情況；(2)建立收率預(yù)測模型、價(jià)值預(yù)測模型與價(jià)值優(yōu)化模型；(3)通過調(diào)取上述模型，得到乙烯裝置價(jià)值最大化的優(yōu)化工藝條件。在所述步驟(1)中乙烯裝置的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)為單位原料下乙烯裂解過程總收益，即單位原料的產(chǎn)品銷售收入-單位原料費(fèi)用-單位原料的燃料費(fèi)用-單位原料的分離費(fèi)用+單位原料的蒸汽收入，其中單位原料的產(chǎn)品銷售收入等于各種裂解產(chǎn)物的收率與其相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)格乘積之和。所述優(yōu)化方法具體包括，(1)建立樣本數(shù)據(jù)庫①收集密度、恩式蒸餾數(shù)據(jù)、裂解原料族組成等物性不同的裂解原料在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間下的熱裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)；②根據(jù)裝置的工藝特點(diǎn)，計(jì)算在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間下的裂解爐單位原料下的燃料量及產(chǎn)生的蒸汽量；③根據(jù)得到的不同原料、不同工藝條件下的裂解產(chǎn)品的收率數(shù)據(jù)及其所選用的分離流程，通過流程模擬計(jì)算分離過程的單位原料能耗數(shù)據(jù)；④收集實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的價(jià)格數(shù)據(jù)；⑤根據(jù)上述數(shù)據(jù)建立樣本數(shù)據(jù)庫其樣本的數(shù)據(jù)由裂解原料物性、熱裂解工藝條件、分離流程參數(shù)、價(jià)格以及全部裂解產(chǎn)物收率、單位原料下裂解反應(yīng)需要的燃料量、裂解產(chǎn)生的蒸汽量和裂解產(chǎn)物的分離能耗構(gòu)成；(2)建立收率預(yù)測模型根據(jù)裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率，建立收率預(yù)測模型并驗(yàn)證該模型；①建模過程是先調(diào)取樣本數(shù)據(jù)庫中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，即將其中的裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率作為數(shù)據(jù)輸入；建立基于核函數(shù)的支持向量機(jī)訓(xùn)練程序，輸入變量和輸出變量通過支持向量機(jī)模型形成映射關(guān)系，利用支持向量機(jī)訓(xùn)練程序?qū)τ?xùn)練樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，經(jīng)過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到N個(gè)支持向量X;，1 = 0,1,..., N，從而形成支持向量機(jī)模型
權(quán)利要求
1.一種乙烯裂解裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括，(1)乙烯裝置價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)為單位原料下乙烯裂解過程的收益，它包括單位原料下乙烯裂解過程的總收益和單位原料下裂解全產(chǎn)品收益兩種情況；(2)建立收率預(yù)測模型、價(jià)值預(yù)測模型與價(jià)值優(yōu)化模型；(3)通過調(diào)取上述模型，得到乙烯裝置價(jià)值最大化的優(yōu)化工藝條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(1)中乙烯裝置的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)為單位原料下乙烯裂解過程總收益，即單位原料的產(chǎn)品銷售收入-單位原料費(fèi)用-單位原料的燃料費(fèi)用-單位原料的分離費(fèi)用+單位原料的蒸汽收入，其中單位原料的產(chǎn)品銷售收入等于各種裂解產(chǎn)物的收率與其相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)格乘積之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法具體包括，(1)建立樣本數(shù)據(jù)庫①收集密度、恩式蒸餾數(shù)據(jù)、裂解原料族組成等物性不同的裂解原料在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間下的熱裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)；②根據(jù)裝置的工藝特點(diǎn)，計(jì)算在不同投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間下的裂解爐單位原料下的燃料量及產(chǎn)生的蒸汽量；③根據(jù)得到的不同原料、不同工藝條件下的裂解產(chǎn)品的收率數(shù)據(jù)及其所選用的分離流程，通過流程模擬計(jì)算分離過程的單位原料能耗數(shù)據(jù)；④收集實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的價(jià)格數(shù)據(jù)；⑤根據(jù)上述數(shù)據(jù)建立樣本數(shù)據(jù)庫其樣本的數(shù)據(jù)由裂解原料物性、熱裂解工藝條件、分離流程參數(shù)、價(jià)格以及全部裂解產(chǎn)物收率、單位原料下裂解反應(yīng)需要的燃料量、裂解產(chǎn)生的蒸汽量和裂解產(chǎn)物的分離能耗構(gòu)成；(2)建立收率預(yù)測模型根據(jù)裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率，建立收率預(yù)測模型并驗(yàn)證該模型；①建模過程是先調(diào)取樣本數(shù)據(jù)庫中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，即將其中的裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率作為數(shù)據(jù)輸入；建立基于核函數(shù)的支持向量機(jī)訓(xùn)練程序，輸入變量和輸出變量通過支持向量機(jī)模型形成映射關(guān)系，利用支持向量機(jī)訓(xùn)練程序?qū)τ?xùn)練樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，經(jīng)過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到N個(gè)支持向量)(Λ i = 0,l,…，N，從而形成支持向量機(jī)模型
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述的乙烯裝置價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)為單位原料的裂解全產(chǎn)品收益，即各裂解產(chǎn)物的收率與其相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)格乘積之和再減去單位原料費(fèi)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于， 所述優(yōu)化方法具體包括，(1)建立樣本數(shù)據(jù)庫①收集密度、恩式蒸餾數(shù)據(jù)、裂解原料族組成等物性不同的裂解原料在不同的投油量、 爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間下的熱裂解產(chǎn)物收率數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的價(jià)格數(shù)據(jù)；②根據(jù)上述數(shù)據(jù)構(gòu)成樣本數(shù)據(jù)庫；其樣本的數(shù)據(jù)由裂解原料物性、熱裂解工藝條件、價(jià)格以及全部裂解產(chǎn)物收率構(gòu)成；(2)建立收率預(yù)測模型根據(jù)裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率，建立收率預(yù)測模型；①建立收率預(yù)測模型過程調(diào)取數(shù)據(jù)庫，取出樣本數(shù)據(jù)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，將其中的裂解原料物性、熱裂解工藝條件和裂解產(chǎn)物收率作為數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練程序的數(shù)組中，建立基于核函數(shù)的支持向量機(jī)訓(xùn)練程序，輸入變量和輸出變量通過支持向量機(jī)模型形成映射關(guān)系，利用支持向量機(jī)訓(xùn)練程序?qū)τ?xùn)練樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，經(jīng)過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到N個(gè)支持向量)(Λ i = 0,l,…，N，從而形成支持向量機(jī)模型
6.根據(jù)權(quán)利要求1，3，5之一所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，建立所述收率預(yù)測模型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法、SPYRO方法中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述熱裂解原料物性為密度、恩式蒸餾數(shù)據(jù)、裂解原料族組成，或者碳?xì)浔?、殘?zhí)贾?、分子量、關(guān)聯(lián)指數(shù)BMCI和折光指數(shù)，或者裂解原料的組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5之一所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述熱裂解工藝條件包括投油量、爐管入口溫度、爐管出口溫度、爐管出口壓力、稀釋比和停留時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或5之一所述的乙烯裝置價(jià)值優(yōu)化方法，其特征在于，所述分離流程可選用順序流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程、低投資分離流程、漸進(jìn)分離流程及油吸收分離流程之一。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域，涉及一種乙烯裂解裝置操作優(yōu)化的方法。本發(fā)明提供一種以價(jià)值最大化為標(biāo)尺，通過建立收率預(yù)測模型、價(jià)值預(yù)測模型與價(jià)值優(yōu)化模型，針對不同原料構(gòu)成、市場價(jià)格及裝置工藝特點(diǎn)來制定裂解爐的操作優(yōu)化方案的方法。采用本發(fā)明優(yōu)化方案后，使優(yōu)化的裂解溫度低于以乙烯等主產(chǎn)物收率最大制定的優(yōu)化方案的裂解溫度，有效地延長裝置的運(yùn)行周期、較小清焦費(fèi)用，降低分離能耗，并有進(jìn)一步提高裝置處理能力的潛力。同時(shí)獲得最高的經(jīng)濟(jì)收益。
文檔編號(hào)C10G9/20GK102213949SQ20101014163
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者張兆斌, 張利軍, 張勇, 李東風(fēng), 李曉峰, 杜志國, 王國清, 郭瑩 申請人: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