專利名稱：一種工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工生產(chǎn)裝置中裂解爐操作的優(yōu)化方法，更具體的，涉及ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
石油化學(xué)エ業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，石油化工產(chǎn)品(簡(jiǎn)稱石化產(chǎn)品)廣泛應(yīng)用國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要。石油化工大多數(shù)中間產(chǎn)品和石化產(chǎn)品均以低碳烯烴和芳烴為基礎(chǔ)原料。低碳烯烴和芳烴所用原料烴約占石化生產(chǎn)總耗用原料烴的四分之三。低碳烯烴主要由こ烯、丙烯、丁ニ烯構(gòu)成，芳烴主要由苯、甲苯、ニ甲苯構(gòu)成。在石油化學(xué)エ業(yè)中，除由重整生產(chǎn)芳烴以及由催化裂化副產(chǎn)物中回收丙烯、丁烯、丁ニ烯之夕卜，主要由こ烯裝置生產(chǎn)各種烯烴和芳烴。こ烯裝置由裂解爐和分離裝置構(gòu)成，而裂解爐是こ烯裝置的龍頭生產(chǎn)裝置。こ烯是最重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，目前98%以上的こ烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產(chǎn)的。こ烯主要用于生產(chǎn)高壓聚こ烯、低壓聚こ烯、線性低密度聚こ烯、聚氯こ烯、環(huán)氧こ烷、こニ醇、こ醇、苯こ烯、こ醛、醋酸、a -烯烴、聚こ烯醇、こ丙橡膠等石化產(chǎn)品。丙烯主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙`烯睛、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、異丙醇、丙烯酸及其脂類、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、丙綸等石化產(chǎn)品。目前，50 70%以上的丙烯是由裂解爐以蒸汽裂解生產(chǎn)的。丁ニ烯主要用于生成順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚丁ニ烯、SBS、ABS樹(shù)脂等石化產(chǎn)品。石油化工エ業(yè)初期，丁ニ烯主要由丁烯或丁烷脫氫生產(chǎn)。目前，90%以上的丁ニ烯是由裂解爐以蒸汽裂解方式生產(chǎn)的。異丁烯作為石油化工基礎(chǔ)原料主要用于丁基橡膠、異戊橡膠、甲基丙烯酸甲酷、聚異丁烯、叔丁醇以及助劑生產(chǎn)等。近年來(lái)，由于作為汽油添加劑甲基叔丁基醚(MTBE)高速發(fā)展，異丁烯需求猛增。異丁烯除了來(lái)自煉廠和こ烯裝置外，少量由丁烷異構(gòu)化和脫氫生產(chǎn)異丁烯。丁烯主要用于生產(chǎn)丁ニ烯、順酐、仲丁醇、庚烯、聚丁烯等石化產(chǎn)品。隨著線性低密度聚こ烯的發(fā)展，1-丁烯用量越來(lái)越大，成為丁烯主要用途，其余的丁烯主要用于生產(chǎn)高辛烷值汽油添加劑和民用液化氣。作為石油化工基礎(chǔ)原料的芳烴主要包括苯、甲苯、ニ甲苯。苯主要用于生產(chǎn)苯こ烯、環(huán)己烷(進(jìn)一歩生產(chǎn)錦綸)、苯酚。此外，苯還可用于苯胺、烷基苯、順酐以及醫(yī)藥和農(nóng)藥等產(chǎn)品的生產(chǎn)。甲苯主要用于生產(chǎn)苯、ニ甲苯。此外，在溶劑、涂料、農(nóng)藥、炸藥、甲酚、甲苯ニ異氰酸酷(TDI)等生產(chǎn)中也耗用相當(dāng)量的甲苯。ニ甲苯包括對(duì)ニ甲苯、鄰ニ甲苯、間ニ甲苯。作為石油化工原料，對(duì)ニ甲苯用量最大，主要用于生產(chǎn)對(duì)苯ニ甲酸(PTA)和對(duì)苯ニ甲酸ニ酯(DMT)，由此進(jìn)ー步生產(chǎn)聚酯(PET)，少量用于生產(chǎn)對(duì)苯ニ甲酸丁ニ酯(PBT)。間ニ甲苯和鄰ニ甲苯主要用于異構(gòu)化生產(chǎn)對(duì)ニ甲苯，其中鄰ニ甲苯還可用于生產(chǎn)苯酐、涂料、溶劑、農(nóng)藥中間體的生產(chǎn)。こ烯裝置在生產(chǎn)こ烯的同時(shí)，副產(chǎn)丙烯、丁烯、丁ニ烯、芳烴(苯、甲苯、ニ甲苯)，成為石油化學(xué)エ業(yè)基礎(chǔ)原料的主要來(lái)源。こ烯裝置除了生產(chǎn)こ烯之外，70%的丙烯、90%的丁ニ烯、30%的芳烴均來(lái)自こ烯裝置的副產(chǎn)。以“三烯”(こ烯、丙烯、丁ニ烯)和“三苯”(苯、甲苯、ニ甲苯)總量計(jì)，約65%來(lái)自こ烯生產(chǎn)裝置。由于蒸汽裂解エ藝生產(chǎn)こ烯的同時(shí)還副產(chǎn)大量的其他烯烴和芳烴，相應(yīng)地，こ烯生產(chǎn)必然與多種中間產(chǎn)品和石化產(chǎn)品生產(chǎn)聯(lián)接在一起。因此，石油化工エ業(yè)總是以こ烯生產(chǎn)為中心，以裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置，配套多種產(chǎn)品加工生產(chǎn)的聯(lián)合企業(yè)。こ烯生產(chǎn)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量都將對(duì)整個(gè)聯(lián)合企業(yè)起到支配作用。こ烯裝置在石油化工聯(lián)合企業(yè)中成為關(guān)系全局的核心生產(chǎn)裝置。裂解爐是石油化工聯(lián)合企業(yè)中的龍頭裝置，裂解爐的運(yùn)行直接將影響其他石油化工裝置的生產(chǎn)操作。烴類蒸汽裂解的反應(yīng)溫度較高(780-870°C )、反應(yīng)過(guò)程是個(gè)強(qiáng)吸熱過(guò)程，裂解爐的生產(chǎn)運(yùn)行消耗大量的燃料。因此こ烯エ業(yè)是高能耗行業(yè)，裂解爐能耗約占こ烯裝置能耗的70%左右。因此，優(yōu)化裂解爐生產(chǎn)操作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是石化企業(yè)多年來(lái)一直關(guān)注的難題。裂解爐專利商在裂解爐技術(shù)發(fā)展過(guò)程中具有非常重要的作用，目前經(jīng)過(guò)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(yīng)機(jī)理或蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用推導(dǎo)或數(shù)學(xué)回歸等方法建立了エ業(yè)裂解爐模擬軟件，用于預(yù)測(cè)裂解產(chǎn)物收率及運(yùn)行周期等，如LUMMUS的PYPS、TECHNIP的SPYRO等。盡管裂解爐專利商設(shè)計(jì)和改造眾多裂解爐，但對(duì)于裂解爐的操作優(yōu)化，目前僅有ASPEN和TECHNIP提出了雙烯(乙烯+丙烯)收率的優(yōu)化方案，利用TECHNIP的SPYRO軟件和APSEN的分離裝置模擬技術(shù)及其先進(jìn)控制技術(shù)，優(yōu)化裂解爐生產(chǎn)操作，主要通過(guò)提高雙烯的收率的方式試圖提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)`濟(jì)效益。在裂解產(chǎn)物中，雙烯(こ烯和丙烯)重量收率為38 60%。除了こ烯和丙烯之外，還有其他裂解產(chǎn)物，如氫氣、丁ニ烯、碳四抽余餾分、芳烴(苯、甲苯、ニ甲苯)、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油等，都具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值或較高的經(jīng)濟(jì)附加值，如丁ニ烯可生產(chǎn)橡膠、芳烴生產(chǎn)聚酯、化纖等。石化產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格受石油價(jià)格和市場(chǎng)供需關(guān)系而波動(dòng)，市場(chǎng)需求量大而供應(yīng)量的石化產(chǎn)品價(jià)格高，市場(chǎng)需求量小而供應(yīng)大的石化產(chǎn)品價(jià)格較低。因此，在裂解爐生產(chǎn)操作過(guò)程中，收率高的裂解產(chǎn)物其石化產(chǎn)品價(jià)格未必高，收率低的裂解產(chǎn)物其石化產(chǎn)品價(jià)格未必低。因此，裂解爐操作優(yōu)化僅僅考慮こ烯和丙烯收率不能有效提高石油化工生產(chǎn)企業(yè)的收入。此外，國(guó)內(nèi)こ烯裝置生產(chǎn)的三烯三苯等有機(jī)化工原料很少在市場(chǎng)上買(mǎi)賣(mài)，絕大部分通過(guò)中下游生產(chǎn)裝置生產(chǎn)相應(yīng)的石化產(chǎn)品，如こ烯和丙烯通過(guò)聚烯烴生產(chǎn)裝置生產(chǎn)聚烯烴樹(shù)脂，丁ニ烯通過(guò)聚合裝置生產(chǎn)橡膠，芳烴通過(guò)抽提裝置、聚酯等裝置生產(chǎn)聚酯和化纖等。因此，國(guó)內(nèi)石油化工企業(yè)中下游裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格決定生產(chǎn)企業(yè)的收入。裂解爐的生產(chǎn)操作不僅僅要考慮雙烯，還要考慮裂解爐生產(chǎn)的所有石化產(chǎn)品的總價(jià)值。只有使石油化工生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大，這樣才能有效提高是石油化工企業(yè)的收入。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)提高雙烯收率試圖實(shí)現(xiàn)提高こ烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益，卻忽略了其他石化產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值或經(jīng)濟(jì)附加值，實(shí)際不能有效提高石油化工企業(yè)的收入。為了克服傳統(tǒng)裂解爐操作優(yōu)化方法的缺陷，與現(xiàn)有技術(shù)采用提高雙烯收率提高經(jīng)濟(jì)效益的方法不同，本發(fā)明構(gòu)建エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，用于優(yōu)化工業(yè)裂解爐操作，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大，從而有效提高石油化工企業(yè)的收入。本發(fā)明涉及エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型構(gòu)建的方法，在以エ業(yè)裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測(cè)模型，然后利用エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行的裂解深度數(shù)據(jù)校核預(yù)測(cè)模型，使預(yù)測(cè)模型計(jì)算值與エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)基本一致；基于校核的預(yù)測(cè)模型，建立エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，并用于裂解爐操作優(yōu)化，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大。具體技術(shù)方案如下:本發(fā)明涉及到エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，在以エ業(yè)裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用數(shù)學(xué)建模方法建立裂解爐裂解產(chǎn)物預(yù)測(cè)模型，然后采集エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行的裂解深度數(shù)據(jù)校核預(yù)測(cè)模型，使預(yù)測(cè)模型的計(jì)算值與エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)基本一致；基于校核的預(yù)測(cè)模型，建立エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，并用于裂解爐操作優(yōu)化，使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大。所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法包括以下步驟:a)建立預(yù)測(cè)模型:基于蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測(cè)模型，可根據(jù)裂解原料物性、エ業(yè)裂解爐操作條件計(jì)算裂解產(chǎn)物收率。
`
b)裂解深度:在裂解原料物性、進(jìn)料量、蒸汽量不變的條件下，在エ業(yè)裂解爐爐管出口溫度(COT)正常操作范圍內(nèi)，通過(guò)變動(dòng)COT采集エ業(yè)裂解爐運(yùn)行的裂解深度數(shù)據(jù)。c)校核:利用由步驟⑵得到的エ業(yè)裂解爐的裂解深度數(shù)據(jù)校核由步驟⑴得到的預(yù)測(cè)模型，使校核的預(yù)測(cè)模型的計(jì)算值與エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)基本一致。d)建立裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型:根據(jù)步驟(3)得到的預(yù)測(cè)模型建立裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，可利用裂解產(chǎn)物價(jià)格、裂解原料物性、裂解爐運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算出裂解產(chǎn)物(石化產(chǎn)品)總價(jià)值最大的裂解爐操作條件。優(yōu)選地，所述的石油化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置以裂解爐為龍頭生產(chǎn)裝置，主要包括裂解爐、分離裝置、聚烯烴裝置等。根據(jù)石油化工企業(yè)的設(shè)計(jì)方案，還可能包括芳烴抽提裝置、苯こ烯裝置、こニ醇裝置、橡膠裝置、環(huán)氧こ烷裝置、環(huán)氧丙烷裝置、聚酯裝置、化纖裝置等。優(yōu)選地，所述的裂解原料主要由油氣田或煉廠的飽和烴構(gòu)成。裂解原料主要由C2 C35的飽和烴構(gòu)成，飽和烴包括鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳烴。根據(jù)裂解原料的相態(tài)，可分為輕烴和液態(tài)裂解原料。輕烴主要由こ烷、丙烷、丁烷以及它們的混合物構(gòu)成。輕烴來(lái)源天然氣或こ烯裝置分離的循環(huán)こ烯和循環(huán)丙烷。液態(tài)裂解原料主要來(lái)自煉油裝置，如拔頭油、石腦油、柴油、加氫尾油等。此外，油田生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)生凝析油也是較好的裂解原料。更優(yōu)選地，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)、氫含量或碳含量或碳?xì)浔?、殘?zhí)贾?、分子量、關(guān)聯(lián)指數(shù)(BMCI)、折光指數(shù)等，或者所述裂解原料的詳細(xì)組份及其含量。裂解原料主要由C2 C35的飽和烴構(gòu)成。根據(jù)裂解原料相態(tài)，可分液態(tài)原料和輕烴。輕烴主要由こ烷、丙烷、丁烷以及它們的混合物構(gòu)成。輕烴構(gòu)成組份較少，物性通常由詳細(xì)組份及其重量或摩爾含量構(gòu)成。液態(tài)裂解原料包括石腦油、加氫尾油、柴油等，其組份至少達(dá)上百種，因此利用其詳細(xì)組份及其含量較為困難，通常選擇密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)等作為物性參數(shù)。優(yōu)選地，所述的裂解產(chǎn)物主要包括氫氣、一氧化碳、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、こ烯、こ
炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。盡管裂解原料的形態(tài)和構(gòu)成差異較大，而它們的裂解產(chǎn)物組份卻基本相同，只不過(guò)裂解產(chǎn)物組份的收率分布不同。優(yōu)選地，所述的石化產(chǎn)品是指石油化工企業(yè)在市場(chǎng)上公開(kāi)銷售的產(chǎn)品，如聚こ烯、聚丙烯、丁苯橡膠、聚酯等。此外，石油化工企業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)化工原料或者其他產(chǎn)品在市場(chǎng)上公開(kāi)銷售，可視為石化產(chǎn)品，如氫氣、LPG、こ烯、丙烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯、苯こ烯等。石油化工企業(yè)生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的種類取決生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)銷售計(jì)劃安排。若こ烯全部用于生產(chǎn)聚こ烯并在市場(chǎng)以聚こ烯產(chǎn)品公開(kāi)銷售，こ烯不能視為石化產(chǎn)品；若部分こ烯以化工原料在市場(chǎng)公開(kāi)銷售，こ烯可視為石化產(chǎn)品，其他石化產(chǎn)品以此類推。在石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置中，來(lái)自煉油裝置或油氣田的裂解原料在裂解爐內(nèi)被加熱到高溫發(fā)生蒸汽裂解反應(yīng)生產(chǎn)富含有低碳烯烴和芳烴的裂解氣，裂解氣即裂解產(chǎn)物，主要包括氫氣、一氧化碳、ニ氧化碳、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油(不含芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。裂解氣經(jīng)過(guò)分離裝置的分離和提純形成有機(jī)化工原料及其他原料，如氫氣、燃料氣、こ烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁ニ烯)、裂解汽油(含有芳烴)、裂解柴油、裂解燃料油等。在分離裝置中，盡管不同專利商提供的エ藝流程順序不同，如LUMMUS的順序分離流程、LINDE的前脫こ烷流程、S`&W的前脫丙烷流程，但最終都按照烴的碳數(shù)進(jìn)行分離和提純。分離裝置包括油洗塔、水洗塔、壓縮機(jī)、冷箱、脫甲烷塔、脫こ烷塔、こ烯精餾塔、脫丙烷塔、丙烯精餾塔、脫丁烷塔、碳ニ碳三加氫裝置等裝置。裂解氣部分組份經(jīng)過(guò)分離裝置的分離提純形成原料，如氫氣、こ烯、丙烯、碳四餾分(包括丁烷、丁烯、丁ニ烯)、裂解汽油(含有芳烴)；部分組份被消耗或循環(huán)利用，如一氧化碳通過(guò)甲烷化裝置處理形成燃料氣，甲烷通過(guò)脫甲烷塔生成燃料氣，而燃料氣用作裂解爐的燃料被消耗；ニ氧化碳被堿洗塔吸收；こ炔、丙炔和丙ニ烯經(jīng)過(guò)加氫反應(yīng)器生成こ烯和こ烷、丙烯和丙烷；こ烷、丙烷經(jīng)過(guò)こ烯精餾塔、丙烯精餾塔提純之后形成循環(huán)こ烷、循環(huán)丙烷，循環(huán)こ烷和循環(huán)丙烷作為裂解原料返回裂解爐；裂解柴油和裂解燃料油經(jīng)過(guò)油洗塔形成燃料油。こ烯通過(guò)聚こ烯裝置生產(chǎn)各種牌號(hào)的聚こ烯樹(shù)脂和橡膠，如高壓聚こ烯、低壓聚こ烯、線性低密度聚こ烯、聚氯こ烯、聚こ烯醇、こ丙橡膠等。こ烯也用于生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品，如環(huán)氧こ烷、こニ醇、こ醇、苯こ烯、こ醛、醋酸、a-烯烴等。丙烯通過(guò)聚丙烯裝置生產(chǎn)各種牌號(hào)的聚丙烯。此外，丙烯用來(lái)生產(chǎn)多種有機(jī)產(chǎn)品，如丙烯睛、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、異丙醇、丙烯酸及其脂類、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、丙綸等石化產(chǎn)品。碳四餾分通過(guò)丁ニ烯抽提裝置形成丁ニ烯和碳四抽余餾分，丁ニ烯通過(guò)橡膠裝置可用于生產(chǎn)各種橡膠，如順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚丁ニ烯、SBS、ABS樹(shù)脂等；碳四抽余餾分可通過(guò)醚化裝置生產(chǎn)MTBE或LPG。若石油化工企業(yè)中未建設(shè)丁ニ烯抽提裝置，碳四餾分通常經(jīng)過(guò)加氫處理生產(chǎn)LPG，或?qū)⑻妓酿s分出售其他擁有丁ニ烯抽提裝置的石油化工企業(yè)。裂解汽油(含有芳烴)通過(guò)汽油加氫裝置和芳烴抽提裝置生產(chǎn)碳五餾分、苯、甲苯、ニ甲苯、碳九以上餾分、抽余油等產(chǎn)品，碳五餾分經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分離、提純、聚合可生產(chǎn)環(huán)戊ニ烯、異戊ニ烯等樹(shù)脂。苯可用于生產(chǎn)苯こ烯、環(huán)己烷(進(jìn)一歩生產(chǎn)錦綸)、苯酚、苯胺、烷基苯、順酐以及醫(yī)藥和農(nóng)藥等產(chǎn)品的生產(chǎn)；甲苯通過(guò)脫烷基裝置生產(chǎn)苯或通過(guò)烷基轉(zhuǎn)移裝置生產(chǎn)ニ甲苯和苯，還可用于生產(chǎn)溶劑、涂料、農(nóng)藥、炸藥、甲酚、甲苯ニ異氰酸酯(TDI)。ニ甲苯通過(guò)異構(gòu)化等裝置用于生產(chǎn)對(duì)ニ甲苯、對(duì)苯ニ甲酸(PTA)和對(duì)苯ニ甲酸ニ酯(DMT)、聚酷(PET)、化纖、對(duì)苯ニ甲酸丁ニ酯(PBT)、苯酐、涂料、溶劑、農(nóng)藥中間體的生產(chǎn)等；碳九以上餾分通常用于壓縮機(jī)洗油或甲苯歧化的原料；抽余可用作裂解原料，也可用于生產(chǎn)石油醚或當(dāng)作汽油銷售。若石油化 工企業(yè)中未建設(shè)裂解汽油加氫及芳烴抽提等裝置，裂解汽油(含有芳烴)通常對(duì)外公開(kāi)銷售。裂解柴油和裂解燃料油可生產(chǎn)燃料油或用作生產(chǎn)萘等產(chǎn)品的原料。國(guó)內(nèi)こ烯裝置生產(chǎn)的有機(jī)化工原料很少在市場(chǎng)上銷售，通常輸送到中下游裝置生產(chǎn)樹(shù)脂、橡膠等石化產(chǎn)品。因此，石化產(chǎn)品的種類數(shù)量通常取決于石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)方案和生產(chǎn)計(jì)劃安排，而石油化工企業(yè)絕大部分的收入來(lái)自中下游裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的銷售。因此，石油化工企業(yè)中下游的生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)的不同，生產(chǎn)的石化產(chǎn)品存在著一定的差異。優(yōu)選地，所述的裂解產(chǎn)物價(jià)格取決于裂解產(chǎn)物組份經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置是否能形成市場(chǎng)銷售的石化產(chǎn)品及其銷售價(jià)格。裂解原料在裂解爐內(nèi)發(fā)生蒸汽裂解反應(yīng)生產(chǎn)裂解氣(裂解產(chǎn)物)，裂解產(chǎn)物本身沒(méi)有價(jià)格，但裂解產(chǎn)物經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置形成在市場(chǎng)上銷售的石化產(chǎn)品具有一定的價(jià)值。因此，經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置未能形成在市場(chǎng)上銷售的石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價(jià)格設(shè)置為零，如甲烷、一氧化碳、ニ氧化碳、こ烷、丙烷等；經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置形成在市場(chǎng)上銷售的石化產(chǎn)品的裂解組份，其價(jià)格為該石化產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格。由此可見(jiàn)，通過(guò)裂解產(chǎn)物價(jià)格即石化產(chǎn)品價(jià)格，通過(guò)優(yōu)化裂解爐操作使其裂解產(chǎn)物價(jià)格達(dá)到最大，即使裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)格達(dá)到最大。在裂解產(chǎn)物中，裂解產(chǎn)物組份價(jià)格的高低取決于其通過(guò)石油化工裝置生產(chǎn)的石化產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格。對(duì)于こ炔、丙炔和丙ニ烯，它們經(jīng)過(guò)加氫生成こ烯和こ烷、丙烯和丙烷，其價(jià)格為こ烯和丙烯價(jià)格與加氫催化劑的轉(zhuǎn)化率和選擇性的乘積，在缺少加氫催化劑轉(zhuǎn)化率和選擇性的條件下，其價(jià)格可視為こ烯和丙烯的價(jià)格；經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置形成ー種石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價(jià)格為該組份形成的石化產(chǎn)品價(jià)格，如氫氣、裂解柴油、裂解燃料油；經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置形成多種石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價(jià)格可按以下方式計(jì)算:
權(quán)利要求
1.種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，在以エ業(yè)裂解爐為主要生產(chǎn)裝置的石油化工企業(yè)中，建立エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型并用于優(yōu)化裂解爐操作，使エ業(yè)裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大，所述的方法包括以下步驟: (1)建立預(yù)測(cè)模型:基于蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)建模方法建立エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測(cè)模型，可根據(jù)裂解原料物性、エ業(yè)裂解爐操作條件計(jì)算裂解產(chǎn)物收率； (2)采集裂解深度數(shù)據(jù):在裂解原料物性、進(jìn)料量、蒸汽量不變的條件下，在エ業(yè)裂解爐爐管出口溫度(COT)正常操作范圍內(nèi)，通過(guò)變動(dòng)COT采集エ業(yè)裂解爐運(yùn)行的裂解深度數(shù)據(jù)； (3)校核:利用由步驟(2)得到的エ業(yè)裂解爐的裂解深度數(shù)據(jù)校核由步驟(I)得到的預(yù)測(cè)模型，使校核的預(yù)測(cè)模型的計(jì)算值與エ業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)基本一致； (4)建立裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型:根據(jù)步驟(3)得到的預(yù)測(cè)模型建立裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，可利用裂解產(chǎn)物價(jià)格、裂解原料物性、裂解爐運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算出裂解產(chǎn)物即石化產(chǎn)品的總價(jià)值最大的裂解爐操作條件。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的步驟(I)包括:建立的預(yù)測(cè)模型輸入變量裂解原料物性、操作條件，輸出變量為裂解產(chǎn)物的收率，即:Yi = X (F，S，XOT，COT，P) 其中表示裂解產(chǎn)物組份收率 F-進(jìn)料量 S-稀釋比 XOT-橫跨段溫度 COT-爐管出口溫度 P-裂解原料物性。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的石油化工企業(yè)是以裂解爐為主要生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)裝置主要包括裂解爐、分離或回收裝置、聚烯烴樹(shù)脂裝置。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐的裂解原料主要由C2 C35飽和烴構(gòu)成，裂解原料主要包括輕烴、石腦油、柴油、加氫尾油。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述裂解原料物性包括密度、恩式蒸餾餾程(ASTM)、族組成(PONA)、氫含量或碳含量或碳?xì)浔?、殘?zhí)贾?、分子量、關(guān)聯(lián)指數(shù)(BMCI)和折光指數(shù)，或者為裂解原料的詳細(xì)組成及其含量構(gòu)成。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解產(chǎn)物主要包括氫氣、一氧化碳、ニ氧化碳、こ烷、こ烯、こ炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙ニ烯、丁烷、丁烯、丁ニ 烯、苯、甲苯、ニ甲苯、こ苯、苯こ烯、裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的石化產(chǎn)品是石油化工企業(yè)在市場(chǎng)上對(duì)外公開(kāi)銷售的產(chǎn)品，主要包括こ烯、丙烯、丁ニ烯、苯、甲苯、ニ甲苯、聚烯烴樹(shù)脂、橡膠、こニ醇、聚酯、化纖、環(huán)氧こ烷、環(huán)氧丙烷、汽油、柴油、燃料油、LPG。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解深度主要由兩種裂解產(chǎn)物的重量收率比值構(gòu)成，主要包括丙烯/こ烯、甲烷/丙烯。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解深度數(shù)據(jù)是在エ業(yè)裂解爐在保持裂解原料物性、進(jìn)料量、水油比不變的條件下，在裂解爐COT正常操作范圍之內(nèi)，通過(guò)調(diào)整溫度，至少三個(gè)COT溫度獲得的裂解深度數(shù)據(jù)。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的調(diào)整溫度的優(yōu)選為五個(gè)COT溫度。
11.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的模型校正的方法利用預(yù)測(cè)模型計(jì)算エ業(yè)裂解爐操作條件下的裂解深度，通過(guò)對(duì)比計(jì)算值和和エ業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，調(diào)整預(yù)測(cè)模型中的C0T，使預(yù)測(cè)模型計(jì)算的裂解深度與エ業(yè)運(yùn)行的裂解深度基本一致。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂 解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解產(chǎn)物價(jià)格為裂解產(chǎn)物組份通過(guò)石油化工裝置的生產(chǎn)石化產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格，經(jīng)過(guò)石油化工裝置被消耗或吸收或循環(huán)利用而未能生產(chǎn)石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份價(jià)格為零，經(jīng)過(guò)石油化工生產(chǎn)裝置形成多種石化產(chǎn)品的裂解產(chǎn)物組份，其價(jià)格可按以下方式計(jì)算: Pl=HxJwJ 其中Pi表示裂解產(chǎn)物組份的價(jià)格，Xj表示石化產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格，Wj表示該裂解產(chǎn)物組份用于生產(chǎn)該石化產(chǎn)品所占的重量比例。
13.據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型是以裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，根據(jù)裂解原料的物性、裂解爐運(yùn)行數(shù)據(jù)、裂解產(chǎn)物價(jià)格，在裂解爐操作條件約束范圍內(nèi)，采用數(shù)學(xué)方法捜索或者計(jì)算出裂解產(chǎn)物總價(jià)值最大的操作條件。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的エ業(yè)裂解爐運(yùn)行數(shù)據(jù)由原料進(jìn)料量、稀釋蒸汽量或者稀釋比、橫跨段溫度(XOT)構(gòu)成，價(jià)值優(yōu)化的操作條件為爐管出口溫度(C0T)。
15.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的數(shù)學(xué)方法包括捜索方法。
16.據(jù)權(quán)利要求13所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測(cè)模型是基于蒸汽裂解試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)建模方法建立的數(shù)學(xué)模型，可根據(jù)裂解原料物性和裂解爐操作條件計(jì)算裂解產(chǎn)物收率。
17.據(jù)權(quán)利要求16所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的數(shù)學(xué)建模方法包括支持向量機(jī)(SVM)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多元非線性回歸、遺傳算法。
18.據(jù)權(quán)利要求11所述的ー種エ業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的基本一 致是計(jì)算值與實(shí)際運(yùn)行值偏差在10%以內(nèi)，且數(shù)值變化規(guī)律一致。
全文摘要
本發(fā)明是一種工業(yè)裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型的構(gòu)建方法，在以工業(yè)裂解爐為龍頭裝置的石油化工企業(yè)中，基于蒸汽裂解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立裂解爐裂解產(chǎn)物收率預(yù)測(cè)模型，采集工業(yè)裂解爐裂解深度數(shù)據(jù)并用于校核建立的預(yù)測(cè)模型，使預(yù)測(cè)模型的計(jì)算結(jié)果與工業(yè)裂解爐實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果一致；基于校核模型，建立裂解爐裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化模型，并用于優(yōu)化裂解爐操作，使工業(yè)裂解爐生產(chǎn)的石化產(chǎn)品總價(jià)值達(dá)到最大化，從而有效提高石油化工生產(chǎn)企業(yè)的收入。
文檔編號(hào)C10G9/14GK103087759SQ20111033269
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者李蔚, 杜志國(guó), 王國(guó)清, 張利軍, 張永剛, 張兆斌, 薛麗敏, 南秀琴 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院