專利名稱：一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法
一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種溫度測量方法，具體涉及一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法。
背景技術(shù)：
乙烯是石油化工業(yè)最重要的單體，是生產(chǎn)有機(jī)原料的基礎(chǔ)。乙烯裝置規(guī)模大型化、 技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高。
熱裂解制乙烯裝置是石油化工行業(yè)中生產(chǎn)能力最高，同時也是能耗最大的裝置之一。在裂解爐內(nèi)發(fā)生的高溫、強(qiáng)吸熱和短停留時間的復(fù)雜烴裂解反應(yīng)基本上決定了整個乙烯裝置的產(chǎn)品收率和主要能耗指標(biāo)。所以裂解爐的操作水平和技術(shù)水平直接影響著整個乙烯廠的經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)達(dá)國家在節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本等方面開展了廣泛的研究，其中乙烯生產(chǎn)過程的流程模擬、控制與優(yōu)化技術(shù)最為活躍，例如先進(jìn)控制，故障診斷、實(shí)時優(yōu)化和以建模為基礎(chǔ)的生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化等等。AspenTech公司的調(diào)查表明，在乙烯生產(chǎn)過程中采用流程模擬、先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)，可使生產(chǎn)能力提高3°/Γ5%，使裂解爐的效率提高1°/Γ2%， 使分離、深冷系統(tǒng)中的能耗下降59TlO%。裂解爐的控制可使選擇性提高1°/Γ2%。對一套 300kt/a生產(chǎn)能力的乙烯裝置，每年可獲得300萬美元的效益，其中約50%來自裂解爐的先進(jìn)控制和優(yōu)化[1]。
十多年來，中國的乙烯生產(chǎn)技術(shù)，特別是裂解爐生產(chǎn)的工藝和設(shè)備已經(jīng)取得長足的進(jìn)步，操作水平也在逐步摸索中被逐步提升。但是對乙烯裝置的建模、控制與優(yōu)化技術(shù)的研究上則顯得十分不足，以至于乙烯裝置的生產(chǎn)潛力并沒有被充分發(fā)掘出來。特別是裂解原料頻繁變化的現(xiàn)今階段，由于缺乏指導(dǎo)大多數(shù)乙烯廠很難憑借經(jīng)驗(yàn)來決定其操作參數(shù)。盡管我國許多乙烯廠已經(jīng)引進(jìn)了國外的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件，但由于眾多因素許多技術(shù)(例如操作優(yōu)化)至今未能投入使用。并且，國外技術(shù)和軟件的高昂費(fèi)用也阻礙了其在乙烯生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。
所以對蒸汽熱裂解裝置，為了對裂解爐進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，就需要獲取乙烯裂解爐管出口的裂解混合產(chǎn)物的準(zhǔn)確溫度。目前這一溫度的確定方法有兩種情況一種情況是采用 DCS系統(tǒng)采樣點(diǎn)的COT溫度來代替這一溫度，而COT采樣點(diǎn)位于裂解爐管外側(cè)，沒有考慮裂解爐管內(nèi)外的溫度差；另一種情況是采用COT加上固定的溫度偏差的方法估算，但是隨著裂解過程的進(jìn)行，這個溫差是逐漸變化的，而且溫差估算也不一定準(zhǔn)確。因此這些的近似會在建立模型指導(dǎo)生產(chǎn)的過程中引入偏差，因此，通過軟測量的方法計(jì)算裂解通道內(nèi)裂解混合產(chǎn)物的真實(shí)溫度對于建立精確模型具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法，提高裂解爐模型的準(zhǔn)確性，為優(yōu)化操作生產(chǎn)、提高控制效果提供依據(jù)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法，包括以下步驟第一步，獲取裂解爐爐管參數(shù)，裂解爐爐管的種類有KBR SC-1型、SW型、SRT型或USC型，具體的參數(shù)包括輻射段爐管的管程、內(nèi)徑、外徑、材質(zhì)、導(dǎo)熱系數(shù)、絕熱段保溫材料材質(zhì)和導(dǎo)熱系數(shù)；第二步，獲取裂解原料信息，裂解原料的種類分為循環(huán)乙丙烷、油田液化氣、油田輕烴、拔頭油、石腦油、輕柴油和加氫尾油，在實(shí)際生產(chǎn)中也會將兩種以上裂解原料混合之后作為裂解原料來使用，對于任何一種裂解原料，采用原料組成表示，方法包括P0NIA、ASTM和詳細(xì)族組成；第三步，計(jì)算裂解爐管出口裂解產(chǎn)物組成，根據(jù)裂解過程模型，包括質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程，計(jì)算輻射段出口裂解產(chǎn)物組成分布；裂解過程模型包括質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程如式
(I) (3)所示，質(zhì)量平衡方程對給定的一套描述裂解反應(yīng)動力學(xué)的反應(yīng)動力學(xué)方程組，任何一種反應(yīng)物質(zhì)沿管長的變化可表示為
權(quán)利要求
1.一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，獲取裂解爐爐管參數(shù)，裂解爐爐管的種類有KBR SC-1型、SW型、SRT型或USC型，具體的參數(shù)包括輻射段爐管的管程、內(nèi)徑、外徑、材質(zhì)、導(dǎo)熱系數(shù)、絕熱段保溫材料材質(zhì)和導(dǎo)熱系數(shù)；第二步，獲取裂解原料信息，裂解原料的種類分為循環(huán)乙丙烷、油田液化氣、油田輕烴、拔頭油、石腦油、輕柴油和加氫尾油，在實(shí)際生產(chǎn)中也會將兩種以上裂解原料混合之后作為裂解原料來使用，對于任何一種裂解原料，采用原料組成表示，方法包括ΡΟΝΙΑ、ASTM和詳細(xì)族組成；第三步，計(jì)算裂解爐管出口裂解產(chǎn)物組成，根據(jù)裂解過程模型，包括質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程，計(jì)算輻射段出口裂解產(chǎn)物組成分布；裂解過程模型包括質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程如式(1Γ(3)所示，質(zhì)量平衡方程對給定的一套描述裂解反應(yīng)動力學(xué)的反應(yīng)動力學(xué)方程組，任何一種反應(yīng)物質(zhì)沿管長的變化可表示為
全文摘要
一種乙烯裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的軟測量方法，先獲取裂解爐爐管參數(shù)，再獲取裂解原料信息，然后計(jì)算裂解爐管出口裂解產(chǎn)物組成，根據(jù)裂解過程模型，包括質(zhì)量平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程，計(jì)算輻射段出口裂解產(chǎn)物組成分布，再計(jì)算裂解爐管內(nèi)結(jié)焦厚度，根據(jù)裂解產(chǎn)物中小分子不飽和烴、芳烴的含量以及運(yùn)行時間計(jì)算絕熱段爐管內(nèi)結(jié)焦厚度，最后計(jì)算測控點(diǎn)的溫度與裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度的差值，計(jì)算出裂解爐出口裂解混合產(chǎn)物真實(shí)溫度，本發(fā)明可以動態(tài)的計(jì)算特定時刻的裂解產(chǎn)物混合氣的真實(shí)溫度；通過本發(fā)明可以建立準(zhǔn)確的乙烯裂解爐模型，為裂解過程的模擬、優(yōu)化、控制提供依據(jù)。
文檔編號G01K3/08GK102998013SQ20121049296
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者邱彤, 王杭州, 張磊, 陳丙珍, 趙勁松 申請人:清華大學(xué)