專利名稱：乙烯裂解爐tle出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙烯裂解爐TLE (Transfer Line Exchange,輸送管線換熱器，以下簡稱LTE)出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
乙烯工業(yè)占據(jù)石油化工行業(yè)的核心地位，乙烯產(chǎn)量是衡量一個(gè)國家的石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志，因此裂解爐的日常操作和優(yōu)化至關(guān)重要。根據(jù)裂解爐的運(yùn)行特點(diǎn)，裂解反應(yīng)過程和裂解反應(yīng)產(chǎn)品會(huì)在反應(yīng)爐管和TLE管內(nèi)結(jié)焦，裂解爐需要定期停爐清焦，以保證裂解爐和廢熱鍋爐在較高效率下運(yùn)行，并保證乙烯、丙烯等關(guān)鍵產(chǎn)品收率不受影響。判斷運(yùn)行中的裂解爐是否需要停爐燒焦，需要有量化的判斷條件，工業(yè)上通常采用爐管外壁最高溫度TMT (Tube Maximum Temperatrue,管壁最高溫度，以下簡稱TMT)和TLE出口溫度作為關(guān)鍵判斷條件，當(dāng)兩者的溫度其中之一滿足限值條件即需停爐燒焦。目前的金屬材料加工技術(shù)可將TMT最高承受溫度提高到1200攝氏度左右，相對于TMT限值條件，TLE出口溫度顯得更為復(fù)雜，其受裂解原料、進(jìn)料流量、操作條件、運(yùn)行時(shí)間等影響，且其一旦超溫，對乙烯裝置下游的平穩(wěn)操作將產(chǎn)生重要影響，因此必須對TLE出口溫度進(jìn)行良好預(yù)測和控制，以保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

圖1為典型的乙烯裂解爐的TLE系統(tǒng)工藝流程圖，其包含多個(gè)并行TLE和一個(gè)汽包。從裂解爐輻射段出來的含有碳?xì)淞呀猱a(chǎn)物和水蒸氣的高溫裂解氣通過TLE的管程，通過管外側(cè)的冷劑迅速將其冷卻到一定的溫度，以減少高溫裂解氣二次反應(yīng)和保證目標(biāo)產(chǎn)品收率；經(jīng)過裂解爐對流段預(yù)熱的鍋爐給水作為冷劑，傳送到汽包中以補(bǔ)充汽包中的換熱流體；通過虹吸原理，汽包中的飽和水經(jīng)過下行管下沉送到TLE的殼程，通過TLE管壁和管程內(nèi)的高溫裂解氣混合物進(jìn)行強(qiáng)烈的換熱過程，變成飽和蒸汽，通過上行管輸送到汽包中，飽和蒸汽經(jīng)過汽包的飽和蒸汽輸送管輸送到汽包外部。在這個(gè)過程中，一方面通過TLE急冷，裂解氣急速冷卻，減輕了二次反應(yīng)的發(fā)生，從而保證了目標(biāo)產(chǎn)品的收率；另一方面，通過TLE的強(qiáng)換熱過程，將高溫的熱能轉(zhuǎn)化為了高溫飽和蒸汽，實(shí)現(xiàn)了對高溫裂解氣的高品位熱能回收。但是隨著裂解爐系統(tǒng)的運(yùn)行，在TLE管內(nèi)壁沉積的焦會(huì)越來越多，導(dǎo)致?lián)Q熱器的熱阻增加，換熱效果變差，裂解氣在TLE的出口溫度升高。由于裂解氣在TLE管內(nèi)結(jié)焦的隨機(jī)性和不確定性，直接測量TLE管內(nèi)結(jié)焦厚度是不可行的，可以間接采用TLE出口溫度來反應(yīng)TLE結(jié)焦?fàn)顩r。由于TLE出口溫度受多方面影響，為了工業(yè)乙烯裂解爐TLE系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，定量的預(yù)測工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期，對裂解爐生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度和安全平穩(wěn)運(yùn)行有著重要的實(shí)際意義。通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前工業(yè)應(yīng)用中還沒有這方面的實(shí)施先例，因此充分利用現(xiàn)場操作歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的理論分析推導(dǎo)，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和參數(shù)估計(jì)技術(shù)，開發(fā)工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測技術(shù)具有重要意義
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法。本發(fā)明技術(shù)方案如下:—種工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，包括以下步驟:步驟1:對工業(yè)乙烯裂解爐TLE換熱過程及管內(nèi)壁結(jié)焦過程建模并簡化，得到以下出口溫度和運(yùn)行周期的預(yù)測參數(shù)化模型:
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征 在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:對工業(yè)乙烯裂解爐TLE換熱過程及管內(nèi)壁結(jié)焦過程建模并簡化，得到以下出口溫度和運(yùn)行周期的預(yù)測參數(shù)化模型:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，對于步驟2中所述模型增加一時(shí)間校正因子引入時(shí)間校正因子Dbias進(jìn)行描述，則相應(yīng)模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述時(shí)間校正因子通過實(shí)時(shí)工況的運(yùn)行初期數(shù)據(jù)確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4中，對所述時(shí)間校正因子進(jìn)行等價(jià)在線校正，實(shí)現(xiàn)預(yù)測模型的在線更新。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4中設(shè)有一預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)預(yù)測模型預(yù)測值與現(xiàn)場測量值偏差大于該閾值時(shí)，啟動(dòng)對模型的時(shí)間校正因子進(jìn)行更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述工況數(shù)據(jù)包括裂解爐的進(jìn)料流量，蒸汽流量，出口溫度COT，TLE出口溫度，汽包飽和蒸汽溫度Ts ;油品種類包括氣相、輕石腦油、石腦油或加氫尾油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟I中歷史工況數(shù)據(jù)為連續(xù)時(shí)間序列的工況數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟I或6中的歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過廣義最小二乘迭代估計(jì)法預(yù)處理剔除數(shù)據(jù)粗差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所訴步驟3中預(yù)測參數(shù)化預(yù)測模型的參數(shù)估計(jì)和辨識(shí)，采用的是魯棒最小二乘法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4中，進(jìn)一步包括，通過給定負(fù)荷和TLE出口溫度允許上限或運(yùn)行周期上限，實(shí)時(shí)預(yù)測在達(dá)到上限時(shí)，TLE系統(tǒng)在本周期內(nèi)剩余的運(yùn)行時(shí)間或TLE在本周期內(nèi)最終的出口溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期預(yù)測方法，通過對工業(yè)乙烯裂解爐TLE傳熱過程推導(dǎo)簡化，結(jié)合工業(yè)乙烯裂解爐TLE結(jié)焦沉積經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，推?dǎo)出一種工業(yè)乙烯裂解爐TLE出口溫度和運(yùn)行周期參數(shù)化預(yù)測模型。利用實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)辨識(shí)，并對辨識(shí)后的模型增加了時(shí)間因子校正，使得TLE出口溫度參數(shù)化預(yù)測模型能根據(jù)需要進(jìn)行在線實(shí)時(shí)校正更新，拓展了模型適應(yīng)性和準(zhǔn)確性。利用該TLE出口溫度預(yù)測模型，在給定TLE最大允許上限和最大運(yùn)行周期時(shí)，可以用來在線預(yù)測TLE系統(tǒng)在下次清焦之前還能運(yùn)行的時(shí)間，也即可以對TLE運(yùn)行周期進(jìn)行預(yù)測。該方法理論簡化和推導(dǎo)合理，工程使用性強(qiáng)，簡單易行，易于移植，具有廣泛適應(yīng)性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103207949SQ20131012378
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者錢鋒, 李進(jìn)龍, 杜文莉, 王振雷, 梅華 申請人:華東理工大學(xué)