专利名称：一种乙烯装置价值优化方法
技术领域：
本发明属于化学反应工程领域，涉及乙烯工业裂解技术，更具体地说，涉及一种乙烯裂解装置操作优化的方法。
背景技术：
乙烯工业是石油化工的龙头和基础，历来被作为衡量一个国家石化行业发展水平的标志。因此提高乙烯装置的经济效益对提升整个石化企业的市场竞争力具有举足轻重的作用。目前，全世界99 %的乙烯是通过管式裂解炉以热裂解/蒸汽裂解的方式生产的，而我国乙烯基本都是以此方式生产。在热裂解/蒸汽裂解生产乙烯的过程中，裂解炉作为装置的核心设备，其操作条件的优化程度，不仅影响到整个乙烯生产装置的产品质量和收益状况，还将影响到下游生产装置的收益。因而，如何能为裂解炉选择一个最佳的工艺条件一直受到研究者广泛地重视。以往在为裂解炉制定操作优化方案时，多选用乙烯、乙烯+丙烯、乙烯+丙烯+BTX 等主产物的收率作为优化的标尺。建立由原料物性和工艺条件来预测裂解产物收率的模型。再根据预测模型中热裂解工艺条件与裂解产物收率之间存在着的映射关系，通过这种映射关系找出某种热裂解产物收率最大值时的裂解工艺条件；或者利用模型可以预测的功能，通过利用数值最值搜索等数学方法，寻找出最大的裂解主产物收率时的工艺条件。工艺条件通常为炉管出口温度。对于管式裂解炉乙烯等热裂解产物收率预测的研究已经有相当长的历史，发展的预测模型主要可分为三类经验模型、半经验半理论模型和机理模型。其中的经验模型是以裂解的某个或某几个参数直接与产品收率进行关联，不需要求取反应动力学参数就可以用来进行工业装置优化控制和预测工艺参数变化的影响。由于其拥有较好的预测效果和简便、快速的运行等优点，应用最为广泛。近年来，随着计算机数据处理技术的不断发展，出现了大量如神经网络、小波网络、模糊系统、粗糙集理论和粗糙规划、支持向量基、图论以及量子力学方法等数据处理方法，使得经验模型能在完备的试验数据基础上对裂解产物收率给出更为准确的预测，因而在优化操作方法的制定时倍受重视。但是，乙烯作为化工行业最重要的基础原料，以它为基础或者衍生的系列化工产品广泛用于国民经济各个领域，涉及巨大的经济利益。随着国内国民经济的快速发展，对乙烯的需求也越来越大，2007年国内乙烯总产量达到1024. 8万吨，但还不能满足国内对乙烯以及乙烯衍生的需求，需要进口大量的乙烯及其衍生产品。为了满足国内对乙烯的巨大需求，近年来国内进行了第二、三轮乙烯改扩建工程，到2010年，我国乙烯总生产能力将达到 1702万吨/年。这种乙烯装置的大型化，导致了有价值副产品已达到了经济分离规模，主、 副产品的价格差逐渐缩小，乙烯等主产物收率的变化规律不再能够准确地反应收益的变化规律。因此，本发明的主要目标是不拘泥于低碳烯烃的收率，而着眼于全部裂解产品，为裂解过程的价值变化进行分析，根据原料构成、市场价格、装置工艺特点来制定裂解炉的操作优化方案，调整产品结构，从而实现过程收益的最大化。
发明内容
本发明的目的是提供一种以价值最大化为标尺，通过建立收率预测模型、价值预测模型与价值优化模型，针对不同原料构成、市场价格及装置工艺特点来制定裂解炉的操作优化方案的方法。本发明的技术方案为如下所述一种乙烯裂解装置价值优化方法，所述方法包括，(1)乙烯装置价值标准为单位原料下乙烯裂解过程的收益，它包括单位原料下乙烯裂解过程的总收益和单位原料下裂解全产品收益两种情况；(2)建立收率预测模型、价值预测模型与价值优化模型；(3)通过调取上述模型，得到乙烯装置价值最大化的优化工艺条件。在所述步骤(1)中乙烯装置的价值标准为单位原料下乙烯裂解过程总收益，即单位原料的产品销售收入-单位原料费用-单位原料的燃料费用-单位原料的分离费用+单位原料的蒸汽收入，其中单位原料的产品销售收入等于各种裂解产物的收率与其相应的产品价格乘积之和。所述优化方法具体包括，(1)建立样本数据库①收集密度、恩式蒸馏数据、裂解原料族组成等物性不同的裂解原料在不同投油量、炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间下的热裂解产物收率数据；②根据装置的工艺特点，计算在不同投油量、炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间下的裂解炉单位原料下的燃料量及产生的蒸汽量；③根据得到的不同原料、不同工艺条件下的裂解产品的收率数据及其所选用的分离流程，通过流程模拟计算分离过程的单位原料能耗数据；④收集实时准确的价格数据；⑤根据上述数据建立样本数据库其样本的数据由裂解原料物性、热裂解工艺条件、分离流程参数、价格以及全部裂解产物收率、单位原料下裂解反应需要的燃料量、裂解产生的蒸汽量和裂解产物的分离能耗构成；(2)建立收率预测模型根据裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率，建立收率预测模型并验证该模型；①建模过程是先调取样本数据库中的部分数据，即将其中的裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率作为数据输入；建立基于核函数的支持向量机训练程序，输入变量和输出变量通过支持向量机模型形成映射关系，利用支持向量机训练程序对训练样本数据进行学习训练，经过学习和训练得到N个支持向量X;，1 = 0,1,..., N，从而形成支持向量机模型
权利要求
1.一种乙烯裂解装置价值优化方法，其特征在于，所述方法包括，(1)乙烯装置价值标准为单位原料下乙烯裂解过程的收益，它包括单位原料下乙烯裂解过程的总收益和单位原料下裂解全产品收益两种情况；(2)建立收率预测模型、价值预测模型与价值优化模型；(3)通过调取上述模型，得到乙烯装置价值最大化的优化工艺条件。
2.根据权利要求1所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中乙烯装置的价值标准为单位原料下乙烯裂解过程总收益，即单位原料的产品销售收入-单位原料费用-单位原料的燃料费用-单位原料的分离费用+单位原料的蒸汽收入，其中单位原料的产品销售收入等于各种裂解产物的收率与其相应的产品价格乘积之和。
3.根据权利要求2所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述优化方法具体包括，(1)建立样本数据库①收集密度、恩式蒸馏数据、裂解原料族组成等物性不同的裂解原料在不同投油量、炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间下的热裂解产物收率数据；②根据装置的工艺特点，计算在不同投油量、炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间下的裂解炉单位原料下的燃料量及产生的蒸汽量；③根据得到的不同原料、不同工艺条件下的裂解产品的收率数据及其所选用的分离流程，通过流程模拟计算分离过程的单位原料能耗数据；④收集实时准确的价格数据；⑤根据上述数据建立样本数据库其样本的数据由裂解原料物性、热裂解工艺条件、分离流程参数、价格以及全部裂解产物收率、单位原料下裂解反应需要的燃料量、裂解产生的蒸汽量和裂解产物的分离能耗构成；(2)建立收率预测模型根据裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率，建立收率预测模型并验证该模型；①建模过程是先调取样本数据库中的部分数据，即将其中的裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率作为数据输入；建立基于核函数的支持向量机训练程序，输入变量和输出变量通过支持向量机模型形成映射关系，利用支持向量机训练程序对训练样本数据进行学习训练，经过学习和训练得到N个支持向量)(Λ i = 0,l,…，N，从而形成支持向量机模型
4.根据权利要求1所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述的乙烯装置价值标准为单位原料的裂解全产品收益，即各裂解产物的收率与其相应的产品价格乘积之和再减去单位原料费用。
5.根据权利要求4所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于， 所述优化方法具体包括，(1)建立样本数据库①收集密度、恩式蒸馏数据、裂解原料族组成等物性不同的裂解原料在不同的投油量、 炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间下的热裂解产物收率数据和实时准确的价格数据；②根据上述数据构成样本数据库；其样本的数据由裂解原料物性、热裂解工艺条件、价格以及全部裂解产物收率构成；(2)建立收率预测模型根据裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率，建立收率预测模型；①建立收率预测模型过程调取数据库，取出样本数据中的部分数据，将其中的裂解原料物性、热裂解工艺条件和裂解产物收率作为数据输入训练程序的数组中，建立基于核函数的支持向量机训练程序，输入变量和输出变量通过支持向量机模型形成映射关系，利用支持向量机训练程序对训练样本数据进行学习训练，经过学习和训练得到N个支持向量)(Λ i = 0,l,…，N，从而形成支持向量机模型
6.根据权利要求1，3，5之一所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，建立所述收率预测模型采用神经网络法、支持向量机法、SPYRO方法中的一种。
7.根据权利要求1所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述热裂解原料物性为密度、恩式蒸馏数据、裂解原料族组成，或者碳氢比、残碳值、分子量、关联指数BMCI和折光指数，或者裂解原料的组成。
8.根据权利要求3或5之一所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述热裂解工艺条件包括投油量、炉管入口温度、炉管出口温度、炉管出口压力、稀释比和停留时间。
9.根据权利要求3或5之一所述的乙烯装置价值优化方法，其特征在于，所述分离流程可选用顺序流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程、低投资分离流程、渐进分离流程及油吸收分离流程之一。
全文摘要
本发明属于化学反应工程领域，涉及一种乙烯裂解装置操作优化的方法。本发明提供一种以价值最大化为标尺，通过建立收率预测模型、价值预测模型与价值优化模型，针对不同原料构成、市场价格及装置工艺特点来制定裂解炉的操作优化方案的方法。采用本发明优化方案后，使优化的裂解温度低于以乙烯等主产物收率最大制定的优化方案的裂解温度，有效地延长装置的运行周期、较小清焦费用，降低分离能耗，并有进一步提高装置处理能力的潜力。同时获得最高的经济收益。
文档编号C10G9/20GK102213949SQ20101014163
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月8日 优先权日2010年4月8日
发明者张兆斌, 张利军, 张勇, 李东风, 李晓峰, 杜志国, 王国清, 郭莹 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院