[发明专利]一种工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工生产装置中裂解炉操作的优化方法，更具体的，涉及一种工业裂解炉裂解产物价值最大化模型的构建方法。

背景技术

石油化学工业是国民经济的支柱产业，石油化工产品(简称石化产品)广泛应用国民经济各个领域，对促进国民经济发展具有重要。石油化工大多数中间产品和石化产品均以低碳烯烃和芳烃为基础原料。低碳烯烃和芳烃所用原料烃约占石化生产总耗用原料烃的四分之三。低碳烯烃主要由乙烯、丙烯、丁二烯构成，芳烃主要由苯、甲苯、二甲苯构成。在石油化学工业中，除由重整生产芳烃以及由催化裂化副产物中回收丙烯、丁烯、丁二烯之外，主要由乙烯装置生产各种烯烃和芳烃。乙烯装置由裂解炉和分离装置构成，而裂解炉是乙烯装置的龙头生产装置。

乙烯是最重要的基础有机化工原料，目前98％以上的乙烯是由裂解炉以蒸汽裂解方式生产的。乙烯主要用于生产高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、环氧乙烷、乙二醇、乙醇、苯乙烯、乙醛、醋酸、α-烯烃、聚乙烯醇、乙丙橡胶等石化产品。

丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯晴、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、异丙醇、丙烯酸及其脂类、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙纶等石化产品。目前，50～70％以上的丙烯是由裂解炉以蒸汽裂解生产的。

丁二烯主要用于生成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯、SBS、ABS树脂等石化产品。石油化工工业初期，丁二烯主要由丁烯或丁烷脱氢生产。目前，90％以上的丁二烯是由裂解炉以蒸汽裂解方式生产的。

异丁烯作为石油化工基础原料主要用于丁基橡胶、异戊橡胶、甲基丙烯酸甲酯、聚异丁烯、叔丁醇以及助剂生产等。近年来，由于作为汽油添加剂甲基叔丁基醚(MTBE)高速发展，异丁烯需求猛增。异丁烯除了来自炼厂和乙烯装置外，少量由丁烷异构化和脱氢生产异丁烯。

丁烯主要用于生产丁二烯、顺酐、仲丁醇、庚烯、聚丁烯等石化产品。随着线性低密度聚乙烯的发展，1-丁烯用量越来越大，成为丁烯主要用途，其余的丁烯主要用于生产高辛烷值汽油添加剂和民用液化气。

作为石油化工基础原料的芳烃主要包括苯、甲苯、二甲苯。

苯主要用于生产苯乙烯、环己烷(进一步生产锦纶)、苯酚。此外，苯还可用于苯胺、烷基苯、顺酐以及医药和农药等产品的生产。

甲苯主要用于生产苯、二甲苯。此外，在溶剂、涂料、农药、炸药、甲酚、甲苯二异氰酸酯(TDI)等生产中也耗用相当量的甲苯。

二甲苯包括对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯。作为石油化工原料，对二甲苯用量最大，主要用于生产对苯二甲酸(PTA)和对苯二甲酸二酯(DMT)，由此进一步生产聚酯(PET)，少量用于生产对苯二甲酸丁二酯(PBT)。间二甲苯和邻二甲苯主要用于异构化生产对二甲苯，其中邻二甲苯还可用于生产苯酐、涂料、溶剂、农药中间体的生产。

乙烯装置在生产乙烯的同时，副产丙烯、丁烯、丁二烯、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)，成为石油化学工业基础原料的主要来源。乙烯装置除了生产乙烯之外，70％的丙烯、90％的丁二烯、30％的芳烃均来自乙烯装置的副产。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)总量计，约65％来自乙烯生产装置。

由于蒸汽裂解工艺生产乙烯的同时还副产大量的其他烯烃和芳烃，相应地，乙烯生产必然与多种中间产品和石化产品生产联接在一起。因此，石油化工工业总是以乙烯生产为中心，以裂解炉为龙头生产装置，配套多种产品加工生产的联合企业。乙烯生产的规模、成本、生产稳定性、产品质量都将对整个联合企业起到支配作用。乙烯装置在石油化工联合企业中成为关系全局的核心生产装置。裂解炉是石油化工联合企业中的龙头装置，裂解炉的运行直接将影响其他石油化工装置的生产操作。

烃类蒸汽裂解的反应温度较高(780-870℃)、反应过程是个强吸热过程，裂解炉的生产运行消耗大量的燃料。因此乙烯工业是高能耗行业，裂解炉能耗约占乙烯装置能耗的70％左右。因此，优化裂解炉生产操作，降低生产成本，提高生产企业的经济效益，是石化企业多年来一直关注的难题。