[发明专利]一种乙烯裂解炉出口裂解混合产物真实温度的软测量方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种温度测量方法，具体涉及一种乙烯裂解炉出口裂解混合产物真实温度的软测量方法。

背景技术

乙烯是石油化工业最重要的单体，是生产有机原料的基础。乙烯装置规模大型化、技术水平和产业集中度不断提高。

热裂解制乙烯装置是石油化工行业中生产能力最高，同时也是能耗最大的装置之一。在裂解炉内发生的高温、强吸热和短停留时间的复杂烃裂解反应基本上决定了整个乙烯装置的产品收率和主要能耗指标。所以裂解炉的操作水平和技术水平直接影响着整个乙烯厂的经济效益。

发达国家在节能降耗、提高产品产量、降低生产成本等方面开展了广泛的研究，其中乙烯生产过程的流程模拟、控制与优化技术最为活跃，例如先进控制，故障诊断、实时优化和以建模为基础的生产计划优化等等。AspenTech公司的调查表明，在乙烯生产过程中采用流程模拟、先进控制和优化技术，可使生产能力提高3%~5%，使裂解炉的效率提高1%~2%，使分离、深冷系统中的能耗下降5%~10%。裂解炉的控制可使选择性提高1%~2%。对一套300kt/a生产能力的乙烯装置，每年可获得300万美元的效益，其中约50%来自裂解炉的先进控制和优化^[1]。

十多年来，中国的乙烯生产技术，特别是裂解炉生产的工艺和设备已经取得长足的进步，操作水平也在逐步摸索中被逐步提升。但是对乙烯装置的建模、控制与优化技术的研究上则显得十分不足，以至于乙烯装置的生产潜力并没有被充分发掘出来。特别是裂解原料频繁变化的现今阶段，由于缺乏指导大多数乙烯厂很难凭借经验来决定其操作参数。尽管我国许多乙烯厂已经引进了国外的先进控制和优化软件，但由于众多因素许多技术（例如操作优化）至今未能投入使用。并且，国外技术和软件的高昂费用也阻碍了其在乙烯生产中的推广和应用。

所以对蒸汽热裂解装置，为了对裂解炉进行准确模拟，就需要获取乙烯裂解炉管出口的裂解混合产物的准确温度。目前这一温度的确定方法有两种情况：一种情况是采用DCS系统采样点的COT温度来代替这一温度，而COT采样点位于裂解炉管外侧，没有考虑裂解炉管内外的温度差；另一种情况是采用COT加上固定的温度偏差的方法估算，但是随着裂解过程的进行，这个温差是逐渐变化的，而且温差估算也不一定准确。因此这些的近似会在建立模型指导生产的过程中引入偏差，因此，通过软测量的方法计算裂解通道内裂解混合产物的真实温度对于建立精确模型具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种乙烯裂解炉出口裂解混合产物真实温度的软测量方法，提高裂解炉模型的准确性，为优化操作生产、提高控制效果提供依据。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种乙烯裂解炉出口裂解混合产物真实温度的软测量方法，包括以下步骤：

第一步，获取裂解炉炉管参数，裂解炉炉管的种类有KBR SC-1型、SW型、SRT型或USC型，具体的参数包括辐射段炉管的管程、内径、外径、材质、导热系数、绝热段保温材料材质和导热系数；

第二步，获取裂解原料信息，裂解原料的种类分为循环乙丙烷、油田液化气、油田轻烃、拔头油、石脑油、轻柴油和加氢尾油，在实际生产中也会将两种以上裂解原料混合之后作为裂解原料来使用，对于任何一种裂解原料，采用原料组成表示，方法包括PONIA、ASTM和详细族组成；

第三步，计算裂解炉管出口裂解产物组成，根据裂解过程模型，包括质量平衡方程、动量平衡方程、能量平衡方程，计算辐射段出口裂解产物组成分布；

裂解过程模型包括质量平衡方程、动量平衡方程、能量平衡方程^[2-10]，如式(1)~(3)所示，

质量平衡方程

对给定的一套描述裂解反应动力学的反应动力学方程组，任何一种反应物质沿管长的变化可表示为：