[发明专利]一种提高大型乙烯裂解炉作业效率的生产批调度控制方法

说明书

技术领域

本发明属于化工流程工业技术领域，具体涉及一种提高大型乙烯裂解炉作业效率的生产批调度控制方法。

背景技术

乙烯工业是石油化工产业的核心；乙烯又是三大合成材料和精细化工产品的基本原料，是世界上产量最大的化学产品之一，其产品占石化产品的70％以上。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。“十一五”期间，我国乙烯工业发展迅速，到2011年底我国乙烯总产能达到1531万吨/年，成为全球仅次于美国的第二大乙烯生产国。由于我国建材、家电、汽车工业的快速发展，未来几年我国单体乙烯基本能够实现自给，而当量乙烯消费量缺口仍较大，我国乙烯工业仍有一定的发展潜力。

乙烯生产全流程属于连续、多阶段的联产品生产过程，无中间储罐。多种裂解原料如丙烷馏分、丁烷馏分、重整液化气(主要成分是丙烷和丁烷)、重整拔头油(C5烃类)、直溜石脑油及不凝气(C2，C3)、粗丙稀。同时生产出包括乙烯、丙烯、丁二烯在内的多种产品。全流程主要生产阶段分为为裂解、冷却、压缩和分离，乙烯生产工艺流程如图1所示。其中裂解阶段完成主要的断链化学反应，很大程度决定了主要产品(乙烯和丙烯)的最终收率，由大型并行裂解炉完成。裂解反应发生在裂解管中，并伴随结焦现象。随着焦层累积，将阻挡热量传递和裂解气流量，从而导致乙烯收率的下降。为保证原料的利用率和乙烯的收率，减少燃料消耗，以及裂解炉安全运转，需要定期进行装置停炉清焦操作。并行裂解炉连续和安全生产需要考虑原料的供应量，裂解炉的生产和清焦时间，产品(乙烯和丙烯)收率，能耗指标，设备安全等诸多因素。

国内乙烯的原料以石脑油等重质原料为主，且原料供应不足。重质原料存在收率低、易结焦等不利因素。为保证乙烯产量，最大化原料的利用率,通常采用产品收率相对恒定的生产模式，即不断提高炉膛温度，保证裂解温度。裂解炉的清焦时间则通过在线定时测定装置外侧温度来决策。由于裂解过程复杂，不同原料结焦速率不同，焦层沿管壁分布不均匀，清焦设备资源有限，经验和测温方法制定的清焦策略造成生产现场清焦节奏混乱，经常出现过早或过晚清焦的情况，而过早清焦带来不必要的清焦费用，降低生产能力；延迟清焦则造成炉管堵塞，需停产替换炉管，通常炉管是以组为单位进行替换，更换费用不菲，且需要时间和人力。如何控制裂解炉生产和清焦时间，合理分配清焦资源，优化控制燃料能耗指标和炉管更换量，从而提高裂解作业效率，节能和降低生产费用是乙烯裂解生产现场亟待解决的关键技术问题。

国外文献“Jain V,Grossmann I E.Cyclic scheduling of continuous parallel-process units with decaying performance,AIChE Journal,1998,44(7):1623-1636.”提出的数学方法是针对原料充足情况下操作工艺环境不变，产品收率自然恶化的周期生产模式量身设计的生产控制优化方法。原料不充足情况下生产模式通常是非周期的；生产运作环境改变将导致控制方法的不可移植。因此有必要重新设计一种新的适用于我国乙烯生产工艺条件的控制优化策略。

中国专利“乙烯裂解炉的成套优化控制方法”(申请号：2012100555951)是从裂解反应工艺角度建立单个裂解炉工艺反应模型，用于控制反应深度和能耗，优化反应工艺参数，控制出口温度。该专利只考虑单装置一个裂解周期裂解动态过程建模，操作优化控制与实施，控制变量是稀释比和炉管出口温度参数，目标是裂解作业能耗最小。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种提高大型乙烯裂解炉作业效率的生产批调度控制方法。

本发明的技术方案是：

一种提高大型乙烯裂解炉作业效率的生产批调度控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立乙烯裂解作业生产数据库，该数据库中的数据包括乙烯裂解生产中物料的物性参数、工况数据和清焦设备参数；

物料的物性参数包括结焦速率数据和乙烯裂解产品的平均收率；

工况数据包括：原料在裂解炉的流率、各裂解炉的产品收率、各裂解炉的平均结焦速率、不同裂解炉连续裂解周期的上限和下限、各裂解炉的平均清焦周期和燃料能耗指标、焦层累积厚度上限；

市场、库存及费用数据包括：各种原料的安全库存、原料供应率、产品市场需求率、单位原料市场价格、产品市场价格、裂解炉生产、设备折旧费、清焦费用；

清焦设备参数包括平均清焦时间和清焦能力；