SC-1型石脑油裂解炉全周期操作优化研究

基于Kumar分子反应动力学模型,以全周期平均乙烯收率为目标函数,每个拟稳态时段的炉管出口温度（COT）为决策变量,建立了石脑油裂解炉全周期操作优化模型。利用开发的乙烯裂解炉模拟优化系统（EPSOS 2.0）和全周期操作优化模型,结合中国石油兰州石化公司46万t/a乙烯装置SC-1型石脑油裂解炉的操作现状,对该裂解炉进行了全周期模拟优化研究。结果表明,全周期COT最优化控制方案为前23 d在最高裂解温度875℃下运行,然后逐渐降低至855℃;与操作基准方案（全周期COT均为865℃）相比,优化后裂解炉的全周期平均乙烯收率提高0.56个百分点,三烯（乙烯、丙烯和丁二烯）收率提高0.60个百分点。     

石脑油裂解过程的建模与仿真

基于Kumar的石脑油裂解过程的分子反应动力学模型，建立了某厂60kt／a裂解炉辐射段石脑油裂解数学模型。提出了通过ASTM值、PONA值等易测参数估算石脑油平均生成热、平均比热容和热导率等参数的方法，其估算值与分析值的相对误差低于1％；利用一种随机搜索算法对一次反应选择性系数进行了调整，主要裂解产物仿真收率与实测收率吻合良好；基于以芳烃为结焦母体的结焦反应动力学模型，建立了辐射段炉管运转周期的模型，在保持裂解气出口温度和出口压力不变的情况下，考察了炉膛温度、管外壁温度、焦层厚度等参数在整个裂解周期中的变化情况，仿真结果与实际情况比较吻合，可用来对裂解炉运转周期进行预测。     

石脑油裂解炉的模拟优化

使用Spyro软件对某公司100万t/a乙烯装置石脑油裂解炉的运行进行了建模,并应用历史生产数据对裂解炉出口温度（COT）及结焦速率偏差进行校正,经验证模拟结果可靠;然后模拟分析了操作条件对石脑油裂解炉产物收率、结焦厚度及运行周期的影响。结果表明：相较于稀释比和进料量,COT对石脑油裂解炉运行周期及产物收率的影响较为显著;当2#石脑油裂解炉COT从838.3℃升高至841.6℃时,乙烯收率提高了0.16个百分点,而且结焦、炉管表面温度（TMT）等影响运行周期的因素变化在可控范围内;优化后的运行模型可用于石脑油裂解炉的运行周期预测和相关操作优化的模拟分析指导。     

裂解俄罗斯石脑油工艺参数的优化

简要介绍了辽阳石化公司裂解装置原料的变化情况,在小型裂解实验装置上模拟工业裂解炉工艺条件,考察了90％～110％生产负荷条件下蒸汽和原料混合石脑油的稀释比及裂解温度对于乙烯、丙烯及乙烯+丙烯收率的影响.结果表明,稀释比为0.55时,对乙烯、丙烯及乙烯+丙烯收率均最适宜;裂解温度越高,乙烯收率越高,而丙烯收率降低,综合考虑,裂解温度选择840℃较合适;生产负荷低时乙烯收率高些,丙烯收率低,选择100％ ～ 110％生产负荷较合适.将实验选择的优化工艺参数用于GK-Ⅵ型裂解炉操作时,考虑裂解原料轻质化趋势及裂解炉运行标定结果,把裂解温度提高到845℃,可使乙烯收率提高0.5个百分点.     

SRT－Ⅲ型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型Ⅱ．结焦模型及运转特性分析

综合裂解炉反应模型、结焦模型和辐射室的燃烧及传热模型，对ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉内石脑油的裂解过程进行了模拟计算，考察了过程参数、操作参数和焦厚等随运转时间的变化情况，为ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉的操作优化和工艺优化控制奠定了基础。     

炉管壁面热通量对裂解反应影响的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent模拟了KTI裂解炉单根GK-V型炉管内的流动、传热和化学反应,并将计算结果与工业数据对比,验证了模型的准确性。研究发现,在沿裂解炉管长的轴向方向上,根据主导过程的不同,可以将炉管分为3段：传热段、一次反应段和二次反应段。计算结果表明,在其它模型参数不变的情况下,分别增加和减少壁面的热通量,乙烯质量分数随热通量增加而升高,丙烯质量分数随热通量增加而降低。     

大庆石脑油裂解炉计算机控制模型

对大庆年产30万吨乙烯装置的石脑油裂解炉,提出了裂解深度和选择性的计算机控制数学模型。它由静态的前馈关联式和参变量的动态补偿两部分组成。裂解炉运转周期预测和平均烃分压构成前馈关联式的核心,裂解炉的动态特性则根据现场测试数据确定。将建立的运转周期和产率模型进行实际检验,与现场生产数据吻合较好。     

扭曲片在SRT-Ⅳ型裂解炉上的工业运行

对SRT-Ⅳ型乙烯裂解炉进行扭曲片管工业运行试验.扭曲片将炉管内物料的流动形态从柱塞流改变为旋转流,从而减薄了近管壁处的层流底层,强化了炉管与物料问的传热,降低了管壁温度,延缓了辐射段炉管内焦的生成.试验结果表明,在乙烯收率没有降低的情况下,增加裂解炉的处理量,大幅度延长了裂解炉的运转周期.     

石脑油裂解炉动态建模与仿真研究

基于已建立的大型裂解炉石脑油裂解过程稳态模型，根据热量守恒、传热特性和管内裂解反应规律，分别对操作工况发生扰动情况下的管外壁温度变化特性和管内裂解气温度变化特性进行了分析，建立了裂解炉辐射段的裂解过程动态模型。当某些裂解工况(如进料流量、稀释蒸汽流量、进料温度和炉膛温度等)发生扰动时，可以仿真描绘管外壁温度、裂解气出口温度和主要产物收率等状态变量的动态变化曲线。可以用传递函数的形式来表征这些状态变量的动态特性，进而可以进行裂解炉动态前馈控制及其控制系统的研究。     

扭曲片在SRT—IV型裂解炉上的工业运行

对SRT—IV型乙烯裂解炉进行扭曲片管工业运行试验。扭曲片将炉管内物料的流动形态从柱塞流改变为旋转流，从而减薄了近管壁处的层流底层，强化了炉管与物料间的传热，降低了管壁温度，延缓了辐射段炉管内焦的生成。试验结果表明，在乙烯收率没有降低的情况下，增加裂解炉的处理量，大幅度延长了裂解炉的运转周期。     

渣油催化裂解生产乙烯和丙烯装置运行优化

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司1.5 Mt/a渣油催化裂解制烯烃装置采用DCC-plus反应器结构设计,设计原料为延长石油的常压渣油,主要目的产品为乙烯和丙烯。自2014年投产运行以来,该装置原料油加工量及主要操作条件基本平稳,原料油中铁含量波动,通过操作优化、装置改造、催化剂改进等技术攻关,乙烯和丙烯收率稳步提高。标定期间,以延长石油的常压渣油为原料,装置负荷率100%,乙烯收率为13.82%、丙烯收率为23.30%,双烯收率达到37.12%,装置达产达标。     

Commercial Application of CPP for Producing Ethylene and Propylene from Heavy Oil Feed

A new process named CPP (Catalytic Pyrolysis Process) for producing ethylene and propylene from heavy oil feedstock has been developed. The catalyst CEP was specially designed for this process, which has bi-functional catalytic activities for both carbonium ion reaction and free radical reaction, so as to maximize the yields of ethylene and propylene. The commercial trial showed that the yield of ethylene and propylene was 20.37% and 18.23% respectively in maximum ethylene operation with Daqing AR as feedstock, and the yield of ethylene and propylene was 9.77% and 24.60% respectively in maximum propylene operation by using the same feedstock.Compared with steam cracker, the feed cost of CPP is much lower for producing ethylene and propylene.     

凝析油裂解的工业试验

以凝析油作为裂解原料 ,在毫秒炉装置上通过裂解温度、水油质量比条件试验及与石脑油和乙烷共裂解条件试验 ,得出一个较为适宜的裂解工况条件。工业试验表明 ,凝析油是一种性能优异的裂解原料 ,在高温、低水油质量比裂解条件下 ,可以得到较高的乙烯收率、丙烯收率和三烯 (乙烯、丙烯、丁二烯 )总收率。     

裂解深度神经网络控制系统的研究

提出了运用Elman型回归神经网络来建立裂解深度软测量模型,解决控制参数测量中在线分析仪表的滞后等问题。基于裂解深度软测量模型,在DCS(DistributedControlSystem)中开发并实施了裂解深度智能控制系统,通过它与已有的裂解炉出口温度先进控制系统的集成,实现裂解炉裂解深度的平稳控制。现场运行结果表明,该系统的投用有效提高了裂解炉裂解产物中乙烯和丙烯的收率,进一步提高了乙烯裂解装置的经济效益。     

基于BP神经网络的重油催化裂解模型

基于BP神经网络,利用重油催化裂解反应过程的试验数据,以涉及原料性质、催化剂活性、操作条件等的11个参数作为输入变量,以乙烯、丙烯和轻芳烃 BTX（苯、甲苯、二甲苯）的产率作为输出变量,构建了结构为11-12-3、以贝叶斯算法为学习算法的BP神经网络重油催化裂解模型,并进行了验证。结果表明,该模型对乙烯、丙烯和BTX产率的预测平均相对误差分别为4.59%,3.92%,2.28%,说明所建模型对重油催化裂解反应产物产率的预测效果较好。     

DCC工艺技术灵活性及其在化工型炼油厂的应用

对催化裂解（DCC）和增强型催化裂解（DCC-plus）技术的特点以及两者的关系进行了简述,DCC-plus技术比DCC具有更高的丙烯产率,同时干气和焦炭产率明显减少。对于1套加工50%常压渣油与50%加氢裂化尾油混合原料的2.2 Mt/a DCC-plus装置,其乙烯和丙烯产率分别达到5.6%和21.5%。对1套1.2 Mt/a DCC-plus装置进行了油品方案和烯烃方案两种生产模式的切换操作,与油品方案相比,按烯烃方案操作时丙烯产率增加125.8%,裂解石脑油和裂解轻油产率分别减少37.4%和20.0%。DCC技术成熟可靠,装置大型化和长周期运转都已得到工业验证。对于以DCC装置为核心的化工型炼油流程,油品率（汽油、柴油和喷气燃料的总产量占原油加工量的比例）可以低至16.0%,而化学品率（丙烯、芳烃和乙烯原料的总产量占原油加工量的比例）高达67.3%,成为构建新一代全化工型炼油厂具有竞争力的技术选择。     

重质油催化热裂解生产轻烯烃CPP技术开发及工业应用

石蜡基常压渣油催化热裂解生产乙烯和丙烯的CPP技术由中国石化石油化工科学研究院开发并进行了工业应用。结果表明,应用大庆常压渣油为原料,在反应温度610℃,兼产乙烯和丙烯的操作模式下,乙烯和丙烯产率分别达到14.84%、22.21%,裂解石脑油中芳烃含量达82.46%。该技术的工业应用成功,开辟了一条由重质油直接生产轻烯烃和芳烃的新路线,是炼油-化工一体化的良好实践。     

SAPO-34分子筛上丁烯催化裂解制乙烯和丙烯

以SAPO-34分子筛为催化剂,在固定流化床装置上研究了丁烯裂解的反应规律和结焦规律。实验结果表明,反应温度对丁烯裂解产物分布影响较大,丁烯转化率、乙烯和丙烯收率均随反应温度的升高而增加,乙烯和丙烯总选择性(双烯选择性)随反应温度的升高先增加后降低,适宜的反应温度为580～600℃;延长停留时间可提高丁烯转化率及乙烯和丙烯总收率(双烯收率),但停留时间过长会增加二次反应,降低乙烯、丙烯的选择性,尤其是丙烯;水蒸气对丁烯裂解有一定的促进作用,可使丙烯收率明显增加。与ZSM-5分子筛相比,SAPO-34分子筛的稳定性较差,但双烯选择性较高,在运行初期可获得与ZSM-5分子筛相当的双烯收率。SAPO-34分子筛催化丁烯裂解时,在运行初期及高温下生焦速率快,积碳显著影响SAPO-34分子筛的酸性。     

不同石脑油原料乙烯收率的估算与裂解炉调优方向

根据实际操怍数据,用多元线性回归的方法得出了裂解炉操作的经验数学模型。应用所得数学模型估算乙烯收率,并指出了裂解炉操作的调优方向。