SPYRO 軟件在乙烯原料優(yōu)化中的應用

齊魯石油化工,2014,42(4) :259 - 262研究與開(kāi)發(fā)QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGYSPYRO軟件在乙烯原料優(yōu)化中的應用高輝(中國石化齊魯分公司烯烴廠(chǎng),山東淄博255411)摘要:將SPYR0軟件與原料和產(chǎn)品價(jià)格相結合,通過(guò)軟件對齊魯乙烯裝置各種原料的分析數據進(jìn)行模擬計算后得到最終產(chǎn)品分布結果,建立原料優(yōu)化模型;同時(shí)結合相應價(jià)格體系,建立投入產(chǎn)出效益模型。通過(guò)兩套模型的計算對比,確定原料和工藝條件的調整方向,實(shí)現裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化。關(guān)鍵詞:SPYRO乙烯裝置 原料優(yōu)化中圖分類(lèi)號:TQ221. 2文獻標識碼:B文章編號:1009 - 9859(2014 )04 -0259 -04.為做好乙烯裝置原料優(yōu)化工作,中國石化齊種基本產(chǎn)品中的乙烷、丙烷、乙炔、甲基乙炔進(jìn)行魯分公司乙烯裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)齊魯乙烯裝置)自2013循環(huán)計算,同時(shí)扣減乙炔、甲基乙炔通過(guò)碳二、碳年下半年起,依據SPYR0軟件模擬裂解爐運行通三加氫反應器后的氫氣耗用量,分別計算各COT過(guò)數據計算,建立起乙烯裝置原料優(yōu)化模型,并通條件下裂解產(chǎn)物的最終產(chǎn)品分布情況。表1給出過(guò)每周一次的小周期分析及模擬計算,確定了裝COT 790 C條件下的循環(huán)乙烷最終產(chǎn)品分布計算置最佳工藝條件,并為原料優(yōu)化提供了可靠的數示意。據支持。表1中,對石腦油在COT 790 C條件下計算的產(chǎn)品中乙烷、乙炔組分進(jìn)行循環(huán)轉化計算(模原料優(yōu)化模型的建立擬乙烷循環(huán)裂解爐的循環(huán)操作),即把基本產(chǎn)物1.1 基本產(chǎn)品收率的計算中的乙烷、乙炔根據轉化率進(jìn)行計算,對于本程沒(méi)以石腦油原料為例,根據某一批次石腦油的有轉化完成的循環(huán)組分再次進(jìn)行循環(huán)計算，直至PI0NA(正構烷烴Pn,異構烷烴Pi,烯烴0,環(huán)烷所有循環(huán)組分均轉化成最終產(chǎn)品為止。通過(guò)六程烴N,芳烴A)分析原始記錄中從碳三至碳十二以的循環(huán)計算,可以基本實(shí)現循環(huán)物料全部轉化成上各碳數的PIONA組成,通過(guò)計算得到石腦油原最終產(chǎn)品。丙烷、甲基乙炔的循環(huán)計算類(lèi)同乙烷,料的32種組成,然后在SPYRO軟件中設定某一單程 裂解產(chǎn)物收率按丙烷的產(chǎn)物收率計算,由于班次裂解爐實(shí)際投人量、稀釋蒸汽(DS)用量、原丙烷單程轉化率較高(約89%),只需進(jìn)行兩程循料溫度、裂解氣壓縮機吸人壓力(COP)等參數條環(huán)計算即可得到最終產(chǎn)品。件,選取裂解爐出口溫度(COT)從790~860C每1.3 產(chǎn)品結構模型的建立隔10 C作為一個(gè)工況條件,通過(guò)軟件的計算,可通過(guò)SPYR0軟件計算得到單程裂解產(chǎn)物分以得到每種Cor工況條件下134 種裂解產(chǎn)物詳布 ,再加上循環(huán)物料的最終產(chǎn)物分布,就可以得到細組分,再對這134種裂解產(chǎn)物進(jìn)行分類(lèi)匯總成石腦油物料的最終產(chǎn)物分布,建立齊魯乙烯裝置27種基本產(chǎn)品分布。這種匯總方式只是得到裂產(chǎn)品結構的模型.見(jiàn)表2。解爐單程裂解后的產(chǎn)物分布,其中包含還需循環(huán)中國煤化工進(jìn)一-步研究特定的原裂解的乙烷、丙烷、乙炔以及甲基乙炔等組分,并YHC N M H G裂解深度的變化，各產(chǎn)不代表該原料的最終產(chǎn)物收率。收稿日期:2014 -04 -04;修回日期:2014-11-17。1.2最終產(chǎn)品收率的確定作者簡(jiǎn)介:高輝(1974一),女,經(jīng)濟師。1994 年畢業(yè)于上海分別對純乙烷、丙烷進(jìn)行SPYRO模擬計算,交通大學(xué)技術(shù)經(jīng)濟專(zhuān)業(yè),現在中國石化齊魯分公司烯烴廠(chǎng)從得到循環(huán)乙烷、循環(huán)丙烷的裂解產(chǎn)物收率,將27事統計管理工作。電話(huà):0533 -7522309齊魯石油化工●260+QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷品收率的變化趨勢。解深度下收率與基準點(diǎn)收率的比值作為該產(chǎn)品收通過(guò)對產(chǎn)品結構模型的深人分析,以COT率變化強度,通過(guò)對變化強度的趨勢對比,生成高790 C時(shí)高附加值產(chǎn)品各收率為基準點(diǎn),不同裂附加值產(chǎn)品收率變化強度曲線(xiàn),見(jiàn)圖1。表1 COT 790 C條件下的循環(huán)乙烷最終產(chǎn)品分布計算結果項目轉化率,%第一程第二程第三程第四程第五程第六程最終產(chǎn)品分布循環(huán)轉化量750. 05224. 7667.3520. 186.051. 81循環(huán)轉化結果H24.4033. 029. 892.970.89.0.270.0847.11CH44.7835.8510. 743. 220.960.290. 0951. 69C2H20.513. 831.150.340.100.030.01C2H454. 71410. 38122. 9736.8511. 043.310.99585. 54C2H。29. 46220. 9366.219. 841.780. 53C3H6 .1.269. 452.830.850.250.0213.48C3Hg0.191.44.0.430.130.040.02. 05C4H。1.5511.603.481.040. 310.0916.55C4Hg0. 191.390.420.120. 041. 99C,H0.302.270.680.200. 06. 023. 24其他2.6519. 905.961.790.540.16.0. 0528. 39表2齊魯乙烯裝置產(chǎn) 品結構模型質(zhì)量分數,%COT/C產(chǎn)品組成790800810820824830840850860氫氣0.910. 951. 021.021.051. 081.111.14甲烷12. 09.12. 8313.5414.2414.2814. 9215.5916. 2416.89乙烯28.6429. 8931. 0332. 0732. 7133.034.6135.28丙烯16. 9816. 8016.4415. 9315.4115.2714. 4813.5712. 54碳四12. 8812. 2211. 4910.729.919.098.287.50丁二烯4.664.764.814. 824.864. 704.594. 43裂解汽油25. 9624.4423. 2522.4921.6721.2020. 8920. 69苯4.465.005. 556.09.6.396.627.137.618.06重混1.441. 551.682.021.952. 102.242.38乙烯焦油0. 961. 361.621.881.912. 262. 653. 11注:工藝條件:原料21 l/h, DS 14. 7l/h,汽油比(質(zhì)量)0.70。250產(chǎn)品價(jià)格隨著(zhù)COT的提高，8000元/t價(jià)位的苯200苤收率變化強度升幅最大,而10 000元/t價(jià)位的丙烯收率變化強度降幅最大,且在正常的裂解深度150條件下,丙烯收率約為苯收率的2~3倍(參考表102)_所以在相同強度下丙烯收率下降帶來(lái)的損中國煤化工父益。氫氣和丁二烯收0790 800 810 820 828 830 840 850 860 8705HCN MH G裂解深度的提高,價(jià)位在9 600元/t的氫氣收率提高,價(jià)位在9 400元/t圖1高附加值產(chǎn) 品收率變化強度示意左右的丁二烯收率降低,但氫氣收率僅占1%左右,而于二烯收率則在4% ~5%,氫氣收率上升由圖1可知,根據2014年8月份原料成本、帶來(lái)的收益遠遠低于丁二烯收率降低帶來(lái)的損第4期高輝. SPYRO軟件在乙烯原料優(yōu)化中的應用失;價(jià)位在9200元/t的乙烯收率則呈較緩的上(絕對量) ,卻不能增加單位高附加值產(chǎn)品產(chǎn)值。升趨勢。通過(guò)高附加值產(chǎn)品收率變化強度的分析可知,隨著(zhù)裂解深度的提高,高附加值產(chǎn)品收率增2原料優(yōu)化投入產(chǎn) 出效益模型建立加，但只是增加了高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)量及總產(chǎn)值2.1產(chǎn) 品及原料價(jià)格體系的確定(見(jiàn)表3)表3 產(chǎn)品及原料價(jià)格體系產(chǎn)品參照標準原料氫氣煉化互供價(jià)格石腦油煉廠(chǎng)互供價(jià)格甲烷天然氣價(jià)格輕石腦油乙烯乙烯鏈產(chǎn)品減變動(dòng)加工費用加氫裂化尾油丙烯丙烯鏈產(chǎn)品減變動(dòng)加工費用煉廠(chǎng)輕烴其他碳四抽余碳四價(jià)格重裂解料丁二烯橡膠產(chǎn)品減變動(dòng)加工費用液化氣外銷(xiāo)結算價(jià)格+運費苯外銷(xiāo)純苯價(jià)格混合丁烷.裂解汽油芳烴產(chǎn)品減變動(dòng)加工費用原料干氣重混外銷(xiāo)價(jià)格穩定輕烴乙烯焦油市場(chǎng)價(jià)格.丙烷2.2原料加工 費用的確定由表4可知,通過(guò)產(chǎn)品結構模型,結合價(jià)格體由于乙烯裝置成本表無(wú)法拆分每種原料所耗系,建立起投人產(chǎn)出效益模型,可以得到某特定原燃動(dòng)能耗,為確保各原料投人產(chǎn)出的邊際貢獻計料在各個(gè)裂解深度條件下的獲利情況。對于算結果貼近實(shí)際情況,根據經(jīng)驗數據進(jìn)行推算后，BA101裂解爐來(lái)說(shuō),邊際貢獻的最大值在COT確定以下3種原料變動(dòng)加工費用為:石腦油820 C工況條件下出現,但表2產(chǎn)品結構模型中,587. 65元/t,加氫裂化尾油646. 41元/t, 輕烴.高附加值產(chǎn)品收率的最大值卻出現在COT 850 C528. 91元t。的工況條件下。通過(guò)2個(gè)模型的對比分析發(fā)現,確定了單臺裂解爐各原料固定加工費用的同在COT850C工況條件下,高附加值產(chǎn)品收率雖時(shí),為了保證模型的科學(xué)性和可靠性,在原有單臺然總體較高,但是由于5種高附加值產(chǎn)品隨裂解裂解爐加工費計算中引人循環(huán)加工費用的計算。深度 升高的強度變化特點(diǎn)帶來(lái)的產(chǎn)值相互抵消的循環(huán)加工費用的計算是以乙烯裝置噸原料耗燃動(dòng)影響 ,總體高附加值產(chǎn)品產(chǎn)值僅較COT 820 C工能耗量歷史數據為基準，計算出每噸原料耗標油況條件提高224.24萬(wàn)元，而副產(chǎn)品中裂解汽油和千克值,通過(guò)噸標油價(jià)格,計算出裝置噸原料加工其他碳四2種產(chǎn)品收率卻大幅降低,其產(chǎn)值降低費用(其中包括了燃料、動(dòng)力),然后以每個(gè)裂解595. 88萬(wàn)元,裝置整體產(chǎn)值降低146. 22萬(wàn)元。深度下的總循環(huán)加工量占原料投人的比例確定該因此,對于裂解爐裂解深度的調整不能一-味工況條件下發(fā)生的循環(huán)加工系數,循環(huán)加工系數追求 高附加值產(chǎn)品收率最大化而忽略了效益最大與噸原料加工費用的乘積就是該工況條件下的循化的目標。對于單臺裂解爐進(jìn)行工藝優(yōu)化要以裝環(huán)加工費用。循環(huán)加工費用的啟用顯現了輕質(zhì)原置最佳經(jīng)濟效 益為切入點(diǎn),尋找合適的裂解深度。料由于乙烷、丙烷循環(huán)量大而造成的循環(huán)裂解成另外,通過(guò)模型測算后對各原料的投人產(chǎn)出本的增加,即輕質(zhì)原料邊際貢獻虛高的現象。數據進(jìn)行匯總.還有助于研究各種原料的效益、收2.3投入產(chǎn) 出效益模型的建立中國煤化工裝置原料優(yōu)化提供方依據投人產(chǎn)出效益模型,可以深人研究特定HcNMHG爐型裂解爐的SPYRO裂解原料,隨裂解深度的變化，產(chǎn)品投人產(chǎn)出效益計算結果以及投人產(chǎn)出測算,可以獲得每種原料變化趨勢,進(jìn)而找到最佳的效益控制點(diǎn),以實(shí)現效在最佳裂解深度條件下的邊際貢獻值,每個(gè)價(jià)格益最大化。BA101 裂解爐不同COT條件下投人體系周期內,通過(guò)各原料的邊際貢獻排序可以了產(chǎn)出效益測算見(jiàn)表4。解,隨著(zhù)市場(chǎng)價(jià)格的變化,不同原料的投人對裝置齊魯石油化工●262.QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷效益的影響程度,從而改善原料結構，實(shí)現裝置經(jīng)濟效益的最大化目標。表4乙烯裝置 投入產(chǎn)出效益模型元/1COT/C項目790800810820830840850860產(chǎn)品收入氫氣87.6591.3894.8898. 19101.33104. 34107. 26110. 16甲烷380. 55403. 79448. 32469.73490. 68511.23531.53乙烯2646. 272761. 922867. 302963. 173050. 073128. 383198. 263259. 67丙烯1708. 711690. 561655. 001603. 411537. 111457. 361365. 321262. 13其他碳四440. 06399. 56357. 83315. 88274.68235.13198. 03164. 10丁二烯438. 65448. 04.452. 98453. 61450.11442. 73431. 74417.43苯359. 28402. 98447.10490. 91533. 68574. 73613. 49649.51裂解汽油1200.781085. 38988. 25907. 25840. 36785. 68741. 34705.48重混52. 2156.3560. 8765.7070.7575. 9481.1586. 30乙烯焦油26.8432.0938.2045.3053.5663.1574.2887. 20原料成本5615.395615. 39原料加工費用587. 6:587. 65循環(huán)加工費用39.4539.9240.2340. 3740.3440.139.6438.93原料邊際貢獻1098. 501129. 081145. 491148. 331138. 011114. 971079. 421031. 54注:工藝條件:原料21 t/h,DS 14.7 t/h,汽油比(質(zhì)量)0.70。3工業(yè)應用及效果輕烴基于SPYRO計算數據,齊魯乙烯裝置建立起.石腦油原料優(yōu)化模型和投人產(chǎn)出效益模型,已逐漸應用于工藝調整決策。通過(guò)對模型數據分析,尋找不.加氫裂化尾油同裂解原料、相應裂解爐的高附加值產(chǎn)品收率和770效益最大值的裂解深度控制點(diǎn)，并結合裂解爐標定數據和實(shí)際統計結果,在優(yōu)先考慮效益、適當兼顧高附加值產(chǎn)品收率的原則下,通過(guò)原料排序確時(shí)間定最佳原料結構(見(jiàn)圖2),根據模擬計算的結果圖3乙烯裝 置裂解爐COT控制趨勢適時(shí)調整裂解爐的裂解深度(見(jiàn)圖3)。2014 年162.0 [月至10月(扣除4月、5月檢修期)高附加值產(chǎn)品收率較2013年同期提高0.83個(gè)百分點(diǎn),高附加61.0值產(chǎn)品能耗降低1.52個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)圖4)。60.5原料159.5原料259.0原料1058.5原料6原料7 I原料8 !中國煤化工原料9原料5MHCNM HG原料4圖4”向剛川舊廠(chǎng)品收率變化趨勢原料3500600700800900100011001200130014001500由圖3、4可見(jiàn)，根據SPRYO軟件測算結果適邊際貢獻/元時(shí)調整裂解爐COT至最佳控制點(diǎn),高附加值產(chǎn)品圖2不同原料邊際貢獻排序收率指標有了明顯的提升。( 下轉第280頁(yè))齊魯石油化工.●280+QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷表4 SSoT 裝置液化氣產(chǎn)率質(zhì)量分數,%日期2013"2014-01 2014 - 022014-032014.-042014-052014-062014-072014 -08液化氣產(chǎn)率0. 860.93.1. 132.22. 180. 632.122. 13* :年平均值。REASON ANALYSIS AND COUNTERMEASURE ON LOWYIELD OF LIQUEFIED GAS IN SSOT UNITXie Hongchao, Zhang Jian( Shengli Refinery of Qilu Branch Co.，SINOPEC, Zibo Shandong 255434 )Abstract:Aimed at the low yield and serious loss of liquefied gas existing in SSOT unit ，the loss reason for the liquefied gas was analyzed by using whole flow optimized software simula -tion, which optimized operation parameters and guided actual production ，and yield of highquality liquefied gas was raised.Key words : liquefied gas ; yield; strip; fractional distillation(.上接第262頁(yè))分、合理的數據支持。(2)乙烯原料和效益模型具有良好的工業(yè)實(shí)4結論施效果,將理論數據應用于實(shí)際,并通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(1)通過(guò)建立乙烯原料和效益模型,為優(yōu)化不斷完善理論數據模型,使理論與實(shí)際得到最佳了原料結構和尋找最佳裂解爐工藝條件提供了充的融合,最終提高了裝置經(jīng)濟技術(shù)指標。A PPLICATION OF SPYRO SOFTWARE ON CRUDE MATERIALOPTIMIZATION IN ETHYLENE UNITGao Hui( Olefin Complex of Qilu Branch Co. , SINOPEC, Zibo Shandong 255411)Abstract : Final products distribution of Qilu ethylene unit was obtained and the optimiza -tion model on the crude material was built by simulation calculation on analysis data of eachcrude material combining SPYRO software and prices of crude material and product. Input -output benefit model was built combing with corresponding price system. Adjustment directionon the crude material and process conditions was determined by the calculation and comparisonon the double models，which realized value maximization of the cracking products .Key words :SPYRO; ethylene unit; crude material optimization我國低壓合成氨裝置中國煤化工2014年11月27日,南京聚拓化工科技有限公司宣1YHCN M H G600kt/a 低壓氨合成工藝技術(shù)軟件包產(chǎn)業(yè)化工程在山東瑞星集團潤銀生物化工股份有限公司成功投運。該裝置已連續1個(gè)多月滿(mǎn)負荷生產(chǎn)運行,表明該大型化低壓氨合成工藝技術(shù)已達到國際領(lǐng)先水平，創(chuàng )相同氣體條件下合成氨日產(chǎn)量的世界之最,為我國合成氨工藝技術(shù)大型化、國產(chǎn)化開(kāi)辟了一條新路。(本刊摘編)