乙烯裂解炉烧焦技术进展

简要分析了氧气流量和温度对裂解炉烧焦的影响情况,重点概述了裂解炉烧焦技术的发展状况,并针对烧焦工艺存在的问题,提出了未来发展思路及若干建议。     

基于自适应谱方法的裂解炉烧焦模型化简策略

炉管烧焦是乙烯裂解炉的重要操作,准确的烧焦模型是优化控制烧焦过程、提高烧焦效率的重要前提。常见的烧焦过程机理模型为偏微分方程的形式,具有无穷维、时空耦合的特点,计算复杂度高,难以满足实时优化和控制对轻量级模型的需求。为此提出一种基于自适应谱方法的乙烯裂解炉烧焦过程轻量级模型化策略。首先,针对炉管生焦与烧焦过程焦层变化特点,将炉管自适应划分为有焦段和无焦段。其次,使用Legendre多项式作为空间基函数分别对有焦段和无焦段分布参数近似降维,建立烧焦过程控制输入与炉管内焦层厚度分布、温度分布的时间维系数的集中参数模型,避免因直接使用谱方法近似拟合带局部特征的分布参数系统而产生较大误差的问题。     

基于工况识别的乙烯裂解炉清焦控制系统

针对传统乙烯裂解炉清焦采用人工手动控制和固化清焦程序控制时,存在的清焦时间长、效率低及清焦不彻底等问题,提出一种基于工况识别的乙烯裂解炉清焦控制方法,通过对清焦尾气中的CO_2含量进行监测,判断当前工况状态,从而对清焦控制参数进行调整,可以有效缩短清焦时间。工业应用测试证实了所提方法的可行性和有效性。     

自动切换及烧焦APC技术在乙烯装置裂解炉的应用

乙烯装置裂解炉引入自动切换和烧焦APC技术后,在不同原料、不同炉型情况下,实现自动切换、自动烧焦等5个功能,优化了裂解炉操作,将系统波动降至最低,减少了物料浪费和能源消耗。     

乙烯裂解炉建模的回顾与展望

本文综述了乙烯裂解炉的建模方法,分为管内管外两部分。最后对今后的建模方向提出一些看法。     

乙烯裂解炉中温度的分布

Abstract A good understanding of the detailed temperature distribution in the furnace plays an important role in the implementation of operation optimization and design improvement of ethylene pyrolyzer. Numerical simulation of the turbulent flow, combustion and heat transfer was carried out to investigate the temperature distribution in industrial furnace. Inhomogeneities of the flue-gas temperature distribution were observed in X, Y, and Z direction of the furnace from the simulated results. Along the height of the furnace, the average flue-gas temperature increased initially and decreased afterward, and reached its peak at the height of 5m. The reactor tube skin temperature varied not only along the height of the furnace, but also around the circumference of the tube. The heat flux profiles from the furnace towards the reactor tubes followed the shape of the average flue-gas temperature profile. The heat flux of the inlet tubes was constantly higher than that of the outlet tubes at the same height in the furnace.     

裂解炉自动控制及燃烧系统的改进

针对GK-Ⅵ型裂解炉运行过程中存在的炉膛温度场分布均匀性差、COT控制精度低等问题对其自动控制系统及燃烧系统进行了改进。为找出裂解炉出口温度产生偏差的原因,从原料分配、燃烧影响、出口段到测量段散热等方面进行分析,确认产生COT偏差的原因并以予消除,确保裂解炉可获取最佳的操作温度。     

模拟乙烷裂解炉管中流体返混对烧焦过程的影响

针对裂解炉管弯头处流体运动状态变化的特点,采用柱塞流反应器(PFR)与串联全混流反应器(CSTR)组合的反应器模型,耦合计算了炉膛传热和辐射段炉管内的烧焦过程.将烧焦时焦炭表面氧分压、烧焦速率、炉管出口气体温度和碳氧化物含量、焦炭层厚度等影响的模拟结果与无返混的PFR模型的模拟结果进行了比较.结果表明:两种模型模拟的炉管出口气体温度和碳氧化物含量均与生产实际基本相合,但有返混的模型能更准确地描述烧焦结束时残碳在管内的分布特点.     

基于迁移学习工况划分的裂解炉收率PSO-LS-SVM建模

乙烯裂解炉收率的实时预测对于生产的先进控制及节能降耗具有重要意义。实际生产过程中,不同工况的收率具有较大差别,采用单一工况、单一模型无法满足生产需要。考虑到裂解炉不同运行过程中的相似性,同时为了减小建模过程中典型样本的采集成本,有效利用历史数据,辅以迁移学习算法实现工况的高精度划分。不同工况采用泛化能力强、训练速度高的最小二乘支持向量机建模,并利用粒子群算法对LS-SVM的参数寻优,进一步提高模型精度,从而实现了多工况、多模型的高精度收率预测。基于某乙烯厂现场数据的实验结果表明,多工况、多模型的预测效果更准确合理,PSO优化LS-SVM建立的裂解炉收率模型预测精度更高,趋势跟踪性能良好。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的乙烯裂解炉操作优化

现有的乙烯裂解炉优化通常只针对两个目标函数即产物乙烯和丙烯的收率,并且采用遗传算法的收敛效果一般,故提出一种基于改进NSGA-Ⅱ算法来研究一个多目标运行的解决方案,以此来解决乙烯裂解炉的固定周期操作优化问题,即在增大产物乙烯和丙烯收率的同时减少原料以及蒸汽流量来提高整体运行状况。把具体问题量化为数学模型,分析了原料气烃比、原料流量、出口温度对乙烯和丙烯收率的影响。实验结果表明,相较于原有操作条件,提出的优化方案具有良好的可行性。     

PyroCrack1-1型裂解炉在乙烯装置上的应用

为降低乙烯装置能耗，消除装置隐患、增加效益，提高企业的市场竞争力，中国石油吉林石化公司有机合成厂在2004年乙烯装置改造中，新建了2台林德PyroCrack1-1型裂解炉。该型裂解炉采用双辐射段炉膛，单对流段设计，可在一侧炉膛烧焦的同时，另一侧进行裂解。文中从设备结构、工艺操作、检查维护等方面对PyroCrack1-1型裂解炉进行了介绍。PyroCrackl-1型裂解炉的投用，既满足了乙烯装置平稳运行的要求，同时又兼顾了节能和装置后续发展的需求。     

先进控制策略在兰州石化乙烯裂解炉装置的研究与应用

针对乙烯裂解炉的控制问题,提出了一种鲁棒性较强的先进控制策略,该方法有效地解决了裂解原料组分和燃料气热值波动对裂解炉裂解气出口温度的影响,实现裂解气出口温度和裂解炉加工总量的精细化控制,优化控制器可一键投运和切除,解决了裂解炉控制问题的复杂性。该方法成功应用于兰州石化460kt/a乙烯装置,提高了装置的平稳率,提升了双烯及碳四等产品的收率。     

基于交叉迭代BLSTM网络的乙烯裂解炉建模

数据驱动的乙烯裂解炉模型通常忽视了裂解炉结构和反应机理，存在预测误差偏大的缺点，为此提出基于知识和数据融合驱动的乙烯裂解炉乙烯收率等关键参数的双向长短时间记忆网络(BLSTM)预测模型。为了解决BLSTM建模缺少可用数据的问题，提出了一种采用交叉迭代的BLSTM(CIBLSTM)模型。所提CIBLSTM模型采用了正反向交叉迭代方法，逐步逼近所缺数据的真实值，进而建立乙烯裂解炉的预测模型。为了验证所提CIBLSTM模型的有效性，选取9种工业实际原料与分析数据进行仿真测试，仿真结果验证了所提的CIBLSTM模型的有效性与实用性，所提方法也可应用于其他复杂化工过程建模。     

基于迁移学习的裂解炉产率建模

乙烯裂解炉通常以石油分馏产品为原料,并在高温条件下使长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃,从而获得乙烯、丙烯等烯烃及其他产品.建立这些主要产品的产率模型对裂解炉的先进控制、操作优化等任务在理论和实际上都具有重要意义.尽管在不同裂解原料、不同炉型的裂解炉状况下产品收率均存在差异,但由于裂解炉运行具有半连续性、周期性特征,裂解温度、停留时间及烃分压等因素对裂解产率的影响具有共性,因此为减小建模过程中典型样本采集等成本,有效利用历史数据提高建模精度,有效利用这些不同运行过程中存在的相似性,辅以迁移学习算法实现不同工况下裂解产率的快速建模.相比较以前的研究,此建模方法在少量新数据的情况下充分挖掘了历史数据中包含的信息.最后,以某乙烯厂为研究实例进行裂解产率建模,结果显示能够获得较好的产率预测精度,验证了该建模方法的有效性.     

乙烯裂解炉管台工况下龟裂的原因分析及处理

通过分析某石化乙烯裂解炉对流段超高压蒸汽过热段支管台在工况下发生龟裂的原因,关注石油化工装置管道、设备中普遍使用的锻造加工件质量和在锻造加工过程中影响锻件质量的主要因素,加强锻件的安装和制造质量程序过程控制,确保装置的平稳运行。     

基于改进深度强化学习的乙烯裂解炉操作优化

乙烯裂解炉是乙烯生产的核心,对其生产操作优化的研究在提高乙烯工厂生产水平和经济效益方面具有重要意义。裂解炉中的裂解过程具有高维度、多模态和非线性的特征,传统优化方法难以实现根据工况变化的操作优化。针对上述问题,提出基于改进TD3深度强化学习算法的乙烯裂解炉操作优化,首先结合裂解过程将裂解炉一个运行周期内的操作策略视为顺序决策,利用实际生产过程数据和人工神经网络对裂解炉生产过程建模作为强化学习智能体交互的环境,然后引入多评价网络机制估计动作价值,有效缓解TD3训练缓慢和策略保守的现象,最后应用该算法求解乙烯裂解炉生产操作优化问题得到有效的优化策略,验证了所提算法的有效性。实验结果表明,所提出的操作优化策略显著提高了裂解炉主要产物的收率。     

基于系统输出分布的建模和控制方法及应用

提出了依据系统输出分布的特征变量选取方法,并提出了依据该项信息的建模和控制方法.仿真结果令人满意.在一个实验性二元精馏塔上用IBM-PC机进行试验亦获成功.简化模型能较好地近似精馏塔的逐板模型,控制策略优于常规PI控制策略.     

基于工况识别的污水处理过程多目标优化控制

针对污水处理过程中能耗大和罚款高等问题,设计了一种基于工况识别的污水处理智能优化控制系统。为保证工况识别的准确性和实时性,利用自适应遗传算法从多种入水参数中选取参考变量,然后基于建立的历史知识库,对入水实时工况进行识别。针对能耗和罚款的多目标优化问题,基于历史知识的引导,通过智能决策的方法从 p a r e t o 解集中选出最优偏好解,并对知识库进行更新。利用国际基准仿真平台BSM1进行验证,结果表明所提方法有效利用了历史工况的最优解信息,提高了算法的收敛性,降低了计算成本,同时可将能耗和罚款控制在较低的范围。