專利名稱：乙烯裂解爐tle出口溫度和運行周期預測方法
技術領域：
本發明涉及一種乙烯裂解爐TLE (Transfer Line Exchange,輸送管線換熱器，以下簡稱LTE)出口溫度和運行周期預測方法。
背景技術：
乙烯工業占據石油化工行業的核心地位，乙烯產量是衡量一個國家的石油化工發展水平的標志，因此裂解爐的日常操作和優化至關重要。根據裂解爐的運行特點，裂解反應過程和裂解反應產品會在反應爐管和TLE管內結焦，裂解爐需要定期停爐清焦，以保證裂解爐和廢熱鍋爐在較高效率下運行，并保證乙烯、丙烯等關鍵產品收率不受影響。判斷運行中的裂解爐是否需要停爐燒焦，需要有量化的判斷條件，工業上通常采用爐管外壁最高溫度TMT (Tube Maximum Temperatrue,管壁最高溫度，以下簡稱TMT)和TLE出口溫度作為關鍵判斷條件，當兩者的溫度其中之一滿足限值條件即需停爐燒焦。目前的金屬材料加工技術可將TMT最高承受溫度提高到1200攝氏度左右，相對于TMT限值條件，TLE出口溫度顯得更為復雜，其受裂解原料、進料流量、操作條件、運行時間等影響，且其一旦超溫，對乙烯裝置下游的平穩操作將產生重要影響，因此必須對TLE出口溫度進行良好預測和控制，以保證裝置的安全平穩運行。

圖1為典型的乙烯裂解爐的TLE系統工藝流程圖，其包含多個并行TLE和一個汽包。從裂解爐輻射段出來的含有碳氫裂解產物和水蒸氣的高溫裂解氣通過TLE的管程，通過管外側的冷劑迅速將其冷卻到一定的溫度，以減少高溫裂解氣二次反應和保證目標產品收率；經過裂解爐對流段預熱的鍋爐給水作為冷劑，傳送到汽包中以補充汽包中的換熱流體；通過虹吸原理，汽包中的飽和水經過下行管下沉送到TLE的殼程，通過TLE管壁和管程內的高溫裂解氣混合物進行強烈的換熱過程，變成飽和蒸汽，通過上行管輸送到汽包中，飽和蒸汽經過汽包的飽和蒸汽輸送管輸送到汽包外部。在這個過程中，一方面通過TLE急冷，裂解氣急速冷卻，減輕了二次反應的發生，從而保證了目標產品的收率；另一方面，通過TLE的強換熱過程，將高溫的熱能轉化為了高溫飽和蒸汽，實現了對高溫裂解氣的高品位熱能回收。但是隨著裂解爐系統的運行，在TLE管內壁沉積的焦會越來越多，導致換熱器的熱阻增加，換熱效果變差，裂解氣在TLE的出口溫度升高。由于裂解氣在TLE管內結焦的隨機性和不確定性，直接測量TLE管內結焦厚度是不可行的，可以間接采用TLE出口溫度來反應TLE結焦狀況。由于TLE出口溫度受多方面影響，為了工業乙烯裂解爐TLE系統的安全平穩運行，定量的預測工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期，對裂解爐生產計劃調度和安全平穩運行有著重要的實際意義。通過文獻檢索發現，目前工業應用中還沒有這方面的實施先例，因此充分利用現場操作歷史數據和系統的理論分析推導，結合數據挖掘和參數估計技術，開發工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測技術具有重要意義
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法。本發明技術方案如下:—種工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，包括以下步驟:步驟1:對工業乙烯裂解爐TLE換熱過程及管內壁結焦過程建模并簡化，得到以下出口溫度和運行周期的預測參數化模型:
權利要求
1.一種工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征 在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:對工業乙烯裂解爐TLE換熱過程及管內壁結焦過程建模并簡化，得到以下出口溫度和運行周期的預測參數化模型:
2.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，對于步驟2中所述模型增加一時間校正因子引入時間校正因子Dbias進行描述，則相應模型為:
3.根據權利要求2所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述時間校正因子通過實時工況的運行初期數據確定。
4.根據權利要求3所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述步驟4中，對所述時間校正因子進行等價在線校正，實現預測模型的在線更新。
5.根據權利要求4所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述步驟4中設有一預設的閾值，當預測模型預測值與現場測量值偏差大于該閾值時，啟動對模型的時間校正因子進行更新。
6.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述工況數據包括裂解爐的進料流量，蒸汽流量，出口溫度COT，TLE出口溫度，汽包飽和蒸汽溫度Ts ;油品種類包括氣相、輕石腦油、石腦油或加氫尾油。
7.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述步驟I中歷史工況數據為連續時間序列的工況數據。
8.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述步驟I或6中的歷史數據經過廣義最小二乘迭代估計法預處理剔除數據粗差。
9.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所訴步驟3中預測參數化預測模型的參數估計和辨識，采用的是魯棒最小二乘法。
10.根據權利要求1所述的工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，其特征在于，所述步驟4中，進一步包括，通過給定負荷和TLE出口溫度允許上限或運行周期上限，實時預測在達到上限時，TLE系統在本周期內剩余的運行時間或TLE在本周期內最終的出口溫度。
全文摘要
本發明涉及一種工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期預測方法，通過對工業乙烯裂解爐TLE傳熱過程推導簡化，結合工業乙烯裂解爐TLE結焦沉積經驗模型，推導出一種工業乙烯裂解爐TLE出口溫度和運行周期參數化預測模型。利用實際生產數據對模型參數進行估計辨識，并對辨識后的模型增加了時間因子校正，使得TLE出口溫度參數化預測模型能根據需要進行在線實時校正更新，拓展了模型適應性和準確性。利用該TLE出口溫度預測模型，在給定TLE最大允許上限和最大運行周期時，可以用來在線預測TLE系統在下次清焦之前還能運行的時間，也即可以對TLE運行周期進行預測。該方法理論簡化和推導合理，工程使用性強，簡單易行，易于移植，具有廣泛適應性。
文檔編號G06F19/00GK103207949SQ20131012378
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者錢鋒, 李進龍, 杜文莉, 王振雷, 梅華 申請人:華東理工大學