SPYRO 软件在乙烯原料优化中的应用

齐鲁石油化工,2014,42(4) :259 - 262研究与开发QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGYSPYRO软件在乙烯原料优化中的应用高辉(中国石化齐鲁分公司烯烃厂,山东淄博255411)摘要:将SPYR0软件与原料和产品价格相结合,通过软件对齐鲁乙烯装置各种原料的分析数据进行模拟计算后得到最终产品分布结果,建立原料优化模型;同时结合相应价格体系,建立投入产出效益模型。通过两套模型的计算对比,确定原料和工艺条件的调整方向,实现裂解产物价值最大化。关键词:SPYRO乙烯装置 原料优化中图分类号:TQ221. 2文献标识码:B文章编号:1009 - 9859(2014 )04 -0259 -04.为做好乙烯装置原料优化工作,中国石化齐种基本产品中的乙烷、丙烷、乙炔、甲基乙炔进行鲁分公司乙烯装置(简称齐鲁乙烯装置)自2013循环计算,同时扣减乙炔、甲基乙炔通过碳二、碳年下半年起,依据SPYR0软件模拟裂解炉运行通三加氢反应器后的氢气耗用量,分别计算各COT过数据计算,建立起乙烯装置原料优化模型,并通条件下裂解产物的最终产品分布情况。表1给出过每周一次的小周期分析及模拟计算,确定了装COT 790 C条件下的循环乙烷最终产品分布计算置最佳工艺条件,并为原料优化提供了可靠的数示意。据支持。表1中,对石脑油在COT 790 C条件下计算的产品中乙烷、乙炔组分进行循环转化计算(模原料优化模型的建立拟乙烷循环裂解炉的循环操作),即把基本产物1.1 基本产品收率的计算中的乙烷、乙炔根据转化率进行计算,对于本程没以石脑油原料为例,根据某一批次石脑油的有转化完成的循环组分再次进行循环计算，直至PI0NA(正构烷烃Pn,异构烷烃Pi,烯烃0,环烷所有循环组分均转化成最终产品为止。通过六程烃N,芳烃A)分析原始记录中从碳三至碳十二以的循环计算,可以基本实现循环物料全部转化成上各碳数的PIONA组成,通过计算得到石脑油原最终产品。丙烷、甲基乙炔的循环计算类同乙烷,料的32种组成,然后在SPYRO软件中设定某一单程 裂解产物收率按丙烷的产物收率计算,由于班次裂解炉实际投人量、稀释蒸汽(DS)用量、原丙烷单程转化率较高(约89%),只需进行两程循料温度、裂解气压缩机吸人压力(COP)等参数条环计算即可得到最终产品。件,选取裂解炉出口温度(COT)从790~860C每1.3 产品结构模型的建立隔10 C作为一个工况条件,通过软件的计算,可通过SPYR0软件计算得到单程裂解产物分以得到每种Cor工况条件下134 种裂解产物详布 ,再加上循环物料的最终产物分布,就可以得到细组分,再对这134种裂解产物进行分类汇总成石脑油物料的最终产物分布,建立齐鲁乙烯装置27种基本产品分布。这种汇总方式只是得到裂产品结构的模型.见表2。解炉单程裂解后的产物分布,其中包含还需循环中国煤化工进一-步研究特定的原裂解的乙烷、丙烷、乙炔以及甲基乙炔等组分,并YHC N M H G裂解深度的变化，各产不代表该原料的最终产物收率。收稿日期:2014 -04 -04;修回日期:2014-11-17。1.2最终产品收率的确定作者简介:高辉(1974一),女,经济师。1994 年毕业于上海分别对纯乙烷、丙烷进行SPYRO模拟计算,交通大学技术经济专业,现在中国石化齐鲁分公司烯烃厂从得到循环乙烷、循环丙烷的裂解产物收率,将27事统计管理工作。电话:0533 -7522309齐鲁石油化工●260+QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷品收率的变化趋势。解深度下收率与基准点收率的比值作为该产品收通过对产品结构模型的深人分析,以COT率变化强度,通过对变化强度的趋势对比,生成高790 C时高附加值产品各收率为基准点,不同裂附加值产品收率变化强度曲线,见图1。表1 COT 790 C条件下的循环乙烷最终产品分布计算结果项目转化率,%第一程第二程第三程第四程第五程第六程最终产品分布循环转化量750. 05224. 7667.3520. 186.051. 81循环转化结果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齐鲁乙烯装置产 品结构模型质量分数,%COT/C产品组成790800810820824830840850860氢气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:工艺条件:原料21 l/h, DS 14. 7l/h,汽油比(质量)0.70。250产品价格随着COT的提高，8000元/t价位的苯200苤收率变化强度升幅最大,而10 000元/t价位的丙烯收率变化强度降幅最大,且在正常的裂解深度150条件下,丙烯收率约为苯收率的2~3倍(参考表102)_所以在相同强度下丙烯收率下降带来的损中国煤化工父益。氢气和丁二烯收0790 800 810 820 828 830 840 850 860 8705HCN MH G裂解深度的提高,价位在9 600元/t的氢气收率提高,价位在9 400元/t图1高附加值产 品收率变化强度示意左右的丁二烯收率降低,但氢气收率仅占1%左右,而于二烯收率则在4% ~5%,氢气收率上升由图1可知,根据2014年8月份原料成本、带来的收益远远低于丁二烯收率降低带来的损第4期高辉. SPYRO软件在乙烯原料优化中的应用失;价位在9200元/t的乙烯收率则呈较缓的上(绝对量) ,却不能增加单位高附加值产品产值。升趋势。通过高附加值产品收率变化强度的分析可知,随着裂解深度的提高,高附加值产品收率增2原料优化投入产 出效益模型建立加，但只是增加了高附加值产品的产量及总产值2.1产 品及原料价格体系的确定(见表3)表3 产品及原料价格体系产品参照标准原料氢气炼化互供价格石脑油炼厂互供价格甲烷天然气价格轻石脑油乙烯乙烯链产品减变动加工费用加氢裂化尾油丙烯丙烯链产品减变动加工费用炼厂轻烃其他碳四抽余碳四价格重裂解料丁二烯橡胶产品减变动加工费用液化气外销结算价格+运费苯外销纯苯价格混合丁烷.裂解汽油芳烃产品减变动加工费用原料干气重混外销价格稳定轻烃乙烯焦油市场价格.丙烷2.2原料加工 费用的确定由表4可知,通过产品结构模型,结合价格体由于乙烯装置成本表无法拆分每种原料所耗系,建立起投人产出效益模型,可以得到某特定原燃动能耗,为确保各原料投人产出的边际贡献计料在各个裂解深度条件下的获利情况。对于算结果贴近实际情况,根据经验数据进行推算后，BA101裂解炉来说,边际贡献的最大值在COT确定以下3种原料变动加工费用为:石脑油820 C工况条件下出现,但表2产品结构模型中,587. 65元/t,加氢裂化尾油646. 41元/t, 轻烃.高附加值产品收率的最大值却出现在COT 850 C528. 91元t。的工况条件下。通过2个模型的对比分析发现,确定了单台裂解炉各原料固定加工费用的同在COT850C工况条件下,高附加值产品收率虽时,为了保证模型的科学性和可靠性,在原有单台然总体较高,但是由于5种高附加值产品随裂解裂解炉加工费计算中引人循环加工费用的计算。深度 升高的强度变化特点带来的产值相互抵消的循环加工费用的计算是以乙烯装置吨原料耗燃动影响 ,总体高附加值产品产值仅较COT 820 C工能耗量历史数据为基准，计算出每吨原料耗标油况条件提高224.24万元，而副产品中裂解汽油和千克值,通过吨标油价格,计算出装置吨原料加工其他碳四2种产品收率却大幅降低,其产值降低费用(其中包括了燃料、动力),然后以每个裂解595. 88万元,装置整体产值降低146. 22万元。深度下的总循环加工量占原料投人的比例确定该因此,对于裂解炉裂解深度的调整不能一-味工况条件下发生的循环加工系数,循环加工系数追求 高附加值产品收率最大化而忽略了效益最大与吨原料加工费用的乘积就是该工况条件下的循化的目标。对于单台裂解炉进行工艺优化要以装环加工费用。循环加工费用的启用显现了轻质原置最佳经济效 益为切入点,寻找合适的裂解深度。料由于乙烷、丙烷循环量大而造成的循环裂解成另外,通过模型测算后对各原料的投人产出本的增加,即轻质原料边际贡献虚高的现象。数据进行汇总.还有助于研究各种原料的效益、收2.3投入产 出效益模型的建立中国煤化工装置原料优化提供方依据投人产出效益模型,可以深人研究特定HcNMHG炉型裂解炉的SPYRO裂解原料,随裂解深度的变化，产品投人产出效益计算结果以及投人产出测算,可以获得每种原料变化趋势,进而找到最佳的效益控制点,以实现效在最佳裂解深度条件下的边际贡献值,每个价格益最大化。BA101 裂解炉不同COT条件下投人体系周期内,通过各原料的边际贡献排序可以了产出效益测算见表4。解,随着市场价格的变化,不同原料的投人对装置齐鲁石油化工●262.QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷效益的影响程度,从而改善原料结构，实现装置经济效益的最大化目标。表4乙烯装置 投入产出效益模型元/1COT/C项目790800810820830840850860产品收入氢气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原料加工费用587. 6:587. 65循环加工费用39.4539.9240.2340. 3740.3440.139.6438.93原料边际贡献1098. 501129. 081145. 491148. 331138. 011114. 971079. 421031. 54注:工艺条件:原料21 t/h,DS 14.7 t/h,汽油比(质量)0.70。3工业应用及效果轻烃基于SPYRO计算数据,齐鲁乙烯装置建立起.石脑油原料优化模型和投人产出效益模型,已逐渐应用于工艺调整决策。通过对模型数据分析,寻找不.加氢裂化尾油同裂解原料、相应裂解炉的高附加值产品收率和770效益最大值的裂解深度控制点，并结合裂解炉标定数据和实际统计结果,在优先考虑效益、适当兼顾高附加值产品收率的原则下,通过原料排序确时间定最佳原料结构(见图2),根据模拟计算的结果图3乙烯装 置裂解炉COT控制趋势适时调整裂解炉的裂解深度(见图3)。2014 年162.0 [月至10月(扣除4月、5月检修期)高附加值产品收率较2013年同期提高0.83个百分点,高附加61.0值产品能耗降低1.52个百分点(见图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 !中国煤化工原料9原料5MHCNM HG原料4图4”向刚川旧厂品收率变化趋势原料3500600700800900100011001200130014001500由图3、4可见，根据SPRYO软件测算结果适边际贡献/元时调整裂解炉COT至最佳控制点,高附加值产品图2不同原料边际贡献排序收率指标有了明显的提升。( 下转第280页)齐鲁石油化工.●280+QILU PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2014年第42卷表4 SSoT 装置液化气产率质量分数,%日期2013"2014-01 2014 - 022014-032014.-042014-052014-062014-072014 -08液化气产率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页)分、合理的数据支持。(2)乙烯原料和效益模型具有良好的工业实4结论施效果,将理论数据应用于实际,并通过实际经验(1)通过建立乙烯原料和效益模型,为优化不断完善理论数据模型,使理论与实际得到最佳了原料结构和寻找最佳裂解炉工艺条件提供了充的融合,最终提高了装置经济技术指标。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我国低压合成氨装置中国煤化工2014年11月27日,南京聚拓化工科技有限公司宣1YHCN M H G600kt/a 低压氨合成工艺技术软件包产业化工程在山东瑞星集团润银生物化工股份有限公司成功投运。该装置已连续1个多月满负荷生产运行,表明该大型化低压氨合成工艺技术已达到国际领先水平，创相同气体条件下合成氨日产量的世界之最,为我国合成氨工艺技术大型化、国产化开辟了一条新路。(本刊摘编)