乙烯裂解炉模拟优化系统开发成功

  中化新网讯 9月10日,从中国石油石油化工研究院传出消息,由该院与清华大学共同开发的乙烯裂解炉模拟优化系统参评2021年度中国石油科技进步奖并通过公示。

  该系统填补了该领域国产化软件的空白,实现了乙烯装置“大脑”的自主可控,使我国全面掌握了大型乙烯装置国产化的所有核心技术,成为世界乙烯行业的高端玩家。

  2008年,经过3年的技术攻关,兰州化工研究中心与清华大学合作,针对目前国内乙烯生产缺乏及时有效的技术指导问题,利用计算机模拟技术,结合多年实验数据和工业炉实际运行情况,开发成功以乙烯丙烯收率最优、“三烯”收率最优、裂解深度最佳等为优化目标的乙烯裂解模拟优化软件EPSOS1.0和EPSOS2.0,分别应用于兰州石化24万吨/年乙烯装置和46万吨/年乙烯装置。在EPSOS的基础上,针对大型乙烯裂解装置国产化成套化技术开发的需求,他们又开发了石油烃裂解产物预测系统(HCTC)。

  “十三五”期间,国内乙烯年产能从2200万吨增加到3518万吨。针对目前国内乙烯生产大发展的需求,石油化工研究院与清华大学在前期单目标优化软件EPSOS的基础上,针对乙烯生产的多目标优化需求,把原料进行归类并优化反应模型,针对性研究降维策略和数据反馈系统,兼顾计算的时效性和结果的准确性,实现了求解的“快速不失真”,开发成功以多目标为优化对象的全中文界面EcSOS软件。EcSOS为全中文界面,操作界面简单,只需要输入裂解原料基本物性和组成,即可一次完成4个条件、8个变量的优化方案计算,满足了乙烯装置实际生产对优化计算的需求。

  兰州化工研究中心炼化工艺研究所副所长田亮表示,生产过程的优化和稳定控制是保障企业降低运行成本、提高生产效率、打造核心竞争力的前提。工业软件就是解决企业上述难题的有效手段。

  与国外软件相比,全中文界面EcSOS是基于国内乙烯原料开发的模型,输入和操作都很简便,优化目标也是针对国内乙烯生产实际,可灵活进行二次开发。工业应用表明:EcSOS软件计算时间小于0.5小时,计算结果与工业炉实际生产吻合较好,乙烯、丙烯收率的相对误差分别小于2%、3%。

  目前,该技术已在兰州石化和四川石化实现工业应用,近3年为企业降本增效超亿元,实现了核心技术的国产化和技术替代,为乙烯生产过程数字化升级的“石油方案”打下基础。

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  乙烯产业的发展水平代表了一个国家石化工业整体实力。工业软件被形象地称为生产装置的“大脑”。目前,我国乙烯年产能达3500万吨,但乙烯生产装置的“大脑”却基本为国外技术所垄断,成为我国乙烯产业降本增效高质量发展的“卡脖子”因素。

  想开发具有自主知识产权“中国脑”,首先要有完整的基础数据库和深入的工艺研究做支撑。1995年,中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心建立了乙烯裂解性能评价试验室。

  在原料评价与优化方面,科研人员系统地研究了西部地区主要原油与进口原油馏分油的物性及裂解制乙烯性能。在裂解性能评价与优化方面,他们全面研究了西部地区油气资源、炼化装置副产物的物性及裂解性能,为乙烯装置的分储分炼、乙烯原料结构优化、炼化一体化资源优化配置提供了技术支持。

  在工业炉标定与优化方面,自1990年以来,该中心一直开展工业裂解炉标定和操作条件优化工作,为乙烯企业的生产和裂解炉操作优化提供了技术支撑。经过20多年的持续攻关,科研人员对各种炉型和200余种原料进行了深入研究,获得了4000余组裂解试验数据、1500余组工业炉裂解数据。原料范围覆盖了乙烷、丙烷、油田轻烃、拔头油、轻柴油、加氢尾油等以及煤化工石脑油等全部乙烯原料,建立了基础数据库。

  (仇国贤整理)

关键字:乙烯
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