本发明公开了一种建立芳烃生产流程模型的方法,该方法包括:根据实际生产数据,建立重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型;该方法还包括:根据反应机理及实际生产数据,建立异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该异构化模型以及烷基转移及歧化模型反映了出料与反应条件及进料的组成之间的关系。通过上述技术方案,建立了异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该模型描述了反应条件以及进料组分对出料的影响,从而可利用该芳烃生产流程模型,准确计算不同芳烃的产量,可进一步根据该不同芳烃的产量,对芳烃生产流程进行优化。
1.一种建立芳烃生产流程模型的方法,该方法包括:根据实际生产数据,建立重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型;其特征在于,该方法还包括:根据反应机理及实际生产数据,建立异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该异构化模型以及烷基转移及歧化模型反映了出料与反应条件及进料的组成之间的关系,其中,所述异构化模型包括:PX=–0.1763eb–0.109mx+0.262ox+0.049T+0.0035OX=–0.0162eb+0.1026mx+0.3429ox+0.0158T+0.0028MX=0.177eb+0.542mx+0.728ox–0.0198T+0.0197EB=0.6896eb+0.0568mx+0.0358ox–0.0063T–0.00002其中,所述T代表反应温度;eb代表进料中的乙苯浓度,浓度基数为100;mx代表进料中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;ox代表进料中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;PX代表C8+出料中的对二甲苯浓度,浓度基数为100;OX代表C8+出料中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;MX代表C8+出料中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;EB代表C8+出料中的乙苯浓度,浓度基数为100。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述烷基转移及歧化模型包括:BEN=0.029T–4.88WHSV–1.459HC+0.166tol–0.278c10+9.27TOL=0.0016T+0.2465WHSV–0.2609HC+0.5995tol+0.7279c10–
3.123PX=0.0015T–0.3293WHSV+0.208HC–0.0238tol–0.0283c10+
0.0347c9+8.1MX=0.0012T–0.6831WHSV+0.454HC–0.0585tol+0.0475c10+
0.0542c9+17.81OX=0.0112T–0.2524WHSV+0.181HC–0.072tol–0.066c10+
0.0076c9+8.0EB=0.54C9=–0.1022T+7.0017WHSV+0.829HC+0.3179c10+0.4295c9+
15.41C10=2.97其中,所述T代表反应温度;WHSV代表重时空速;HC代表氢烃分子比;tol代表进料中的甲苯浓度,浓度基数为100;c9代表进料中的C9芳烃浓度,浓度基数为100;c10代表进料中的C10芳烃浓度,浓度基数为100;BEN代表液态烃馏分中的苯浓度,浓度基数为100;TOL代表液态烃馏分中的甲苯浓度,浓度基数为100;PX代表液态烃馏分中的对二甲苯浓度,浓度基数为100;MX代表液态烃馏分中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;OX代表液态烃馏分中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;EB代表液态烃馏分中的乙苯浓度,浓度基数为100;C9代表液态烃馏分中的C9芳烃浓度,浓度基数为100;C10代表液态烃馏分中的C10芳烃浓度,浓度基数为100。技术领域
本发明涉及化工领域,具体地,涉及一种建立芳烃生产流程模型的方法。
背景技术
芳烃是石油化工行业重要的基本有机化工原料,特别是苯、甲苯和二甲苯。芳烃的生产主要是通过芳烃联合装置实现的,其主要手段是通过异构化、甲苯歧化与烷基转移等芳烃间相互转化技术来调节不同芳烃的产量,以获得最大经济效益。目前,可建立芳烃生产流程模型,并根据该模型,对芳烃生产流程进行优化,以调节不同芳烃的产量,获得最大经济效益。ASPENTECH公司的PIMS模型可以进行芳烃流程优化,但是PIMS模型无法嵌入非线性的反应模型,在流程优化过程中,会由于芳烃产量计算的不准确导致不能得到优化的流程。PETROPLAN软件亦可以进行芳烃生产流程优化的工作,模型可以嵌入非线性的反应模型,但是,目前所建立的芳烃生产流程模型中的异构化模型以及烷基转移及歧化模型并未表达反应条件及进料组分。其中,烷基转移及歧化模型根据进料的甲苯/C9芳烃的3个质量比分别确定其产物的组成,而异构化模型设定一定的反应条件,并分别为二甲苯和乙苯设定了产物组成。故上述产物组成是一定条件下的数据,无法反映条件变化时的真实产物组成,因此,现有的芳烃生产流程模型是不准确的,无法反映出反应条件变化时的真实产物组成。
发明内容
本发明的目的是提供一种建立芳烃生产流程模型的方法,该方法所建立的芳烃生产流程模型可准确地对不同芳烃的产量进行计算。为了实现上述目的,本发明提供一种建立芳烃生产流程模型的方法,该方法包括:根据实际生产数据,建立重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型;该方法还包括:根据反应机理及实际生产数据,建立异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该异构化模型以及烷基转移及歧化模型反映了出料与反应条件及进料的组成之间的关系。通过上述技术方案,建立了异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该模型描述了反应条件以及进料组分对出料的影响,从而可利用该芳烃生产流程模型,准确计算不同芳烃的产量,可进一步根据该不同芳烃的产量,对芳烃生产流程进行优化。例如,可利用该芳烃生产流程模型,对反应条件和/或进料量及组分进行调节,以使得计算出的不同芳烃的产量可与预期相符,之后可将调节好的反应条件和/或进料量及组分应用到实际生产中,使得实际生产中得到的不同芳烃的产量可与预期相符。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为反映芳烃生产流程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。图1为反映芳烃生产流程的流程图。如图1所示,石脑油经重整装置分离为碳5(C5)物流、C6/C7物流和C8+物流。C5物流出,C6/C7物流进入芳烃抽提装置,分离产物为抽余油、苯与甲苯混合物。抽提的苯与甲苯混合物进入BT分馏塔,另外,歧化反应物也进入BT分馏塔,分离出苯、甲苯和C8+物流,苯流出,甲苯作为烷基转移及歧化装置的原料,C8+物流进入二甲苯分馏装置。石脑油重整产物中,C8+物流进入二甲苯分馏塔,二甲苯分馏塔分离出C8物流、C9物流和C10+物流,其中C9物流作为烷基转移及歧化装置的原料,C10+物流部分流出,部分作为歧化原料进入烷基转移及歧化装置,C8物流进入吸附装置分离出对二甲苯、邻二甲苯、甲苯和C8物流(主要为间二甲苯和乙苯)。吸附分离装置的甲苯物流作为歧化原料进入烷基转移及歧化装置,C8物流进入异构化装置。异构化装置的产物物流为C7-和C8+,C7-物流进入BT分馏塔,C8+物流返回二甲苯分馏塔。注意,这里所图示及描述的芳烃生产流程仅为示例性的,可根据实际情况进行调整,例如吸附分离装置所输出的甲苯可不进入烷基转移及歧化装置,而是直接作为产品流出,或可部分进入烷基转移及歧化装置,部分作为产品流出。本发明主要是针对上述芳烃生产流程建立芳烃生产流程模型,本发明建立芳烃生产流程模型的方法包括:根据实际生产数据,建立重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型;该方法还包括:根据反应机理及实际生产数据,建立异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该异构化模型以及烷基转移及歧化模型反映了出料与反应条件及进料的组成之间的关系。就重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型而言,其分别针对上述重整装置、二甲苯分馏塔、芳烃抽提装置、苯甲苯分馏装置以及吸附分离装置,这些装置内并不发生反应,而只是进行分离操作,其模型的建立是假设不同物流之间没有组分重叠,即分离效率为100%,从而得出上述重整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型。亦可通过针对多组生产数据,利用回归方法得出上述整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型。下面分别给出上述整产物分馏模型、二甲苯分馏模型、芳烃抽提模型、苯甲苯分馏模型以及吸附分离模型的表达式。一、重整产物分馏模型进料:石脑油出料:氢气、其它气体、C5、C6/C7、C8+氢气产量:xa0xa0xa0xa0H₂=ratew*(a/100)其它气体产量:gas=ratew*(b/100)C5产量:xa0xa0xa0xa0xa0xa0ratew1=ratew*(c/100)C6+产量:xa0xa0xa0xa0xa0ratew22=ratew*(100-a-b-c)/100C6/C7产量:xa0xa0xa0ratew2=ratew22*(c6a+c7a+c6p+c7p+c6nap+c7nap)/100C8+产量:xa0xa0xa0xa0xa0ratew3=ratew-H₂-gas-ratew1-ratew2备注:ratew为进料量;c6a、c7a、c6p、c7p、c6nap、c7nap为重整产物中C6+液相的组成(分别为苯、甲苯、C6烷烃、C7烷烃、C6环烷烃、C7环烷烃)的浓度(浓度基数为100)。a为重整装置氢气产率,b为重整装置其它气体产率,c为重整装置C5产率,上述产率的产率基数均为100)。C6/C7物流的组成:苯:xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0c6a2=c6a*ratew22/ratew2甲苯:xa0xa0xa0xa0xa0xa0c7a2=c7a*ratew22/ratew2C6烷烃:xa0xa0xa0xa0c6p2=c6p*ratew22/ratew2C7烷烃:xa0xa0xa0xa0c7p2=c7p*ratew22/ratew2C6环烷烃:xa0xa0c6nap2=c6nap*ratew22/ratew2C7环烷烃:xa0xa0c7nap2=c7nap*ratew22/ratew2C8+物流的组成:C8芳烃:xa0xa0xa0xa0c8a3=c8a*ratew22/ratew3对二甲苯:xa0xa0px3=px*c8a3邻二甲苯:xa0xa0ox3=ox*c8a3间二甲苯:xa0xa0mx3=mx*c8a3乙苯:xa0xa0xa0xa0xa0xa0eb3=(1-px-ox-mx)*c8a3C8环烷烃:xa0xa0c8nap3=c8nap*ratew22/ratew3C8烷烃:xa0xa0xa0xa0c8p3=c8p*ratew22/ratew3C9烷烃:xa0xa0xa0xa0c9p3=c9p*ratew22/ratew3C9环烷烃:xa0xa0c9nap3=c9nap*ratew22/ratew3C9芳烃:xa0xa0xa0xa0c9a3=c9a*ratew22/ratew3C10芳烃:xa0xa0xa0c10a3=c10a*ratew22/ratew3注:px、ox、mx分别为对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯在C8芳烃中的比率。缺省值可采用:a=0.2,b=0.26,c=0.4。c8a、c8nap、c8p、c9p、c9nap、c9a、c10a分别为重整产物中C6+液相中的C8芳烃、C8环烷烃、C8烷烃、C9烷烃、C9环烷烃、C9芳烃、C10芳烃的浓度,浓度基数为100。二、二甲苯分馏模型进料:C8+出料:C8、C9、C10+C8产量:xa0xa0xa0xa0ratew1=(c8a+c8p+c8nap)%*ratewC9产量:xa0xa0xa0xa0ratew2=(c9a+c9p+c9nap)%*ratewC10+产量:xa0xa0ratew3=c10a%*ratew备注:ratew为进料量;c8a、c8p、c8nap为进料C8+的组成,分别为C8芳烃、C8烷烃、C8环烷烃的浓度(浓度基数为100);c9a、c9p、c9nap为进料C8+的组成,分别为C9芳烃、C9烷烃、C9环烷烃浓度(浓度基数为100);c10a为进料C8+中C10+芳烃的浓度(浓度基数为100)。C8物流的组成:C8芳烃:xa0xa0xa0xa0c8a1=c8a*ratew/ratew1对二甲苯:xa0xa0px1=px*ratew/ratew1间二甲苯:xa0xa0mx1=mx*ratew/ratew1邻二甲苯:xa0xa0ox1=ox*ratew/ratew1乙苯:xa0xa0xa0xa0xa0xa0eb1=eb*ratew/ratew1C8烷烃:xa0xa0xa0xa0c8p1=c8p*ratew/ratew1C8环烷烃:xa0xa0c8nap1=c8nap*ratew/ratew1C9物流的组成:C9芳烃:xa0xa0xa0xa0c9a2=c9a*ratew/ratew2C9环烷烃:xa0xa0c9nap2=c9nap*ratew/ratew2C9烷烃:xa0xa0xa0xa0c9p2=c9p*ratew/ratew2C10+物流的组成:C10芳烃:c10a3=100备注:px、mx、ox、eb分别为进料C8+中对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和乙苯的浓度(浓度基数为100)。三、芳烃抽提模型进料:C6/C7出料:非芳烃、C6/C7芳烃非芳烃产量:ratew1=ratew*(100-c6a-c7a)/100C6/C7芳烃产量:ratew2=ratew-ratew1备注:ratew为进料量;c6a、c7a分别为进料内苯、甲苯的浓度,浓度基数为100。C6/C7芳烃物流的组成:苯:c6a2=c6a*ratew/ratew2甲苯:c7a2=c7a*ratew/ratew2四、BT(苯甲苯)分馏模型进料:苯、甲苯、歧化产物、异构化产物(C7-)出料:苯、甲苯、C8+苯产量:xa0xa0ratew1=(c6a/100)*ratew甲苯产量:ratew2=(c7a/100)*ratewC8+产量:xa0ratew3=ratew-ratew1-ratew2备注:ratew为进料量;c6a、c7a分别为进料内苯、甲苯的浓度,浓度基数为100。C8+物流的组成:对二甲苯:px3=ratew*px/ratew3邻二甲苯:ox3=ratew*ox/ratew3间二甲苯:mx3=ratew*mx/ratew3乙苯:xa0xa0xa0xa0eb3=ratew*eb/ratew3C8芳烃:xa0xa0c8a3=px3+mx3+ox3+eb3C9芳烃:xa0xa0c9a3=c9a*ratew/ratew3C10芳烃:xa0c10a3=c10a*ratew/ratew3备注:px、ox、mx、eb、c9a、c10a分别为进料中对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯、C9芳烃、C10芳烃的浓度,浓度基数为100。五、吸附分离模型进料:C8出料:对二甲苯、邻二甲苯、甲苯、混合C8对二甲苯产量:ratew1=px/100*ratew邻二甲苯产量:ratew2=ox/100*ratew甲苯产量:xa0xa0xa0xa0ratew3=a/100*ratew混合C8产量:xa0xa0ratew4=ratew-ratew1-ratew2-ratew3备注:ratew为进料量;px、ox、a分别为进料内对二甲苯、邻二甲苯、甲苯的浓度,浓度基数为100。混合C8物流的组成:间二甲苯:mx4=mx*ratew/ratew4乙苯:xa0xa0xa0xa0eb4=eb*ratew/ratew4备注:mx、eb分别为进料内间二甲苯、乙苯的浓度,浓度基数为100。就异构化模型以及烷基转移及歧化模型而言,其分别针对上述异构化装置以及烷基转移及歧化装置,这些装置内会发生反应,其模型的建立可根据反应机理和实验数据进行建立。下面分别给出该异构化模型以及烷基转移及歧化模型的表达式。一、异构化模型进料:C8、氢气出料:C7-、C8+、气体氢气消耗量:H₂=-0.002*ratewC7-产量:xa0xa0xa0ratew1=0.01*ratewC8+产量:xa0xa0xa0ratew2=0.985*ratew气体产量:xa0xa0gas=ratew-H₂-ratew1-ratew2备注:ratew为进料量。系数0.002、0.01、0.985为实际数据的平均值。C7-出料的组成苯:xa0xa0xa0xa0c6a2=45(实际数据的平均值)甲苯:xa0xa0c7a2=55(实际数据的平均值)C8+出料的组成:对二甲苯:PX=-0.1763eb-0.109mx+0.262ox+0.049T+0.0035邻二甲苯:OX=-0.0162eb+0.1026mx+0.3429ox+0.0158T+0.0028间二甲苯:MX=0.177eb+0.542mx+0.728ox-0.0198T+0.0197乙苯:EB=0.6896eb+0.0568mx+0.0358ox-0.0063T-0.00002C8环烷烃:c8nap=9.0(实际数据的平均值)C9芳烃:c9a=1(实际数据的平均值)C10芳烃:c10a=0.3(实际数据的平均值)其中,所述T代表反应温度;eb代表进料中的乙苯浓度,浓度基数为100;mx代表进料中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;ox代表进料中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;PX代表C8+出料中的对二甲苯浓度,浓度基数为100;OX代表C8+出料中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;MX代表C8+出料中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;EB代表C8+出料中的乙苯浓度,浓度基数为100。PX、OX、MX、EB的关联公式是根据实际生产数据采用最小二乘法得到的。二、烷基转移及歧化模型进料:甲苯、C9、C10、氢气出料:气体、液态烃氢气消耗量:H₂=-0.012*ratew(系数0.012为实际数据的平均值)液态烃产量:ratew1=ratew*0.99(系数0.99为实际数据的平均值)气体产量:xa0xa0gas=ratew-ratew1-H₂备注:ratew为进料量。液态烃组成(所有浓度基数为100):苯:BEN=0.029T-4.88WHSV-1.459HC+0.166tol-0.278c10+9.27甲苯:TOL=0.0016T+0.2465WHSV-0.2609HC+0.5995tol+0.7279c10-3.123对二甲苯:PX=0.0015T-0.3293WHSV+0.208HC-0.0238tol-0.0283c10+0.0347c9+8.1间二甲苯:MX=0.0012T-0.6831xa0WHSV+0.454HC-0.0585tol+0.0475c10+0.0542c9+17.81邻二甲苯:OX=0.0112T-0.2524WHSV+0.181HC-0.072tol-0.066c10+0.0076c9+8.0乙苯:EB=0.54(实际数据的平均值)C9芳烃:C9=-0.1022T+7.0017WHSV+0.829HC+0.3179c10+0.4295c9+15.41C10芳烃:C10=2.97(实际数据的平均值)非芳烃:NA=100-BEN-TOL-PX-MX-OX-C9-C10-EB其中,所述T代表反应温度;WHSV代表重时空速;HC代表氢烃分子比;tol代表进料中的甲苯浓度,浓度基数为100;c9代表进料中的C9芳烃浓度,浓度基数为100;c10代表进料中的C10芳烃浓度,浓度基数为100;BEN代表液态烃馏分中的苯浓度,浓度基数为100;TOL代表液态烃馏分中的甲苯浓度,浓度基数为100;PX代表液态烃馏分中的对二甲苯浓度,浓度基数为100;MX代表液态烃馏分中的间二甲苯浓度,浓度基数为100;OX代表液态烃馏分中的邻二甲苯浓度,浓度基数为100;EB代表液态烃馏分中的乙苯浓度,浓度基数为100;C9代表液态烃馏分中的C9芳烃浓度,浓度基数为100;C10代表液态烃馏分中的C10芳烃浓度,浓度基数为100。NA代表液态烃馏分中的非芳烃浓度,浓度基数为100。上述关联公式是根据实际生产数据采用最小二乘法得到的。需要说明的是,以上所列不同模型中表达式内的参数并不相互关联,每一模型内的参数所代表的含义均只适用于该模型,与其它模型内相同参数所表达的含义并无关联。通过上述技术方案,建立了异构化模型以及烷基转移及歧化模型,该模型描述了反应条件以及进料组分对出料的影响,从而可利用该芳烃生产流程模型,准确计算不同芳烃的产量,可进一步根据该不同芳烃的产量,对芳烃生产流程进行优化。例如,可利用该芳烃生产流程模型,对反应条件和/或进料量及组分进行调节,以使得计算出的不同芳烃的产量可与预期相符,之后可将调节好的反应条件和/或进料量及组分应用到实际生产中,使得实际生产中得到的不同芳烃的产量可与预期相符。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。