乙烯全流程优化汇报之模型优化

2014.12.8实践与探索用模型指导乙烯装置全流程优化烯烃厂乙烯车间如何做好装置全流程优化抓住两个重点降本—精打细算控制好装置生产成本增效—精益求精稳产多产高附加值产品如何在原料和产品市场行情瞬息万变的情况下实现装置成本最低和效益最大化，需要借助优化工具—模型模型的作用：生产优化、方案测算、排产优化、装置经济性分析等第一步，找到装置流程上的关键单元（找关键）第二步，设定单元优化目标（设目标）第三步，收集建模所需数据库（收数据）第四步，选择合理的建模工具（选工具）第五步，构建单元特定的模型（建模型）第六步，用实际数据或开展试验校验模型（校模型）第七步，根据条件变化持续完善和改进模型（完善和改进）如何构建装置模型—七步法建模乙烯全流程优化系统模型1、吨乙烯原料成本优化模型2、乙烯裂解炉效能排序模型3、乙烯裂解炉COT优化模型4、碳二加氢反应器操作优化模型5、乙烯高附产品损失监控模型6、乙烯装置投入产出模型7、乙烯装置时效利润模型优化模型监控模型测算模型1234567如何选原料，使原料成本最低？如何分配原料，使整体效能最高？如何选择最佳裂解温度，使产品结构最优？如何优化C2反应器操作条件,使cat选择性最高？如何有效监控高附产品损失，使损失最低？如何对原料和产品优化进行测算分析？如何对装置的经济运行实时监控分析？碳二加氢反应器操作优化模型4乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯高附产品损失监控模型5乙烯装置投入产出模型6乙烯装置时效利润模型7吨乙烯原料成本优化模型1乙烯装置生产成本构成成本项目金额（万元）一、乙烯原料1059010二、直接辅助材料2372三、直接燃料58614四、直接动力52158五、固定费用23270装置总生产成本1195424乙烯原料88.6%直接辅助材0.2%直接燃料4.9%直接动力4.4%固定费用1.9%2014年1-10月乙烯装置成本构成比例图降低吨乙烯原料成本是乙烯全流程优化的关键！乙烯原料来源情况原料名称2013年投料量/万吨1、外购液化气2.782、直馏石脑油11.313、加氢石脑油40.354、LNAP36.365、吸附石脑油21.396、常压柴油16.947、高压加氢尾油47.478、外购丙烷2.029、拔头油14.7110、炼厂丙烷1.3311、液化气18.1312、己烷混合液4.7413、己烷抽余液3.7214、芳烃干气3.8015、富乙烯气-原料总量/万吨225.0524402339215719061787159314901465140413860500100015002000250030002014年11月份各种吨原料边际利润，单位：元/吨吨乙烯原料成本优化模型该模型以乙烯高附收率最大、吨原料成本最低或吨原料边际效益最大为目标，在公司内部和本区域内各种乙烯原料资源量调查和乙烯裂解炉消化各种原料能力统计的基础上，加上各种原料产品收率和裂解产品价格、燃动成本，测算出乙烯所需各种原料的需求量，为优化乙烯原料结构，降低吨乙烯原料成本提供了依据。优化效果-原料结构得到明显改善NAP36.2%HVGO+AGO28.6%LNAP22.7%LPG12.5%2013年乙烯原料结构比例NAP27.8%HVGO+AGO39.8%LNAP15.3%LPG16.8%富乙烯气0.4%2014年1-10月乙烯原料结构比例高价NAP原料比例下降8.4%，廉价轻烃比例上升4.7%2019/8/316优化成果-吨乙烯原料成本大幅下降1-11月份，通过模型对乙烯原料持续优化，实际完成吨乙烯原料还原成本8378元/吨，较总部下达的指标8445元/吨低67元/吨，较2013年同一口径还原吨乙烯原料成本8552元/吨下降了174元/吨，1-11月共生产当量乙烯139万吨，累计实现原料降本2.4亿元。102月3月4月5月6月7月8月9月10月11月累计预测实际值83908469832483978474826483718506829182978378预测值8424841583478339836582578339844782628259837881008150820082508300835084008450850085502014年2-11月份实际值与模型预测值对比，单位：元/吨1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月累计指标还原值858383908469832483978474826483718506829182978378844581008200830084008500860087001-11月份吨乙烯原料成本，单位：元/吨吨乙烯原料成本优化模型1碳二加氢反应器操作优化模型4乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯高附产品损失监控模型5乙烯装置投入产出模型6乙烯装置时效利润模型7乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯装置能耗构成燃料（裂解炉）73.6%蒸汽17.0%电3.1%循环水5.9%氮气0.4%乙烯装置的能耗构成比例图燃料（裂解炉）蒸汽电循环水氮气降低吨裂解炉能耗是降低乙烯燃动成本的关键！扬子乙烯裂解炉概况乙烯裂解炉效能排序模型该模型以吨原料燃动成本最低和边际效益最大为目标，通过计算出7种炉型在4种原料条件下的吨原料燃动成本与边际效益，测算出裂解炉最佳运行方式，为实时优化裂解炉排产、降低装置燃动成本提供了依据。模型测算优化案例裂解炉位号当前原料当前投料建议原料优化调整建议BA-102LNAP25.5LNAP保持BA-103HVGO22.0HVGO投料↑0.5t/hBA-104停炉BA-105LPG20.0LPG投料↑1t/hBA-106LPG24.0LPG投料↓1t/hBA-110HVGO25.5HVGO保持BA-111停炉BA-1101LNAP45.0NAP变更原料43t/hBA-1102NAP43.0LNAP变更原料45t/hBA-1103HVGO44.0HVGO保持BA-1104HVGO44.0停炉清焦BA-11050.0HVGO投料44t/h307313307311305305306337328307304311310280290300310320330340髙附能耗（kgEO/t.髙附）优化成果-乙烯高附能耗同比下降受1#乙烯大修开停车影响318313310.6306308310312314316318320乙烯髙附能耗（kgEO/t.髙附）吨乙烯原料成本优化模型1碳二加氢反应器操作优化模型4乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯高附产品损失监控模型5乙烯装置投入产出模型6乙烯装置时效利润模型7乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯裂解炉COT优化模型该模型以吨原料边际效益最大为目标，利用SPYRO软件模拟计算出7种炉型在4种原料条件下COT与高附收率、COT与吨原料利润关系曲线，筛选出每种原料在不同裂解炉上的最佳裂解温度，为优化裂解炉操作，提高高附产品收率和装置效益提供了依据。模型测算结果与优化案例时间2014年10月按吨原料边际效益最高COT最优值/℃炉型位号NAPLNAPHVGOLPGSL-Ⅱ炉型(轻)BA-1102832840//SL-Ⅱ炉型(重)BA-1103/1104/1105832/808/样板炉BA-1101828836//GK-Ⅵ炉型BA-103/110836/808/CBL-Ⅵ炉型BA-102/104/105840848856CBL-R炉型BA-106/107/836/852SRT-Ⅳ炉型BA-111828800位号当前原料当前投料当前COT建议COT/℃优化调整建议BA-102LNAP25.5838840COT↑2℃BA-104LNAP24.0838840COT↑2℃BA-105LPG20.0850856COT↑6℃BA-106LPG24.0850852COT↑2℃BA-110HVGO25.5805808COT↑3℃BA-111停炉BA-1101LNAP45.0838832COT↓6℃BA-1102NAP42.0838836COT↓2℃BA-1103HVGO42.0802805COT↑3℃BA-1104HVGO停炉BA-1105HVGO42.0802805COT↑3℃2014年1-10月模型测算情况820824820820816816820828832832800804800800800800800804808808832836828832824824832840840844795800805810815820825830835840845850最佳COT/℃2014年1-10月新区10万吨裂解炉最佳COT变化曲线NAP原料HVGO原料LNAP原料1-11月份实际累计完成59.41%，2014年指标为59.0%，2013年完成58.63%，较去年提高0.78%。优化成果-乙烯高附产品收率提高2014年1月2014年2月2014年3月2014年4月2014年5月2014年6月2014年7月2014年8月2014年9月2014年10月2014年11月累计值2014年指标高附收率（%）59.3%59.4%59.7%59.5%59.6%59.2%59.2%59.1%59.0%59.4%59.9%59.4%59.0%模型测算值（%）59.2%59.5%59.5%59.5%59.6%59.6%59.3%59.0%59.0%59.4%59.7%58.4%58.6%58.8%59.0%59.2%59.4%59.6%59.8%60.0%2014年1-11月份高附产品收率吨乙烯原料成本优化模型1乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯高附产品损失监控模型5乙烯装置投入产出模型6乙烯装置时效利润模型7碳二加氢反应器操作优化模型4碳二加氢反应器操作优化模型建模背景模型优化结论该模型以催化剂总选择最高为目标，使用神经网络建模工具，通过对2#乙烯碳二加氢反应器一二段氢炔比、入口乙烯浓度等关键参数优化，测算出最优控制区间，作为反应器优化调整依据。优化成果-2#乙烯碳二催化剂保持了高选择性20.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.002014/7/202014/8/92014/8/292014/9/182014/10/82014/10/282014/11/172014/12/72#乙烯碳二加氢反应器操作优化前后对比/%优化后优化前通过优化，催化剂选择性提高10%，效益200万/年吨乙烯原料成本优化模型1碳二加氢反应器操作优化模型4乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯装置投入产出模型6乙烯装置时效利润模型7乙烯高附产品损失监控模型5乙烯高附产品损失监控模型产品质量过剩监控设计含量（V%）实际含量（V%）实际流量（t/h）损失量（kg/h）乙烯产品1#乙烯采出99.9599.961040.25599.1882#乙烯采出99.9599.967348.669188.602丙烯产品1#丙烯采出99.699.649019.156140.1732#丙烯采出99.699.677323.570272.083该模型以乙烯装置高附产品损失最低为目标，使用LIMS分析数据，用于日常监控甲烷、循环乙烷、丙烷、混合碳四、火炬气组分中超过设计值部分的髙附产品损失量，以及乙烯、丙烯产品质量过剩损失，为优化单元操作和开展技术攻关提供依据。优化成果-髙附产品损失率下降乙烯损失部位设计含量/%V2013年均值/%V2014年1-10月均值/%V差值/%V1#低压甲烷1.041.361.32-0.041#高压甲烷0.140.450.42-0.022#低压甲烷0.661.180.25-0.932#高压甲烷0.12.870.27-2.601#乙烯精馏塔塔釜1.00.540.02-0.522#乙烯精馏塔塔釜0.50.350.31-0.050123456丙烯含量/%V1#乙烯DA-406N塔釜丙烯含量趋势曲线吨乙烯原料成本优化模型1碳二加氢反应器操作优化模型4乙烯裂解炉效能排序模型2乙烯裂解炉COT优化模型3乙烯高附产品损失监控模型5乙烯装置时效利润模型7乙烯装置投入产出模型6乙烯装置投