工业装置二氯乙烷裂解炉耦合建模方法及应用

摘要

本发明涉及一种工业装置二氯乙烷裂解炉耦合建模方法及应用，此方法在建模中将二氯乙烷裂解炉分成炉膛模型与炉管模型，炉膛采用一维分区法与罗波伊万斯法相结合的方法，利用热量平衡方程求解炉膛烟气温度分布情况，炉管模型按照辐射段直管段数将炉管分区逐段计算管内反应和吸热量。炉膛与炉管模型利用计算的烟气温度和传热速率信息采用拟牛顿法相互迭代直到满足收敛精度和模型精度。该模型基于动力学模型及能量守恒关系，并通过实时数据的修正，以进一步软测量裂解炉相关参数。该准确的模型是优化的基础，为裂解炉炉管出口温度、二氯乙烷裂解转化率、选择性、单耗等现场重要经济指标优化提供了可靠的模型依据，实现了相关参数的实时软测量。

主权项

一种工业装置二氯乙烷裂解炉耦合建模方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤1：确定现场二氯乙烷裂解炉工业运行数据，包括二氯乙烷进料流量、压力以及温度，裂解气出口组成、压力和温度，燃料气进料流量、温度，空气与燃料气质量比例，二氯乙烷裂解转化率，二氯乙烷裂解选择性，二氯乙烷裂解生成每吨氯乙烯所消耗的燃料气质量；步骤2：二氯乙烷裂解炉建模，包括反应炉管建模和炉膛建模:步骤2.1:基于炉管内反应动力学方程，炉管内能量和动量守恒关系进行反应炉管建模；利用分区法按炉管直管段数对炉管进行分区得出管内裂解气温度分布，管内外壁温度分布，管内裂解气压力分布，管内裂解气组成分布，裂解气炉管出口温度、压力以及组成；步骤2.2：炉膛利用分区法与罗波‑伊万斯法相结合的方法，基于炉膛内燃料气燃烧模型，烟气流动传热模型，以及炉膛对炉管管排的对流传热以及辐射传热模型，通过计算炉膛热量平衡方程，得到沿炉膛高度方向烟气温度分布，炉膛烟气出口温度，炉膛对炉管的传热速率；步骤3：基于炉膛与炉管存在的热量耦合关系，利用数值求解方法求解：步骤3.1：初始化炉管以及炉膛进料条件以及炉膛烟气温度分布；步骤3.2：利用拟牛顿法，反复迭代炉管和炉膛模型，直到炉膛烟气温度分布满足收敛精度，迭代过程如下：步骤3.2.1：基于炉膛烟气温度分布，计算炉管模型，得到每根炉管吸热量以及每个炉膛分区对炉管的传热速率；步骤3.2.2：基于步骤3.2.1所得炉膛对炉管传热速率，计算炉膛模型，从而得到新的炉膛烟气温度分布；步骤3.3：进一步调整炉管进口压力及温度，从而再一次迭代炉膛炉管耦合模型，直到满足模型精度要求。