CN117948807A - 裂解炉温差控制系统、方法、裂解炉及机器可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种裂解炉温差控制系统、方法、裂解炉及机器可读存储介质，属于自动控制技术领域。所述裂解炉温差控制系统包括：多个控制阀，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量；控制器，用于分别计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值，并根据该差值调节对应的控制阀的开度，以使得各组炉管的辐射段出口温度COT一致。其中，裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组。该控制系统能够自动调节侧壁燃料气喷嘴的流量，使得各组炉管的辐射段出口温度COT一致，确保各组炉管结焦速率一致。

Description

裂解炉温差控制系统、方法、裂解炉及机器可读存储介质

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地涉及一种裂解炉温差控制系统、方法、裂解炉及机器可读存储介质。

背景技术

现有技术中裂解炉各组原料进料量采用投串级控制，由原料总流量控制器给各组原料进料控制器输出一个设定值，再通过各组炉管配备的温差控制器(TDC)，在该设定值基础上对各组炉管相应的原料进料量进行校正，校正后的值作为各组原料进料控制器的最终设定值。即在各组辐射段出口温度偏差允许范围内，通过调整各组原料进料量来保证各组炉管的辐射段出口温度(COT)一致。

发明内容

本申请发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的上述方案中通过各组原料量来控制TDC会造成各组炉管中的流通量长时间不一致，从而导致各组炉管的结焦程度不一致，影响裂解炉的长周期稳定运行；另一方面，在进裂解炉的原料组数和出辐射段裂解气组数不一致时，不能通过一一对应的方式调节各组的原料量使得各组炉管的辐射段出口温度相一致。

本发明实施例的目的是提供一种控制系统，该系统分别控制各组炉管的侧壁燃料气的流量，使得每组炉管的辐射段出口温度COT一致。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种裂解炉温差控制系统，包括：多个控制阀，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量；控制器，用于分别计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值，并根据该差值调节对应的控制阀的开度，以使得各组炉管的辐射段出口温度COT一致。其中，裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组。

该控制系统通过控制阀分别自动调节各组侧壁燃料气喷嘴的流量，其中控制阀对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置，能够一一对应的调节每组炉管的辐射段出口温度COT，从而使得各组的辐射段出口温度COT趋于一致，另一方面，由于本发明的裂解炉温差控制系统并不对各组的原料流量进行区别控制，在各组的原料供应量趋于一致的情况下能够确保各组炉管结焦速率一致。

优选的，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

优选的，所述控制器还用于传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

优选的，所述控制器根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的控制阀的开度。

优选的，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

另一方面，本发明提供一种裂解炉温差控制方法，所述裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置多个控制阀，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量以调节相应组的炉管的辐射段出口温度COT，该方法包括：

计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值；

根据每组炉管的所述差值调节对应的控制阀的开度。

优选的，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

优选的，传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

优选的，根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的控制阀的开度。

优选的，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

另一方面，本发明提供一种裂解炉，包括本申请的裂解炉温差控制系统。

另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请的裂解炉温差控制的方法。

通过上述技术方案，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置多个控制阀，通过多个控制阀分别自动调节各组侧壁燃料气的流量，能够一一对应的调节每组炉管的辐射段出口温度COT并使其趋于一致，本发明不需要对各组的原料流量进行区别控制，在各组的原料供应量趋于一致的情况下能够确保各组炉管结焦速率一致。

本发明实施例的其它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

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是现有技术的裂解炉温差控制系统结构图；

图2是本申请的裂解炉温差控制系统的一个实施例的结构图；

图3是现有技术的裂解炉一组炉管的组件示意图；

图4是本申请的裂解炉温差控制系统的一个实施例中一组炉管的组件示意图；以及

图5是本申请的裂解炉温差控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。

现有技术中裂解炉通常采用如图1所示的温差控制系统，在各组辐射段出口温度偏差允许范围内，通过调整各组原料进料量来保证各组炉管的辐射段出口温度(COT)一致。在图1中，示出的原料进料控制分为四组，燃料气喷嘴分为六组，仅用于说明裂解炉的原料进气分组、裂解气出口分组(未示出)及燃料气进气分组并不是一一对应，实际中并不以此为限。在图1所示的实施例中，裂解炉各组原料进料量投串级控制，由原料总流量控制器输出一个设定值，各组原料进料控制器可采用该设定值直接控制相应组的原料供应量。为了使得各组炉管的辐射段出口温度(COT)一致，通过各组炉管配备温差控制器(TDC)，通过对裂解炉总进料量控制器输出的设定值进行正向或负向校正，校正后的值作为各组原料进料控制器的最终设定值。

然而，由于原料组数和出辐射段裂解气组数不一致，通过现有技术的调节原料量控制无法实现对辐射段出口温度的一一对应调节，且通过各组原料量进行TDC控制会造成各组炉管中的流通量长期处于不一致状态，从而导致各组炉管的结焦程度不一致，影响裂解炉的长周期运行。

为解决上述问题，发明人提出了基于辐射段出口温度COT的裂解炉温差控制系统。如图2所示的该系统的一个实施例中，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置多个控制阀，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量。通过控制器分别计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值，并根据该差值调节对应的控制阀的开度。在该实施例中，裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组，通过控制阀控制侧壁燃料气喷嘴输出的燃料气流量，影响各组炉管中的燃料气供应量，从而使得各组炉管的辐射段出口温度COT趋于一致。

需要说明的是，通过本实施例进行的COT温差控制，可以直接采用原料总流量控制器输出的设定值进行各组原料进料量控制，不必再通过温差控制器TDC或其他方式对各组的原料进料量进行微调。因此，在一些实施方式中，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

在一些实施方式中，所述控制器还用于传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

在一些实施方式中，所述控制器根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的控制阀的开度。

在一些实施方式中，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

本实施例相比于与现有技术的优势在于：(1)对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置多个控制阀，能够一一对应的将各组炉管的辐射段出口温度情况反馈控制各组的侧壁燃料气流量，从而使各组的辐射段出口温度趋于一致；(2)由原料总流量控制器给各组原料进料控制器输出统一的设定值，使得各组原料流量相同，从而能确保各组炉管结焦速率一致。

为更好地对比说明本申请的裂解炉温差控制系统与现有技术的区别，以下结合如图3和图4介绍裂解炉分别通过现有技术和本发明的技术方案进行温差控制的实现方式，为图3和图4都示出了一组炉管及其相关组件，其他组的控制方式与示出组相同。

在图3中示出的是现有技术的实施例中多组炉管的第一组，裂解炉采用四组进料，每组配置有一个控制阀来控制原料的流量，在图示的这一组中首先基于A炉膛(即图3中示出炉管对应的炉膛)的原料总进料量调节器FIC0X000输入的初始设定值，再经过A炉膛的原料总进料量调节器的OP值(output value)与第一组温差调节器的OP值的求和计算模块FY0X011对初始设定值进行校正后得到最终设定值，将最终设定值传输给第一组原料流量调节器FIC0X011，并最终由第一组原料流量调节器FIC0X011控制原料控制阀门的开度。需要说明的是，在图3所示的实施例中，侧壁燃料气流量的流量通过第一组平均COTTY0X011进行控制，不同组的数值均由A炉膛的四组平均COTTY0X000输入。也即是说，在现有技术中，通过分别控制不同组的原料的供应量，使得各组炉管的辐射段出口温度COT趋于一致。

如图4中所示的是本发明的裂解炉温差控制系统的实施例中多组炉管的第一组，不同于现有实施例中控制每组炉管的原料的供应量，本发明实施例在每组炉管新增配置一个控制阀以控制燃料气的流量，在图示出的这一组中新增的控制阀为侧壁燃料气的压控阀PV09180。该控制阀根据侧壁燃料气压力高选器计算模块PY09180计算并传输的压力值控制开度大小，以控制炉管中燃料气的供应量。

需要说明的是，侧壁燃料气压力控制器PIC09180和温差调节控制器TDIC09011为侧壁燃料气压力高选器计算模块PY09180的两个输入，PY09180输出两个输入值的较高者。其中，侧壁燃料气压力控制器PIC09180的数值为根据经验输入的预设值，该预设值用于控制侧壁燃料气压控阀PV09180的开度，以使得燃料气供应量不低于最低经验值；温差调节控制器TDIC09011的数值通过计算确定，如图4所示，平均COT计算模块TY09011用于计算本组炉管的COT平均值，总体平均COT计算模块TY09000用于计算全部炉管的COT平均值，温差调节控制器TDIC09011用于根据本组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值实时计算控制数值，该控制数值可以直接控制侧壁燃料气压控阀PV09180的开度，或者经过侧壁燃料气压力高选器计算模块PY09180后控制侧壁燃料气压控阀PV09180的开度。

图4仅示出多组炉管中的一组，其他组同样设置控制阀以控制燃料气的流量，控制阀同样根据本组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值实时计算并控制开度，最终通过分别控制不同组的燃料气的供应量，使得各组炉管的辐射段出口温度COT趋于一致。同时，本发明并不需要控制不同组的原料的供应量，在各组原料流量相同的情况下各组炉管结焦速率一致。

以下进一步说明如图4所示的本发明实施例的总体情况。本实施例的单炉膛裂解炉F-009采用四大组进料，原料进入对流段后进一步分为八小组，以节省调节阀与管线投资，对流段盘管在横跨段处合并为两条分配管，单根分配管直接通过文丘里分为3组进入2-1型辐射段，每组28根一程管，出辐射段为每组14根二程管，共六组，出辐射段的每根炉管都装有贴壁式热电偶，热电偶实时值传至DCS系统，作为裂解炉出口温度的控制器的输入过程值，通过DCS逻辑可计算出每组平均COT(TY09011～6)。

以第一组为例，该组的平均COT(TY09011)计算方法如下：

TY09011＝ΣAi/14，

Ai＝TT09011A～N(PV)；

若单根炉管COT坏值需被剔除，则公式如下：

TY09011＝Σ(Ai*Si)/Σ(Si)，

式中：

Ai＝TT09011A～N(PV)；

Si＝TT09011A～N的好值数(0＝坏值；1＝好值)。

六组平均COT(TY09011～6)计算完成后，再通过DCS逻辑取平均值得到裂解炉总COT(TY09000)，计算公式如下：

TY09000＝ΣRt/6

Rt＝TY09011～6(每组平均COT)；

TY09000作为裂解炉总COT实时值被传输至每组炉管的计算模块，该值与裂解炉总COT设定值比较后传输给底部燃料气控制器，调节底部燃料气量，控制裂解炉总COT。各组温差调节器TDIC09011～6分别根据本组平均COT(TY090011～6)与总COT值的差值进行侧壁燃料气压控阀的开度控制，TDIC09011～6还可以经一个侧壁燃料气压力高选器传输给相对应组的侧壁燃料气压控阀，调节对应组侧壁燃料气量来消除各组COT(Y09011～6)的偏差，保证各组炉管的辐射段出口温度(COT)一致。

本发明实施例提供了一种裂解炉温差控制方法，该方法可应用于本发明任意所述的裂解炉温差控制系统和裂解炉，控制方法如图5所示，包括：

首先，计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值；

然后，根据每组炉管的所述差值调节对应的侧壁燃料气控制阀的开度。

其中，裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置同样数目的控制阀，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量以调节相应组的炉管的辐射段出口温度COT。

在一些实施方式中，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

在一些实施方式中，传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

在一些实施方式中，根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的侧壁燃料气控制阀的开度。

在一些实施方式中，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

本发明实施例提供了一种裂解炉，包括本申请的裂解炉温差控制系统。

本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有程序指令，该指令用于使得机器执行本申请的裂解炉温差控制的方法。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种裂解炉温差控制系统，其特征在于，包括：

多个控制阀，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量；以及

控制器，用于分别计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值，并根据该差值调节对应的控制阀的开度，以使得各组炉管的辐射段出口温度COT一致，

其中，裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的控制阀的开度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

6.一种裂解炉温差控制方法，所述裂解炉的侧壁燃料气喷嘴按辐射段裂解气出口组数分组，对应于裂解炉的辐射段裂解气出口分组数目设置多个控制阀，每个控制阀用于控制一组侧壁燃料气喷嘴的流量以调节相应组的炉管的辐射段出口温度COT，该方法包括：

计算每组炉管的COT平均值与全部炉管的COT平均值的差值；

根据每组炉管的所述差值调节对应的控制阀的开度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述裂解炉的原料总流量控制器，对各组炉管的原料进料量进行投串级控制，以使得各组炉管的原料进料量相同。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，传输所述全部炉管的COT平均值给裂解炉的底部燃料气控制器，以调节底部燃料气量。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据每组炉管的所述差值与预设的最小值之中较高者调节对应的控制阀的开度。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述每组炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_t＝ΣA_i/N，(i＝1,2,3…，N)，

其中，R_t为第t组炉管的COT平均值，A_i表示该第t组炉管中第i根炉管的COT值，N为第t组炉管中炉管的数量，若单根炉管的COT为坏值，则不计入数量；

所述全部炉管的COT平均值通过下述公式被计算：

R_M＝ΣR_t/M，(t＝1,2,3…，M)

其中，R_M为全部炉管的COT平均值，R_t为第t组炉管的COT平均值，M为炉管的总组数。

11.一种裂解炉，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的裂解炉温差控制系统。

12.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行如权利要求6-10中任一项所述的裂解炉温差控制的方法。