[发明专利]操作炉的方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及炉的操作，炉具有多个燃烧器且包含多个过程管。特别地，本公开内容涉及具有改进效率的炉的操作，炉具有多个燃烧器且包含多个过程管。

背景技术

蒸汽烃(蒸汽甲烷)重整器是包含多个过程管(包括多于400个反应管的构造)的炉，每个管包含催化剂(例如，重整催化剂)用于运输过程流体(例如，蒸汽和烃)。炉例如可包括竖直延伸的过程管，过程管定位成平行的行，每行大约30至60个管。在两行管之间的距离为大约2至3米。管可竖直地延伸大约12米且具有100至150毫米的外径。管可定位成行，具有250至500mm的中心距。大约10至20个燃烧器可定位于两行管的每个集合之间。在炉中可包括总共八行或更多行的管和九行或更多行的燃烧器。

一般而言，工业过程的能量效率变得越来越重要。对于许多过程，诸如制氢，过程效率与监视和调节某个温度的能力相关。测量重整炉中重整管的温度可面临一些挑战。举例而言，当测量重整管上特定位置的温度时，在重整管的特定位置进行测量的不一致性可导致测量具有更大不确定性。在重整管上特定位置更精确地监视温度可通过允许更准确的数据用于过程控制而允许改进的能量效率。

炉管温度可沿着长度不同。在过程流动方向中，管可变得更热，因为过程流从炉取得热。过程管可由于吸热反应而冷却，即使在从炉中加热时。这种轴向变化是过程的部分。炉控制的传统方法需要测量温度。这可为管壁温度、过程气体温度或燃烧气体温度(或某些组合)。在炉控制的传统方法中，调整总燃料流量(或者在某些情况下，氧化剂或惰性物质)以控制温度，如在美国专利公告US2007/0104641中所述。也可做出调整以控制轴向温度分布。

管温度也可在管与管之间不同。如果存在轴向变化，需要比较在相同轴向位置的管以确定管之间的可变性。降低管之间的可变性或者控制该可变性可具有操作优点。此处所述的方法预期解决管之间可变性或炉平衡的问题。这作为传统控制方法的补充，传统控制方法调整总燃料流量(或者其它流)以控制温度。

调节具有过程管和用于加热过程管的多个燃烧器的炉中的温度也可能面临一些挑战。来自多个燃烧器的火焰加热联合温度测量不确定性的复杂相互作用因此具有有限的效率增益。

改进重整炉效率的一种方式是维持炉中预定高度处的过程管之间的温度一致性。因此，需要监视或测量在预定位置或高度处的每个过程管的温度以获得所需效率改进。此外，炉的过程管可处于很高内部压力(高达大约50大气压)和很高温度(高达大约950℃)下。因此，温度的微小变化可缩短反应管的操作寿命。举例而言，在高于管的设计温度大约10℃下操作可缩短管的操作寿命多达一半。维修和/或替换该管的成本可能较高，这是由于在管中使用特殊合金，需要这种特殊合金以允许管在炉的操作条件下继续存在。因此，除了试图获得效率改进之外，炉操作者也测量/监视管温度以避免超过管设计温度。

行业希望操作包含过程管的炉，其中在炉中预定高度处的过程管之间具有温度一致性。

发明内容

本发明涉及操作具有多个燃烧器的炉的方法，多个燃烧器中的每个具有与之相关的流率，该炉包含多个过程管。该方法包括：

(a)选择多个过程管的目标温度标准；

(b)在第一操作条件下测量第一温度信息，第一温度信息包括多个过程管中每个的数据；

(c)提供数学函数的估计，该数学函数表征多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化与多个过程管的至少一部分的个别温度变化之间的关系；

(d)使用数学函数的估计和多个过程管的第一温度信息来计算第一目标流率解集(solution set)，第一目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合多个过程管的目标温度标准相一致；以及

(e)根据第一目标流率解集调整多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第一阀以改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中至少一个，其中第一阀并不在炉的所有燃烧器的上游。

数学函数的估计可表示为

ΔT‾=G=Δu‾]]>