催化裂化装置吸收稳定系统多变量操作优化研究

摘要

随着原油重质化与劣质化程度的不断提高，催化裂化反应－再生系统已经发展了许多新的工艺，而分馏系统一直沿用传统流程的设计，几乎没有多大的改变。反应－再生系统工艺的改变导致分馏系统包括主分馏塔与吸收稳定系统的操作参数与原有设计值相差很远。因此，为适应不断变化的新工艺必须对原有分馏系统的操作及换热网络做适当的优化。
　　 本文主要通过过程模拟与优化数学模型相结合来实现催化裂化装置分馏系统与换热网络的优化。首先对催化分馏塔进行火用分析，找出分馏塔能量优化的方向。然后，论文在催化裂化装置吸收稳定系统变量分析的基础上，认为富气压缩机出口压力、吸收塔操作温度和补充吸收剂量是制约吸收稳定系统物料消耗和能量消耗的关键，以它们为决策变量，以稳定塔塔底再沸器热负荷、解析塔塔底再沸器热负荷和干气流量为状态变量，建立了吸收稳定系统的大系统优化模型，并在此基础上提出了借助流程模拟软件数值解的广义梯度法求解方法，实现了吸收稳定系统的多变量操作优化。该求解方法不但可以应用于吸收稳定系统，对其他过程系统的优化也具有适应性。最后，在分馏系统优化的基础上对换热网络进行优化改造，并对改造后的换热网络进行基于温度变化的弹性分析。通过研究，建立了分馏塔火用分析的具体计算方法，具体介绍了利用过程模拟怎样实现单变量的操作优化，建立了吸收稳定系统多因素操作参数对装置效益影响的数学模型，并给出具体的数学计算方法，完善了基于温度变化的换热网络弹性分析方法。通过对某厂一套90万吨/年的蜡油催化裂化装置的实例研究分析，优化后年效益为323万元。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 能源形势及节能技术简介

1.2 催化裂化装置研究进展

1.2.1 反再系统

1.2.2 催化裂化装置工艺优化技术

1.2.3 吸收稳定系统

1.3 换热网络优化合成

1.4 化工过程系统最优化技术

1.5 本课题的研究意义、主要内容及创新

1.5.1 研究意义

1.5.2 研究的主要内容

1.5.3 本文的创新

第二章 催化裂化装置模拟方法分析

2.1 热力学方法的选取

2.2 塔板效率确定

2.3 工艺规定

2.4 算法选取[51]

2.5 催化裂化装置分馏系统的模拟策略

本章小结

第三章 FCCU分馏系统及换热网络的优化策略

3.1 FCCU分馏系统塔的操作优化

3.2 吸收稳定系统操作参数的优化

3.2.1 单个操作参数的优化

3.2.2 多个操作参数的同步优化

3.3 换热网络的优化合成及弹性分析

3.3.1 换热网络的优化合成

3.3.2 换热网络的弹性分析

本章小结

第四章 实例研究

4.1 催化裂化装置现场操作数据及模拟

4.1.1 催化裂化装置基础数据

4.1.2 蜡油催化裂化装置现有操作参数状况下的流程模拟

4.2 催化裂化装置主分馏塔的操作及解吸塔进料工艺优化

4.2.1 主分馏塔的操作优化

4.2.2 解吸塔进料方式的优化改进

4.2.3 解吸塔进料方式优化后主要运行结果比较

4.3 吸收稳定系统操作参数的优化

4.3.1 吸收稳定系统中单变量参数的优化

4.3.2 吸收稳定系统操作参数的协同优化

4.4 催化裂化装置工艺换热网络的优化改造及弹性分析

4.4.1 换热网络的优化改造

4.4.2 换热网络的弹性分析

本章小结

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢