常减压蒸馏装置及其换热网络的优化分析

摘要

随着世界人口的不断增长和工业的持续发展，能源短缺问题将越来越严重，生产中的能源成本不断增大，工业节能降耗已是大势所趋。石油化工是用能大户，而炼油厂常减压装置又是其中之最，约占整个炼油厂所用能量的20％-30％。因此对常减压装置及其换热网络的优化有着重大意义。 本文围绕这一主题，以某一炼油厂常减压蒸馏装置为工艺背景，把夹点技术和流程模拟技术综合使用，展开了如下工作： 1、本文深入研究了夹点技术在换热网络优化设计方面的原理，在用断开热负荷回路的方法对所得的初始网络调优时，发现一些热负荷回路出现了与以往夹点技术论述中所没有提及的新特点。用常规的方法对这些特殊的热负荷回路进行断开已不太适应，本文对此提出了改进的办法，通过流程模拟技术检验表明此方法是有效可行的。 2、本文研究了流程模拟技术的原理和方法，论述了大型化工流程模拟软件PRO-Ⅱ所用的组分数据、热力学方法及主要设备的水力计算方法，并对其使用的最优化方法作了探讨。 3、本文研究了常减压流程模拟模型建立的原理，用PRO-Ⅱ对全装置进行了模拟计算，最终确定了现场工况下各流体的组成、物流流率等数据，为换热网络优化设计奠定了基础；然后利用夹点技术，对整个系统进行了用能诊断，针对在用能诊断过程中发现的问题，利用夹点技术对换热网络进行优化设计，并用改进的断开热负荷回路的方法对初始网络进行了调优，得到综合效益最高的换热网络。新设计的换热网络与原设计相比，产生显著的节能效果。表明夹点技术与流程模拟技术结合使用，能发挥很大的节能降耗的作用，比单一使用一种方法更有效。 4、利用PRO-Ⅱ的优化技术，取常减压蒸馏装置三个塔的进料位置为优化变量，以全装置净收益为目标函数，进行了优化设计。按所得的最优操作参数运行与按原设计操作参数运行相比，取得了显著的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

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1文献综述

1.1引言

1.2换热网络的综合

1.2.1换热器网络综合方法

1.2.2换热器网络综合的发展方向

1.2.3换热器网络综合方法在原油预热系统中的应用

1.3流程模拟技术

1.3.1流程模拟技术概述

1.3.2流程模拟技术的作用

1.3.3流程模拟的方法

1.3.4流程模拟系统的发展

1.4本文的研究内容

2夹点技术及化工流程模拟软件PRO-Ⅱ的原理和方法

2.1夹点技术及其在换热网络的应用

2.1.1预先确定换热网络的最优△Tmin

2.1.2初始网络的设计

2.1.3对初始网络的调优

2.2流程模拟软件PRO-Ⅱ所用原理及方法

2.2.1 PRO-Ⅱ基本概况

2.2.2 PRO-Ⅱ所用组分数据和热力学方法

2.2.3 PRO-Ⅱ中塔和换热器的水力计算方法

2.3 PRO-Ⅱ所用的最优化方法

2.3.1优化算法的发展

2.3.2二次逼近法

3常减压流程模拟

3.1常减压蒸馏工艺及设计项目概述

3.1.1常减压蒸馏装置的工艺特点

3.1.2设计项目概述

3.2常减压流程模拟模型的建立

3.3常减压蒸馏装置模拟计算

3.3.1必要数据及选择

3.3.2计算结果

3.4计算结果与现场数据对比

4常减压装置换热网络优化设计

4.1夹点计算分析

4.1.1过程流股的提取

4.1.2原设计换热网络的夹点分析及用能诊断

4.1.3原设计换热网络的用能诊断

4.2初始网络的设计

4.3对初始网络的调优

4.4与原设计的对比分析

小结

5常减压蒸馏装置操作参数优化

5.1计算器与优化器的设定

5.2运行参数优化结果

5.3与原工况的对比分析

结语

参考文献

附录A PRO-Ⅱ常减压装置流程模拟图

附录B新设计的PRO-Ⅱ换热网络流程模拟图

附录C PRO-Ⅱ常减压装置操作参数优化流程模拟图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢