润滑油加氢处理装置模拟与节能研究

摘要

随着含硫原油和重质原油在加工原油中所占的比例日益增加，加氢技术在炼油工业中的地位越来越重要。但是国内加氢工艺综合能耗还存在参差不齐的现象。优化装置工艺过程，最大限度的回收热能，减少公用工程的使用量，现实意义重大。本文基于润滑油加氢处理装置流程数据对其进行了严格的流程模拟，并在模拟结果的基础上运用夹点技术对其现行换热网络进行了改造研究。主要工作内容如下：
　　基于润滑油加氢处理装置流程数据对其进行严格的数学模拟。首先，根据原料油馏程数据将原料油切割为“虚拟组分”，根据流程中涉及的物料体系，确定选取PENG-ROB状态方程作为物性计算方法，然后选取合适的单元模块，确定计算所需断裂的流股，选择WEGSTEIN收敛方法进行模拟计算。对比工艺过程参数模拟值与标定数据，结果表明，模拟值与标定值的相对误差均小于4%，模型可真实地反映装置实际运行状况。为下一步换热网络改造打下了夯实的基础。
　　根据2010年标定能耗数据，研究了各种能源比例的分布情况，得出了装置综合能耗高于设计能耗的主要原因：燃料气和1.0 MPa的能耗比例均高于设计能耗比例。
　　基于装置全流程模拟结果，利用夹点技术对现行换热网络进行了研究。首先根据物流提取原则提取物流数据，设定最小传热温差为20℃，绘制组合曲线，确定换热网络的最小冷公用工程为1528 kW，最小热公用工程为1342 kW，明确能量目标。根据换热网络改造技术，利用夹点理论对现行换热网络进行分析，发现有5处跨夹点传热，夹点之上使用了冷公用工程，夹点之下使用了热公用工程。针对违背夹点三原则的换热设备，提出换热网络改造方案1。经模拟后，节能1132kW；冷公用工程节能38.8%，热公用工程节能41.4%；节能量占原换热网络节能潜力的81.4%。
　　基于最大热回收换热网络，提出换热网络改造方案2。经模拟后，节能1342kW；冷公用工程节能47.7%，热公用工程节能50.9%。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

前言

1 文献综述

1.1 我国能源利用现状

1.1.1 我国能源消费的特点

1.1.2 能源利用效率状况

1.2 化工过程节能技术理论研究及进展

1.2.1 节能理论的研究

1.2.2 换热网络优化研究及进展

1.3 化工流程模拟

1.3.1 流程模拟技术

1.3.2 化工流程模拟软件

1.4 炼化企业的技术节能措施

1.4.1 工艺节能

1.4.2 单元操作设备节能

1.4.3 过程系统节能

1.5 过程系统优化在国内炼油企业的开展情况

1.6 国内炼化企业润滑油加氢装置节能研究

1.7 本课题研究的内容

2 润滑油加氢处理装置流程模拟及能耗现状分析

2.1 润滑油加氢处理工艺

2.1.1 润滑油加氢技术

2.1.2 装置工艺特点

2.1.3 装置工艺原理

2.1.4 装置工艺流程简述

2.2 装置工艺流程模拟

2.2.1 原料油虚拟组分的切割处理

2.2.2 物性方法的选择

2.2.3 模拟单元模块的选择

2.2.4 断裂流股及收敛方法的选择

2.3 流程模拟结果及分析

2.4 润滑油加氢处理装置能耗现状

2.5 本章小结

3 基于现有换热网络的节能研究

3.1 夹点技术

3.1.1 夹点及其意义

3.1.2 换热网络设计

3.2 换热网络节能潜力分析

3.2.1 提取物流数据

3.2.2 换热网络能量目标的确定

3.2.3 换热网络分析

3.3 现行换热网络节能改造

3.3.1 换热网络约束条件

3.3.2 现行换热网络改造方案

3.3.3 改造方案流程模拟结果

3.4 本章小结

4 最大热回收换热网络设计

4.1 夹点之上网络设计

4.1.1 夹点附近的物流匹配

4.1.2 远离夹点的物流匹配

4.2 夹点之下网络设计

4.2.1 夹点附近的物流匹配

4.2.2 远离夹点的物流匹配

4.3 完整设计及调优

4.4 最大热回收方案模拟结果

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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