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连续重整装置模拟与节能研究

关注热度:102   来源:新能源学术论文  作者:马晓明
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【摘要】:连续重整装置是石油炼制的主要加工过程之一,由于其加工流程的特点及重整反应的化学特征,该装置目前是炼油厂中能耗最大的装置之一,对全厂的能耗指标影响较大,对其采取有效的节能措施,来达到装置的节能增效是十分必要的。目前国内外学者对于连续重整装置的节能研究大都是针对单元设备或局部过程,缺乏对装置的总体优化和集成,因此研究结果的局限性比较大,装置的生产能耗没有明显降低。本文对某连续重整装置进行了严格的数学模拟,在此基础上运用夹点技术对其换热网络进行了优化,并研究了装置中精馏塔与过程系统的热集成,具有非常重要的实用价值和现实意义。 利用Aspen Plus软件对连续重整装置进行了严格的数学模拟。首先,AspenPlus根据馏程分析数据把原料油切割为虚拟组分,以此作为装置进料;然后,选择合适的物性方法、单元模块和收敛方法,同时规定各单元模块的过程参数,对连续重整装置进行了模拟计算。工艺流程模拟的结果与现场数据吻合良好,说明所选用的单元操作模型及物性方法对于连续重整工序是准确可靠的,因此模拟结果能为连续重整装置的节能研究提供准确的基础数据。 基于流程模拟结果,提取了基础物流数据,在不改变工艺过程的前提下,利用夹点技术,对换热网络进行节能研究。分别基于现有换热网络和最大热回收网络,提出了节能方案1和节能方案2。节能方案1相对于原换热网络,热公用工程节能15.4%,冷公用工程节能25.1%;节能方案2相对于原换热网络,热公用工程节能19.7%,冷公用工程节能32.0%。 对装置进行了能量集成研究,实现了精馏塔与过程的热集成。对装置重新进行模拟,提取物流数据,利用夹点技术进行换热网络的节能研究,提出了两个节能方案。相对于原换热网络,节能方案3热公用工程节能20.3%,冷公用工程节能33.2%;节能方案4热公用工程节能23.8%,冷公用工程节能38.9%。 对各节能方案进行了经济效益分析,节省的总操作费用最多且投资回收年限最少的是节能方案4:节省的总操作费用为1963万元/年,投资回收年限为0.61年,最终确定节能方案4为最佳节能方案。
【关键词】:连续重整 流程模拟 换热网络 夹点 热集成 节能
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TE624
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 符号说明10-11
  • 前言11-12
  • 1 文献综述12-26
  • 1.1 化工流程模拟技术12-15
  • 1.1.1 稳态流程模拟12-13
  • 1.1.2 动态流程模拟13
  • 1.1.3 化工流程模拟技术的现状及发展趋势13-15
  • 1.2 化工过程能量集成与优化15-22
  • 1.2.1 数学规划法16-17
  • 1.2.2 人工智能法17-18
  • 1.2.3 夹点技术18-22
  • 1.3 连续重整装置节能技术研究进展22-23
  • 1.4 论文主要研究内容23-26
  • 2 连续重整装置流程模拟26-38
  • 2.1 连续重整装置的流程简述26-32
  • 2.1.1 预处理26-27
  • 2.1.2 重整反应27-28
  • 2.1.3 催化剂再生28-32
  • 2.2 连续重整装置的流程模拟32-35
  • 2.2.1 原料油的虚拟组分切割32-33
  • 2.2.2 物性方法的选择33-34
  • 2.2.3 单元模块的选择34
  • 2.2.4 断裂流股和收敛方法的选择34-35
  • 2.3 模拟结果与分析35-36
  • 2.4 本章小结36-38
  • 3 连续重整装置换热网络节能研究38-70
  • 3.1 夹点技术设计换热网络38-41
  • 3.1.1 最大热回收网络的形成38-39
  • 3.1.2 最大热回收网络的调优39-41
  • 3.2 连续重整装置换热网络用能分析41-46
  • 3.2.1 提取物流数据41-42
  • 3.2.2 能量目标的确定42-43
  • 3.2.3 现有换热网络的用能分析43-46
  • 3.3 连续重整装置换热网络节能改造46-68
  • 3.3.1 基于现有换热网络的节能改造(节能方案 1)46-53
  • 3.3.2 基于最大热回收网络的节能改造(节能方案 2)53-68
  • 3.4 本章小结68-70
  • 4 连续重整装置能量集成节能研究70-114
  • 4.1 精馏单元与过程系统的能量集成70-72
  • 4.1.1 精馏单元在过程系统中的合理放置70-71
  • 4.1.2 调整精馏塔操作以改善系统热集成71-72
  • 4.2 连续重整装置能量集成节能研究72-85
  • 4.2.1 精馏塔的用能现状72-73
  • 4.2.2 背景过程总组合曲线73-74
  • 4.2.3 汽提塔 C102 与背景过程的热集成74-78
  • 4.2.4 预分馏塔 C101 与背景过程的热集成78-80
  • 4.2.5 脱戊烷塔 C201 与背景过程的热集成80-83
  • 4.2.6 C4/C5 分离塔 C202 与背景过程的热集成83-85
  • 4.3 连续重整装置过程改变后换热网络节能研究85-111
  • 4.3.1 提取物流数据85-86
  • 4.3.2 能量目标的确定86
  • 4.3.3 过程改变后换热网络的用能分析86-89
  • 4.3.4 基于现有换热网络的节能改造(节能方案 3)89-95
  • 4.3.5 基于最大热回收网络的节能改造(节能方案 4)95-111
  • 4.4 本章小结111-114
  • 5 各节能方案经济效益分析114-130
  • 5.1 节能方案 1 经济效益分析114-118
  • 5.1.1 节省的总操作费用114-115
  • 5.1.2 设备投资费用115-118
  • 5.1.3 投资回收年限118
  • 5.2 节能方案 2 经济效益分析118-121
  • 5.2.1 节省的总操作费用118-119
  • 5.2.2 设备投资费用119-121
  • 5.2.3 投资回收年限121
  • 5.3 节能方案 3 经济效益计算121-124
  • 5.3.1 节省的总操作费用121-123
  • 5.3.2 设备投资费用123-124
  • 5.3.3 投资回收年限124
  • 5.4 节能方案 4 经济效益计算124-129
  • 5.4.1 节省的总操作费用124-126
  • 5.4.2 设备投资费用126-128
  • 5.4.3 投资回收年限128-129
  • 5.5 四个节能方案对比分析129
  • 5.6 本章小结129-130
  • 结论130-132
  • 参考文献132-136
  • 致谢136-138
  • 攻读硕士期间主要研究成果138-139


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关键词: 连续重整

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