基于虚拟对标的乙烯装置能效价值研究

为了有效分析乙烯装置的能效状态,寻找传统单一能效指标背后隐藏的节能机会,本文提出了以单位乙烯产品综合能耗和相关的8类影响因素共同为能效状态评价准则的乙烯装置能效价值层次模型.模型将乙烯装置能效价值建立在原料消耗量、乙烯收率、装置规模、负荷率、燃料、蒸汽、电、水等其它能耗和单位乙烯产品综合能耗的基础上,丰富了乙烯装置能效...     

多级闪蒸海水淡化系统的稳态模拟与优化

多级闪蒸海水淡化是提供淡水资源的重要方法之一,而装置的产水性能受进料海水温度等多个参数影响,对系统进行模拟分析和优化操作具有重要意义。本文针对典型多级闪蒸海水淡化流程系统,在建立系统严格机理模型的基础上,对影响产水性能的多个参数进行了分析,并在此基础上以日运行费用最小为目标对系统进行了优化研究。首先,基于质量平衡、能量平衡以及热传递方程等建立了严格的数学模型,该模型考虑了闪蒸室的结构、物性随温度和浓度的变化、非理想性的差异等基本的物理化学现象。然后,在MATLAB平台下对系统进行了模拟分析,讨论了闪蒸级数、海水温度、循环水量、蒸汽温度对系统产水性能的影响。最后,针对固定淡水需求,以日运行费用最小为目标研究了不同海水进料温度情况下的优化操作问题,得到了不同海水进料温度下最优的循环盐水流量、热排放海水流量和加热蒸汽温度,以及在此情况下的费用情况。结果表明,该优化操作与常规操作相比可明显的降低系统运行费用,提高其造水比。     

乙醇脱水制乙烯工艺流程模拟研究

本文开发了一种乙醇脱水制乙烯工艺。为降低装置能耗,提高乙烯回收率,乙烯精制单元采用由脱重塔和脱轻塔组成的双塔分离工艺,以避免使用高能耗的深冷分离设备。本文运用PRO/II流程模拟软件建立了乙醇脱水制乙烯全流程工艺模型,通过研究乙烯精馏单元精馏塔的理论塔板数、进料位置、回流比等参数对乙烯分离效果的影响,确定了较优的工艺操作条件;通过全流程模拟计算,得到全装置总体物料平衡,乙烯产品纯度达到99.98 wt%,乙烯回收率达到99.5%,乙烯精馏部分单位产品能耗为1.03MJ/t。     

PX氧化反应尾气冷凝系统的模拟与优化

精对苯二甲酸(PTA)是我国最重要的化工原料,本文以某大型PTA装置的对二甲苯(PX)氧化反应尾气冷凝系统为对象,基于工艺机理,建立了该系统的模型,实现了流程模拟,获得了工艺操作条件下各流股的组分信息。并在PX氧化反应热计算的基础上,利用模型,对PX氧化反应尾气冷凝系统进行了用能评估与优化,工业装置应用实施后,调整了两级副产蒸汽,有效提高了氧化反应热的利用率,改善了PX氧化反应过程的运行性能。     

渣油制氨气化—变换系统流程模拟

本文对UBE型渣油制氨的气化—变换系统进行稳态模拟。用马丁-候状态方程作为热力学模型来计算真实气体的热力学性质,并在此基础上引入平衡温距的概念来描述高温高压下的气化反应。根据Prausnitz提出的方法建立了8.7MPa压力下的汽液平衡模型,用校正的动力学方程来计算变换反应速度,采用序贯模块法进行了流程模拟。以设计工况为基准的实例分析表明模拟结果与实际数据符合良好。对各关键单元进行的模拟操作分析,为该系统的优化计算和改进现行操作工况提供了较好的依据。     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

改进布谷鸟算法在乙烯工业能效分析中的应用

通过考虑乙烯综合能耗计算方法、指标分解方法(Index Decomposition Analysis, IDA)和节能潜力分析方法，建立一种严格的乙烯能耗分析模型，并提出一种改进的布谷鸟算法应用于该模型进行辨识参数，得到乙烯生产耗能工质能源折算系数，基于能源折算系数得到综合能耗和节能量对乙烯装置进行能效评价。为了验证改进算法的有效性，对该算法在测试函数上测试，实验结果显示改进后算法具有较好寻优能力，明显优于粒子群算法和布谷鸟算法。最后，基于乙烯数据实例验证了该方法的可行性和有效性，可以很好地作为不同规模不同技术下乙烯标准能源折算系数计算的补充，为乙烯装置能效分析的准确性提供更为实用的方法。     

OCM法制乙烯中吸收塔的模拟

甲烷氧化偶联(Oxidative Coupling of Methane,OCM)法可实现由甲烷一步转化为乙烯.反应产物混合气要经过以甲苯为吸收剂的吸收分离工艺流程处理才能最终得到乙烯,而吸收塔是其中关键的设备.对甲苯吸收塔进行准确的仿真计算,对于指导生产过程的设计和操作有着重要的意义.通过建立吸收塔的数学模型,并运用化工动态流程模拟优化系统(Dy-nalnic Simulation & Optimization,DSO)平台对吸收过程进行了模拟.应用结果表明,整个仿真过程能够很好地反映出装置正常工况时的设备运行情况.仿真结果不仅可以作为操作人员分析生产过程的依据,而且还为改进设计和操作条件,以达到提高吸收塔处理能力和降低能量消耗,提供了有价值的参考.     

尿素水解系统的模拟与分析

结合NH₃-CO₂-Urea-H₂O（ACUW）体系扩展型UNIQUAC气液平衡模型、经验型液相焓值模型以及尿素水解反应动力学模型,建立了针对尿素水解系统的过程模拟数学模型并实现模拟计算,模拟结果能较好地描述尿素水解装置的实际情况。借助模拟程序分析了蒸汽流量、操作压力及进料组成对尿素水解系统的出气氨水比、排液氨含量的影响,可为企业的操作优化、节能减排提供理论指导和参考。     

基于Aspen Plus的蒸汽透平网络模拟和优化

针对乙烯装置蒸汽管网用能过程中存在的不合理现象,采用Aspen Plus化工流程软件对其中的蒸汽透平网络进行了模拟和优化.通过对单个透平的模拟,分析了透平抽汽量、进汽温度和排汽压力等操作条件的变化对透平效率的影响.在此基础上模拟了蒸汽透平网络,并以透平抽汽量为自变量、透平网络总进汽量为目标变量,通过MATLAB-Aspen Plus接口工具箱使用粒子群优化算法(PSO)对其进行操作参数优化.采用智能算法,避开了因在Aspen Plus中设置过多约束作为设计规定而导致模型不易收敛的不足;对于约束条件的处理,通过对不满足约束的粒子加以惩罚来实现.优化结果表明,在满足透平输出功率以及低等级管网蒸汽用量需求的前提下,通过合理分配各透平的抽汽量能够有效地降低透平网络超高压蒸汽(SS)消耗量,优化后的透平网络可减少超高压蒸汽用量0.6吨/小时.     

芳烃液液抽提过程模拟和优化研究

以环丁砜-芳烃-非芳烃抽提体系液液相平衡实验数据为基础,利用Aspen Plus化工流程模拟软件,开发了l套用于芳烃液液抽提装置模拟的稳态工艺模型。基于某石化企业实际运行数据,采用该稳态工艺模型实现了对芳烃抽提装置的过程模拟。结果表明,各塔工艺操作参数与工业实际情况吻合较好。在此基础上,通过灵敏度分析考察了反洗比、溶剂比和回流比等重要操作参数对产品质量及装置能耗的影响,获得了液液抽提装置的最佳工艺操作参数,如抽提塔反洗比为0.38,汽提塔溶剂比为1.06和溶剂回收塔回流比为0.80等。优化结果与目前实际运行工况相比,可有效降低蒸汽消耗。     

电网设备能效综合评估算法及其应用

为了降低电网能耗,为其设备优化升级提供指导,以电网主要设备为研究对象,建立了能效综合评估算法。首先分析电网设备能效影响因素,建立设备能效模型,从单类设备综合损耗率与单台设备损耗率严重超标台数率两个方面挖掘能效指标并给出指标计算方法。考虑到各指标对能效影响的重要程度是多方面的,建立递阶层次结构模型,采用层次分析法计算指标的权重值,同时采用模糊综合评价法计算指标的能效量化分值,以克服其模糊性。采用所建立的算法对某电网的主要设备进行能效分析评估,结果表明了该方法的实用性和有效性。     

基于OmeagaLand的乙烯装置仿真培训系统①

主要介绍了大型乙烯装置计算机仿真培训系统的开发及应用。详细说明了系统建模机理,硬件结构设计,软件设计及系统开发等的方法及特点。针对乙烯装置工艺复杂,涉及组分多的特点,按照工艺流程划分成不同单元,建立各单元物料和能量平衡关系、反应动力学关系,从而建立起乙烯装置严格的机理模型。序贯连接各个单元设备的仿真模块,构成完整仿真培训系统。还提供了建立汽油加氢机理模型的方法。系统模型测试稳态误差低于5%。     

基于数据包络分析的乙烯能效分析系统

乙烯工业是石油化工中的核心也是高耗能行业,评价乙烯企业的用能水平是实现节能降耗的基础.本文针对乙烯企业的能效分析问题,基于数据包络分析(DEA),提出了一种面向整厂级别的能效分析方法.该方法综合乙烯生产的各项投入产出计算其能效.并基于该方法利用Matlab Web Server构建了B/S架构的乙烯能效分析系统,实现了多个乙烯企业横向及纵向的能效分析,为企业了解其能效水平及趋势提供了参考依据.     

甲醇制烯烃产品分离过程能效分析

?分析方法是评估能级和能效的重要方法,也是指示过程能效优化方向的有效方法。本文以甲醇制烯烃(MTO)产品分离过程为背景,采用?分析方法,全面评价和剖析MTO产品分离过程的用能情况。首先在结合工厂实际数据及Aspen Plus流程模拟的基础上,获得?分析的基础数据;其次,对MTO产品分离过程的各个耗能单元进行详细的?分析,得到各个单元以及系统的?损及?效。结果表明,乙烯精馏单元的?效最低,其再沸器?损最大。可通过适当改变乙烯精馏单元的进料温度、回流量等操作条件,提高其?效水平。     

甲胺生产节能工艺的研究

甲胺是重要的有机化工原料,我国甲胺生产能耗一直远远高于国际水平.为了开发甲胺生产节能流程,全流程模拟某厂甲醇气相胺化法的甲胺工艺,逐个分析系统各个用能设备的能最利用情况,找出节能的关键环节,分3个步骤改进节能,首先在合成系统合理回收能量,提高装置的能量利用效率,能耗下降37%;再模拟优化分离系统5个精馏塔,找到最佳的操作参数,能耗下降20%;最后通过热量集成进一步节能18%.优化后的节能新工艺比原来节能36%,中压蒸汽、高压蒸汽、循环水消耗量降幅分别达50%、22%、40%,节省操作费用464万元/a,只增加少量设备投资,节能效果和经济效益显著.甲胺产品质量较优化前有提高.新的节能工艺为甲醇新装置的设计和原有装置的改造提供有益的参考.     

80万吨/年乙烯装置急冷油系统汽油分馏塔节能研究

为了降低乙烯装置的能耗,应该尽可能的回收裂解气中的能量。利用流程模拟软件Aspen plus对80万吨/年乙烯装置的急冷油系统建立模型,并将模拟值与设计值和实际值进行对比,模拟结果与设计值和实际值吻合的较好,误差范围在5%以内。为进一步对急冷油系统进行节能研究,将塔顶去往急冷水系统的低温位热量,转移为较高温位热量,提出在汽油分馏塔上部增设盘油循环系统,在汽油分馏塔的第16块塔板采出142℃的液相盘油908 t·h-1,经与工艺水用户换热并冷却至125℃后,返回汽油分馏塔第8块塔板,改造后的工艺为乙烯装置节省的蒸汽量和增加的稀释蒸汽量总和达23.73 t·h-1。     

乙酸丁酯反应精馏过程模拟设计

反应精馏偶合了反应和精馏两种单元操作,通过精馏促进反应,可以提高反应转化率和收率,为可逆反应的化工过程生产提供了新的设计途径。基于严格热力学分析计算,利用计算机模拟和优化手段。提出了乙酸丁酯反应精馏、分离纯化的生产流程。采用UNIQUAC方程表征乙酸-正丁醇-乙酸丁酯-水四元非理想体系的汽液平衡,首先,根据实验数据回归了热力学模型中的交互作用参数,并预测了体系中5个共沸物组成,模型的计算结果与实际数据吻合。基于平衡级模型,提出了由平衡反应器、反应精馏塔、倾析器和纯化塔构成的可行流程,对提出的设计流程进行了模拟、优化,得到了操作工艺参数。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。     

芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化

化工流程模拟软件不断发展,越来越多的化工装置开始采用流程模拟来优化装置的操作。基于精馏过程的实际运行数据,建立了能够良好描述装置实际运行工况的模型,实现了对芳烃联合装置邻二甲苯精馏过程的流程模拟。利用Aspen Plus建立装置模型,按照工艺条件及产品分离要求,使用设计规定工具,对采用精馏方式从混合C8～C10物料中分离邻二甲苯(OX)工艺进行研究。模拟结果与实际工业过程数据相符,能够满足工业建模的要求。基于模型,研究了进料塔板位置、回流比和塔顶采出量等变量对装置稳定运行的影响,从进料塔板,塔顶采出量和进料组分等方面提出了优化建议。研究结果表明:精馏塔塔顶采出量为OX产品主要杂质异丙苯(IPB)含量的显著影响因素。据此提出了包括回流比和塔顶采出量参数的优化方案,可以使主要杂质异丙苯的含量下降40%的同时,每年可节省燃料成本。     

乙烯裂解炉模拟优化系统(EPSOS)在工业装置上的应用

EPSOS是由兰州化工研究中心、兰州石化公司和清华大学合作开发的乙烯裂解模拟优化系统.该系统采用Kumar分子反应动力学模型,具有界面友好、可视化强和炉型组态灵活等特点,能够对乙烯裂解炉进行伞周期模拟及操作优化.EPsOs已经在兰州石化公司运行1年多,优化戍用结果表明,乙烯总平均产率比优化前提高了0.72%、三烯总收率提高0.55%.利用EPSOS系统能够较好的指导生产,对于提高乙烯生产装置的操作水平及经济效益具有重要意义.