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.     

乙烯热裂解炉模拟平台的开发及应用

为实现满足多种原料与多种炉型组态的乙烯热裂解模拟,本文开发了乙烯热裂解炉模拟平台。该平台基于裂解反应动力学的严格机理模型和分子反应动力学模型,支持对多种热裂解原料的裂解过程模拟。模拟平台还具有多种炉型组态建模、多周期生产模拟、原料预处理,以及重要参数的多种方法回归等功能。该平台应用于兰州石化公司乙烯裂解炉的模拟,结果准确,符合实际生产。     

大乙烯生产调度应用系统的设计与实现

该文对兰州石化公司大乙烯生产情况进行了具体分析,设计出针对该装置的生产调度方案,实现各功能模块的数据录入、数据汇总,并最终生成生产调度日报表,实现该装置生产调度信息与公司总调度的接口,并且对生产调度日报表生成网页方便查询生产信息。     

乙烯裂解炉机理模型在线预报系统的设计与实现

乙烯裂解炉裂解产物收率的在线预报对于指导乙烯生产具有十分重要的意义.本文基于Kumar分子反应动力学模型,针对某大型乙烯厂SL-Ⅱ型裂解炉建立了该炉辐射段的裂解数学模型;采用C#和MATLAB混合编程技术开发了1套乙烯裂解炉产物收率在线预报软件系统;针对长周期运行的情况加入了模型在线调整功能,以随机搜索方式调整1次反应选择性系数,使模型能够及时与当前原料性质匹配.现场运行效果表明,系统的实时性和准确性满足生产要求,平均预报时间在10秒左右,乙烯等主要产物收率的系统预报值与工厂化验值的误差约2%:同时,系统具有良好的实用性,操作简便且运行稳定.该系统基于规范化的软件系统框架实现了乙烯裂解机理模型的实时运行和在线预报,以间接方式获得主要裂解产物收率的实时数据,为进一步指导生产过程优化、提高经济效益奠定了基础.     

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.     

乙烯精馏系统-脱丁烷塔智能操作优化

针对乙烯精馏过程,本文提出在线优化结构模型.为了避免复杂精馏过程建模和与大型流程模拟软件接口程序的时间延迟,提高模拟运箅速度,该模型结合神经网络的学习功能,用于精馏过程的模拟计算.采用改进的遗传算法,实现乙烯数字工厂中脱丁烷塔的在线优化系统,算法引入模式搜索技术和加速策略,满足在线优化的时间和精度要求.计算结果表明,该法具有运算时间短、收敛快的优点,能够满足在线优化的要求.同时,为该优化模型拓展到其它工艺过程提供参考.     

基于生产计划模型制定乙烯原料优化方案

将乙烯原料优化与企业生产计划优化相结合,既能保证乙烯生产企业的原料供给,又有利于提升石化企业的整体经济效益,实现了炼化一体化的目标.本文通过建立裂解产物收率模型预测乙烯裂解过程产物收率,并将其与图形化石化工业模拟系统(GIOPIMS)相集成,替换原有模拟系统中乙烯热裂解收率的固定经验值,建立起了与乙烯原料优化相结合的生产计划模型,并通过求解得到了最佳的排产方案.实例表明,集成后的系统不仅能够准确给出乙烯原料优化方案,优化了原料选择和配置,提高了企业经济效益,同时使生产计划模型更加符合实际情况.得到的优化方案效果更好.     

乙烯装置分离系统换热网络优化

针对某石化公司乙烯装置分离系统的用能现状,采用夹点技术对装置分离系统现有换热网络进行了节能研究。分别计算出换热系统的夹点温度及最小公用工程负荷,找出了现有换热网络中存在的问题,确立了装置换热网络节能优化的方向和潜力。通过对换热网络的优化改造,可实现装置的节能降耗,优化后的换热网络系统蒸汽消耗量节约26.45%,冷却水消耗量节约2.6%,乙烯压缩机功率可下降10.28%,丙烯压缩机功率可下降1.32%。     

SC-1型乙烯裂解炉先进控制系统开发与应用

针对SC-1型乙烯气液相裂解炉控制问题,提出了一种鲁棒性较强的先进控制策略,开发了由“DCS控制层”和“上位机控制层”构成的先进控制系统.该系统有效地解决了燃料热值波动对裂解炉裂解气出口温度的影响,减少了裂解气出口温度和裂解炉总加工量的波动,实现了“卡边”控制及生产过程的安全逻辑保护,优化控制器可一键投运和切除,解决了裂解炉控制问题的复杂性.该系统成功应用于兰州石化46万吨／年乙烯装置,大幅度提高了装置的平稳率,提升了双烯收率,降低了装置能耗.     

甲醇精馏系统的模拟与优化研究

应用Aspen Plus化工流程模拟软件,对甲醇双塔和三塔双效精馏工艺流程进行模拟与分析。以RadFrac为精馏塔的单元操作模型,且通过对比分析选择了较为合理的热力学物性方法。使用Aspen Plus灵敏度分析工具分别研究了回流比、进料位置、操作压力等工艺参数对甲醇精馏过程的影响,确定了适宜的操作条件以及优化方案。同时利用Aspen Plus自带的经济分析器对两种工艺系统进行经济性评估,为各企业提供最为经济合理性的工艺路线。模拟结果表明:在满足生产标准的条件下,甲醇三塔双效精馏系统相比于双塔精馏系统,具有产能高、产品质量好、能耗低的优点;三塔精馏系统总资本成本比双塔系统高11.32%,总工程消耗成本比双塔系统低48.94%。