低碳混合醇分离序列的合成与热集成工艺

为降低低碳混合醇的分离能耗,应用探试法、有序搜索法及调优法合成了一系列分离序列,并利用ASPEN PLUS软件中RADFRAC精馏模块,选用NRTL-RK热力学模型,对合成的各种分离序列进行模拟与优化,得到了各分离序列的工艺参数,设备参数及年总费用(ATC)。在此基础上,把塔间热集成精馏应用于以上得到的最优分离序列中,提出了两种热集成分离工艺并进行了优化计算,得到了相关数据。研究结果表明:热集成工艺具有明显的节能效果和显著的综合经济效益,其中热集成工艺2是分离本体系的最优工艺路线。     

常减压装置换热网络优化应用

常减压装置是炼油能耗大户,其用能水平的高低对炼油厂综合能耗有较大影响。而在完成装置核心工艺的用能优化基础上再进行换热网络优化,是常减压装置的节能重点。应用AspenPlus流程模拟软件,建立某炼油厂常减压装置及换热网络流程模拟模型,并应用热集成技术及夹点技术对装置进行用能分析,对常减压及换热网络进行热集成优化,提出操作优化方案和改造优化方案,提高常减压装置的用能水平和热回收水平。操作优化实施后,装置每年产生的实际经济效益为476.5万元。另结合夹点技术对换热网络进行了三个层面的分析,首先应用夹点技术绘制过程负荷性能图,查看换热网络有无违背夹点换热原则;然后查找有无交叉换热的换热器;最后对可利用的低温余热进行有效利用。提出了相应的改造优化方案,改造方案实施后,预计每年为企业节省400万元的操作成本。     

济南炼化气体分馏装置流程模拟优化

中国石化济南分公司采用Aspen Plus流程模拟软件,建立两套气体分离装置模型。对其工艺流程进行了模拟,计算结果与装置现场实际参数十分吻合。在此基础上,分析各工艺参数在不同条件下对产品质量及能耗的影响。在保证产品质量达标前提下,根据现有生产条件,离线模拟最佳的操作参数。针对存在的问题,依据模拟结果对操作参数进行优化,达到了降低能耗、提高产品收率的目的。通过在环境温度较低情况下脱丙烷塔降压操作,降低装置能耗,优化脱丙烯塔进料位置,提高丙烯回收率,调整C4塔进料量,增产MTBE,优化脱乙烷塔,停运进料泵,实现装置挖潜增效319.25万元/a。该模型的应用表明,Aspen Plus软件能够根据生产条件的变化,及时分析装置运行状态,模拟最优参数,指导生产,实现装置效益的最大化。     

芳烃联合装置模拟与优化（Ⅲ）——甲苯歧化／烷基转移单元的模拟与优化

甲苯歧化与C芳烃烷基转移工艺是大型芳烃联合装置中重要的工艺过程之一,其目的是将直接用途较少、相对过剩的甲苯和C,芳烃转化成用途广泛但供应不足的苯和对二甲苯。采用AspenPlus流程模拟软件。对芳烃联合装置中甲苯歧化／烷基转移单元精馏部分,包括汽提塔、苯塔、甲苯塔和重芳烃塔等进行模拟。通过模拟结果。对过程的关键参数,如回流比、塔底热负荷、塔压、塔顶采出量等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标前提下。选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。中国石化（S1NOPEC）共有PX装置7套,均有甲苯歧化／烷基转移单元．依据流程模拟提出的优化方案,实施后,合计实现装置挖潜增效2200余万元,降低了装置能耗。提升了装置经济效益,也提高了中国石化芳烃装置甲苯歧化,烷基转移单元的精细化操作水平。     

3.5Mt/a重油催化裂化装置吸收稳定系统优化

大连石化生产丙烯流程中,3.5Mt/a催化裂化装置液化气中乙烷含量对气体分馏装置的操作产生直接影响。脱乙烷塔顶排出乙烷时,会造成丙烯的伴随排放,造成经济损失。利用大连石化OTS平台的Unisim Design流程模拟软件,对3.5Mt/a催化裂化装置吸收稳定系统进行建模,分析影响液化气中乙烷含量的主要影响因素,并依据流程模拟结果,对操作条件进行寻优,进而指导装置生产。本次寻优只针对液化气中乙烷含量对气体分馏装置的影响,其他优化不在本次研究范围内。通过对装置实际操作条件的优化,液化气中乙烷含量较优化前下降0.684%(体积分数),干气中丙烯含量下降0.102%(体积分数),从2010年5月开始,至当年11月,已产生直接经济效益960万元。通过流程模拟软件指导装置生产,进行操作寻优,投资少,回报率高,见效快,是企业精细化管理的一条新路。     

流程模拟技术在延迟焦化装置上的应用

延迟焦化是石油加工中的一种主要加工过程,广泛应用于国内外的炼油厂。采用Aspen Plus流程模拟软件,对延迟焦化装置的分馏塔和吸收稳定单元(包括吸收塔、再吸收塔、解吸塔、稳定塔等)进行模拟,运用模型对过程的关键参数如分馏塔取热、柴蜡重叠度、富吸收油温度、中段回流、柴油回流量、蜡油返塔量、塔压、塔顶回流、吸收剂流量、温度等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标的前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。对中国石化所属15套装置依据流程模拟提出优化方案并予以实施,每年合计实现装置挖潜增效6546万元,在实现装置节能降耗的同时,也取得了可观的经济效益,提高了中国石化延迟焦化装置的精细化操作水平和管理水平。     

芳烃联合装置模拟与优化（Ⅱ）——芳烃抽提单元的全流程模拟与优化

利用AspenPlus流程模拟软件．建立芳烃抽提过程全流程模拟模型,抽提塔和非芳烃水洗塔采用Extract模型,提馏塔、回收塔、水分馏塔、溶剂再生塔采用RadFract模型,两相分离器采用Decanter模型,热力学采用NRTL或UNIQUAC方程,由于软件里溶剂环丁砜与烃类的二元交互作用参数缺失严重,采用试验和文献数据进行回归。通过模型,对芳烃抽提过程的关键参数,如溶剂比、返洗比、水洗比、溶剂温度、溶剂浓度、塔顶回流和塔底热负荷、塔压等进行综合分析,在权衡芳烃回收率和芳烃纯度、溶剂溶解度和选择性基础上,选择最优的操作参数,为芳烃抽提单元操作优化提供技术支撑。中国石化（SINOPEC）共有24套芳烃抽提／苯抽提装置（包括合资企业）,对其中的13套芳烃抽提／苯抽提装置实施了流程模拟优化方案,合计实现装置挖潜增效2900万元／a。     

芳烃联合装置模拟与优化(Ⅳ)——芳烃吸附分离单元的模拟与优化

对二甲苯(PX)是石油化工生产中的重要基本原料,来源于混合二甲苯。高纯度对二甲苯的分离方法主要有深冷结晶法、络合分离法、吸附分离法、共晶、磺化等,工业上采用的大多为吸附分离法。中国石化共有10套生产对二甲苯的装置,均设有吸附分离单元,大部分采用UOP公司的PAREX工艺技术。通常,为保证产品质量,装置操作往往偏于保守,操作方法以及操作参数设置不甚合理,过分离现象普遍存在,导致装置能耗增加。模拟移动床吸附分离设备的操作尚存在解吸剂用量大、公用工程消耗高、对二甲苯收率低等问题。采用Aspen Chromatography和Aspen Plus流程模拟软件,对芳烃联合装置中芳烃吸附分离单元,主要包括吸附塔、抽余液塔、抽出液塔和产品塔进行模拟,通过模型对过程关键参数如回流比、塔底热负荷、塔顶采出量等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标前提下,选择最优的操作参数,以降低装置能耗,提升装置经济效益。     

流程模拟技术在济南炼化聚丙烯装置上的应用

Aspen Plus软件是生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统,该软件经过20多年的不断改进、扩充和提高,已先后推出了10多个版本,成为公认的标准大型流程模拟软件,近年来逐步应用于中国各炼油、石化等过程工业生产装置中来。应用流程模拟技术建立的聚丙烯模型,可用于研究聚合物产量和聚合物密度、熔体流动速率、等规度等聚合物属性与各操作条件之间的关系,从而优化装置操作,提高产品产量和质量;同时可优化丙烯回收单元的操作,最大程度节能降耗。应用该模拟软件,对济南炼化10×104t/a Spheripol工艺聚丙烯装置的部分操作参数进行灵敏度分析,在提高产量、降低原料消耗、减少丙烯排放等方面取得了实效,全年可实现装置挖潜增效264万元,济南炼化聚丙烯装置流程模拟优化项目取得成功。     

MTBE装置Aspen Plus流程模拟应用效果

中国石化济南分公司应用Aspen Plus软件,对MTBE(甲基叔丁基醚)装置建模,较好地模拟了醚化反应、催化蒸馏、萃取、甲醇回收等过程,模拟数据与实际生产数据拟合程度较高。利用模型的工况和灵敏度分析等功能,对装置生产进行优化调整,通过降低催化蒸馏塔回流比来降低该塔的能耗;并对MTBE与催化汽油吸附脱硫(Szorb)装置的热联合进行改进,通过降低催化蒸馏塔的操作压力、降低塔底温度,提高重沸器温差,增加了取热深度,使热联合装置节约蒸汽量显著提高;降压操作也带来异丁烯转化率的提高以及MTBE增产的效果。通过定量分析甲醇回收塔、甲醇原料罐不凝气产量,采取回收至低压瓦斯系统措施后,减少了环境污染,增加了产品产量。通过对醚化后未反应C4的分离过程模拟,创新生产方案,采取新的反序分离流程,较好地将民用烃中的烯烃组分转化为重C4,不仅大幅减少了低价值产品的产量,解决了民用烃销售不畅的问题,而且重C4产品中的1-丁烯含量大幅增加,杂质的含量显著减少,产品质量显著提高,提升了装置的经济效益。     

镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟应用

镇海炼化4号柴油加氢装置设计处理能力为300×104t/a,进料由焦化汽柴油、催化柴油、直馏柴油组成,装置反应部分采用炉前混氢流程,设置热高分、热低分流程。热低分油、冷低分油混合后进入脱硫化氢汽提塔(T-2101)。装置分馏部分为双塔汽提流程。从2002年开工至今,运行情况总体良好。装置希望通过流程模拟,对目前运行参数和换热流程进行优化,改善装置运行工况。应用Aspen Plus软件,对装置分馏部分进行流程模拟,得到了与装置实际操作工况接近的理想模型,为装置优化操作、节能降耗及寻找生产瓶颈提供依据。本次模拟目标为初步应用,主要以模型为指导,研究增产石脑油时分馏塔顶回流比对汽油干点、柴油闪点温度的影响,以及提高T-2101塔汽提蒸汽量对塔顶硫化氢量的影响,实现了汽油产量增加2.37%和T-2101塔汽提蒸汽降低0.1t/h的目标。实施流程模拟优化后,装置全年共产生经济效益132.6万元,表明镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟优化取得成功。     

利用信息技术优化常减压装置的用能

原油常减压蒸馏装置耗能极大,约占整个炼油厂炼油用能最的20％～30％,该装置能耗的高低取决于常减压蒸馏塔的操作水平和换热网络能最回收利用的水平．采用流程模拟技术和热集成技术．对常减压装置用能情况进行分析．综合考虑常,减压拔出率与装置用能之间关系,找出两者之间的最佳操作点．可以优化常减压装置操作并提高换热网络热回收水平．提高原油换热终温．降低常减压装置能耗。     

聚丙烯聚合反应机理研究与流程模拟

聚丙烯由于其优异的热性能和机械性能,已成为最重要的热塑性产品之一,国内外聚丙烯产能迅速增长.中国石化(SINOPEC)共有35套聚丙烯生产装置,分布在24个炼化生产企业,总生产能力达到404×104t/a,可生产聚丙烯均聚物、共聚物、抗冲共聚物等产品.应用流程模拟技术建立的聚丙烯装置模型,可用于工程师研究聚合物产量和质量与聚合物密度、熔体流动速率、等规度等聚合物属性同各操作条件之间的关系,从而优化操作,特别是聚合反应参数,提高产品产量和质量.探讨了聚丙烯聚合过程反应机理,并应用美国AspenTech公司的Aspen Polymers Plus软件,对聚丙烯聚合过程进行模拟,通过调整聚合反应动力学参数,如活化能和指前因子,模拟每个牌号的熔融指数、等规度、每个活性中心上的产量、数均分子量、重均分子量,模拟误差可控制在4％以内,模型能够准确反映聚合反应动力学机理,应用模型,可以指导聚丙烯装置操作的优化、产品牌号的切换,实现装置节能降耗、挖潜增效.     

太阳能斯特林混凝土储热系统传热特性研究

设计碟式太阳能斯特林机混凝土储热系统,并对熔融盐及混凝土传热过程进行理论分析,对混凝土储释热过程进行模拟,运用多目标遗传算法进行优化,得到以下结论：在释热过程,选取290 ℃为流体出口的有效温度临界值,有效释热时间约2.1 h时,流体出口温度约为563 K,释热效率约为71%;高温混凝土和熔融盐沿着流程方向均存在一个温跃层区域,随着时间的延长,温跃层沿着流程方向逐渐向下游偏移,当温跃层移动到出口处时,熔融盐出口温度开始下降,温跃层占据的长度越小,储热系统效率越高;随着导热系数的增加,释热效率及有效释热时间提高。通过TOPSIS对解集进行重新排序分析,最优工况是蓄热量为2885 MJ、换热系数为672 W/（m·K）及储热效率为87%。     

流程模拟技术在荆门聚丙烯装置上的应用

运用Aspen Plus流程模拟软件,建立了荆门石化10×104t/a聚丙烯装置聚合与分离部分稳态流程模拟模型,利用严格的机理模型,更好地理解工艺过程,以及装置操作条件与产率和产品质量的关系,进而优化装置操作条件,提高加工负荷,降低装置能耗。对所建立的模型进行灵敏度分析,确定以"优化三乙基铝加入量,提高装置产能,以及调整给电子体DONOR的加入量,提高产品质量"作为装置优化的方向。将三乙基铝流量提高20%,同时,为抵消产品等规度下降的副作用,适当提高DONOR的流量(提高幅度为10%),这样装置生产成本得以降低,生产负荷提高了10%,而产品的质量指标保持不变。为了更合理的利用DONOR,在保证稳定生产的基础上,依据流程模拟计算结果 ,提高了反应器的密度控制值,同时了提高DONOR的加入量,装置产能得到进一步提升。应用流程模拟技术后,2010年提高聚丙烯产量0.5t/h,装置全年多创效益200万元。     

芳烃联合装置模拟与优化(Ⅴ)——二甲苯精馏单元的模拟与优化

二甲苯精馏单元是PX联合装置的重要组成部分,其作用是通过精馏的方法,将来自连续重整、歧化及烷基转移和异构化单元的C8+A原料分离成符合吸附分离单元要求的C8芳烃、歧化及烷基转移单元所需的C9+A。采用Aspen Plus流程模拟软件,对芳烃联合装置中二甲苯精馏单元包括二甲苯塔、邻二甲苯塔、重芳烃塔等塔设备及换热流程进行模拟,通过模型对过程的关键参数如回流比、塔底热负荷、塔压、塔顶采出量等进行综合分析,在各塔产品控制指标(PX纯度和OX纯度)达标前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。通过对中国石化四套PX装置中的二甲苯精馏单元进行模拟优化,合计实现装置节能效益881万元,并指导装置产品方案的切换,在降低装置能耗和提升装置经济效益的同时,也提高了中国石化芳烃装置二甲苯精馏单元的精细化操作水平。     

Unisim Design流程模拟在加氢裂化装置的应用

加氢裂化装置涉及高温高压反应,能耗较高、操作复杂。大连石化加氢裂化装置以减压蜡油为原料,生产航煤、柴油、液化气、轻石脑油及重石脑油。产品方案为最大量生产优质中间馏分油,也可实现多产重石脑油的工艺方案。该装置由反应、分馏及气体脱硫三部分组成。应用Honeywell公司的Unisim Design R390软件,采用PR模型建立大连石化3.6Mt/a加氢裂化装置流程模拟模型。基于模型考察了热高分温度对于循环氢纯度的影响,并建立吸收塔模型进行模拟,研究了胺液循环量、操作压力、MDEA浓度等条件改变对吸收效果的影响。结果表明:热高分入口温度由288℃降至275℃,在满足循环氢纯度的前提下,降低装置能耗,提升装置经济效益。实施后,每年可实现装置挖潜增效218.4万元。UniSim具有良好的模拟环境,能够得到准确的低分气处理系统的稳态模型。基于所建稳态模型的操作参数优化,降低装置能耗,每年可实现节约成本303.6万元。     

重油催化裂化装置能量优化研究

为实现重油催化裂化装置能量的合理利用,降低能源需求量,采用流程模拟软件Petro-SIM和FCC-SIM,对某企业重油催化裂化装置进行全流程模拟计算,并用于指导生产和改进操作.在装置全流程模型等能量集成优化技术平台基础上,利用最佳能量使用技术(BT)评估方法、TOTAL SITE全厂分析方法、夹点分析方法,对装置进行能耗评价.结合该企业炼化一体化公用工程系统现状,根据重油催化裂化装置能耗基准评价结果,在保证安全生产和经济效益前提下,提出多项符合生产实际的节能机会,最终实施优化方案6项,实现经济效益2314万元/a,年节能24.3kt标煤.为加强对已实施项目的管理,建立了能量优化项目跟踪与管理系统.用户使用时可以直观地看到每个周期各个节能项目的应用情况,包括节能量、经济效益、累计节能及累计经济效益等.     

化工生产装置离线优化方法探讨

对中国石化北京燕山分公司化工一厂生产过程中的操作工况优化问题进行了相关因素分析;介绍了使用流程模拟软件对化工装置进行调优的步骤;以精馏塔为实例,说明对化工装置进行离线调优在实际生产中的指导意义。     

甲苯二胺脱水过程的节能分析

从节能的目的出发，对甲苯二胺脱水过程进行热力学分析，改变工艺流程结构和操作参数，通过模拟优化对不同工艺方案进行比较。得到的单塔改进方案可降低有效能消耗约30％，工艺简单，适合老装置改造，而双效流程方案可降低有效能消耗约60％，比较适合新装置设计。