集中式提纯器的设置与具有中间等级氢气网络的优化

氢气系统的集成与优化对于炼厂合理配置氢气资源和降低生产成本具有重要意义。针对具有中间等级氢气分配网络系统,本文提出了先确定中间等级状态再设置集中式提纯器的氢气网络分步优化模型,分析了在具有中间等级氢气网络中优化设置集中式提纯器的策略,并通过实例阐明了本文所提出方法的有效性。研究表明:对于具有中间等级的氢气网络系统,集中式提纯器应设置在氢源与中间等级之间,本文所提出的优化方法不仅使氢气网络结构具有可扩充性,而且可降低氢气公用工程的用量,减少炼厂的用氢费用。     

具有最小压缩功的氢网络优化设计

炼油厂用氢装置多在高压下操作,为此配置有很多新氢和循环氢压缩机用于提升氢气流股的压力,从而消耗大量的压缩功,同时大量地增加了炼油厂的操作费用。因此,氢网络的优化,除了需要优化氢气公用工程的用量,减少整个网络的压缩功也十分重要。本文借鉴邻近算法的思想,进一步考虑压力约束,提出了改进邻近算法以及压力-浓度图,能够设计具有最小压缩功的氢网络。案例分析所求得的最小压缩功为16.435 MJ,压缩机数目为9个,比文献优化结果减少两个。     

简捷法确定提纯回用氢网络目标值

与只考虑直接回用的氢网络相比,具有提纯单元的氢网络能显著减少新鲜氢气的消耗量,但其设计及求解提纯目标值过程均更为复杂。对于单杂质、提纯单元采用固定浓度模型的提纯回用氢网络,结合此类网络的特点,提出了一种简捷法确定网络目标值。首先假设提纯后氢物流量足够大,由此得出初始提纯夹点。当初始夹点估算正确时,由夹点之下的需求物流和源物流的流量与杂质质量衡算即可得出提纯回用氢网络的目标值;当初始夹点估算不正确时,可以第一次计算结果为基础判断得出正确夹点,再增加一步简单计算,也可得到提纯回用目标值。计算实例表明本文方法计算简单且有效。     

多杂质氢气分配网络的动态优化研究

通过对某炼厂建立的氢气分配网络超结构模型,考察氢气所含杂质波动对氢气分配网络的影响规律。结果表明不同装置H_2S浓度的波动对氢气公用工程用量呈现出不同的影响规律。通常氢气用量较大装置中H_2S浓度波动对氢气公用工程的用量影响较大,但如果该装置H_2S浓度过高,无法作为其它装置的氢源,则其对氢气公用工程的用量影响较小。     

储氢提纯和氢网络的耦合优化

基于氢网络的集成以及AB₅型储氢材料LaNi_4.75Fe_0.25及LaNi_4.85Al_0.15的特性,对储氢提纯在氢网络中的应用进行研究。综合考虑LaNi_4.75Fe_0.25及LaNi_4.85Al_0.15储氢/放氢动力学,建立了储氢提纯氢网络的优化方法,根据单位质量储氢材料提纯的节氢能力和公用工程节省量与提纯参数的关系,确定最优提纯氢源浓度、最大公用工程节省量、储氢材料量和吸氢时间。用该方法对某炼厂氢网络和储氢提纯单元进行优化,结果表明,最优提纯氢源浓度为70%,提纯后公用工程可节省23.72%; LaNi_4.85Al_0.15作为储氢提纯材料优于LaNi_4.75Fe_0.25,其消耗量为991.26 kg。     

氢气系统集成优化与装置设备布置

氢气系统的集成与优化已成为化工节能减排的重要研究方向。文中在综合考虑装置占地因素和氢气提纯回用量的基础上,以年均总费用为优化目标,提出了工程项目中的氢系统优化方法,得出了固定投资费用曲线和总费用曲线。通过曲线分析表明设备布置占地和提纯回用的氢气量存在最优关系,获得最终氢系统优化方案。基于所提出的方法对某化工企业的氢系统和设备布置进行优化,结果表明:合理利用现有副产氢气,可以减少新氢用量、节约土地面积,从而使固定投资费用降低280万元/a,总费用节约1 038万元/a。     

提纯回用氢网络的夹点变化规律

在氢系统中引入提纯装置可以经济有效地提高氢气的回用率,是氢系统中广泛采用的方法。但引入提纯回用过程可能会影响氢系统的夹点位置,还可能使氢系统出现多夹点。由于夹点对系统性能的分析与优化具有极其重要的作用,而夹点位置的变化则会影响到用氢过程的匹配。在氢夹点技术的基础上,通过图示分析法,研究了在不同提纯产品浓度下提纯回用过程的夹点变化规律和趋势,对于考虑提纯回用的氢网络集成具有重要的意义。     

乙烯装置预冷系统换热网络的节能优化

利用虚拟温度法(流股有效温位)对国内某乙烯装置冷箱系统进行用能诊断分析,找出过程系统的用能"瓶颈",并针对低温过程传热温差较小以及冷公用工程采用中间公用工程的特点,提出了低温过程多流股换热器网络的综合方法;该方法能够有效的利用冷热流股的有效温位,使冷公用工程的操作费用达到最小,得到合理的换热网络,并且在优化流股传热温差贡献值过程中,考虑了各流股温度、传热膜系数和换热器材质的影响,因此可以用于不同材质、不同传热膜系数低温换热网络的设计和优化;将该方法应用于国内某乙烯装置冷箱系统的综合中,与现场用能情况相比,冷公用工程用量降低了44.5%;结果表明该方法在工程中是可行的.     

考虑多对耦合源阱的氢网络优化方法及其应用

在氢网络中,氢源氢阱通常连接于同一个耗氢反应器,为耦合源阱;反应器操作参数的改变影响该耦合源阱参数。在同一个氢网络中可能存在多对耦合源阱,考虑多对耦合源阱的氢网络优化能够进一步为炼厂降低氢耗,提高经济效益。通过分析氢网络的公用工程与多对耦合源阱的关系,推导确定了公用工程迁量与反应器耗氢以及耦合源阱之间的方程。据此建立了耗氢反应器参数和氢网络图像集成优化方法。案例研究表明,该方法简单、容易理解,能够直观给出公用工程迁量与反应器进口温度之间的关系。     

考虑多对耦合源阱的氢网络优化方法及其应用

在氢网络中,氢源氢阱通常连接于同一个耗氢反应器,为耦合源阱;反应器操作参数的改变影响该耦合源阱参数。在同一个氢网络中可能存在多对耦合源阱,考虑多对耦合源阱的氢网络优化能够进一步为炼厂降低氢耗,提高经济效益。通过分析氢网络的公用工程与多对耦合源阱的关系,推导确定了公用工程迁量与反应器耗氢以及耦合源阱之间的方程。据此建立了耗氢反应器参数和氢网络图像集成优化方法。案例研究表明,该方法简单、容易理解,能够直观给出公用工程迁量与反应器进口温度之间的关系。