高低压脱丙烷塔的运行方式转换及优化

高、低压脱丙烷塔的运行优化,主要是为了解决高压脱丙烷塔塔顶冷凝器泄漏后的切出检修问题,也是乙烯装置在低负荷运行状态下的一种操作尝试。通过改造局部流程,将高压脱丙烷塔的功能完全转移到低压脱丙烷塔中,实现了由双塔双压向单塔低压脱丙烷的转换。并且经过运行优化,实现了单塔的运行操作,关键组分的控制接近设计值。     

乙烯分离流程联塔系统的大规模联立动态模拟

在乙烯生产流程中,以脱丙烷塔与脱丁烷塔的复杂联塔系统作为研究对象,根据机理建立双塔联立的动态数学模型.该联塔数学模型是一个大规模的微分代数混合系统(DAEs),包括了精馏塔、控制器、阀门、泵等多种操作单元和设备.动态模拟实质即为求解这个大规模的DAE系统.文章以动态模拟软件gPROMS为建模工具和模拟环境,通过调用大规模DAE求解算法,模拟联塔的动态操作过程,并与Aspen Plus稳态模拟结果进行了比较和分析.     

高低压脱丙烷系统流程探讨

扬子乙烯装置扩能改造中将脱丙烷系统,由原单塔操作改为高、低压双塔脱丙烷。但在实际运行中由于进料流量增大,组成发生变化,造成低压塔频繁发生液泛,高压塔釜温度增高,再沸器运转周期缩短。为此,对改造后的流程又做了局部修改,并使之实现了稳定操作。     

乙烯装置双塔脱丙烷操作条件探讨及优化

对乙烯装置双塔脱丙烷流程的工艺操作参数进行了优化，针对具体的装置将原单塔脱丙烷改造为双塔脱丙烷，并设定合理的工艺操作参数，达到节省能耗投资的目的。     

脱丁烷塔碳四产品质量波动原因及处理

分析了脱丁烷塔系统混合碳四产品质量波动原因,通过工艺调整、注分散剂、将闲置的低压脱丙烷塔改造为脱丁烷塔并与原塔系统实现并联、替代操作等措施,科学运用γ射线扫描、带压封堵等先进技术,在线处理了脱丁烷系统堵塞问题,从而以最少的投入较好地解决了装置混合碳四产品质量波动的问题.     

一种基于经验增强的实时优化方法MEO

根据实时优化问题的特点,提出了一种实时优化方法——MEO(mnemonic enhancement optimization),它是一种高效的基于经验增强的实时优化方法。设计了MEO框架及其具体实现步骤,基于Aspen Plus平台开发了MEO通用代理服务器系统。结合Aspen Plus OOMF 脚本语言与AOS NLP/NLA接口混合编程实施了MEO通用代理服务器系统。并应用脱丙烷塔和脱丁烷塔的联塔系统及大规模乙烯分离系统进行测试,结果显示相比于传统方法,MEO不但具有很好的实时性和收敛性,而且具有很好的鲁棒性和开放性,为实时操作优化的进行奠定了基础。     

碳三阻聚剂在兰州石化大乙烯的应用

针对碳三阻聚剂产品PETROFLO-20Y97在兰州石化470 kt/a乙烯装置脱丙烷、脱丁烷系统的应用进行了总结。裂解原料的变化造成二烯烃含量增加。低压脱丙烷塔再沸器的运行周期越来越短,影响装置的长周期运行。通过分析脱丙烷、脱丁烷系统的运行状况,调整了碳三阻聚剂的注入方案和脱丙烷系统的部分工艺参数,有效提高了再沸器的运行周期。     

乙烯装置脱丙烷塔结垢与模拟计算的探讨

乙烯装置脱丙烷塔主要是接收前系统脱乙烷塔以及凝液汽提塔来的碳三以上馏份的物料,经过精馏操作,将碳三馏份从塔顶分出,送往后系统生产纯度>99.6%的聚合级丙烯,塔釜产品则送往脱丁烷塔生产碳四产品和裂解汽油产品。由此可以看出,脱丙烷塔是前后系统联结的纽带,是生产丙烯和碳四的“咽喉”,如果该塔发生故障,将影响乙烯装置的两个主要产品的质量。由于脱丙烷塔操作温度较高,烯烃浓度     

脱丙烷工艺的选择

脱丙烷操作是乙烯装置分离系统的重要单元之一。来自脱乙烯塔和凝液汽提塔的釜料进入脱丙烯塔,通过塔的分馏作用把进料分离成塔顶的 C_3馏分和塔釜的 C_4及更重组分。C_3馏分经加氢脱除丙炔和丙二烯,然后送往丙烯精馏塔,得到产品丙烯,C_4及更重组分送往脱丁烷塔。     

茂名乙烯装置脱丁烷塔堵塞原因分析及对策

茂名2号乙烯装置脱丁烷塔长时间运行,进料中的不饱和烯烃组分发生聚合结垢堵塞塔盘,降低了脱丁烷塔的分离效果,导致脱丁烷塔塔釜中碳四损失升高.针对脱丁烷塔碳四损失严重的问题,利用闲置的2号裂解汽油加氢装置后脱戊烷塔对其进行了流程改造,将脱丁烷塔与后脱戊烷塔串联操作,脱丁烷塔塔釜的物料采出作为脱戊烷塔进料,进一步分离回收碳四...     

基于(火用)损失分析的反应精馏塔板上反应体积的优化设计

针对以选择性为主要目标的反应精馏塔设计中反应段塔板上反应体积或催化剂的分配问题,提出一种基于热力学(火用)损失分析和流程模拟计算相结合的优化设计策略。为了深层次分析反应精馏塔板上(火用)损失的原因并为制定调优方向提供理论依据,将塔板上的总(火用)损失区分为物理(火用)损失和化学(火用)损失两部分并分别进行计算。在此基础上,将建立的(火用)损失计算方法和流程模拟技术相结合,将反应段塔板上的反应体积的分配和对应的(火用)损失分布相关联,以再沸器热负荷最小为目标,通过建立的方法对反应体积的分配逐步调优,可实现反应精馏塔的优化设计。方法的有效性通过环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏体系进行了验证。结果表明,与普遍采用的塔板上等反应体积分配的设计方法相比,通过本文建立的优化分配方法,可使系统的能耗降低18%以上,同时结果优于文献值。     

原油蒸馏塔的内外不可行路径优化方法

针对原油蒸馏塔的特点 ,将蒸馏塔模拟的内外法与优化的不可行路径法结合 ,提出原油蒸馏塔的内外不可行路径法 .对某原油蒸馏塔的优化计算表明该方法能提高计算速度 ,并取得较好的优化效果 .     

乙烯和苯催化精馏合成乙苯过程非平衡级模拟

对苯与乙烯合成乙苯的催化精馏过程建立了非平衡级模型 .在计算中对方程进行了一定程度的简化 ,并对变量的取值范围进行了一定的约束 ,使牛顿型法适用性增强 .得到了催化精馏塔内的温度及液相组成分布 .模拟结果与试验结果比较吻合     

Nonsmooth model for dynamic simulation of phase changes

Dynamic modeling of processes involving phase changes can be challenging due to changes in the model equations caused by appearance and disappearance of equilibrium phases. Dynamic simulation of these processes requires the ability to detect the change in the number of phases and adapt the model to the new phase regime on the fly. In this work, an easy‐to‐use nonsmooth model for dynamic simulation of processes with vapor‐liquid equilibrium is presented. The presented model does not introduce any auxiliary variables or equations, nor does it require solution of an optimization problem to determine the new phase regime during the dynamic simulation. It can therefore be used for comprehensive simulation of, e.g., distillation columns, where the number of phases present can change during startup and shutdown. The nonsmooth model is illustrated through examples of an evaporator and a distillation column. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 3334–3351, 2016     

大规模非线性优化软件包UniOptima的设计和开发

根据将SQP算法应用于大规模问题求解的两种改造思路,并结合目前这方面的研究成果,在M atlab环境下开发了大规模非线性优化工具箱Un iOptim a。Un iOptim a包括两个非线性求解器RSQP和THSQP,RSQP专门应用于自由度相对较小的等式约束优化问题,THSQP则应用于一般的非线性优化问题。本优化工具箱采用M atlab语言开发,并与M atlab优化工具箱保持了良好的兼容性,大大方便了用户使用。求解器中设有很多优化选项,用户可根据不同情况或不同需要选择不同的优化选项,增强了用户和程序的交互性。     

热集成变压精馏乙二醇脱水系统的控制方案优化

针对热集成变压精馏乙二醇脱水再生系统存在的操作不稳定等问题,基于Aspen Plus和Aspen Dynamics软件,在全流程稳态模拟的基础上,对其进行了动态模拟及控制方案优化。设计了改进型控制方案CS2,与常规控制方案CS1相比,两个塔的操作压力的控制回路是相互独立的,高压塔的塔釜液位由再沸器的导热油流量控制,低压塔的塔釜温度由塔釜的采出流量控制,再分别对进料流量和进料组成中乙二醇含量的阶跃变动的动态响应特性进行分析。结果表明,控制方案CS1基本能够抵抗进料流量和进料组成扰动对系统的影响,但相关控制响应会出现一定的滞后性,难以保证产品满足要求。改进的控制方案CS2对相同的进料流量和进料组成扰动有更好的抵抗能力,控制性能显著提高,保证乙二醇的质量分数不低88%,趋于稳定时产品质量变化幅度小于2%,且该方案在实际应用中涉及到的操作相对简单。本文为相关双塔耦合过程的稳定控制提供了一种新思路,对于双塔耦合在其他体系的工程应用也有借鉴作用。     

SIMOP: Efficient reactive distillation optimization using stochastic optimizers

A methodology to improve the efficiency of stochastic methods applied to the optimization of chemical processes with a large number of equality constraints is presented. The methodology is based on two steps: (a) the optimization of the simulation step, which involves the optimum choice of design variables and subsystems to be simultaneously solved; (b) the optimization of the nonlinear programming (NLP) problem using stochastic methods. For the first step a flexible tool (SIMOP) is used, whereby different numerical procedures can be easily obtained, taking into account the problem formulation and specific characteristics, the need for specific initialization schemes and the efficient solution of systems of nonlinear equations. This methodology was applied to the optimization of a reactive distillation process for the production of ethylene glycol. Due to the complexity of the mathematical model, several different numerical procedures were generated, and their influence on the computational burden and on the reliability and accuracy of the optimization to reach the global optimum were studied. The results obtained suggest that in addition to the choice of design variables, the structure of subsystems associated to numerical procedures has a considerable impact on the performance of the optimizers.     

乙烯精馏塔异常工况在线侦测与控制

精馏塔是化工过程经常用到的一种分离设备,操作条件不当,易使精馏塔进入异常工况.正常工况时,出料温度随回流量增大而降低,模型增益为负;回流量继续增大,导致板效率下降,出料温度开始上升,模型增益变为正,精馏塔进入异常工况.针对此情况提出一种基于最小二乘法的乙烯精馏塔模型增益在线辨识方法,在线实时辨识出模型增益符号,根据辨识结果,判断乙烯精馏塔是否进入异常工况.建立正常与异常工况的乙烯精馏塔控制系统,根据模型增益辨识结果,由负反馈原理确定正常与异常工况中控制器正反作用,使得回流量和出料温度均控制在正常工况允许范围内,保证乙烯精馏塔在正常工况工作,实现乙烯精馏塔正常与异常工况控制.     

基于信赖域算法的精馏塔优化

从结构优化角度建立精馏塔优化的混合整数非线性规划(MINLP)模型,为了消除整数变量,引入绕流效率将MINLP问题转化为非线性规划(NLP)问题。针对得到的NLP问题提出一种优化方法,在该方法中采用结构优化中常用的信赖域优化算法进行求解,并应用虚拟瞬态连续性方程辅助优化中的稳态模拟。采用提出的优化方法对3个精馏系统进行设计优化,以不同初始值开始,均可得到令人满意的优化结果,表明所提优化方法具有良好的稳健性,对于较复杂的部分热耦合精馏过程仍然可以有效优化求解;信赖域算法在精馏塔优化中也表现出良好的收敛性。     

The second law optimal state of a diabatic binary tray distillation column

A new numerical procedure to minimize the entropy production in diabatic tray distillation columns has been developed. The method was based on a least square regression of the entropy production at each tray. A diabatic column is a column with heat exchangers on all trays. The method was demonstrated on a distillation column separating propylene from propane. The entropy production included contributions from the heat transfer in the heat exchangers and the mass and heat transfer between liquid and vapor inside the distillation column. It was minimized for a number of binary tray distillation columns with fixed heat transfer area, number of trays, and feed stream temperature and composition. For the first time, the areas of heat exchange were used as variables in the optimization. An analytical result is that the entropy production due to heat transfer is proportional to the area of each heat exchanger in the optimal state. For many distillation columns, this is equivalent to a constant driving force for heat transfer. The entropy production was reduced with up to 30% in the cases with large heat transfer area and many trays. In large process facilities, this reduction would ideally lead to 1-2 GWh of saved exergy per year. The most important variable in obtaining these reductions is the total heat transfer area. The investigation was done with a perspective to later include the column as a part in an optimization of a larger process. We found that the entropy production of the column behaved almost as a quadratic function when the composition of the feed stream changed. This means that the feed composition is a natural, easy variable for a second law optimization when the distillation column is a part of a process. The entropy production was insensitive to variations in the feed temperature.