柴油加氢装置过程模拟与节能研究

针对某炼油厂处理量为3.5 Mt/a的柴油加氢装置,应用Aspen Plus流程模拟软件建立了装置的数学模型,计算得出了与现场标定数据比较吻合的模拟结果。根据计算结果,利用夹点技术对其换热网络进行节能分析与改造。首先以夹点温差为20℃,确定换热网络能量目标。该装置换热网络的夹点温度为95.4℃,最小热公用工程量为5 085.7 kW,最小冷公用工程量为20 613.9 kW,与现有换热网络热公用工程13 870.8 kW相比,存在8 785.1 kW的节能潜力。然后消除违背夹点规则的不合理换热匹配,进一步优化,并提出了改造方案。该方案新增7台换热器,可节约热公用工程8 450.5 kW,约降低了60.9%的能耗,取得了良好的节能效果。回收期为0.67年。     

MTBE裂解制异丁烯装置换热网络节能研究

采用夹点技术对某MTBE裂解制异丁烯装置的现有换热网络进行了节能研究，找出了现有换热网络中存在的问题，通过对换热网络的分析和优化改造，实现了装置的节能降耗。现有换热网络热公用工程量为2154．95kW，冷公用工程量为2094．65kW，通过夹点分析确定了最小热公用工程用量为1869．83kW，最小冷公用工程用量为1809．53kW。参考央点设计原则和现有的换热网络结构，提出了优化改进方案：拆除了一台加热器和一台冷却器，新增了三台换热器。经过优化改造后，节约热公用工程量285．04kW，节能13．227％；节约冷公用工程量285．04kW，节能13．608％。     

环氧丙烷装置换热网络的分析与优化

利用夹点技术对某环氧丙烷装置换热网络进行了分析,并提出优化改造方案。基于MATLAB的操作型夹点分析表明,现行换热网络夹点温差偏大(34℃)。优选夹点温差为20℃,可得最小加热和冷却公用工程量分别为1 981 kW和9 132 kW,而现行换热网络中加热和冷却公用工程量分别为3 049 kW和10 201 kW,存在较大节能潜力。进一步分析表明,现行换热网络存在违背夹点设计原则的现象,导致用能不合理。考虑换热网络变动的复杂程度和经济性,提出了一种简便的优化改造方案,可减少冷热公用工程量各300.5 kW。     

甲基叔丁基醚装置的换热网络优化

采用了夹点技术对MTBE装置的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、最小传热温差以及最小公用工程负荷。找出了现有换热网络中存在的问题。通过对换热网络的分析和优化改造,实现了装置的节能减耗。改造后热公用工程消耗为63.3 kW,节能82.8%;冷公用工程的消耗为103.1 kW,节能73.7%。     

环氧氯丙烷装置过程模拟与节能研究

运用Aspen Plus对环氧氯丙烷装置进行了模拟。以模拟结果为基础,夹点技术为用能诊断工具,对装置的用能情况进行分析并提出节能建议。将模拟结果与实际操作数据对比后可知,建立的数学模型能够反映装置的运行情况,模拟结果能够作为进一步节能研究的基础数据。依据经验判断法,装置的夹点温差设为20℃,利用总组合曲线,确定系统需要的最小热公用工程用量为8 635.44 kW,最小冷公用工程用量为17 904.07k W。对比可知,装置冷、热公用工程的节能潜力分别为3 152.92、3 158.53 kW。对换热网络中不符合夹点设计规则的换热匹配进行改造,提高能量的回收率。改造后的方案需新增4台热交换设备,可节约2 875.13 kW的公用工程,热公用工程可节约24.39%的能耗,冷公用工程可节约13.65%的能耗,投资回收期为0.18年,对环氧氯丙烷装置的节能研究具有一定的指导意义。     

基于夹点技术的汽油加氢装置换热网络节能研究

为了保障炼油厂加氢炼化装置的有效运行、解决资源浪费现象,要基于现有的换热网络,利用夹点技术完成分析。通过数据换算以及模拟,可以了解夹点技术加氢电化装置换热网节能效果较佳,将夹点温差设置为20℃,可以计算出该装置的换热网络夹点温度为125℃。最小的工程计算量为10 449 kW,最小冷公用工程量为49 193 kW。由此可见,换热网络不合理情况执行的对应节能改造方案,可节能约57.89%的热公用工程以及27.76%的冷公用工程,有极佳的经济效益。     

低温甲醇洗装置低温段系统能效优化

采用夹点技术对某60万t/a煤气制甲醇项目低温甲醇洗装置低温段换热网络进行节能潜力分析,明确了该单元公用工程消耗的目标值和设计值,找出了用能不合理的环节和原因,揭示了工艺优化方向和节能潜力。基于在较小的经济投入下获得更大的改造经济效益,提出了几种换热网络改造方案,并确定了最终方案,优化结果可节约冷公用工程液氨制冷剂735.38 kW,为需要制冷剂作为冷公用工程的低温系统换热网络优化提供参考依据。     

METSIM在亚熔盐铬盐清洁生产工艺流程设计中的应用

针对亚熔盐铬盐清洁生产工艺能耗大、热利用率低的问题及工艺放大的需求,采用METSIM软件对此工艺进行了物料和能量衡算,得到了各股物流的详细信息,为工艺放大提供参考;采用夹点技术进行换热网络优化,优化后的热交换网络可使热公用工程及冷公用工程用量分别减少31.5%和31.7%,总热利用率提高11.0%.     

异丁烯提纯装置换热网络的能效分析

基于Aspen Plus对抽余C₄提取高纯度异丁烯的工艺流程进行系统灵敏度分析,并以目前我国用户最重视的能源消耗问题与投资成本问题等为改造优化目标,基于Aspen Energy Analyzer对换热网络进行优化分析。对系统灵敏度进行分析得出：在精制塔理论塔板数为36、回流比为5的优化条件下,精制后异丁烯的质量纯度可达到99.95%,回收率可达到99.6% 。本文从夹点理论概念设计法着手,对异丁烯提纯装置换热并对其换热网络进行能效分析,结果表明,在反应温度为60℃,D006树脂做催化剂,结合Aspen Energy Analyzer优化后的能耗参数,计算得出工艺流程的热公用工程用量达到1944.17kW,相比原工艺过程的用能节约了12.9％;冷公用工程用量达到3877.78 kW,相比原工艺流程节约了23.4%,大幅度提升节能降耗效果并节省投资,因此本研究可以为能量的更优利用提供理论依据和可行方案。     

甲醇制甲醛过程的模拟及能效优化

以4万t/a聚甲醛工艺为工业背景,采用Aspen Plus软件在考虑甲醛和水、甲醇间化学作用的情况下选用UNIFAC物性方程模拟了尾气循环银法甲醇制甲醛工艺流程,模型计算结果与工厂现场数据吻合良好;在此基础上,利用夹点技术法对现有换热网络进行了节能潜力分析及换热网络优化,给出了相应的能量优化方案,该优化方案节约冷公用工程18.7%、热公用工程10.4%。     

The system separation method for the optimal target of heat exchanger network synthesis with multiple pinches

This article proposes a new method to the optimal target of a heat exchanger network synthesis problem of which data feature multiple pinch points. The system separation method we suggest here is to subdivide the original system into independent subsystems with one pinch point. The optimal cost target was evaluated and the original pinch rules at each subsystem were employed. The method is illustrated with two examples of which data features two pinch points.     

酮苯脱蜡装置节能减排一体化

对企业的能量系统进行集成优化,可以提高能源的利用效率,并同时减少装置的用水量和CO2的排放量。本文针对某酮苯脱蜡装置,对其现行的换热网络进行了夹点分析,提取了物流数据,找出了用能不合理之处和装置的能量目标,通过计算获得该装置的节能潜力为4228.3 kW。考虑该装置实际的状况,提出对部分物流进行重新匹配的热集成优化方案,结果表明可分别节约1456.4 kW的加热公用工程和524.2 kW的冷却公用工程。对优化后方案进行的经济性分析显示,该方案每年可节约278.5万元的能量费用、减少0.3万吨污水和9078.2吨CO2的排放。对酮苯脱蜡装置进行一体化的优化可以降低能耗和成本,本文提出的优化方案对相关装置的节能减排也具有一定的指导作用。     

夹点技术在重芳烃分离装置节能改造中的应用

使用夹点技术对某重芳烃分离装置现行的换热网络进行分析优化,以夹点温差16℃,找出该装置换热网络的夹点平均温度159.5℃,其中夹点处的热流温度为167.5℃,冷物流温度为151.5℃。计算得到装置节能潜力336.6×104kJ/h。结合该装置现行的换热网络提出了2套换热网络优化改造方案,通过2套方案的比较和可行性分析,最终确立所选方案,该方案可实现节能14.0%,节能效果显著。     

5.0Mt/a中东原油常减压换热网络优化

利用窄点技术优化5.0 Mt/a中东原油常减压蒸馏装置的换热网络,采用VC++编程技术,确定最小传热温差Δtmin;优化原油分流股数,降低冷公用工程量;热端分段设计以满足初馏塔深拔。优化结果:Δtmin为15℃;热端温度240℃,冷端温度225℃;最小冷、热公用工程量分别为17 139.74 kW和43 378.74 kW。在常渣外甩0.54 Mt/a情况下,原油换后终温为283℃,换热面积为16 935 m2,比同等条件下原装置的换后终温提高31℃,换热面积减少3 967 m2。     

换热网络的同步综合设计

提出了换热网络的一种新的转运模型,以并串模式和非等温混合过程描述换热网络的热力学和经济性的总要求,不使用挟点分离、最小单元数等启发式规则,并允许交叉换热和不同物流间的膜传热系数与温差合理匹配.这一模型与优化模型相结合,自动产生换热网络,确定相应的最优公用工程费用、换热面积、换热器台数与冷热流间的匹配,其可行域由一集线性约束确定,鲁棒性很好,易于求解.该方法克服了换热网络的各种分步骤综合方法的缺陷(包括挟点技术、双温差法及相关数学规划方法).与文献上其它同步优化方法比较,具有模型简单、规模小、可算性强、初始化简易、计算结果可靠的优点.通过对文献中广泛使用的例题的检验,结果优于现有的其它方法.