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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

醋酸乙烯精馏装置节能改造中夹点技术的应用

采用夹点技术对醋酸乙烯精馏装置的换热网络进行用能分析。以夹点温差10℃,找出该装置换热网络的夹点温度在80℃和70℃处,计算得到装置的热公用工程用量从18141.28 kW减少到16201.72kW,节能潜力10.69%。结合现行换热网络结构进行设计优化,实现换热面积减少61.12 m2,热负荷减少1129.53 kW,循环水用量减少6.01×104kg.h-1。     

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。     

苯乙烯装置换热网络的集成与分析

采用夹点技术对已采用蒸汽凝液余热部分回收的苯乙烯装置进行了能量利用分析,分析表明:现行换热网络需加热公用工程22024.8 kW,通过对换热网络的夹点分析和计算,可得该装置的最小加热公用工程为21489.89 kW,最小冷却公用工程为27064.85 kW.在充分考虑了现行换热网络已有的结构和特点后,提出了最大限度的回收能量的换热网络改造方案.     

基于夹点技术的环氧丙烷工艺系统换热网络优化方法

基于夹点技术,采用整体系统和子系统换热网络优化法对氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络进行优化及对比,得出较佳优化方法. 利用Aspen软件对提取工艺系统流股数据进行校验并计算. 结果表明,现行网络夹点温差为30 K,整体系统夹点温度为329.5 K,子系统换热网络夹点温度分别为327, 329.5, 317.2 K;整体系统优化后节约能耗595.3 kW,分别占原系统热、冷公用工程能耗的17.47%和5.23%;子系统优化后节约能耗610.6 kW,占原系统热、冷公用工程能耗的17.91%和5.36%. 氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络优化利用子系统优化方法较佳.     

基于ASPEN PLUS和窄点技术的常减压换热网络优化

利用ASPENPLUS软件,模拟5．0×10^4t／a中东原油常减压蒸馏装置的换热网络工况,采用窄点技术对其进行优化改造。结果表明：优化原油分流股数,降低冷公用工程量;换热器合理匹配,提高利用效率;△Tmin为15℃,热端温度240℃,冷端温度225℃;最小冷、热公用工程量分别为22765．73kW和45304．28kW;原油换后终温为298℃,换热面积为16935m^2,比原装置的换后终温提高19℃,换热面积减少3967m^2。     

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。     

过程全局夹点分析与超结构MINLP相结合的能量集成最优综合法

提出了过程全局夹点分析与超结构混合整数非线性规划 (MINLP)相结合的能量集成最优综合法 .各单过程内部换热优化匹配后 ,进行各过程剩余冷、热负荷与公用工程系统的全局夹点分析 ,确定全局热集成目标 ,在此基础上建立包含过程剩余热负荷产生各等级蒸汽、剩余冷负荷使用各等级蒸汽加热的各种可能匹配方案的公用工程换热网络超结构及其MINLP模型 ,采用混合连续进化算法求解得到过程与公用工程换热网络最优改造方案 .大型乙烯装置能量集成应用算例表明 ,可充分发挥全局夹点分析法确定改造目标的简洁实用性和超结构MINLP寻求最佳方案的优点     

与换热网络热集成的精馏塔压优化

调整精馏塔的操作条件是节省塔能耗的有效途径之一，然而在对已有装置进行用能优化时，需同时考虑精馏塔操作条件对塔能耗和换热网络能耗的影响。基于装置所有流股的冷热复合曲线，针对跨夹点的精馏塔，同时考虑了精馏塔的再沸、冷凝以及过程流股，分析了塔压变化对装置公用工程消耗的影响，并对某连续重整装置汽提塔进行了案例分析。结果显示，塔压降低可使冷凝器能耗增加，再沸器能耗减小，而对于塔顶塔底出装置流股，塔压降低可节省冷却公用工程但增加加热公用工程。装置总体的节能效果为塔顶冷凝器、塔底再沸器和塔顶塔底出装置流股节能效果的综合作用。对某连续重整装置汽提塔分析表明，塔压降低200.0 kPa时，其加热公用工程用量将减少577.5 kW。     

特殊换热网络算例优化与分析

换热网络综合属于混合整数非线性规划问题,具有严重的非凸、非线性特性。为探讨某些换热网络算例可能存在内部公用工程且年综合费用极低的特殊换热网络结构,本文采用了允许公用工程内置的无分流分级超结构模型。基于布谷鸟搜索算法,通过设置最小换热量阀值及以较小概率接受较差结构来指导换热网络结构进化,建立适用于求解换热网络综合问题的优化算法,并对特殊算例的优化结果进行分析。本文列举3个特殊算例,具有热流体的初始温度高于热公用工程的入口温度或热公用工程的进出口温差较大的特征,改进的布谷鸟搜索算法能够搜索到带有内部公用工程的换热网络结构,且年综合费用得到明显下降。结果表明：对于特殊算例,公用工程内置能够优化换热网络的热量分布,节约换热器面积,有效降低换热网络的年综合费用。     

Retrofitting of the Heat Exchanger Network with Steam Generation in a Crude Oil Distillation Unit

Steam generation through hot streams has an important impact on the utility consumption of a crude oil distillation unit. Retrofitting of the heat exchanger network with steam generation in a crude oil distillation unit is studied with regard to efficient energy usage. The grand composite curve is employed to provide insights into the steam generation problem, and a mixed‐integer linear programming model, presented previously for heat integration through hot discharges/feeds and steam generation, is used to obtain the optimal parameters for steam generation. Three heuristic rules are then proposed to determine suitable hot streams for steam generation. Finally, the heat exchanger network is modified based on pinch technology. After the retrofit, the hot and cold utility decrease.     

基于最佳ΔTmin的催化裂化装置低温余热回收网络设计

为使石化企业大量的低温余热得到充分利用,以某12万t/a加工重油的催化裂化中试装置单元存在的低温余热作为研究对象,采用问题表格法讨论了该系统最小传热温差ΔTmin对最小公用工程加热负荷QH,min的影响,得到最佳的ΔTmin为15℃,在此ΔTmin下,该过程最小公用工程加热负荷QH,min为409 364.10 kW,所需的最小公用工程冷却负荷QC,min为163 763.95kW。介绍了夹点技术,换热网络设计采用夹点之上的设计和夹点之下2步分别优化,并得到最终的综合换热网络。