直接换热凝液回收工艺高级火用分析

常规火用分析仅仅能对设备的火用损及火用效率进行定量分析,而不能揭示设备的火用损改进潜力。为了分析凝液回收过程中设备的用能情况,对直接换热流程进行了高级火用分析。利用高级火用分析方法评价各设备的火用损形式,以反映出各设备之间的相互作用,识别火用损的改进潜力。结果表明,大部分设备的可避免内源火用损占总火用损的比例较高,表明工艺改进应首先侧重于设备本身的性能改造,而不是工艺结构。减少过程火用损最有效的措施是提高压缩机效率,其次是改变冷箱的换热结构。灵敏度分析显示了各种参数对DHX塔、脱乙烷塔、脱丙丁烷塔4类火用损的影响,表明通过进一步改进凝液回收流程可减少设备的火用损。      

基于[火用]分析方法的天然气脱氮工艺优化

为了进一步提高天然气脱氮工艺的生产能效,基于塔河油田的基础数据,利用HYSYS软件对提出的膨胀制冷+LNG辅助制冷多级分离脱氮工艺进行了模拟,对工艺主要设备[火用]进行了分析计算,确定了[火用]损的主要设备,并根据设备[火用]损的分布情况,对提出的脱氮工艺进行了优化。研究结果表明:①不同设备的[火用]损差别较大,冷箱1、入口压缩机及水冷器为本工艺的主要[火用]损设备,三者[火用]损占总设备[火用]损的73.1%;②综合设备[火用]损及[火用]效率分析,冷箱1[火用]效率优化空间较小,入口压缩机[火用]效率优化空间较大;③根据[火用]分析结果提出了进料气入口两级增压方案,根据压缩单元总[火用]损及[火用]效率确定了最优中间压力为1250 kPa;④在优化工艺最优中间压力下,入口压缩机[火用]效率提高到94%,各设备总[火用]损降低了6.3%,总[火用]效率提高到97.1%。     

[火用]分析方法在炼油厂常减压蒸馏装置能耗评价中的应用

采用[火用]分析方法对炼油厂常减压蒸馏装置能耗进行评价,建立了常减压蒸馏装置及各设备的火用分析模型,定义了[火用]效率、[火用]损率等评价标准。基于测试数据对装置各设备火用损失进行了计算。结果表明,常减压加热炉的[火用]效率较低,分别为41．5％和44．1％,常压炉、减压炉、常压塔、减压塔、换热器等设备的火用损率较高。     

LNG卫星站冷能与低温太阳能联合发电循环

针对无工业余热可利用的LNG卫星站,提出LNG冷能和太阳能联合发电循环,该联合发电循环可分为LNG冷能发电系统和太阳能热水系统.对LNG冷能发电系统中的设备进行了火用分析:换热器内的火用损失占流程总火用损的69.23％,泵和膨胀机中存在的火用损失约占总火用损的30.77％;研究了太阳能热水温度、LNG压力、各级膨胀压力...     

燃气轮机-加热炉联合系统集成优化研究

通过对燃气轮机-加热炉联合系统进行集成建模,提出了一定加热炉约束条件（包括工艺加热目标约束和主要设备参数约束）下的联合系统集成优化方法。通过该方法可以计算出联合系统的最佳燃气轮机配置方案和最佳操作方案;并能对加热炉系统进行核算,提出为适应联合系统优化操作需要进行加热炉局部调整的建议;同时,还能对系统进行火用分析,说明改进前后的火用损分布以及系统火用效率。国内某12 Mt/a炼油厂常压蒸馏加热炉的工业应用,结果表明该方法是可行的,指出如果为该加热炉配置一个出功13.43 MW的燃气轮机,联合系统多耗燃料的发电效率将达到55％,系统将新增效益1 368万元/年。     

不同封头结构对板翅式换热器换热性能的影响

研究了不同封头结构对换热器换热性能参数的影响情况,计算了雷诺数及封头结构不同时换热器的传热系数K、摩擦因数f和(火用)效率ηe,结果表明,采用孔板型封头可提高传热系数,改善换热效果,进、出口阻力的增加幅度在工业允许范围内.进一步的热力过程分析发现,在实验雷诺数范围内,错排孔板型封头的(火用)效率提高了近3%.     

浅析管壳式换热器维修改造

管壳式换热器在工程实践中应用广泛,管壳式换热器维修改造是目前炼化和制造企业困扰的问题,也是压力容器设计的重点,本文简介了管壳式换热器,进一步分析了管壳式换热器在实际生产操作中会出现的故障以及原因分析。本文中分析涉及的管壳式换热器主要有引进设备、固定管板式和U形管式换热器。在此基础上对其维修改造提出了具体检修方法并对执行程序也进行了优化。对管壳式换热器的分析为实际生产中的维修提供了理论支持,同样也为设备维修提供了科学有效的依据。     

辽河油田火驱井套损综合分析及预防对策研究

针对辽河油田存在的火驱井套损的问题,结合火驱井作业工程特点,重点围绕温度条件下套管材质力学特征开展了研究工作,对火驱井套损问题的机理进行了综合分析,提出相应的预防措施。     

油田加热炉的“两箱”(火用)分析模型

加热炉在油田生产中应用得极为广泛,由于涉及到燃烧、传热、热交换、物质排放等多种不可逆过程,对其进行热力学(火用)分析,辨识用(火用)薄弱环节,具有一定的实际意义.运用“三箱”法建立了加热炉的“黑箱-白箱”分析模型,在推导(火用)平衡方程的基础上,给出了(火用)分析的评价准则和分析准则.对某原油外输加热炉进行“两箱”(火用)分析的应用研究发现,单项(火用)损最大的环节是燃烧产物与被加热原油之间的换热过程,可据此提出有效提高加热炉能质利用水平、减少(火用)损失的节能技改措施.     

炼油厂泵的[火用]分析及节能方法

本文简要介绍了能量分析方法、[火用]的概念及[火用]分析基本原理，并且运用[火用]分析方法对炼油厂的泵进行分析，提出改进措施。     

用燃气轮机尾气加热工艺炉进料的新流程及优化设计

提出了燃气轮机尾气先加热邻近工艺炉进料,再送余热锅炉发生蒸汽的新流程。与原来燃气轮机尾气直接进入余热锅炉发生蒸汽的流程相比,虽然余热锅炉产汽有所减少,但工艺加热炉却节省了等热值的燃料,因燃料能级远高于蒸汽,故尾气能量借助跨单元热集成实现了升级利用。建立了新流程的机理模型,并基于模型实施了新流程优化设计。设计变量是新增尾气换热器面积和尾气换后温度,设计目标是系统增益最大+过程?损最小,最优化计算工具采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-I)。某炼油厂100 MW热电站与5.0 Mt/a原油蒸馏装置常压炉的热集成表明,常压炉燃料消耗减少4404 kg/h、系统增益1.63×107CNY/a、过程?损减少10.8%,说明新流程是可行的,可实现系统收益和热力学特征双进步。     

催化裂化分馏与换热过程模拟及综合优化

以国内某设计规模为240×104 t/a催化裂化(FCC)装置为背景,采用流程模拟系统Aspen Plus建立催化裂化反应油气分馏过程模拟模型;采用夹点分析和?分析方法对FCC装置的分馏及换热过程用能进行分析评价,找出过程用能瓶颈,对分馏与换热过程?损失偏大的问题提出相应的节能改进措施。结果表明：通过优化调整主分馏塔回流取热比例,合理提高高温位回流取热量,过程?总量32.71 MW增加到34.03 MW,?效率提高了4.0%;经换热网络优化后,装置多产压力为3.5 MPa的蒸汽流量约13.4 t/h,吸收稳定系统节约压力为1.0 MPa的蒸汽流量约11 t/h,产品油浆高温热量回收0.81 MW,过程低温余热回收增加2.91 MW,换热过程?总量从24.83 MW增加到27.70 MW,过程?效率提高了11.5%。     

损费用最小的换热器管程流速

根据热力学原理和传递过程的理论，对流体在换热器管程对流传热过程进行分析，研究损费用随管程流速的变化规律，探讨流体在换热器管程的适宜流速问题。     

基于改良?分析方法的LNG冷能空分工艺优化

针对传统分析方法只能找到有效能损失的关键设备而无法找到其损失的主要源由的不足,提出了改良的?分析方法。为了提高LNG冷能用于空气分离工艺的效能,基于大连LNG接收站的基础数据,利用HYSYS软件对提出的LNG冷能空分工艺进行模拟,对传统?和改良?进行分析计算,研究了主要设备各类?损的分布情况,找到了引起各设备有效能损失的主要原因,并基于改良?分析结果进行工艺优化。研究结果表明:(1)?损失可划分为可避免内源性损失、可避免外源性损失、不可避免内源性损失和不可避免外源性损失4个部分;(2)各个压缩机的?损分布情况较类似,可避免的内源性?损均占较大比例;(3)不同换热设备的?损区别较大,LNG-104、E-100、E-101主要为可避免外源性?损,其他换热设备主要为不可避免内源性?损;(4)水冷器E-100和E-101的可避免外源性?损占比很大;(5)针对改良的?分析结果提出了更换压缩机、增加冷流、增加预冷设备等为优化方向的两种优化方案,优化方案的单位液态产品能耗和有效能利用率较原方案均有所改善,对比分析后优选了优化方案二——方案二的能耗约为0.394 9 kWh/kg(降低了6.6%)、有效能利用率约为0.40(提高了28.891%)。结论认为,优化结果验证了在LNG冷能空分工艺中采用改良?分析优化方法的可行性,为实际工程中空分工艺的优化开辟了一条新的技术思路。     

确定公用工程夹点温差的新方法

根据损失与温位之间的关系,以损失相等为准则,提出了公用工程夹点温差的确定方法,并得出了计算公用工程夹点温差的公式。分别用单一公用工程夹点温差法和多公用工程夹点温差法对某乙烯装置换热网络公用工程进行了优化。结果表明,采用多公用工程夹点温差法比采用单一公用工程夹点温差法能获得节能效果更优的公用工程换热网络方案,两者的总损失之差为26122.7 kW。     

BTX分离流程能量集成研究

综述了苯、甲苯、二甲苯(BTX)分离的普通流程、热泵流程(包括常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程)和热集成流程。提出了新的BTX热耦分离流程,它由预分塔和主塔构成,通过预分塔使轻、重关键组分分离,主塔则对预分产物进一步分离,得到目的产品;并提出相应热耦流程的模拟方法。使用流程模拟软件对常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程、热集成流程、热耦合流程进行了全流程模拟设计,在模拟数据的基础上,对各流程进行了有效能分析。常压热泵流程由于压缩机功耗大,损在109 GJ/h左右;热集成流程换热物流温位匹配合理,泵及压缩机损也小,在90.1 GJ/h左右;热耦合流程再沸炉内传热损较大,主塔塔顶汽不能用于加热工艺物流,冷却损大,在103 GJ/h左右。最终确定热集成流程是BTX分离过程的能量集成最优流程。     

换热器系统的能质传递有效度

基于热力学能质传递理论定义并导出了换热器系统的能质传递有效度计算公式,系统地讨论了传热单元数、冷热流体热容量流率比以及单台换热器的流型对换热器系统能质传递有效度的影响,比较了换热器系统的能质传递有效度与换热器系统的传热有效度。结果表明,对于由多台结构和流型相同的换热器串一并联组合而成的换热系统,当其中的每台换热器为逆流布置时其热力学性能最佳;在相同的情况下,换热器系统的传热有效度总是大于换热器系统的能质传递有效度,且换热器系统的能质传递有效度和换热器系统的传热有效度以及两者之间的差值随传热单元数、冷热流体热容量流率比以及单台换热器的流型的变化呈现不同的规律。     

乙烷回收改进流程用能分析

在国内油气田提质增效工作大力开展的背景下,改进设计出了两种高效乙烷回收流程,即带丙烷制冷的RSV改进流程(RSV-PC)与带自冷循环和吸收塔的分流换热乙烷回收流程(SHIA)。通过HYSYS软件模拟,对改进的两种高效流程进行了能耗分析与■分析。分析结果表明:相同乙烷回收率下,SHIA流程比RSV-PC流程节省能耗15.3%,节能优势明显;通过■分析的方法分析两种流程能耗差异发现,SHIA与RSV-PC两种流程的主要■损差异体现在换热器LNG-101、制冷系统二级压缩机K-105以及外输压缩机K-103三种设备上,且三种设备的总■损量占各自流程总■损量的76%以上。     

富气乙烷回收工艺改进及能耗分析

目的针对国内处理原料气在气质较富时乙烷回收装置单一、产物回收率低的问题,在原有工艺冷干气回流流程(cold residue reflux process, CRR)的基础上提出两种高效乙烷回收流程,即带闪蒸的冷干气回流流程(cold residue reflux process with flash evaporator, CRR-FE)和部分原料气过冷分离的冷干气回流流程(cold residue reflux process with feed subcooled, CRR-PS)。 方法在保证乙烷回收率高于95%的条件下,利用HYSYS软件模拟改进工艺流程,设置了3组逐渐变富的气质对CRR及改进流程进行了综合能耗和火用分析对比。 结果改进后的流程有很好的节能效果,其中CRR-PS流程节能效果明显,在GPM值为4.3时,CRR-PS流程综合能耗节约了9.4%。3种流程火用损最大为主体设备压缩机中的外输压缩机,其次是塔设备中脱甲烷塔和丙烷制冷,最后是换热器、空冷器及水冷器;改进后的流程性能很好,整体火用效率在80%以上,总火用效率排序为CRR-PS＞CRR-FE＞CRR;当GPM值为4.3时,CRR-PS火用损为28 471 kW,相比于CRR降低了3.9%,表明CRR-PS火用损失较少,有很好的节能潜力。 结论CRR-PS流程对富气适应性更强,节能效果更好。 