常减压装置换热网络优化应用

常减压装置是炼油能耗大户,其用能水平的高低对炼油厂综合能耗有较大影响。而在完成装置核心工艺的用能优化基础上再进行换热网络优化,是常减压装置的节能重点。应用AspenPlus流程模拟软件,建立某炼油厂常减压装置及换热网络流程模拟模型,并应用热集成技术及夹点技术对装置进行用能分析,对常减压及换热网络进行热集成优化,提出操作优化方案和改造优化方案,提高常减压装置的用能水平和热回收水平。操作优化实施后,装置每年产生的实际经济效益为476.5万元。另结合夹点技术对换热网络进行了三个层面的分析,首先应用夹点技术绘制过程负荷性能图,查看换热网络有无违背夹点换热原则;然后查找有无交叉换热的换热器;最后对可利用的低温余热进行有效利用。提出了相应的改造优化方案,改造方案实施后,预计每年为企业节省400万元的操作成本。     

基于Aspen Plus的原油蒸馏装置流程模拟及优化

常减压蒸馏是原油加工过程中的第一道工序,常减压蒸馏装置运行的优化程度对炼厂的下游加工流程及经济效益产生重要影响。以荆门石化350×104t/a常减压装置为对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与装置实际工况相符合的三塔全流程稳态模型,利用此模型,对常减压蒸馏装置的初馏塔、常压塔和减压塔进行灵敏度分析,以最佳轻油收率和减压渣油收率为优化目标,对加热炉出口温度、塔底汽提蒸汽量、各塔中段回流量、常压渣油350℃馏出量及减压渣油500℃馏出量,以及各参数之间的关系进行研究,并以计算数据为指导,对装置操作进行如下优化:将常压炉出口温度控制在360℃,将常压塔底汽提蒸汽量控制在2.7t/h,并对常压塔各中段回流量进行调整。经过调整优化,装置每年由于燃料油消耗下降而增加的直接经济效益达299.44万元。     

利用夹点技术优化蒸馏换热网络

介绍夹点技术设计的基本原理及设计原则,采用Aspen Hx-net软件,运用夹点技术对某炼油厂常压蒸馏装置换热网络进行优化分析,确定最优传热温差△Tmin、最小公用工程用量和夹点位置,并对换热网络进行了优化.装置运行情况表明,优化后的换热网络节能效果明显,装置投资回收期仅8个月.     

流程模拟技术在常减压装置上的应用

常减压蒸馏装置是原油加工过程的第一道工序,将原油按馏程切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、润滑油等产品或半成品,或者为下游二次加工过程提供原料,对炼厂的下游加工流程及经济效益具有重要影响。应用AspenPlus流程模拟软件建立常减压装置流程模拟模型,应用模型对装置进行多方面分析、诊断,提出相应的优化改进措施,如优化常压塔、减压塔中段取热比例,提高原油换热终温;优化常压炉出口温度和常压塔底汽提蒸汽量,提高常压拔出率;优化减压炉出口温度、减压塔真空度和塔底汽提蒸汽量,提高装置总拔出率;优化常压塔操作,降低馏分之间的重叠度,实现目标产品产率最大化;优化初馏塔,在满足初顶油终馏点的情况下,尽可能提高初馏塔拔出率。中国石化多套常减压装置应用实践证明,流程模拟技术可为常减压装置效益提升、节能降耗、技改技措提供重要的技术支撑。     

利用信息技术优化常减压装置的用能

原油常减压蒸馏装置耗能极大,约占整个炼油厂炼油用能最的20％～30％,该装置能耗的高低取决于常减压蒸馏塔的操作水平和换热网络能最回收利用的水平．采用流程模拟技术和热集成技术．对常减压装置用能情况进行分析．综合考虑常,减压拔出率与装置用能之间关系,找出两者之间的最佳操作点．可以优化常减压装置操作并提高换热网络热回收水平．提高原油换热终温．降低常减压装置能耗。     

流程模拟技术在镇海炼化2号常减压装置上的应用

镇海炼化600×104t/a常减压装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与实际工况相吻合的常减压装置稳态流程模拟模型,通过对初馏塔、常压塔、一级减压塔和二级减压塔的模拟,了解各操作参数对装置性能的影响;通过蒸馏塔模型中的气液相负荷分布和温度梯度的分布情况,加深对蒸馏操作的理解。随着重油加工工艺技术的发展,炼厂能够加工更加劣质的渣油,因此常减压装置轻油收率和总拔出率的提高,对提高原油的利用率及炼厂的经济效益极为重要。为此,重点对影响常减压装置轻油收率的关键操作参数进行灵敏度分析,优化操作,实现提高常减压装置轻油收率的目的。经过流程模拟优化后,常减压装置一级减三线蜡油350℃馏出量降低2.3mL/100mL,以一级减三线平均流量为90t/h,以及柴油和蜡油差价300元/t计算,全年可增加装置效益536.544万元。     

镇海炼化Ⅰ套常减压装置流程模拟优化应用

镇海炼化Ⅰ套常减压装置设计加工规模为8.0Mt/a,采用闪蒸、常压蒸馏和减压蒸馏工艺流程。以该装置为研究对象,以标定数据为基准,应用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与装置实际工况相符合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对常减压装置常压塔和减压塔进行了灵敏度分析,研究了加热炉出口温度与轻油收率和总拔出率之间的关系、常一线汽提吹汽量与常一线5%点馏出温度的关系。以模型为指导,对常减压装置进行优化调整:常一线汽提蒸汽量由1.5t/h提高到2.5t/h,常顶油收率提高0.46%;减压炉出口分支温度由400℃提高到403℃,降低了渣油530℃前馏分含量,减压渣油收率降低0.80%。以模型为指导,优化常减压装置操作后,提高了常顶油收率和减压深拔率,每年实现装置增效432.2万元,本次流程模拟项目优化取得成功。     

利用流程模拟软件降低常减压装置能耗

以提高常压炉进料温度(原油换热终温)作为生产优化目标,应用Aspen Plus流程模拟软件,建立石家庄炼化Ⅰ套常减压装置流程模拟模型。通过对常压塔取热比例的优化,提高了原油换热终温,降低常压炉瓦斯消耗,进而达到降低装置能耗的目的。在指导实际生产过程中,通过降低塔顶冷回流流量,分别提高顶循、常一中和常二中的取热量。在保证各侧线产品质量和收率的情况下,各变量的调节如下:常顶冷回流流量由30t/h降至19t/h,常顶循流量由68t/h提到80t/h,常一中流量由112t/h提到120t/h,常二中流量由100t/h提到120t/h。原油换热终温提高了2℃,全年节约瓦斯气1470t,节能效益达到367.5万元。需要注意的是,装置操作过程中,由于处理量变化,会造成换热器的换热系数发生改变,因此,在实际改变各中段回流量过程中,应综合考虑各换热器的换热能力。同时,受原油加工量和原油性质变化导致的加工方案的改变,应经常对模型进行修正,否则会偏离优化目标。     

利用夹点技术优化设计换热网络

本文主要介绍了利用夹点技术设计换热网络的原则及需要注意的问题,并利用夹点技术对延安某炼油厂300万t/年常压蒸馏装置换热网络进行优化设计,使其物流能流合理地匹配,从而达到减少换热单元数目的目的。经过优化设计后,与原有的换热网络相比,换热网络的换热设备数目减少5个,使设备数目达到最优化,从而节省了设备的投资。     

基于AspenTech的分馏塔用能优化及换热网络夹点分析

炼油工艺过程中,分馏系统的用能优化是换热网络能量优化的必然要求。以荆门石化3．5Mt／a常减压蒸馏装置为例,利用AspenP1us和AsDenEnergyAnalyzer软件,对常压塔以及换热网络的用能情况进行分析,提出能量优化利用思路：变工况条件下．首先优化分馏系统操作参数,再以此为条件,优化换热网络结构,才能实现整个网络的能量优化。利用AspenPIus软件的模型分析功能,确定了常压塔底汽提蒸汽、常压炉出口温度、中段回流以及侧线的最佳操作参数,为换热网络的夹点分析提供基础数据;在分馏塔操作优化基础上,对现有换热网络进行夹点分析,找出最优夹点温差,求得现有换热网络最高理论换热终温（317．7℃）,为进一步优化换热网络提出了目标;通过建立现有换热网络的网格图,找出跨夹点换热的换热器（总共有5台）,为换热网络的改进提供了方向。     

基于夹点技术的海上原油处理系统换热优化

为提升海上原油处理系统用能效率,减少燃料消耗量并降低污染物排放,采用夹点技术进行海上原油处理系统换热网络优化。概述夹点技术的基本原理和夹点确定计算方法,以我国某海上油田原油处理平台换热工艺为例,通过分析冷热物流特性,计算知最小传热温差为13℃时公用冷源降为0,并以此作为基础重新设计原油处理换热网络。优化后换热网络换热器数量维持不变,公用热源负荷由4 912.6 k W降至3 654.3 k W,无公用冷源需求,年可节省天然气用量133.1万m3(标准)。基于夹点技术设计原油处理换热工艺为工程设计阶段提供参考和依据。     

热集成技术在常减压装置上的应用

茂名分公司炼油分部3号常减压装置由于换热终温较低（为255.4℃）,应用热集成技术对工艺过程用能进行分析,提出了同步优化分馏塔和换热网络的方案,包括操作优化和改造优化两个方面。其中,操作优化是通过改变操作工况,最终达到提高换热终温、降低燃料消耗的目的。实施后,分馏塔实现零回流控制,原油各流股温差缩小,混合[火用]损减少,原油换热终温提高到262.4℃,节省能耗0.568kg标油/t,产生经济效益476.5万元/a。改造优化是通过改造换热设备以达到增加换热量、提高换热终温、节能能耗的目的。具体措施为交换换热器换7-3与换5-3AB的位置,回收常压塔顶冷凝负荷,用来加热电脱盐水,可使其注水温度由60℃提高到127℃,原油换热终温可提高4.1℃。     

减压蒸馏装置过汽化油设计方案比较

减压蒸馏装置过汽化油设计存在三种方案,即过汽化油引至减压塔底、减压炉前循环和作为侧线产品抽出。以3.0Mt/a燃料型减压蒸馏为例,利用Aspen Plus流程模拟软件,考察上述三种设计方案对于加热炉负荷、炉出口温度、减三线蜡油(HVGO)质量和减压拔出率的影响。对于小规模减压蒸馏装置,在加工轻质原油、不进行减压深拔的条件下,过汽化油引至减压塔底和减压炉前循环两者差别较小;对于大型减压蒸馏装置或加工重质原油的减压深拔技术,减压炉前循环方案更具优势,加热炉出口温度降低,炉负荷减少,能耗降低。过汽化油作为侧线产品抽出时,能显著改善减三线蜡油的产品质量,该方案提高了减压拔出率,但是导致减压炉负荷相应增加,炉出口温度相应提高,同时使减底泵的电耗增加。在实际工程设计中,应根据减压蒸馏装置所加工的原油性质、产品要求和设备投资进行综合比较后,确定适宜的方案。     

夹点分析在原油常减压蒸馏换热网络的应用

对常减压蒸馏过程的换热网络进行了夹点分析。得到了各热流体和冷流体在各自温度间隔的热负荷分布情况,绘制了组合曲线和总组合曲线。对于热流体,热端提供的热负荷较大,冷端提供的的热负荷较小,其中热物流减黏渣油(JNZY)对整个热负荷的贡献最大。对于冷流体,需要热负荷的冷流体主要是流体拔头油(BTY)和原油(YY),且集中在中低温度间隔内。组合曲线和总组合曲线说明换热网络热回收接近温差(ΔtHRAT)越小,回收的热量越大,需要的热公用工程和冷公用工程也越少,公用工程投资和冷热公用工程费用将减少,但是由于换热网络接近温差变小,整个换热网络的换热器面积将增大,从而增加了换热器投资,这表明在实际过程中要兼顾换热器等设备的投资成本。不同ΔtHRAT的换热网络,其夹点是变化的。     

常减压换热网络的优化改进和优化控制

对结构已定或正在运行的常减压换热网络,在操作夹点附近设置旁路,通过对旁路流量的优化控制,使换热网络在某些过程物流的流量、温度发生变化时,换热网络的换热仍能满足工艺上的换热要求,公用工程能量消耗在现有的换热设备的基础上接近最小公用工程消耗量。     

重整进料换热器夹点温度设计的讨论

重整进料换热器是催化重整装置的核心设备之一,反应进料和反应产物在此进行热量交换,提高进料温度、降低产物温度,直接影响重整进料炉和重整产物空冷器的负荷。夹点温度是重整进料换热器工艺设计中的关键参数。根据工艺流程模拟计算中的物流数据,作出相关温焓曲线,通过曲线可求出夹点温度。重整进料换热过程是有相变的换热过程,夹点温度是温焓曲线上温差最小处,应采用分区法计算对数平均温差。可根据设备总费用增量的回收期判断重整进料换热器夹点温度是否合适。重整进料换热器热端温差越大,夹点温度越高,两者几乎成正比关系,可根据热端温差来判断换热器的夹点温度。氢油比对重整进料换热器夹点温度的影响与热端温差相关,当热端温差固定时,夹点温度随氢油比增大而增大,对装置扩能改造时重整进料换热器的设计具有指导意义。     

管式加热炉空气预热器的仿真模拟与应用

以管式加热炉空气预热器为研究重点,研究和模拟了一般管式加热炉的运行流程和模型。依据现场实际装置布置,利用Aspen plus软件搭建了一般管式加热炉简化运行流程,应用多组实时工况数据,对模型进行验证,得到验证结果,符合实际工程要求。在此基础上,实施故障诊断分析和优化调整。总之,基于Aspen plus软件所建模型能够快速实现管式加热炉空气预热器的仿真模拟、故障诊断分析和优化调整。     

蜡油加氢装置换热网络分析与优化

洛阳石化蜡油加氢装置由反应、分馏、富氢气体脱硫、热回收和产汽系统以及装置公用工程部分等组成,设计年加工能力220×104t/a,以减压蜡油、焦化蜡油和脱沥青混合油为原料,采用抚顺石油化工研究院开发的FFHT蜡油加氢处理工艺技术,催化剂采用FF-18型,主要生产低硫含量的精制蜡油,同时副产少量石脑油和柴油,富氢气体经脱硫后送至制氢装置作原料.利用换热网络优化软件PINCH2.0,对蜡油加氢装置换热网络进行模拟,得出现行工艺条件下换热网络最小冷却公用工程和最小加热公用工程用量,提出以现行换热网络的操作工艺为基础,停运分馏塔进料加热炉,提高反应进料加热炉热负荷,在不增加装置换热网络换热器换热面积前提下,充分利用装置现有换热器换热面积余量,增大换热器的换热负荷.实施换热网络优化方案后,降低蜡油加氢装置耗能105.5kg标油/h,年运行时间以8400h计算,年实现节能886.2t标油,标油价格按照3600元/t计算,年实现经济效益319万元;装置进料量按照295t/h计算,则降低装置综合能耗0.358kg标油/t原料.     

夹点技术在LNG分馏换热能量优化中的应用

在天然气液化技术工程化研究中,LNG分馏工艺较复杂,且设备种类较多,存在热量利用不充分,公用工程消耗量大的问题,为了节约能源需要对换热网络进行改进。先使用HYSYS软件对分馏工艺进行模拟,得出系统工艺参数,分析现有换热网络能量消耗,得到最小换热温差,再运用夹点技术对分馏区换热网络提出了改造方案。通过改进和优化,充分利用脱乙烷塔底物流的冷量,将分馏区热公用工程消耗量降低了15%,冷公用工程消耗量降低了8%,使用夹点技术对系统工艺和设备参数优化的研究得到了良好的节能效果。     

过程整合的夹点技术

夹点技术是一种过程整合技术，它将热力学与系统工程相结合，用以分析工业生产流程中的能量流动，提高能量的利用效率。一、夹点的定义对任一换热网络中的物流，均可提取出热物流和冷物流。物流所含能量的特征可在温（度）一（值）图上表示出来。若把同一温度区间热物流的治值叠加起来，并在温一偿图上画出叠加后的温度一焰值关系曲线，就得到热组合曲线；用同样的方法可以构成冷组合曲线，如图1所示。因热物流在换热网络中被冷却，温度降低；冷物流在网络中被加热，温度升高，所以常把热组合曲线冠以向下的箭头，冷组合曲线冠以向上的箭头…