具有柔性拓扑结构的厂际多周期换热网络优化

针对厂际多周期换热网络优化,提出了一种考虑柔性设计的数学规划模型,旨在解决现有网络设计缺乏灵活性及无法适应生产波动等问题。该模型由两个子模型组成,第一个子模型通过厂际热集成的超结构模型优化各个周期内的换热网络结构,第二个子模型以年度总成本费用为目标函数,优化换热器面积与热负荷。在每个工厂内,所有换热器都具有共享功能,通过开闭阀门调整过程物流走向,改变网络结构以完成热量传递任务。案例测试表明最小网络年度总成本费用为210919.4 USD·a^-1,需要设置13台共享换热器,其中工厂1有6台,工厂2有4台,工厂3有3台。提出的厂际多周期换热网络优化模型具有设计灵活性高、应对生产环境变化能力强等特点,为企业提供了一种更为智能且高效的换热网络设计方法。     

采用双供水回路的循环水系统改造

泵作为石化企业中循环水系统主要的供能设备,占石化企业用电量比重较大。为降低能耗,目前循环水系统主要通过采用高效泵、循环水串级利用等方式节能。一个循环水站通常供给循环水给多个装置,每个装置的管路特性均不相同,而目前采用一个供水回路统一供水的方式,忽略了管路特性的不同,造成了能量的浪费。因此,本文提出双供水回路的结构,以更好匹配装置管路特性的不同。同时,采用模拟的手段,探究现有改造过程中,双供水回路适用的条件以及不同因素对循环水系统单双供水回路耗电量的影响。模拟结果表明:单供水回路可改造为双供水回路,同时考虑沿用原泵、调整阀门开度以及重新选泵等实际情况,实现节电目的。     

考虑关键换热器备用的原油预热系统清垢周期优化

原油结垢是原油预热过程面临的一个严峻问题,它使换热器的传热系数降低,影响正常的生产过程。应对原油预热过程的结垢问题最普遍的方法就是对换热器进行周期清洁,并优化清洁周期。许多结垢严重的行业都采用换热器备用的方式来减少因换热器离线造成的热回收减小,但原油预热系统尚未考虑,因而进一步考虑了关键换热器的备用来进行原油预热系统清垢周期优化。首先选取关键换热器,再通过模拟退火算法进行清洁周期优化。应用所提出的方法对简化的原油预热系统进行了清垢周期优化,结果显示,考虑换热器备用时所得到的清垢周期经济效益更好。     

苯乙烯装置塔系热集成

精馏作为过程工业中最重要和最常用的分离手段, 是耗能最大的单元操作。精馏塔一般从再沸器输入热量, 从冷凝器取走热量, 利用某些塔高温位的冷凝热加热其他塔的再沸器, 并将单塔节能技术与过程集成相结合, 实现塔系的热集成, 可充分挖掘系统内部的节能潜力, 达到减少公用工程消耗的目的。本文通过对某化工厂的苯乙烯装置精馏塔系的分析, 通过各个塔的温焓图之间的关系, 提出了精馏塔系内部热集成的措施, 包括直接热集成、调压热集成和双效精馏与间接热集成耦合等3种方案。对于后两个热集成方案, 采用Aspen Plus模拟改造后精馏塔的变化并验证了方案的可行性。结果表明, 苯乙烯装置采用该热集成措施能明显节省高品位蒸汽的消耗, 降低能量费用。     

炼厂脱硫系统的模拟和改造

随着世界原油含硫化,炼厂脱硫溶剂的循环量不断增加,导致溶剂再生部分能耗剧增。使用Aspen HYSYS对一组脱硫单元进行了模拟,得出该脱硫系统最小的脱硫溶剂循环量。在此基础上,提出了串联操作和串并联操作两种改造方法,并分别使用这两种方法对现行的脱硫系统进行了改造。结果表明,两种改造方法可以使贫胺液的循环量分别减少8.82%和10.01%,取得了良好的经济效益。最后,分析和讨论这两种方法的优缺点,为炼厂脱硫系统的优化提供方向和建议。     

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。     

渣油加氢装置换热网络优化

经济环保的渣油加氢技术正受到广泛的关注,其反应过程是高温、高压和临氢操作,是炼油厂中能耗较大的装置之一,渣油加氢装置主要目标是降低能耗。应用夹点技术对某炼厂渣油加氢装置换热网络进行分析,计算出该装置节能潜力为2685.2 kW,占现行加热公用工程量的15.2%;基于夹点分析结果,应用夹点原则对换热网络进行优化,可节约加热公用工程2345.2 kW,年节省费用680.9万元,投资回收期6个月,经济效益明显。     

基于复合置信度的不确定条件下循环水系统优化

当前循环水系统的优化,主要基于确定的外部条件展开,但在实际中有许多参数有着明显的动态性.因此,本文引入不确定性参数描述系统参数的动态波动,同时,考虑到不同热物流的冷却要求及波动幅度,分别对10股工艺物流设置了不同的置信度,从而得到不确定条件下的最优网络配置.本工作采用机会约束规划建立模型,以最小化总费用为目标函数,采用...     

不同余热情况下有机朗肯循环和卡琳娜循环能量性能对比

有机朗肯循环和卡琳娜循环都是发展前景广阔的低温余热动力利用技术,这两种技术在余热利用方面各有其优势和劣势。在炼厂中,余热资源分布广泛,针对不同余热热源选择合适的动力循环系统对能量的有效利用具有实际意义。热效率和(火用)效率是评价动力循环系统的两个重要指标。通过将余热资源分成3类,即显热热源、复合热源和潜热热源,用Aspen Hysys软件对有机朗肯循环和卡琳娜循环进行流程模拟,考察了余热资源特性对有机朗肯循环和卡琳娜循环能量性能的影响。结果表明当余热为显热热源时,卡琳娜循环系统优于有机朗肯循环;当余热为复合热源且潜热与显热比R=1或当余热为潜热热源时,有机朗肯循环优于卡琳娜循环。     

考虑温度约束的单杂质水网络优化

实际用水过程有温度的要求,在用水网络集成中考虑温度的约束,使水耗和能耗同时降低,具有重要的意义。此外,过程系统中还存在只有温度限制的与用水无关的过程流股,将水网络中的水流股与其同时考虑热集成,可以使能量得到更合理的分配利用。在全过程系统能量集成的背景下,建立了对应的水网络优化方法。首先使用现有的废水直接回用水网络LP模型求解初始水网络并提取流股数据,然后在4条非等温混合规则的判断下,依次比较水网络流股与背景夹点、全过程夹点的关系,以排除不合理的非等温混合,最后以年总费用最低为目标进行全过程系统的热集成。使用本文提出的方法对某案例进行优化,得到的年总费用减少了6.27%,证明了该方法的可行性。