常压蒸馏系统的模拟与优化

发布时间：2020-04-08 10:21

【摘要】：在石油炼制工业中,常减压蒸馏是原油加工的第一道工序,主要是对原油进行初次加工,蒸馏出低沸点的汽油、煤油、柴油等组分。其处理量大,能耗较高,约占炼厂总能耗的20%~30%。常减压蒸馏的产品诸如汽油、煤油、柴油等,均为高附加值产品,产品收益丰厚。因此,对常减压蒸馏装置进行产品效益和能耗优化具有重要意义。常减压蒸馏装置由常压塔和减压塔两部分组成,本文主要对其中的常压塔进行研究,主要研究内容有以下几点:(1)阐述了常压蒸馏系统的研究背景与意义,对初馏塔和常压塔的工艺流程进行介绍;(2)根据某大型石化公司的常压蒸馏装置近期的工况数据和操作参数,运用流程模拟软件Aspen Plus对其进行模拟和分析,模拟结果中各项操作参数与实际工况值一致,为后续操作优化工作打下坚实基础;(3)运用(火用)分析理论对常压蒸馏装置的用能情况进行分析,寻找装置内有效能的损失情况。对于常压蒸馏中段循环,低温位取热量越大,过程(火用)损越大;高温位取热量越大,过程(火用)损越小。根据这个规律,将二中循环换热比例最大定为能耗优化目标;(4)为优化常压蒸馏装置产品效益和有用能利用,运用灵敏度分析,筛选出其中的决策变量,确定常顶采出量、常压塔进料温度和常压塔蒸汽进量等10个可独立调控的变量为优化变量;(5)基于准确的模拟结果,以各采出产品的质量工艺指标为约束,建立先进行产品效益优化,再进行装置能耗优化的分步优化模型。搭建Matlab-Aspen Plus集成优化平台,应用列队竞争算法(LCA)对优化模型进行求解,得到了常压塔产品效益最大和能耗最低情况下的操作参数。应用优化操作方案后,企业每年可增加产值8988万元,中段循环总取热量增大1.90MW,节约了大量能量;(6)运用Aspen Energy Analyzer软件对常压蒸馏装置的现有换热网络进行夹点分析,在确定夹点后,得到了系统所需的最小冷热公用工程,提出了包括总年度成本最小、设备投资最低在内的换热网络优化目标,运用软件分析得到多种推荐方案,以总年度成本最低为主要目标选择最优的推荐方案。
【图文】：

虚拟组分,切割方法,馏程

由于计算机技术的发展，对于十分复杂的石油馏分，我们可以利用计算机对原油用虚拟组分法处理。虚拟组分是指对于复杂的原油组成，我们按照其馏程分布，，将其一定馏程范围内的组分当作纯组分来处理，称作虚拟组分或者假组分。对这些虚拟组分性质的表征一般使用它的平均密度、平均相对分子质量和平均沸点等[65]。这样就可以将复杂的原油成分分成数个虚拟组分进行处理。在 AspePlus 等模拟软件中，大多是依据各个虚拟的纯组分对石油组分的精馏和汽液平衡进行计算，从而实现对炼厂装置的准确模拟。若想要精准地对常压蒸馏装置进行模拟，首先要合理切割石油馏分。AspePlus 根据馏程特点把原油切割为多个虚拟组分，切割技巧如图 2-3 所示。因为低馏程的轻组分油品的使用价值和经济价值更高，所以在切割时把轻组分馏程定的相对较窄，为 10℃。对于价值略低难以蒸馏出的馏分，切割馏程随温度升高而变大，如此切割之后可使虚拟组分准确又直观[66]。表 2-1 所示为较低沸点馏程的切割结果。

示意图,热机,最大有用功,示意图

为推动力进行传递的量是，能值系数无法且系统在该状态下经过化为最大有用功的那部所做的最大有用功就是境当作冷源，假设在该递出热量 Q 的同时其工作原理。热源向微型量1δ Q可以对外界做出0111TQTδ
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE96

【参考文献】