基于SPEA2算法的加氢裂化分馏多目标优化

发布时间：2020-10-09 01:36

　　随着石油资源日益重质化、劣质化,而石油燃料的清洁化标准不断提升,这使得当今炼油企业亟待寻求和发展灵活高效的清洁油品生产技术。在原油的二次加工技术中,加氢裂化技术具有原料处理范围广、产品质量好、生产操作和产品方案灵活性高的特点,可以把各种重质、劣质的原料直接加工为市场需求的高品质产品,如航煤、柴油以及石脑油和尾油等。因此,加氢裂化技术已经成为现代炼油和石化工业中一项最重要的重油深度加工工艺,而这些优质的产品都是通过加氢裂化分馏塔分出装置,它关乎着整个工厂的收益,所以加氢裂化分馏塔的研究至关重要。如何结合实际工厂情况确定装置的最优操作条件,已经成为众多学者关注的焦点。关于加氢裂化过程操作参数优化的研究,大部分是对该过程的反应部分进行研究,而分馏部分主要是进行单目标参数优化或者多情况下的分类比较和讨论,关于分馏操作参数的多目标优化的报道较少,因此本文针对加氢裂化分馏塔进行了模拟和多目标优化,并且应用SPEA2算法求解基于工厂数据模拟的优化模型。本文主要包括以下研究内容:(1)在工厂加氢裂化装置操作数据基础上,应用流程模拟器Aspen Plus模拟加氢裂化主分馏塔,采用BK10物性方法,分馏塔选用PetroFrac石油蒸馏模块,通过参数调整,使模拟结果接近工厂情况;(2)在加氢裂化分馏塔模拟的基础上,通过对加氢裂化分馏塔的操作参数进行灵敏度分析,确定了加氢裂化分馏塔模型的操作变量,并以产品总值和能耗为目标,产品质量和工厂条件为约束条件,建立加氢裂化分馏塔的七变量-两目标的优化数学模型;(3)搭建基于SPEA2算法的Matlab-Aspen Plus集成平台,求解加氢裂化分馏塔的多目标优化模型,获得产品总值与能耗的Pareto前沿,将Pareto前沿上点的各产品量分布作图,得到各产品量与能耗的变化曲线图,据此提出三种产品方案,确定出最优操作点。(4)应用Aspen Energy Analyzer对现有加氢裂化分馏系统的换热网络进行夹点分析,在确定夹点后,进一步确定最小冷、热公用工程,提出换热网络优化目标,给出换热改进的建议方案。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE624
【部分图文】：

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武汉理工大学硕士学位论文流程中有硫化氢塔、常压分馏塔。第一种工艺流程通常有常压分馏塔和减压分馏塔，在塔底设置重沸炉以提供热源。这种流程的优势在于柴油组分拔出的更多，并且产品不带水；而缺点是需要加热分馏塔底重沸炉的介质到较高温度，这可能造成炉管结焦，为了避免塔底的温度过高，故柴油只能从减压塔抽出，这种工艺流程较为复杂。图 1-1为某石化公司的加氢裂化分馏系统流程图。

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图 1-2 分馏部分典型工艺流程冷热低分油先进入脱硫化氢汽提塔的不同位置，脱硫化氢汽提塔塔收稳定系统，脱硫化氢汽提塔塔底液经过分液罐，液相通过进料加分馏塔，气相直接进入主分馏塔。主分馏塔的塔顶分馏出石脑油，提塔分别抽出航煤和柴油，塔底抽出尾油，中段设置回流。两个塔入过热蒸汽。2 加氢裂化分馏塔的参数及设定2.1 分馏塔压力分馏塔中的压力直接影响整个塔中各组分的沸点，塔压升高则沸点于组分的分离；如果塔压减小，组分的分离变得容易，可是塔温会的输送推动力则减弱，出塔气体流率则会变大，因此塔盘的负荷将过低的压力会引起重组分携带。所以为了确保塔的稳定操作，不应力。

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武汉理工大学硕士学位论文势：体收率高，C5以上的收率可达 94%-95%以上，而催化裂化装延迟焦化仅有 65%-70%；加氢裂化 C1-C2产品收率仅有 1%-迟焦化达到 3%以上；氢裂化产品饱和度高，非烃含量很低，产品安定性好，柴油胶质；加氢裂化工艺产品的异构性能强，同时可以大幅调整产品分布20%-65%左右，而催化裂化和延迟焦化产率可调整的幅度很小家对于加氢裂化产品的需求也不同。比如，欧洲主要利用加氢质柴油；美国由于发达的汽车工业，主要应用加氢裂化生产清国，绝大部分加氢裂化装置采用灵活的生产方案，既出产优质品，同时也旨在多产加氢裂化尾油和重石脑油。图 1-3 是 20集团公司的 18 套装置的产品收率分布情况[11]。

【参考文献】