基于炼油厂计划优化模型的氢气系统优化研究

采用氢气夹点分析方法,得到炼油厂氢气流股基本分配方案,然后与计划优化模型联合进行优化,确定优化的氢气管网方案,并对方案的经济技术指标进行分析,评价方案的有效性。以国内某炼油厂为例,采用上述方案对氢气系统进行优化。结果表明:采用夹点分析技术可以使氢气纯度满足炼油厂加工工艺要求,结合计划优化模型可以有效地根据炼油厂生产状况优化氢气网络结构,达到节氢及优化炼油厂原油加工方案的目的;氢气系统优化后可节约氢气16.6%,并可加工劣质原油、降低原油采购成本,提高炼油厂经济效益。     

炼油厂单装置氢气优化研究

采用夹点分析与炼油厂计划优化模型相结合,利用夹点分析所得出的节氢量变化曲线、氢源变化曲线与计划优化模型绘制的利润曲线,分析加氢装置氢气的最优纯度。通过以5个月为周期实例计算,分析节氢量、氢源曲线与利润曲线的关系,可确定加氢装置最优氢气质量分数为0.28,日节氢量为46.3t,利润为15 988万元。此方法在保证装置平稳运行的情况下,可优化单装置氢气质量分数,节氢量与炼油厂利润达到最优。     

炼油厂氢气网络的窄点分析

介绍了氢气网络优化的窄点分析方法，对典型炼油厂现有及规划氢气网络 进行窄点分析，可获得约5%的理论氢气节约量，创造良好的经济效益及环境效益，对规划的 氢气网络结构提出优化途径，并就国内如何开展这一领域的研究提出建议。     

炼油厂氢气网络优化方法研究现状及展望

随着环境保护法规的日益严格,加氢工艺在炼油工业中得到了广泛的应用,氢气的消耗量大幅上升。优化氢气网络,提高氢气利用率,对炼油工业实现节能减耗、降低生产成本具有重要的理论价值和巨大的工业应用前景。当前,国内外对氢气网络进行优化的方法主要分为夹点分析法和超结构法。对夹点分析法,笔者按是否考虑了杂质、压力、提纯装置等因素进行分类,综述了其研究进展和实际应用情况。对超结构法,分别从约束条件、目标函数、模型种类和所用优化算法进行了综述。最后总结了2种方法的优点与不足,并指出了后续研究工作的方向。     

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以复杂树枝状干线输气管网系统为研究对象,在勘探设计定线后,根据天然气管输理论和最优化设计理论,采用分级优化的策略,将整个输气管网优化设计问题分解成布局优化,参数优化,方案优选等三个子问题,对每个子问题建立了数学模型,并采用有效的寻优方法进行求解,最终得到整个系统的最优设计方案以及投资费用分析,研制开发了复杂树枝状干线输气管网系统的优化设计软件,实例计算验证了理论的正确性,该设计方法对其它优化研究具有一[定的 启发性和参考价值。     

炼油厂氢气网络优化的工程设计应用

对某炼厂进行了氢气网络优化研究,不仅从优化技术角度突破了氢夹点理论对于加氢装置氢/油体积比和氢分压固定的严格限制,而且提出的一套优化方案所需的氢气总供应量比设计方案减少14542 m³/h,总操作费用比设计方案降低6620万元/年。这是国内首次将氢夹点技术推广应用到炼厂工程设计中,为氢气网络优化的工程化应用奠定了基础。     

换热器网络的最优合成设计及其应用

对换热器系统的最优合成设计问题进行了探讨,其目的在于使当代的夹点设计试探法朝着优化数学模型的最优合成设计方向发展。首先应用线性规划方法确定夹点位置,计算最小换热单元个数,确定各个换热单元所对应物流匹配及其换热量;其次对既定网络进行了最优设计,找出最优操作参数,优选各换热器。最后,对常减压蒸馏装置的原油换热系统进行了最优合成设计。     

热集成水网络优化设计的最新进展

It is well known that the process industry is an energy-intense and water-consuming industry and is the main source of industrial water consumption and energy in China. Energy integration and mass integration are important approaches to achieve energy saving and emission reduction in the process industry. Generally, the methods can be classified into two groups: conceptual design methods and mathematical programming methods. The former includes mainly graphical methods based on pinch technology that is operated easily. A feasible solution can be quickly obtained. Conceptual design methods are sequential in nature including targeting and design two steps. The latter is based on superstructure optimization and corresponding algorithm is adopted to solve the model. The trade-offs and connections among the entire network can be established and explored. Multiple factors can be considered and optimized simultaneously by mathematical programming methods. This paper describes the synthesis of heat integrated water allocation networks (HIWAN) based on both conceptual design methods and mathematical programming methods systematically. In addition, the characteristics and shortcomings of the existing research methods are summarized, and the future research direction is prospected.     

稠油双管采油技术动力学模型研究及应用

双管采油举升工艺技术通过独立的采出液流出通道,降低杆液粘滞阻力,实现常规稠油的有效举升,但在系统理论模型及配套优化手段上的欠缺是制约该技术进一步推广的关键瓶颈。利用室内流变性试验和人工神经网络理论,建立了流动环境下的油水混合溶液流变性模型;同时利用幂律流体流动力学及常规举升工艺作用过程动力学模型,推导了双管系统下的压力场、温度场、流体流动场的动力学模型;结合双管系统工作原理的系统研究,利用节点分析理论建立了双管采油系统工作过程中各模型间的耦合动力学数学模型,并推导了其数值解,最终研发了双管举升工艺参数优化设计软件。现场应用表明:建立的系统理论及优化设计手段计算误差<5%,可有效促进该工艺技术在油田的进一步推广。     

Simulation and optimization software for alcoholic fermentation in winemaking conditions

The kinetics and duration of winemaking fermentations may vary considerably as a function of must composition and thermal conditions. This makes it difficult to manage tanks and power use in wine production. Modern decision support tools may help, but are difficult to use, as the underlying optimization problem is complex and its solution is time-consuming. We developed a decision support software based on a physiological model of yeast activity, including a mathematical model of heat transfer. The integrated decision support module uses fuzzy logic and a heuristic approach to provide efficient, rapid solutions to facilitate winery management at an industrial scale in various winemaking conditions. The applications of this software are illustrated using various realistic cases.     

加氢裂化装置的能量回收及利用

运用夹点技术对加氢裂化装置的换热网络进行优化,利用Aspen Energy Analyzer V 8.4软件模拟换热网络曲线对换热网络的特点进行分析,提出相应的优化方案,并利用Aspen Hysys模拟软件对优化方案进行模拟。结果表明：该换热网络的夹点温度为147.2℃,装置换热网络最小热公用工程用量为7.72 MW,最小冷公用工程用量为8.39 MW,节能潜力仍有6.67 MW;通过采用新增1台换热器E 1（利旧）,利用152℃的柴油给45.5℃的冷低分油换热的优化方案,可分别节约热、冷公用工程2.11,0.36 MW,热、冷公用工程节能效率分别为27.34%,4.29%。     

高温高盐油藏化学驱数值模拟技术进展

针对高温高盐油藏,胜利油田近年来先后研发了非均相体系、乳液表面活性剂体系等新型驱油体系,其驱油机理与传统化学驱油体系有明显的区别,现有商业化数值模拟软件无法有效表征,而自研数值模拟软件存在运算速度慢、难以支撑大规模矿场应用等难题。依托自主知识产权的化学驱数值模拟软件SLCHEM,在室内实验与机理研究基础上,建立了基于粘弹性颗粒孔喉通过系数的非均相复合驱数学模型以及表征乳液表面活性剂乳化增粘特征的数学模型,实现了相应的模拟功能,开展了室内试验的拟合与矿场模型应用,验证了模型的合理性和准确性;综合应用顺序全隐式快速求解算法、并行解法及交替方向解法,实现了百万级规模模型的快速计算。通过概念模型进行了计算效率测试,在网格数100×10⁴、井数116口、生产历史5a条件下,计算速度为2.9h。室内实验验证与矿场实际应用表明,与商业化软件相比,改造后的SLCHEM软件能够实现对新型驱油体系室内实验结果与矿场动态指标的准确拟合,可为化学驱方案优化与动态分析提供有效的技术支持。     

油气集输系统优化设计软件

论述了研制油气集输系统优化设计软件的必要性,介绍了油气集输系统管站网络拓扑优化方法,用Ｃ＋＋语言在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下编制了油气集输系统优化设计软件,文中给出了优化软件的结构,介绍了各模块的功能,使用该软件可以进行油气集输系统的优化设计和生产管理。     

采用过程集成技术设计优化炼油厂用水网络

提出以水夹点理沦为基础的过程集成技术，该技术克服了以往单凭经验和只能局部优化用水系统的不足，适用于整个炼油厂或者区域用水网络的系统集成优化设计。     

用夹点技术对丙烷脱氢制丙烯装置换热网络优化分析

丙烷脱氢制丙烯是一种较新的丙烯生产工艺,目前国内已有多套丙烷脱氢装置。为了有效地降低装置能耗,采用夹点技术对丙烷脱氢制丙烯工艺的换热网络进行了分析及流程优化。结合实际生产操作参数,建立了装置全流程模型,并从该模拟结果中提取参与换热的冷、热物流数据。利用夹点分析技术,找出原有换热网络存在的问题,并提出了节能优化方案,对优化方案进行模拟计算,证明方案的合理性及节能效益。     

天然气蒸汽重整制氢装置原料优化研究

根据某炼油厂天然气蒸汽重整制氢装置生产运行数据,归纳拟合得到装置制氢成本模型及装置综合能耗模型,进一步采用Aspen Plus进行工艺过程数学建模,从反应机理角度实现装置关键物料消耗的量化计算。以研究开发的模型为后台,利用Matlab GUI开发了制氢装置原料优化分析系统,为企业优选制氢原料提供理论计算依据。对炼油厂制氢装置工艺过程进行模拟,计算结果与装置实际运行数据的偏差±10%,满足工程计算要求,并进行关键参数灵敏度分析;考察不同原料对装置制氢成本的影响,原料价格、氢碳比、理论产氢率是影响制氢成本的主要因素;研究不同原料对装置综合能耗的影响,以天然气、PSA解吸气作制氢原料时,装置综合能耗相对较低,焦化干气及催化干气作制氢原料时,综合能耗相对较高。     

原油蒸馏辅助操作软件的开发与工业应用

原油蒸馏辅助操作软件利用虚拟组分法计算原油的物性，用简捷法进行塔的工艺计算，塔板的设计和核核严格按水力学计算结果进行，采用人工神经网络预则侧线产品的质量，利用自适应算法预报创线抽出温度，还包括装置的夹点分析和换热器模拟。初步的工业应用结果表明，该软件的计算结果准确可靠，可用于常减压蒸馏装置的设计、考核、故障诊断和操作指导。     

地面驱动螺杆泵井优化设计及工况诊断系统

针对地面驱动螺杆泵井管理不完善及缺乏测试诊断手段的现状,开发了螺杆泵井工况测试系统,实现了光杆受力的测试、数据传输和分析。测试系统包括螺杆泵井工况诊断和优化设计2个软件模块。2个模块的交互使用,可以完成地面驱动螺杆泵井管理的全部工作。200井次的油田现场实际应用表明,该软件故障诊断正确率和优化设计符合率高于90%,取得良好效果。     

苯乙烯装置全流程模拟与优化

利用PRO/Ⅱ化工流程模拟软件,建立了乙苯脱氢制苯乙烯工艺全流程的数学模型。选用SRK方程、PR方程、SRKM方程计算各操作点物系的汽液平衡和流体物性;确定的流股收敛方法及模拟计算顺序能使模拟计算快速收敛,模拟值与实际值的平均误差在4%以内。利用乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程的数学模型对苯乙烯装置的工艺进行优化,提出脱氢反应显热的回收工艺和脱氢尾气回收系统的优化方案;对脱氢反应条件和粗苯乙烯塔操作工况的优化,可使综合能耗和设备投资有效降低,在苯乙烯收率提高0.2%的基础上,装置综合能耗降低4.5%。     

低渗透油田地面工程总体规划方案优化研究

建立了油田地面网络的相关矩阵及节点的参数计算通式,为计算机处理油田地面网络问题提供了有利手段。采用大系统优化理论,针对低渗透油田地面工程网络拓扑优化问题,建立了适用于多级分解优化算法的数学模型。给出了低渗透油田地面工程网络拓扑优化的多级分解优化算法,即顺次进行油气集输系统、污水处理系统、注水系统和供配电系统的优化,各子系统间又通过变量互相联系,每一个子系统的网络优化又分解为布局优化和参数优化。子系统的优化目标函数是等额年费用;总体优化的目标函数是财务净现值。编制了低渗透油田地面工程总体规划方案优化软件,为油田开发建设的宏观决策提供了一个科学而快速的工具。