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。     

应用夹点技术优化炼油厂氢气网络

应用夹点分析方法对某炼油厂氢气网络进行优化分析,确定最小氢气消耗目标和氢气回收方案,通过夹点分析,确定该炼油厂可经济回收的氢气量约12 000 m3/h,经济效益显著。     

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。     

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。     

炼厂氢气优化实践与经济评价

采用氢夹点技术对J石化全厂氢气网络进行问题诊断,发现其Ⅱ重整产氢位于夹点之上.用PROⅡ对重整氢直供加氢装置进行模拟计算,并开展Ⅱ重整氢直供下游管网的实际操作优化.对优化方案的可行性和经济性进行评价和论证,结果表明:在不影响下游加氢装置的前提下,重整氢直供每年可获得经济效益562.10万元.     

氢气平衡与优化系统的应用

针对齐鲁石化氢气系统运行现状,采用氢夹点技术深入分析氢气系统存在的问题并进行氢气供用网络优化,在此基础上构建以产耗平衡监控、成本核算、管网模拟、调度优化为核心的氢气平衡与优化系统。应用表明:该系统实现对氢气生产、输送及消耗过程的全面管控,能及时发现氢气系统产耗不平衡、异常排放等情况;通过集成装置工艺参数、物耗能耗以及相关物料价格,在线计算出产氢、耗氢成本;同时利用管网模拟技术实现氢气管网任意管段氢气流量、流速、压降等指标的软测量。基于上述条件,结合氢夹点理论分析开展供用网络优化,以用氢成本最低为目标给出优化调度方案,实现以耗定产,有效降低氢气运行成本。     

某炼油厂氢气网络集成优化研究

针对现有氢气系统优化技术存在的优化过度、模型难收敛等问题,研究开发了基于分区建模协同优化的氢网络集成优化技术。以某炼油厂氢气网络实际运行优化研究为例,在氢气系统现状分析基础上,将氢气系统分解成供氢单元、用氢单元、氢回收单元3个子系统,在用氢单元、氢回收单元优化基础上,构建了以氢气供应成本最低为目标函数的氢气网络集成优化模型。应用研究开发的模型,设计了制氢装置产能优化、氢气梯级利用、氢气回收、集成优化等4项优化方案。方案实施后,回收氢气资源7 270 m³/h,外购氢量由20 000 m³/h减少至4 500 m³/h,氢气利用效率由83.33%提升至92.01%,节省氢气成本3 953万元/a。该优化方案提高了氢气系统用氢安全性、稳定性、经济性。     

过程系统工程方法在炼油厂规划中的应用

在大系统优化和全局整体最优的指导思想下,将线性规划、夹点分析、热量集成等过程系统工程方法集成应用于炼油厂规划设计中,极大地提高了炼油厂在总加工流程的优化选择、资源利用率、节能和减排方面的整体设计水平,其中基于线性规划的PIMS(Process Industry Modeling System,过程工业模型系统)技术,综合了工艺条件、投资成本、产品结构等因素,提高了总加工流程优化选择的准确性;运用氢夹点技术设计的氢气网络,减少了制氢装置的规模,可节约氢气需求量8%~20%;热夹点和水夹点技术在全厂换热网络和水网络设计中应用普遍,其中装置间热联合节能42~84 MJ/t,水重复利用率在97%以上,单位新鲜水用量减少至0.5 t/t,降低了全厂能耗和水耗,使节能减排指标达到国际先进水平。过程系统工程方法在炼油厂规划中的实际应用,提高了炼油厂资源和能量利用率,并有助于实现清洁生产和完成节能减排目标。     

炼油厂氢气网络集成优化研究

通过构建供氢装置、耗氢装置、氢回收装置等通用基础模型,结合炼油厂氢气系统现状,开发了氢气系统模拟数学模型及优化数学模型,并以提高氢气系统安全稳定性为目标,设计了4项优化研究方案。经测算,在满足当前氢气系统用氢需求前提下,制氢装置运行负荷优化方案实施后能减少外购氢10 493 m³/h,年节省成本1 188.58万元;H₂梯级利用优化方案实施后减少外购氢420 m³/h,年节省成本387.58万元;H₂-轻烃综合回收优化方案实施后减少外购氢12 014 m³/h,年经济效益为9 738.21万元;集成优化方案实施后,炼油厂无需外购氢,仅需1号制氢装置满负荷运行、2号制氢装置负荷提高至87.05%即能满足系统用氢需求。     

炼厂氢气系统与轻烃回收系统的集成优化

氢气作为现代化炼厂必要的公用工程之一,在炼油成本中占相当高的比例。节氢是炼厂日常工作中提高炼厂氢气利用率的一项重要内容。从炼厂氢气系统技术构成与特点入手,分析了当前氢气系统优化的策略和方法,比较了各种优化方法的技术局限性。针对炼厂氢气系统与燃料气系统、轻烃系统不可分割的关联性,提出氢气系统与轻烃回收系统集成优化的方法和策略,并应用具体案例对集成优化方法进行分析、对比,得出炼厂氢气系统和轻烃回收系统进行集成优化的方法是科学合理的,有必要在开展炼厂氢资源优化工作时将轻烃回收纳入其中。     

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。     

制氢装置转化系统用能优化

介绍了中国石油克拉玛依石化公司制氢Ⅱ套装置转化系统节能降耗优化方案及实施情况。通过降低天然气用量、提高转化炉余热回收利用率,以及增加副产蒸汽等措施有效实现了制氢装置节能,优化改进后制氢装置能耗下降48 445.64 MJ/h,达到了良好的节能效果。工业运行结果表明：改进后方案能保证系统安全平稳运行,质量指标控制稳定,经济效益显著。     

胜利炼油厂含油污水处理装置工艺优化

胜利炼油厂第一净化水车间含油污水处理装置经过不断优化,处理后的含油污水CODcr逐年降低,2010年达到了小于60 mg/L的技术指标。运行结果表明,对含油污水处理装置工艺进行优化,取得了较好的经济效益和社会效益。     

氢网络公用工程消耗量与流股匹配数的优化

 针对炼化企业的氢气分配网络系统，提出了以最小公用工程氢气用量和匹配简化为目标的二步优化模型。通过实例的优化分析计算，讨论了氢网络的匹配数与公用工程氢气用量松弛率的关系。研究结果表明，网络的匹配数与松弛率近似呈反曲函数关系，适当地放大系统节氢量的要求，可获得较简单的网络匹配结构。采用该数学优化模型可以综合考虑系统的节氢限制和网络中流股匹配的限制，从而优化氢气网络。     

炼油企业低温热大系统优化利用技术

低温热利用是当前我国炼油企业节能的重要潜力之一.但是随机、分散的利用方式使它们难以得到充分利用.在当前装置大型化、集中布置、开工周期延长控制、设备技术改进条件下,按照"温度对口,梯级利用"的科学用能原则,开发了一种在热出料和装置用能优化的基础上,在全局范围内进行低温热的大系统优化匹配的技术.以循环除氧软水为热媒,按温位高低,集成各种低温热源,再按温位高低顺序用于分馏塔再沸器、储运系统、锅炉给水等低温热阱.使工艺余热得以充分利用,节省了大量加热蒸汽.提出了以最优传热温差为决策变量,热媒水分别与热源、热阱换热的两个网络合成技术,列出了系统的设计方法,给出了实用的案例.     

炼化企业氢气资源优化综合利用

陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司300 kt/a丙烷/异丁烷混合脱氢装置副产的氢气,一部分自用,剩余部分作为补充燃料气使用,造成资源浪费.对剩余氢气进行优化综合利用改造,作为2.40 Mt/a柴油精制装置和1.80 Mt/a汽油精制装置备用氢源,避免了因连续重整装置停工而导致的二次停工,提高了装置运行的连续性;...     

芳烃歧化装置换热网络的用能诊断与优化

利用夹点技术对某芳烃歧化装置换热网络进行了分析,并提出优化改造方案.采用操作型夹点分析法表明,现行换热网络夹点温差偏大(73.6 ℃).优选夹点温差为15 ℃,可得最小冷却和加热用能分别为54.096 MW和59.146 MW,而现行换热网络中冷却和加热用能分别为73.970 MW和79.020 MW,存在较大节能潜力.进一步分析表明,现行换热网络存在违背夹点设计原则的现象,导致用能不合理.考虑换热网络变动的复杂程度和经济性,提出了两种优化改造方案,可明显的减少公用工程的使用量.     

连续重整联合装置用能优化改进

介绍了中国石化股份有限公司金陵分公司第Ⅰ套连续重整联合装置节能优化改造及实施情况。通过精馏塔回流比、芳烃抽提溶剂比等操作参数优化,以及换热流程优化调整,增设邻二甲苯与二甲苯换热及采用工艺低温余热加热除盐水等措施有效实现了装置节能,优化改进后联合装置综合能耗下降419 MJ/t,达到了良好的节能效果,同时为下一步的节能改造提出了方案。     

胜炼汽油吸附脱硫装置用能分析

分析胜炼催化汽油吸附脱硫装置用能特点和影响装置能耗的主要因素,并从优化工艺流程的角度,利用夹点技术对装置进行了用能分析。与现公用工程总量相比,若利用夹点技术对换热网络进行优化,最多可节约热公用工程2.460 MW,节能潜力48.9%,最多节约冷公用工程2.531 MW,节能潜力为60.3%。