乙二醇浓缩脱水与精制系统操作条件的优化

直接水合成法生产乙二醇过程中,浓缩脱水和精制系统的能耗在整个乙二醇装置中占了很大比重。利用Aspen Plus软件模拟了乙二醇浓缩脱水与精制系统的工业流程。通过工业实际值和模拟值的比较,找到了多个可优化的变量。在此基础上,通过灵敏度分析,确定影响该系统能耗的可调变量的调节范围,以系统能耗最低为目标函数,各塔技术指标和产品质量为约束条件,对整个系统进行优化计算,得到了优化的操作条件。在保证产品质量的前提下,采用优化的装置操作条件,系统降低能耗3382 kW,提高系统的操作稳定性。     

乙烯装置分离系统换热网络优化

针对某石化公司乙烯装置分离系统的用能现状,采用夹点技术对装置分离系统现有换热网络进行了节能研究。分别计算出换热系统的夹点温度及最小公用工程负荷,找出了现有换热网络中存在的问题,确立了装置换热网络节能优化的方向和潜力。通过对换热网络的优化改造,可实现装置的节能降耗,优化后的换热网络系统蒸汽消耗量节约26.45%,冷却水消耗量节约2.6%,乙烯压缩机功率可下降10.28%,丙烯压缩机功率可下降1.32%。     

夹点技术在润滑油加氢装置节能中的应用研究

基于某润滑油加氢装置现行的换热网络,利用夹点技术对其进行分析改造,得到了较好的节能效果。以系统总费用最小为目标,求得最优夹点温差为20℃;以夹点温差为20℃,计算得出该装置换热网络的夹点平均温度为186.9℃,最小热公用工程量为2995 kW,最小冷公用工程量为7755 kW;针对换热网络不合理的情况提出了优化改造方案,该方案可实现节约热公用工程2881 kW,占现行热共用工程的43.0%,节约冷公用工程2881 kW,占现行冷公用工程的25.1%,节能效果显著。     

热集成精馏序列综合的MINLP模型

将夹点分析法应用于热集成精馏序列综合的换热网络设计中,建立一个以分离序列和操作压力为变量的混合整数非线性规划模型,然后运用改进模拟退火算法进行求解,避免了以换热网络结构作为独立变量,提高了用随机搜索方法获得最优解的可能性,同时提高了计算速度。该模型既允许一个塔的冷凝器和多个塔的再沸器进行热匹配,以及一个塔的再沸器和多个塔的冷凝器进行热匹配,还允许一个塔的冷凝器和再沸器同时与其它塔进行热匹配,使可回收利用的能量大大增加。算例的计算结果表明该方法是求解多组分热集成精馏序列综合问题的有效方法。     

基于VC编程的换热网络综合软件设计

针对利用夹点技术设计换热网络时,计算时间长、强度大、过程复杂等特点,本文研究换热网络夹点技术,基于VC而设计夹点技术的换热网络综合软件.该软件可以根据冷、热物流相关数据,计算出系统所需要的冷、热公用工程的数值;绘制出换热系统的组合曲线、全局温焓曲线以及热级联图.同时,该软件还可根据换热网络设计规则设计换热网络;找出热负荷回路以及热负荷路径,合并换热器,满足不同最优换热网络目标的要求.该软件可大量节省计算时间,减小计算强度,简化计算过程.     

反应-分离系统逐步优化的能量集成策略

放热反应的反应-分离系统,可通过工艺设计实现能量集成的效果,改变其工艺条件,调整系统能量利用需求。本文提出反应-分离系统逐步优化的能量集成策略,以连续反应合成乙二醇丁醚醋酸酯的生产工艺为例,利用Aspen Plus软件对其进行模拟计算,采用过程模拟技术与夹点技术相结合的办法,以温焓图(T-H图)上冷、热物流之间的匹配关系为尺度,以尽可能减少公用工程能耗为目标,通过调整分离塔塔压实现能量集成。计算结果表明,优化后系统额外添加的冷、热公用工程能耗由原来的185.8 kW降至105.8 kW,仅为优化前的56.9%,全系统能量的利用效率提高,达到系统精馏塔与换热网络能量集成的目的。本文的研究利用模拟软件科学计算与系统整体匹配相结合的方法,对过程工业企业的能量集成有着很大的推广潜力和应用价值。     

基于联立方程法的二甲苯分离工艺模拟与优化研究

混合二甲苯、C9芳烃(C9-A)、C10芳烃(C10-A)的分离是芳烃工艺中的重要环节,其分离产物是重要的化工原料。但由于这三种物质沸点比较接近,所以导致分离的难度较高。传统工艺中,采用两塔序列工艺分离,耗能较大。本文以某石化公司炼油工艺中的芳烃分馏单元为研究对象,采用间壁塔(DWC)对原二甲苯分离工艺进行改进。为了方便DWC各参数的优化,本文采用联立方程法进行建模求解,克服了序贯模块法在最优化计算方面的不足。利用g PROMS模拟软件对新工艺进行模拟计算,分析了DWC各因素对热负荷的影响,得到了以年总费用(TAC)最小为目标函数的最优操作参数,为新工艺的工程应用提供了依据。     

多装置热集成的热出料温度优化研究

本文采用(火用)用经济学模型来描述跨装置热集成问题,该模型以集成的换热网络和长距离换热匹配费用最小为目标.通过适当提高中间物流进料温度,不仪可避免该物流"在上游装置冷却,下游装置重复加热"的能量利用现状,还可节省一组换热设备投资.若允许物流跨装置热匹配,长距离换热匹配的管线投资会增加,但可获得全局最大能量优化.本模型通...     

分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的多目标优化

为了降低能耗,提高经济效益,在AspenPlus平台上建立了分隔壁精馏塔(DWC)分离松节油中蒎烯的四塔等效模拟流程,采用灵敏度分析确定了对能耗和分离效果影响较大的设计变量及其取值范围,以预分离塔塔板数、主塔塔板数以及能耗最小为目标,建立了DWC分离松节油中蒎烯的多目标优化模型,并利用约束多目标微粒群优化(CMOPSO)算法对模型进行了求解。结果表明:CMOPSO算法能很好地解得DWC的Pareto最优解集,为决策者提供了多种可供选择的DWC优化设计方案;经多目标优化后,在总塔板数(或设备投资费)相近时,与DWC分离松节油的单目标优化结果相比,多目标优化结果可进一步节能21.7 kW;气、液相分配比是DWC特有的,且非常重要的设计变量,采用的双变量灵敏度分析方法能够比较准确地得到两者的适宜取值范围,优化时在该范围内搜索气、液相分配比可望进一步缩短寻优时间。     

基于(火用)损失分析的蜡油加氢装置换热系统用能调优

针对蜡油加氢工艺系统,本文采用Aspen Plus软件模拟获得换热系统的热力学参数,对换热系统进行了(火用)分析,同时采用夹点分析方法对换热系统的用能特性和公用工程目标进行分析,以单元设备(火用)损失和(火用)效率为指导,对该装置的换热系统用能进行优化,提出了基于(火用)损失减少和流程改动最小的调优方案.调优后,换热系统的总(火用)损失由26115.5 kW减小到15087.8 kW,总(火用)损失降低了42.23％.本文的分析结果和优化方案提高了蜡油加氢装置换热系统的用能质量,为系统的用能设计和设备改进提供支持.     

采用板焓图分析塔系与热口袋的热集成

精馏塔与热口袋的集成优化可以进一步回收利用过程中的能量,当塔的热负荷大于热口袋所能提供的热负荷时,可以通过调整,增加中间换热器实现与热口袋的热集成。中间换热一般使用精馏塔与背景过程两者的总复合曲线(即温焓图)进行分析,但温焓图(T-H图)无法直接看出中间换热物流合适的抽出位置,不能使热集成达到最优化。故本文通过对某乙二醇装置的C08MEG塔进行全塔模拟,针对不同的中间换热工况,采用板焓图(Stage-H图)进行分析,最终确定了中间换热器的最优位置及负荷,使热集成的节能效益更显著。     

基于C++和智能图表合成最优换热网络的程序设计

在合成最优换热网络时,存在着调优迭代计算时间长、过程复杂等问题,本文围绕这一课题,以智能图表法为理论基础,结合C++的编程思想,以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,利用换热网络优化节能技术编写了换热网络合成软件。该软件具有以下功能:根据冷、热物流相关数据,计算换热网络夹点、生成温—焓组合曲线图并标出夹点温度,计算出最大热回收量和最小能量体用量,根据物流匹配换热规则和智能图表对相关冷热物流进行匹配,计算出冷热物流热交换的热负荷、换热面积、操作费用等,自动合成最优换热网络并将计算结果存于文本文件result.txt中。经实例核算后与其它文献数据对比结果可靠合理,表明该程序应用方便,计算速度快,可大大简化合成换热网络的计算过程。     

汽油吸附脱硫装置换热网络节能研究

针对某催化汽油吸附脱硫装置换热网络,分析装置流程,并且从整个流程中提取了6股冷物流和4股热物流的初始温度、目标温度、热负荷等数据,选择最小传热温差为15℃,利用夹点技术得到夹点温度为81.5℃,确定了装置的节能目标为节约公用工程量78.5%。然后利用夹点三原则对现有装置的换热网络进行分析,发现该装置夹点之上存在2个冷却器、夹点之下存在1个加热器并且存在1个换热器跨越夹点传热,这造成了能量的不合理利用从而造成能量浪费。针对这几个不合理的传热器,以现有网络为基础提出了增加2台换热器从而消除部分违背夹点原则的环节的换热网络优化方案,最终实现节约冷公用工程量52.8%,节约热公用工程量65.7%的效果。     

芳烃抽提装置换热网络节能改造

采用夹点技术对某芳烃厂芳烃抽提装置换热网络进行分析,根据夹点技术设计原则找出了其用能不合理的环节和原因,在完全依照夹点技术设计原则情况下,提出最大热回收换热网络改造方案,该方案可使整个芳烃抽提系统节约加热和冷却公用工程分别达到17．11％和19．08％,但改造投资费用较高。在参考夹点技术设计准则的同时考虑到现行的换热网络结构,提出了最小换热网络改动方案,该换热网络方案可节约加热和冷却公用工程分别为12．32％和10．26％,改造投资费用较低。两种方案的投资回收期都比较短。     

环氧氯丙烷装置扩产的研究

利用化工流程模拟软件,分别在6.5万t/a及扩产8万t/a负荷下模拟计算了环氧氯丙烷装置,与实际生产比较,确定了合适的计算模型,找出装置扩产8万t/a的瓶颈,包括:丙烯高温氯化反应器生产能力过小;换热器换热面积过小;皂化塔填料段液泛和重组分塔液泛;管线内流体流速过快等.因此,采取放大反应器;增大壳径以增加换热面积;皂化塔填料类捌由ψ40的鲍尔环改为Mellapak-125Y、重组分塔填料类型由ψ5的拉西环改为ψ5鲍尔环;扩大管径降低流速等措施,从而解决装置的瓶颈问题,为装置的改造提供了重要的信息.     

换热器详细设计与换热网络综合同步优化方法研究

回顾了多管程换热器构成的换热网络的最优综合方法与换热器详细设计的研究进展。研究者们采用多种不同算法对换热器进行详细设计,这些算法解决了对于单台换热器在给定热负荷的情况下,以总费用最小为目标的优化设计问题。但这些方法都是对单个换热器进行优化计算,并未考虑到换热器详细设计结果对换热网络节能降耗的影响。换热器详细设计结果将影响换热网络的能量交换与经济性。有研究者基于换热网络最优综合对换热器进行详细设计,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法不涉及换热网络中各个换热器的详细设计与传热系数、换热压降等因素的相互影响,难以保证换热网络总费用最小。在此基础上,提出一种多程换热网络综合与换热器详细设计的同步优化设计方法。本文以换热面积、传热系数为优化变量,压降为约束条件,兼顾每台换热器详细设计,总费用最小为目标进行最优综合。示例分析证明了本文方法的有效性。     

基于贡献温差的换热网络超结构优化

提出一种基于贡献温差的换热网络超结构合成优化法:第一步基于贡献温差的概念建立冷热物流的变换负荷曲线,在此基础上构造基于超结构换热网络的初始结构;第二步给出并优化焓区间热负荷参数H,合并超结构中热负荷小于H的区间,建立年总费用最小的网络结构.此法用于计算换热网络的年度费用需求,应用实例说明其所建立的网络结构,比优化前换热单元数较少且年度总费用较省.     

常减压装置初馏塔物料平衡控制的实施

介绍一个以物料平衡为模型的多变量控制系统。该多变量系统对常减压装置的初馏塔进行物料平衡控制，即在初馏塔的进料量等于流出量的基础上，加上塔底液位的变化量作预测控制以及进料换热后的温度变化作为前馈调节量。该方案投用后，常减压装置在提、降量的过程中以及原油性质频繁变化时，初馏塔均能达到很好的控制效果，使产品质量保持稳定，取得了令人满意的结果。     

常减压装置初馏塔物料平衡控制的实施

介绍一个以物料平衡为模型的多变量控制系统。该多变量系统对常减压装置的初馏塔进行物料平衡控制，即在初馏塔的进料量等于流出量的基础上，加上塔底游人闰的变化量作预测控制以及进料换热后的温度变化作为前馈调节量。该方案投用后，常减压装置在提、降 量后起之秀吕以及原油性质频繁变化时，初馏塔均能达到很好的控制效果，使产品保持稳定，取得了令人满意的效果。     

基于Aspen Plus的Petlyuk塔模拟与优化

利用Aspen Plus软件,对Petlyuk塔进行模拟和优化。采用三塔等效流程,进行简捷计算,确定Petlyuk塔的初始参数。在初始参数下,利用Aspen Plus的Multifrac-Petlyuk模块严格模拟,并利用Sensitivity模块,分别优化回流比R、进料位置、侧线出料位置、互连位置及互连物流流量等参数。以乙醇-正丙醇-正丁醇三元体系为例,模拟和优化结果为:主塔塔板数58,预分塔塔板数29,进料在预分塔第12块板,侧线出料在主塔第28块板,主塔摩尔回流比4.6,预分塔塔顶和主塔互连位置在主塔第18块板,塔底和主塔互连位置在第47块板,主塔返回预分塔顶部的液相流量为65 kmol/hr,返回预分塔底部的气相流量为145 kmol/hr。在此优化参数下,可得到98.9%乙醇、98.7%正内醇和99.0%正丁醇,达到分离要求。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。