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并行原油蒸馏系统的工艺流程模拟及换热网络耦合与优化

作　者: 闫东
导　师: 孙津生
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 流程模拟常减压换热网络夹点分析法热耦合
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 125次
引　用: 3次
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内容摘要

常减压装置是炼油加工的“龙头”,同时也是石油化工行业的耗能大户,其能耗约占炼油厂总能耗的20%左右。常减压装置换热网络的设计水平对其能量回收有着非常重要的意义。本论文以中海沥青股份有限公司的三套常减压装置为研究对象,并以这三套常减压装置的工艺流程模拟和三套装置换热网络优化及其耦合为研究内容。通过查阅文献发现,大多数研究者对换热网络的优化都是与流程模拟割裂开来的,而本文是在流程模拟的基础上,取得换热网络优化所需的基础数据,然后用夹点分析法对换热网络进行优化。主要研究工作如下：第一,以PRO/Ⅱ作为流程模拟工作的工具,应用序贯模块法对三套常减压装置的闪蒸塔、初馏塔、常压塔与减压塔分别进行了稳态模拟。首先,PRO/Ⅱ利用实沸点蒸馏数据把原油切割为虚拟组分,并以此作为闪蒸塔或者初馏塔的进料物流。然后,选择合适的热力学模型、单元模块和模型求解方法,同时规定各单元模块的过程参数,对三套常减压装置分别进行模拟计算。工艺流程模拟的结果与现场数据吻合良好,证实模拟结果准确。可信的流程模拟结果为换热网络的优化奠定了坚实的基础。第二,针对中海沥青换热网络比较落后的情况,以Hx-net为设计平台,应用夹点设计的方法对三套装置的换热网络分别进行了优化,结果表明节能效果显著。在进行网络优化的过程中,通过查阅文献发现当今国内外很少有研究者考虑到几套常减压装置换热网络的相互联系。为此,本论文在换热网络分别优化的基础上,通过寻求它们间的联系,对三套换热网络间进行热耦合,结果表明,大系统的优化将带来更大的经济效益。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-18
  1.1 课题背景和研究内容  8-9
  1.2 化工过程流程模拟  9-13
    1.2.1 稳态流程模拟  9-10
    1.2.2 动态流程模拟  10-12
    1.2.3 化工过程模拟软件系统的结构  12
    1.2.4 PRO/Ⅱ在化工设计及模拟中的应用  12-13
  1.3 换热网络合成方法  13-18
    1.3.1 换热网络优化合成的数学规划法  13-16
    1.3.2 换热网络优化合成的人工智能法  16
    1.3.3 换热网络优化合成的夹点分析法  16-18
第二章常减压流程模拟及换热网络优化理论基础  18-27
  2.1 常减压流程模拟方法  18-23
    2.1.1 常减压工艺流程简介  18
    2.1.2 常减压流程模拟中所涉及到的基本概念  18-20
    2.1.3 常减压流程模拟中气液平衡的计算  20-21
    2.1.4 精馏塔的数学模型及其求解方法  21-23
      2.1.4.1 精馏塔的数学模型  21-22
      2.1.4.2 精馏塔的数学模型的求解方法  22-23
  2.2 常减压工艺中换热网络优化的技术路线  23-27
    2.2.1 夹点的意义  24
    2.2.2 温—焓图  24-25
    2.2.3 总组合曲线  25
    2.2.4 利用夹点分析法进行换热网络优化的基本步骤  25-27
第三章三套常减压装置的流程模拟  27-51
  3.1 三套常减压装置的工艺流程介绍  27-33
    3.1.1 常一装置的工艺流程  27-29
    3.1.2 常三装置的工艺流程  29-31
    3.1.3 常四装置的工艺流程  31-33
  3.2 第一套常减压装置的流程模拟  33-39
    3.2.1 第一套装置模拟流程图  35
    3.2.2 第一套常减压装置基础数据  35-37
    3.2.3 第一套装置模拟结果  37-39
  3.3 第三套常减压装置的流程模拟  39-44
    3.3.1 第三套常减压装置模拟流程图  40
    3.3.2 第三套常减压装置基础数据  40-42
    3.3.3 第三套常减压装置模拟结果  42-44
  3.4 第四套常减压装置的流程模拟  44-49
    3.4.1 第四套常减压装置模拟流程图  45
    3.4.2 第四套常减压装置基础数据  45-47
    3.4.3 第四套常减压装置流程模拟结果  47-49
  3.5 本章小结  49-51
第四章三套常减压换热网络的优化及其耦合  51-77
  4.1 第一套装置换热网络的优化  51-59
    4.1.1 第一套装置物流数据  51-52
    4.1.2 第一套装置优化前的换热网络  52
    4.1.3 夹点分析法优化第一套装置换热网络  52-59
  4.2 第三套装置换热网络的优化  59-66
    4.2.1 第三套装置物流基础数据  59
    4.2.2 第三套装置优化前的换热网络情况  59-62
    4.2.3 夹点分析法优化第三套装置换热网络  62-66
  4.3 第四套装置换热网络的优化  66-72
    4.3.1 第四套装置物流基础数据  66
    4.3.2 第四套装置优化前的换热网络情况  66-68
    4.3.3 夹点分析法优化第四装置换热网络  68-72
  4.4 三套装置换热网络之间的热耦合  72-76
  4.5 本章小结  76-77
第五章结论  77-78
附录一  78-79
附录二  79-80
附录三  80-81
参考文献  81-85
致谢  85

并行原油蒸馏系统的工艺流程模拟及换热网络耦合与优化

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