PDF《原油蒸馏过程换热网络的最 优操 作》

第.

期油炼制原油蒸馏过程换热网络的最优操作 曾文 华 高铃畅 周春晖 浙 江大学 本文研究 了原 油蒸馏过程 换热 网络的最 优操作 . 针对上 海高桥石 化公司炼油 厂号原油蒸 馏装置 换热硫程 的特点 , 通过 建 立加 热炉 冷进 料段 的热平衡模型 , 提 出了考 虑加 热炉 冷进料影 响的整个换热过 程最优操作 问题 . 这是一个具有个优化变量 的非线性规 划 间题 . 操作优化 间题 的求解是 在对 换热过程进 行综合模拟的基础上进 行的.对现 场操作数据的优 化计算结 果表 明,换热 网络的终温可 以 提高 ℃左右 .

一、引言原油蒸馏过程是 一个通 过 消耗一定能量 来实 现产物分 馏 的过程 . 为 了使原油在蒸榴 塔 内得 到分 离,通常必须将其加 热 到一 定的温度 ℃左右,塔的馏 出产物亦具 有较 高 的温度 . 所 以工艺 上往往将这 些 高温 位的 产物 与原 油进 行换热 , 以提 高进 入加 热炉原 油的 温度 , 从而 达到 降低加 热炉能耗的目的.图为高桥石 化公 司炼 油厂 号蒸馏装 置换热过程 的工艺流程 图.该换热 网络除 了 包括 台换热器 外 实际 的换热器 台数要 超过台,因为有许多 台换热器是 并联运行的,还包含 台加 热炉 的冷进 料段.加热 炉 冷进 料段 引入的 目的主 要是利用烟气 的余 热,降低炉 子烟道气出 口 温度 . 对于 换热 网络,目前研 究得 较 多的是 网络 的最优 设计 问题,也就 是如何最佳地 设计 一 个换热流程 通 常最优设计 的 目标函数是 网络 的设备费用 图原油燕 馏装置 换热过程 的工 艺流程 , . 一有油炼制韶年与操 作费用之 和为 最小 . 对于 一个 实际运行 的换热 网络 , 即使其 是按最优条件 设计 的,但由于 设备的老化 或操作 工况的变化 , 换热 网络常操 作在 萄眯录焦工况下务 这时如何改变 各冷流的分 蘸扛,断两 络伪 」 奚 熟终温最 碑 高厂就 成为一个十分 重要的问题 . 本文是在 前人 工作的基础 上,研究了 考 虑加 热炉 冷进 料段 出口温度变化情 况下 的 换热 网络操 作 伏化 问题 . 首先 , 基于加 热炉 的 工艺 一计算,建立了加 热炉冷进 料段的热平 衡模 型,'

将加热炉 冷进料段等效 为一换热器・其次 , 根据我们提 出的河络模拟的 条规则,提出了 包括加 热炉 冷进 料段布内的换 热 过程 最佳综合模 拟方 法.最后 , 研 究了换 热网络的操作优化间题 , 将网伶搀 作爆化归 结为 二个变量 非线性规划问琴 丫辣热终温 争 个优化变量的关系是通撼坷络终合模拟 过程滚 寻到的 澡作你伟岭非终性规 划问题采 用单纯形力 曦抹求解 . '

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二犷单吾 技热器 豹模拟及加 热 炉冷进料段的热伞衡模型 冷、热源的入 口 温度广 、 '

, 求取 冷热源的出口温度儿、..文献 〔 〕 详细报道 了这种方法 的计算过程 , 这 里从 略.荞乡幼 , 遭食模拟方法

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一单合换热器的逆 向模拟 则是由给定 的流 量'

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. 和温 度儿 、 , , 导 出温度 '

、 . . 真体 的 计算步骤见 文献 〔 〕 . 需 要指 出的是 , 文献 〔 〕 中单 台换热器 模拟温度迭 代算 社石用的是部分迭代 法 和弦 截法 . 实际模拟结果表明 , 这 种迭 代算式往 往收敛速度较慢 , '

对于 孚台换热 器组成 的换 热 网络模拟过程这丫点尤其突 出.为此,我们考虑采用 抛物 线迭代 法.模拟计算结果表 明,其收敛速 度比部分 迭代 法和弦截法要快.加热炉冷进料段的热平衡 模型 一 对于 图所示的加热沪冷进料段 , 基于 炉 子的工艺计算 〔 竺,可以建立 其热平衡模 型一'