探析过程能量综合在炼油装置热联合能量优化中的应用研究

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1、湘潭大学硕士学位论文过程能量综合在炼油装置热联合能量优化中的应用研究姓名：卢时述申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：周大军20050501摘要中国作为最大的发展中国家，既是一个能源生产大国，同时也是一个能源消费大国。我国的能源生产量位居世界第三，消费量位居世界第二。石油进口的依存度，从1995年的7.6％增加到2000年的33.8%。能耗费用支出占GDP的比例，2001年已达到13.5%，而且每年还在增加，其中尤以石化、冶金、建筑等高耗能过程工业的能耗最高，占了总能耗的一半以上。显然，变“高增长、高消耗、高污染的粗放扩张

2、和外延型为主的”经济增长为“节能优先、结构多元、环境友好、市场推动”的可持续发展的战略，是我国新世纪经济发展的目标。从现在起，我们应该站在前所未有的高度重视用能和节能。本文从系统工程的角度出发，以过程热力学的理论为指导，运用能量综合的思路和方法，系统探讨了炼油厂油品加工装置间热联合的能量优化问题，以及由装置热联合而引起的相关工艺参数的系统调优方案和新边界条件下的分馏塔系统的操作调优、新边界条件下换热网络的弹性分析和合成、基于大系统火用经济学调优策略的装置内局部与全局的协调优化等一系列理论与实践问题，并提出了基于直供料温度为系统

3、优化变量的装置热联合优化方法，并成功地解决了延迟焦化装置和加氢精制装置间实施以焦化轻蜡油为直供料的热联合系统能量优化问题。实施结果表明，本文所建立的系统能量优化方法是可行的。本文的主要研究成果有：1提出了以直供料温度为系统优化变量的装置热联合能量优化方法。2建立了初始直供料温度条件下各装置间的系统换热网络，以及新边界条件下换热网络的弹性分析和合成方法，并编写了相关软件。3全面探讨了“ICI夹点设计原理”和“三环节能量流结构模型”在系统换热网络设计中的应用，以及相关工艺问题的解决策略。4制定了装置内大系统与局部能量协调优化的基本

4、策略，以及相关的能量优化模型和火用经济学分析方法。5建立了由装置热联合而引起的相关工艺参数的系统调优方案和新边界条件下分馏塔系统的工艺调优实施方案。6实施了焦化装置和加氢精制装置间以蜡油为直供料的热联合能量优化方案，成功地解决了装置热联合换热网络设计中的一系列理论与实践问题，并获得了良好的节能效果和经济效益。关键词：过程能量热联合夹点技术优化过程能量综合在炼油装置热联合能量优化中的应用研究(提要)1．前言中国作为最大的发展中国家，既是一个能源生产大国，同时也是一个能源消费大国。我国的能源生产量位居世界第三，消费量位居世界第二。

5、能耗费用支出占GDP的比例，2001年已达到13.5%，而且每年还在增加，其中尤以石化、冶金、建筑等高耗能过程工业的能耗最高，占了总能耗的一半以上。显然，变“高增长、高消耗、高污染的粗放扩张和外延型为主的”经济增长为“节能优先、结构多元、环境友好、市场推动”的可持续发展的战略，是我国新世纪经济发展的目标。从现在起，我们应该站在前所未有的高度重视用能和节能。本课题从系统工程的角度出发，以过程热力学的理论为指导，运用能量综合的思路和方法，系统探讨了炼油厂油品加工装置间热联合的能量优化问题，提出了基于直供料温度为系统优化变量的装置热

6、联合优化方法，并成功地解决了延迟焦化装置和加氢精制装置间实施以焦化轻蜡油为直供料的热联合系统能量优化问题。实施结果表明，本课题所建立的系统能量优化方法是可行的。2．过程能量综合石化工业是典型的过程连续工业，在过程系统工程的范畴内研究过程工业的用能和节能问题，可以在“过程能量综合（集成）”的框架内展开，它一般基于有如下基本设想：（1）石化系统是由若干个内部同时发生能量和质量转换或传递的过程单元所组成的。（2）能量不但有数量多少的量度还有质量（或品位）的差别，能的质量即它的能级由它的作功能力或它所具有的火用（或称有效能、有用能）来

7、决定。（3）火用是一切用能过程进行的推动力，并以自身的损耗为代价。（4）温差（或浓度差）越大，过程的不可逆度越高，虽然完成该过程的设备投资越小，但过程的火用损耗越大。所以高温（或高浓）体做功的能力损失也就多。（5）热能可以多次利用，在进行系统换热网络设计时，应按合适的温位逐级利用、优化匹配，以尽量减少过程的不可逆度，降低损耗。尤其要避免能量的无功降级。（6）系统换热网络的优化目标，不应是火用损耗愈低愈好，而是火用耗费加设备与操作费之和越小越好。（7）系统换热网络的优化，不仅要在单元过程（或设备）层面上实现用能和节能的优化，更需

8、要在全系统的能量（特别是热能）利用上实现整体优化。（8）化工过程的能量综合优化，不只是一个单纯与过程工艺、设备和控制相关的技术问题，还与工程、市场、季节等诸多因素密切相关，其实施方案的最终效果，需要用对经济和社会效益的整体影响，才能作出最后的评价。（9）能量综合的原则可应用于