试析原油梯级蒸馏节能技术及换热网络的优化

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1、天津大学硕士学位论文原油梯级蒸馏节能技术及换热网络的优化姓名：刘春杰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李鑫钢201006摘要原油常减压蒸馏装置的加工能力和综合能耗是衡量一个炼油企业工艺技术水平的主要标志。目前常减压蒸馏流程工艺成熟、改造优化空间小，生产中存在的主要问题是原油加工能耗高。本文主要针对我国常减压蒸馏过程能耗较高的现状，在综合研究分析国内外先进理论和技术的基础上，研究开发较为优化的梯级蒸馏工艺，以期能够为炼油工业中新厂的建设和老厂的改造提供借鉴性建议。首先应用大型稳态化工流程模拟软件PRO／U对常减压蒸馏常规三塔流程的操作条件进行优化，以便对比；然后

2、分别设计了常减压梯级蒸馏工艺四塔、五塔和六塔流程，即采用梯级加热和梯级减压的方法汽化原油，及时将汽化后的物料分离，减少了加热和冷却的不可逆程度，从而实现节能的目的。应用ASPENPINCH软件对四个流程进行夹点的计算，根据夹点技术的可行性规则和经验规则对四个流程进行了换热网络的设计和优化，最后对各个流程提出了低温余热的利用和回收途径。在相同的处理量和总拔出率下，对各个流程进行能耗的计算和对比。梯级四塔与常规三塔能耗相当；梯级五塔则在热量输入方面较三塔大幅度降低，而可回收的低温热虽然没有三塔多，但全装置的单位综合能耗较三塔降低10．5％；梯级六塔热输入与常规三塔相当，但

3、可回收的低温热较少，造成单位综合能耗较三塔高。对常规三塔、梯级四塔和梯级五塔流程进行了简单的技术经济分析。梯级四塔年均净利润较三塔低，投资回收期也较三塔长；而梯级五塔流程年均净利润较三塔高，投资回收期与三塔相当。由此可看出，梯级蒸馏五塔流程是较优的。因此，如利用常减压梯级蒸馏节能技术进行新装置设计，则可减小主体设备规模，但经济效益并不显著。而对旧的常减压装置进行改造，主体设备基本可利旧不变或移位使用，设备利旧率高，显著提高装置的原油加工能力，设备投资小，施工周期短，节能效果相当可观，经济效益也会有明显增加。关键词：梯级蒸馏流程模拟换热网络能耗技术经济分析ABSTRAC

4、TTheprocessingcapacityandenergyconsumptionoftheatmosphericandvacuumdistillationunitisthesymbolofarefinery’Stechnologylevel．NowthetechnologyofatmosphericandvacBumdistillationprocessiSmaturewiithlittletransformationspace，andthemainproblemishighenergyconsumption．Accordingtothehighenergycon

5、sumptionstatusincrudeoildistillationprocessinchina,developamoreoptimizedcascadedistillationprocessbasedoncomprehensiveresearchandanalysisofdomesticandabroadadvancedtheoriesandtechnologies，whichwillprovidesasuggestionintheconstructionofnewplantsandthetransformationofoldplantsforoilrefini

6、ngindustry．Firstofall，optimizedoperatingconditionsofconventionalatmosphericandvacuumdistillationthreetowersprocessforcomparisonusingPRO／II，thelarge—scalechemicalprocesssteady—statesimulationsoftware；thendesignedatmosphericandvacuumcascadedistillationfourtowers，fivetowersandsixtowersproc

7、esses．Vaporizecrudeoilwiththemethodofcascadeheatingandcascadedecompression．Separatethevaporizationdistillatetimelyandreduceirreversibleheatingandcooling，inordertOachievethegoalofenergyconservation．CalculatepinchpointofthefourprocessesusingASPENPINCHsoftware．Designandoptimizethe