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常减压蒸馏流程模拟及换热网络优化设计

李微维  
【摘要】:石油化工企业是用能大户,而原油常减压装置又是石油加工的“龙头”工艺,约占整个炼油厂用能的20%~30%,其工艺和能耗水平对企业的设备投资、运行管理、节能优化及经济效益等均有重要影响。因此,要降低炼油工业的能耗,提高热能利用水平,必须要考虑常减压蒸馏装置的节能优化。 本文以某炼油厂常减压蒸馏装置为工程研究背景,对常减压蒸馏装置进行了流程模拟并对其换热网络提出了改造方案。研究内容主要包括以下几方面: (1)运用PRO/Ⅱ流程模拟软件对原油常减压蒸馏工艺进行模拟。流程模拟过程中,根据原油性质、设计规定进行模拟参数的设定。本文采用SRK热力学模型,用简单换热器模型代替换热器和加热炉传热情况。通过对模型的求解,获得了各产物的流量、温度参数以及初馏塔、常压塔、减压塔沿各塔板的汽液流量变化和温度变化。结果显示,流程模拟结果与工艺要求基本吻合,说明模拟结果与工厂实际情况基本吻合。 (2)在工厂实际数据基础上,采用PRO/Ⅱ流程模拟软件研究了增加炼油厂常压塔循环回流数目及减小汽提蒸汽量对该塔处理能力及节能的影响。增加循环回流数目可以增加高温位回流热,这对节能是有利的,同时常压塔的处理能力也可增加。而减少汽提蒸汽量可以实现节能及提高常压塔生产能力的双重效果。上述改造会使分离效果受到一定影响,但如果参数调整幅度不大,仍可保证产品质量基本符合要求。 (3)对原常减压蒸馏装置换热网络进行改造,主要考虑增加循环回流数目时增加高温位回流热对整个换热网络的影响。原流程常压塔采用两个中段循环回流,在总循环回流量不变的情况下,合理分配总循环回流量,使中段循环回流数目增至三个。根据夹点技术原则,在原换热网络基础上,合理安排常三中与冷流之间的换热顺序,以此达到节能的目的。结果显示,在满足产品质量要求的前提下,上述改造措施提高了原油的预热终温,从而使加热炉热负荷减小。 (4)将常减压蒸馏装置的一些低温热源用于酮苯脱蜡溶剂回收系统换热网络中,运用流程模拟软件模拟酮苯脱蜡溶剂回收系统,使用Aspen能量分析软件对上述过程的换热网络进行分析,并在此基础上提出改造方案。结果表明上述改造方案既可使常减压过程的余热得到充分利用,又可降低酮苯脱蜡溶剂回收系统中加热炉的负荷,提高了热能回收率。上述改造措施的投资回收期不到半年。


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