優(yōu)化提純回用設(shè)置的氫網(wǎng)絡(luò)集成圖示法.pdf

1、近年來，由于煉廠原油加工量和加工深度的不斷增加，致使氫氣的消耗量急劇增加，由此導(dǎo)致的氫氣資源嚴(yán)重匱乏對(duì)煉廠發(fā)展的制約越來越嚴(yán)重。氫氣的高效利用對(duì)于煉廠降低成本，節(jié)能減排，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。氫網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)是節(jié)約煉廠氫氣資源的有效手段，因而是近些年來工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
　　基于夾點(diǎn)分析的概念法是一種非常先進(jìn)且研究較多的氫網(wǎng)絡(luò)集成方法，其主要采用圖示求解。然而，目前的概念法研究尚有許多不足之處，主要表現(xiàn)為可最大化直

2、接回用，卻沒有最大化提純回用。所以，盡管提純回用包含在內(nèi)，能在一定程度下節(jié)約新氫，但因大多數(shù)的研究都將提純出口產(chǎn)品當(dāng)做固定濃度的氫源看待，沒有將提純過程當(dāng)做氫網(wǎng)絡(luò)集成的一部分進(jìn)行優(yōu)化，因而存在進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)氫潛力的空間。同時(shí)，對(duì)于多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的方法所確定的新氫消耗目標(biāo)值與實(shí)際可達(dá)到的最小值相比偏離較大，不能有效的回用氫源，同時(shí)也不能夠設(shè)計(jì)相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)。
　　針對(duì)以上不足，本文的研究主要有以下四個(gè)方面：（1）提純過程的圖示

3、化表達(dá)—質(zhì)量三角形規(guī)則；（2）單雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)在固定提純產(chǎn)品濃度和優(yōu)化提純濃度兩種情況下確定目標(biāo)值的圖示法；（3）多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)同時(shí)求解目標(biāo)值和設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)的圖示法；（4）考慮提純回用的多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值求解和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的圖示法。
　　本文提出提純過程的質(zhì)量三角形規(guī)則。通過對(duì)提純過程的物料守恒分析，將其數(shù)學(xué)關(guān)系圖示化為三角形規(guī)則，并推廣為多邊形規(guī)則，實(shí)現(xiàn)圖示確定提純進(jìn)料，產(chǎn)品和尾氣之間的濃度與流量關(guān)系。
　　對(duì)單雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)，將提純過

4、程的質(zhì)量三角形規(guī)則與源阱復(fù)合曲線耦合，并通過圖示法求解單雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提純過程時(shí)的最小新氫消耗。在指定提純產(chǎn)品濃度的情況下，通過移動(dòng)氫源復(fù)合曲線，調(diào)整輔助提純產(chǎn)品線和提純產(chǎn)品線的流量直至兩者相等，即可確定最小新氫和燃?xì)馀欧拍繕?biāo)值。在優(yōu)化提純產(chǎn)品濃度的情況下，通過引入最大剩余氫和質(zhì)量轉(zhuǎn)化三角形，以及對(duì)提純產(chǎn)品濃度和流量的變化調(diào)整和氫源復(fù)合曲線的移動(dòng)，來確定氫網(wǎng)絡(luò)的最小新氫消耗。結(jié)果顯示，考慮提純過程優(yōu)化的單雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)的最小新氫消耗取決于提

5、純技術(shù)的分離能力。
　　對(duì)多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)，本文提出能同時(shí)求解目標(biāo)值和設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)的圖示法。通過將單雜質(zhì)物質(zhì)回用網(wǎng)絡(luò)的最鄰近匹配算法發(fā)展到多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)，提出多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)的源阱排序規(guī)則，對(duì)源阱進(jìn)行排序，并在雜質(zhì)負(fù)荷—流量圖中構(gòu)造源阱復(fù)合曲線組。然后，通過源阱匹配的質(zhì)量三角形規(guī)則對(duì)氫阱逐個(gè)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)以得到最小新氫目標(biāo)值和相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)。最后，通過單雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)的提純回用優(yōu)化與多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值求解和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相結(jié)合，對(duì)考慮提純回用的多雜質(zhì)氫