乙烯裝置中脫甲烷系統(tǒng)及冷箱系統(tǒng)的優(yōu)化.pdf

1、作為石油化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，乙烯生產(chǎn)水平的高低決定著一個(gè)國(guó)家的石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平的高低。我國(guó)的乙烯工業(yè)起步早，發(fā)展迅速，目前乙烯年產(chǎn)量已居全球第二位。然而隨著國(guó)產(chǎn)乙烯裝置的大型化，能耗問(wèn)題越來(lái)越突出，我國(guó)的乙烯生產(chǎn)能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。因此，提高乙烯裝置的節(jié)能效率是大勢(shì)所趨，具有十分重要的意義。
　　本研文針對(duì)前脫丙烷前加氫乙烯裝置中的預(yù)脫甲烷塔、脫甲烷塔、脫乙烷塔以及冷箱系統(tǒng)進(jìn)行研究，以系統(tǒng)軸功消耗最低為目標(biāo)，進(jìn)行精餾系統(tǒng)的

2、能量集成以及冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
　　該乙烯裝置中，預(yù)脫甲烷塔、脫甲烷塔以及脫乙烷塔三塔之間存在熱量耦合的潛力，為了提高乙烯裝置的能量使用效率并且減少裝置的設(shè)備費(fèi)用，采用能量集成和能量耦合方式，將脫甲烷塔、脫乙烷塔和預(yù)脫甲烷塔進(jìn)行集成，并利用aspen plus軟件中的MultiFrac模型對(duì)重構(gòu)流程進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果為：使原流程的換熱器數(shù)目由8個(gè)降至現(xiàn)在的2個(gè)，精餾塔的數(shù)目由原來(lái)的3個(gè)降至現(xiàn)在的1個(gè)，使設(shè)備的投資費(fèi)用大大的降低

3、；原來(lái)的流股數(shù)目由12個(gè)降至現(xiàn)在的8個(gè)，使換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)在一定程度上得到了簡(jiǎn)化；新的流程比原流程節(jié)能3.681MW，具有非常大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　針對(duì)乙烯冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)，本研究采用了夾點(diǎn)設(shè)計(jì)方法和有效能分析方法進(jìn)行優(yōu)化。夾點(diǎn)設(shè)計(jì)方法和有效能分析方法是利用過(guò)程流股數(shù)據(jù)，在避免設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的情況下，以系統(tǒng)軸功優(yōu)化為目標(biāo)，在有效能總復(fù)合曲線圖中，通過(guò)改變冷熱公用工程的溫度等級(jí)來(lái)使系統(tǒng)軸功發(fā)生改變。本文引入優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)的“兩步法”對(duì)乙烯裝

4、置的冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，首先對(duì)有效能總復(fù)合曲線圖中的口袋進(jìn)行優(yōu)化，即用一條較低質(zhì)量的冷公用工程來(lái)和過(guò)程熱流股換熱，冷的過(guò)程流股則用來(lái)生成更高質(zhì)量的冷公用工程，此冷公用工程的溫位由系統(tǒng)的最小傳熱溫差決定；然后對(duì)除去口袋的有效能總復(fù)合曲線圖進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃法中的粒子群算法，通過(guò) matlab編程，以有效能損失最小為目標(biāo)，計(jì)算出不同等級(jí)的冷公用工程。運(yùn)用此“兩步法”優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡(luò)，能夠設(shè)計(jì)出最優(yōu)的冷公用工程溫位配置。通過(guò)計(jì)算，當(dāng)冷