優(yōu)化提純回用設置的氫網(wǎng)絡集成圖示法.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，由此導致的氫氣資源嚴重匱乏對煉廠發(fā)展的制約越來越嚴重。氫氣的高效利用對于煉廠降低成本，節(jié)能減排，具有非常重大的現(xiàn)實意義。氫網(wǎng)絡集成技術是節(jié)約煉廠氫氣資源的有效手段，因而是近些年來工業(yè)界和學術界研究關注的熱點問題。
　　基于夾點分析的概念法是一種非常先進且研究較多的氫網(wǎng)絡集成方法，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，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)品當做固定濃度的氫源看待，沒有將提純過程當做氫網(wǎng)絡集成的一部分進行優(yōu)化，因而存在進一步提升網(wǎng)絡節(jié)氫潛力的空間。同時，對于多雜質氫網(wǎng)絡，現(xiàn)有的方法所確定的新氫消耗目標值與實際可達到的最小值相比偏離較大，不能有效的回用氫源，同時也不能夠設計相應的匹配網(wǎng)絡。
　　針對以上不足，本文的研究主要有以下四個方面：（1）提純過程的圖示

3、化表達—質量三角形規(guī)則；（2）單雜質氫網(wǎng)絡在固定提純產(chǎn)品濃度和優(yōu)化提純濃度兩種情況下確定目標值的圖示法；（3）多雜質氫網(wǎng)絡同時求解目標值和設計匹配網(wǎng)絡的圖示法；（4）考慮提純回用的多雜質氫網(wǎng)絡目標值求解和網(wǎng)絡設計的圖示法。
　　本文提出提純過程的質量三角形規(guī)則。通過對提純過程的物料守恒分析，將其數(shù)學關系圖示化為三角形規(guī)則，并推廣為多邊形規(guī)則，實現(xiàn)圖示確定提純進料，產(chǎn)品和尾氣之間的濃度與流量關系。
　　對單雜質氫網(wǎng)絡，將提純過

4、程的質量三角形規(guī)則與源阱復合曲線耦合，并通過圖示法求解單雜質氫網(wǎng)絡優(yōu)化提純過程時的最小新氫消耗。在指定提純產(chǎn)品濃度的情況下，通過移動氫源復合曲線，調整輔助提純產(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氣排放目標值。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量轉化三角形，以及對提純產(chǎn)品濃度和流量的變化調整和氫源復合曲線的移動，來確定氫網(wǎng)絡的最小新氫消耗。結果顯示，考慮提純過程優(yōu)化的單雜質氫網(wǎng)絡的最小新氫消耗取決于提

5、純技術的分離能力。
　　對多雜質氫網(wǎng)絡，本文提出能同時求解目標值和設計匹配網(wǎng)絡的圖示法。通過將單雜質物質回用網(wǎng)絡的最鄰近匹配算法發(fā)展到多雜質氫網(wǎng)絡，提出多雜質氫網(wǎng)絡的源阱排序規(guī)則，對源阱進行排序，并在雜質負荷—流量圖中構造源阱復合曲線組。然后，通過源阱匹配的質量三角形規(guī)則對氫阱逐個進行匹配設計以得到最小新氫目標值和相應的匹配網(wǎng)絡。最后，通過單雜質氫網(wǎng)絡的提純回用優(yōu)化與多雜質氫網(wǎng)絡目標值求解和網(wǎng)絡設計相結合，對考慮提純回用的多雜質氫