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

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

2、能量集成以及冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡優(yōu)化。
　　該乙烯裝置中，預脫甲烷塔、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備費用，采用能量集成和能量耦合方式，將脫甲烷塔、脫乙烷塔和預脫甲烷塔進行集成，并利用aspen plus軟件中的MultiFrac模型對重構流程進行模擬，模擬結果為：使原流程的換熱器數(shù)目由8個降至現(xiàn)在的2個，精餾塔的數(shù)目由原來的3個降至現(xiàn)在的1個，使設備的投資費用大大的降低

3、；原來的流股數(shù)目由12個降至現(xiàn)在的8個，使換熱網(wǎng)絡的設計在一定程度上得到了簡化；新的流程比原流程節(jié)能3.681MW，具有非常大的經(jīng)濟效益。
　　針對乙烯冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡，本研究采用了夾點設計方法和有效能分析方法進行優(yōu)化。夾點設計方法和有效能分析方法是利用過程流股數(shù)據(jù)，在避免設計換熱網(wǎng)絡的情況下，以系統(tǒng)軸功優(yōu)化為目標，在有效能總復合曲線圖中，通過改變冷熱公用工程的溫度等級來使系統(tǒng)軸功發(fā)生改變。本文引入優(yōu)化換熱網(wǎng)絡的“兩步法”對乙烯裝

4、置的冷箱系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡進行優(yōu)化，首先對有效能總復合曲線圖中的口袋進行優(yōu)化，即用一條較低質量的冷公用工程來和過程熱流股換熱，冷的過程流股則用來生成更高質量的冷公用工程，此冷公用工程的溫位由系統(tǒng)的最小傳熱溫差決定；然后對除去口袋的有效能總復合曲線圖進行優(yōu)化，運用數(shù)學規(guī)劃法中的粒子群算法，通過 matlab編程，以有效能損失最小為目標，計算出不同等級的冷公用工程。運用此“兩步法”優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡，能夠設計出最優(yōu)的冷公用工程溫位配置。通過計算，當冷