畢業(yè)設(shè)計(jì)-延遲焦化單元的能源利用分析和改進(jìn).doc

延遲焦化單元的能源利用分析和改進(jìn)摘要這篇文章呈現(xiàn)了在中國(guó)的煉油廠中應(yīng)用三鏈?zhǔn)降哪茉唇Y(jié)構(gòu)模型的延遲焦化體系能量和有效能分析。依照能耗分析和評(píng)價(jià)的結(jié)果,潛在能耗對(duì)于節(jié)能是一個(gè)更好的改進(jìn)細(xì)節(jié)步驟是一個(gè)暗示。被提議的改進(jìn)被期望顯著地降低能源消費(fèi)和到改善經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)那延遲焦化單元。與最初的單位相比,能源消耗改進(jìn)流程減少到37.2%,這示范應(yīng)用的策略對(duì)能耗的分析和過(guò)程體制的改進(jìn)是適當(dāng)?shù)?。關(guān)鍵字:延遲焦化裝置；能耗分析；有效能分析；節(jié)能1.介紹延遲焦化是在石油煉制工業(yè)中處理重油的主要流程之一。它本質(zhì)上是一個(gè)高溫度流程包括廣泛使用直接加熱提高產(chǎn)品等級(jí)。焦炭化過(guò)程,作為一個(gè)有劇烈熱裂化和冷凝反應(yīng)的組合流程,需要消耗很多的高級(jí)能源。1重油,像減壓殘?jiān)?裂化殘?jiān)痛呋鸦蜐{,等等,經(jīng)過(guò)500劇烈熱裂化和冷凝反應(yīng),產(chǎn)品有干氣，液化石油氣，汽油，柴油的產(chǎn)品,重瓦斯油，焦碳被生產(chǎn)。所有強(qiáng)吸熱焦化反應(yīng)的熱需求被焦化加熱器提供。過(guò)熱態(tài)的高溫反應(yīng)蒸汽在被從焦碳塔引入主分餾塔。不同焦化產(chǎn)品被分開從分餾系統(tǒng)中以液態(tài)或氣態(tài)攜帶走大量的低級(jí)熱的低溫。對(duì)有效的焦化單元低溫?zé)岬南亩?，至關(guān)緊要的是焦化加熱爐的效率的提高和低溫?zé)嵩吹睦?。在這份報(bào)告中給出的是中國(guó)煉油廠中延遲焦化反應(yīng)器的能量和有效能分析因此,一些改進(jìn)和對(duì)應(yīng)的最佳措施詳細(xì)地被計(jì)劃基為能耗的分析和程序制度的最佳化的三鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)模型4,5.2.延遲焦化流程的能耗分析2.1.延遲焦化反應(yīng)器的描述在被在1996年進(jìn)入操作之內(nèi)設(shè)計(jì)而且放的一個(gè)中國(guó)煉油廠的延遲焦化反應(yīng)器是拿為例學(xué)習(xí)能耗的分析和進(jìn)步。展示的是簡(jiǎn)單的延遲焦化反應(yīng)器流程圖在圖1被。設(shè)計(jì)的處理能力是500Kt/a(62.5t/h),循環(huán)比被設(shè)計(jì)為0.4.被處理的進(jìn)料是大慶減壓渣油。真實(shí)的數(shù)據(jù)從一個(gè)典型的操作日子獲得的。表1給一全部的延遲焦化單元的物料平衡。焦化產(chǎn)品的規(guī)格是在表2顯示。圖1.簡(jiǎn)單的分析延遲焦化反應(yīng)器的流程圖表了(1-加熱器；2,3-焦炭塔；4-4四通開關(guān)5-分餾塔；6氣-液體分離罐；7蒸氣器；8熱交換器；9冷卻器的/凝結(jié)器；10-泵).實(shí)際能源消費(fèi)在2000年延遲焦化裝置處理一噸的新鮮給料由于焦化單元本身缺少有用熱源的回收器的實(shí)際能源消費(fèi)缺少對(duì)整個(gè)輔助體系的能耗的綜合考慮消耗高達(dá)1500.0MJ/噸，像是整個(gè)的煉油廠的實(shí)效性，儲(chǔ)藏和運(yùn)輸制度。新鮮原料在延遲焦化裝置中,預(yù)熱，焦化，分餾是由一個(gè)加熱器和二個(gè)焦炭塔組成的。新鮮的給料,經(jīng)與熱的產(chǎn)品流和煙氣在對(duì)流區(qū)段熱交換是達(dá)到大約350被引入分餾塔底部使高溫度過(guò)熱反應(yīng)蒸氣驟冷。部分在反應(yīng)蒸汽的較重的冷凝為再循環(huán)，而且在新鮮的給料中的較輕的部分同時(shí)被蒸發(fā)。對(duì)新鮮的給料濃縮的再循環(huán)較重部份的比被定為焦化單元的循環(huán)比。來(lái)自分餾塔底部的進(jìn)料,和反應(yīng)蒸氣冷凝下來(lái)的重油一起被灌入焦碳塔的輻射室預(yù)熱,很快地?zé)釡p少了溫度降到500以下。部份在加熱器管中蒸發(fā)之后而且通過(guò)了過(guò)一個(gè)四路轉(zhuǎn)換閥,給料然后進(jìn)入二個(gè)焦炭塔中的一個(gè)進(jìn)行生焦反應(yīng)。在管子中注入高的壓力水是為了防止焦炭沉積和延遲在管子中發(fā)生焦化反應(yīng)。從焦碳塔的頂端的被過(guò)熱化的反應(yīng)蒸汽氣提進(jìn)入分餾塔底部,而根據(jù)它們的沸點(diǎn)更進(jìn)一步分餾如富氣，石腦油,輕汽油(柴油)和重瓦斯油。三個(gè)循環(huán)泵有效地增加塔的熱能源的回收。柴油的部份在汽油安定的單位被更進(jìn)一步冷卻而且用如吸收油,而且焦碳分餾塔充足的吸收油回返焦碳分餾塔在被柴油預(yù)先加熱之后,哪一個(gè)可能被考慮如柴油機(jī)泵循環(huán)。焦炭都來(lái)自于濃縮反應(yīng)的焦炭被子冷卻移出焦炭塔保存在頂部的起動(dòng)機(jī)中。2.2.三個(gè)聯(lián)編/次要系統(tǒng)的區(qū)分延遲焦化反應(yīng)器可能被區(qū)分為依照被Hua,etal，以及其他人計(jì)劃的三聯(lián)編的能源結(jié)構(gòu)的模型以能源的功能和進(jìn)化為基礎(chǔ)的三個(gè)聯(lián)編/次要系統(tǒng)被分析。4,5,也就是能源-轉(zhuǎn)變聯(lián)編/次要系統(tǒng)，能耗聯(lián)編/次要系統(tǒng)和節(jié)能聯(lián)編/次要系統(tǒng)。成份,像焦化分餾塔,焦化塔,等等經(jīng)由能源的角色運(yùn)行物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分離的屬于能源-使用的聯(lián)編。成份,像是使成焦煤加熱器，再煮器和泵，等等,實(shí)現(xiàn)能源的不同類型之間的轉(zhuǎn)變,屬于能源-轉(zhuǎn)變聯(lián)編/次要系統(tǒng)，或者冷卻目標(biāo)產(chǎn)品流程的冷卻器，凝結(jié)器,熱交換器和蒸氣的產(chǎn)生器,等等,和能源-恢復(fù)的聯(lián)編有密切關(guān)系。兩者的能源-轉(zhuǎn)變聯(lián)編/次要系統(tǒng)和能源-恢復(fù)的次要系統(tǒng),如程序制度的附加次要系統(tǒng),主要地為能耗的次要系統(tǒng)服務(wù)。熱力學(xué)的分析相當(dāng)有用在識(shí)別一個(gè)程序的真實(shí)的無(wú)效率方面?；谌?lián)編模型的結(jié)構(gòu),能源和放射本能分析為所有的能源-使用的程序和被分析的被延遲的煉焦器的三個(gè)次要系統(tǒng)里面的設(shè)備被引導(dǎo)。使成焦煤加熱器,熱交換器網(wǎng)絡(luò)和蒸餾操作為一個(gè)被延遲的煉焦器的能源-使用的進(jìn)步在主要的候選人位置之中。根據(jù)能源-使用的分析,評(píng)估和進(jìn)步,能源-使用方案對(duì)于兩者的部分和完全的系統(tǒng),因此,能被將分解-協(xié)調(diào)的最佳化最佳化過(guò)策略5,6.許多最佳化方法,像是捏分析,最佳化技術(shù)因?yàn)槟茉?轉(zhuǎn)變的制度，啟發(fā)方法，智化,等等可能被用于分析和被考慮的使成焦煤系統(tǒng)的最佳化。2.3.4.現(xiàn)有的能耗的問(wèn)題能源和有效能被分析指出索引在延遲焦化裝置中每處理一噸的新鮮給料的能源消費(fèi)在這焦化單元中高達(dá)1500.0MJ/噸給料。在能源-轉(zhuǎn)變的次要系統(tǒng)中的能源和有效能轉(zhuǎn)變效率分別是84.2%和43.2%,和能源和有效能恢復(fù)效率在,能源-恢復(fù)的次要系統(tǒng)中分別是56.8%和52.0%?？偰茉春头派浔灸苡迷谡麄€(gè)的流程中總能源和有效能用分別地是1956MJ/噸給料和871.8MJ/噸給料。被概略說(shuō)明上方的能源-使用的指標(biāo)示范那使成焦煤的能源消費(fèi)單位是相對(duì)地高的，而且放射本能破壞主要地來(lái)自于使成焦煤加熱器。低溫度能源-恢復(fù)的次要系統(tǒng)的失敗稍微大。延遲焦化反應(yīng)器的能耗問(wèn)題主要體現(xiàn)在下列各項(xiàng):(A)大量的低溫度熱被浪費(fèi):低溫度熱從分餾塔頂蒸汽(130-65)，塔頂循環(huán)泵(115-80),柴油(150-60)和重的輕油(130-80)等等被發(fā)出到冷卻的水或空氣和浪費(fèi)的。(B)產(chǎn)生系統(tǒng)的蒸氣的不良設(shè)計(jì):計(jì)劃生產(chǎn)1.0MPa的蒸氣的延遲焦化反應(yīng)器現(xiàn)在只能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)?.6MPa的蒸氣這些都是由于一合理的設(shè)計(jì)和操作造成的。以下被發(fā)現(xiàn)：蒸氣的壓力產(chǎn)生是最低的進(jìn)入1.0MPa的主要蒸氣網(wǎng)絡(luò),0.6MPa的蒸氣的大部分產(chǎn)生由于缺乏適當(dāng)使用者必須被在周圍排放。(C)為來(lái)自不同的循環(huán)泵的熱移動(dòng)的分配的不合理的設(shè)計(jì)在分餾塔:來(lái)自最上面的循環(huán)泵和柴油的熱移動(dòng)循環(huán)泵在現(xiàn)在的操作情況之下是相對(duì)地高的。同時(shí),那來(lái)自高溫度的熱移動(dòng)重的瓦斯涂油水于循環(huán)泵和中間物循環(huán)泵太低。(D)熱交換器網(wǎng)絡(luò)(HEN)的貧窮設(shè)計(jì):那相對(duì)地低溫度新鮮的給料直接地被高溫度中間物和重的輕油循環(huán)泵預(yù)先加熱,而且大的溫度不同引起大的有效能破壞。此外，給產(chǎn)生的蒸氣的熱交換器的區(qū)域太小,哪一個(gè)也制造給料和重的輕油的后來(lái)熱交換器的熱負(fù)荷大的。來(lái)自對(duì)流區(qū)段的新鮮給料的高輸出溫度使焦化分餾塔底部溫度變成太高,這有影響力在分餾塔的整個(gè)的熱平衡和全部焦化體系的操作安定性(E)符合整合和最佳化程序,簡(jiǎn)單熱綜合那用其他的程序單位，蒸氣和動(dòng)力體系和附加的儲(chǔ)藏延遲焦化反應(yīng)器而且運(yùn)輸制度,在整個(gè)的煉油廠的等等會(huì)造成能源-使用的延遲焦化系統(tǒng)無(wú)效率。3.焦化流程的能耗改進(jìn)顯然地,焦化程序的改進(jìn)才能根據(jù)最初做的程序表,可能包括下列的程序修正:(1)調(diào)整那操作的叁數(shù)；(2)在程序設(shè)備之間的在互相連絡(luò)方面的改變；(3)替換其他設(shè)備的最初設(shè)備；(4)在大小方面改變一些最初的現(xiàn)有的程序的設(shè)備?；谏鲜龅哪茉?使用的分析和評(píng)估,那三分別地,次要系統(tǒng)被最佳化，而且一個(gè)最佳的程序表最后被計(jì)劃。31區(qū)分改進(jìn)的方法它是精煉程序減少被用的總能源和程序的放射本能破壞的石油的能源-使用最佳化的主要焦點(diǎn),和改善能源(放射本能)恢復(fù)和轉(zhuǎn)變效率?；谌?lián)編的能源和exergoeconomic模型,所有的措施改善程序制度的能源-使用的情形能根據(jù)他們的功能被概述如下列的四類型7核心能源-使用程序進(jìn)步在很大的程度上決定對(duì)于能源-轉(zhuǎn)變次要系統(tǒng)的能源-恢復(fù)次要系統(tǒng)和能源補(bǔ)給的能源恢復(fù)的邊界情況。能源使用一延遲使成焦煤程序有高級(jí)消耗的能源的典型特性,大的程序放射本能破壞和較多的低溫度盈余熱生產(chǎn)。在使成焦煤程序被生產(chǎn)的低溫度熱無(wú)法在單位本身里面被平衡。幾乎,80%的能源從外面供應(yīng)了到那使成焦煤?jiǎn)挝?像是燃料油/瓦斯或者電力,等等,主要地被用預(yù)先加熱給料而且水為提供重給料的嚴(yán)格熱裂痕的吸熱反應(yīng)熱對(duì)放射線管注射了1,8.因此，它對(duì)減少使成焦煤?jiǎn)挝坏哪茉聪M(fèi)增加給料的被預(yù)先加熱的負(fù)荷非常重要,降低熱責(zé)任而且改善使成焦煤加熱器的放射本能效率,和有效地復(fù)原那從分別專欄加熱,連同廣泛地利用里面的熱洗滌槽或在單位,等等。之外基于上述的能源和放射本能分析,進(jìn)步措施和對(duì)應(yīng)的最佳能源利用方案為不同的次要系統(tǒng)被計(jì)劃和那總計(jì)系統(tǒng)。32流程改進(jìn)方案321使成焦煤技術(shù)的進(jìn)步降低材料的消費(fèi)和能源同時(shí)地從來(lái)源。操作者的最佳化使再循環(huán)比，而且水的量注入,放射線管會(huì)降低來(lái)自來(lái)源的使成焦煤加熱器的熱負(fù)荷和燃料消費(fèi)。當(dāng)操作者使再循環(huán)被減少的比的時(shí)候從0.4到0.2，到使成焦煤加熱器的放射線房子的飼養(yǎng)的流量從87.5到75t/h減少了。使成焦煤加熱器的熱負(fù)荷減少了大約1400個(gè)千瓦。同時(shí),藉由減退水注入進(jìn)入放射線管也能降低使成焦煤加熱器的熱負(fù)荷。3.2.2.II為減少分別程序的放射本能破壞的循環(huán)泵的熱移動(dòng)的最佳化:為了要減少分別程序的放射本能破壞,在分別專欄的來(lái)自不同的循環(huán)泵的熱移動(dòng)的分配被最佳化。在操作者的最佳化之后使再循環(huán)比，完全的熱進(jìn)入那分別專欄被減少,這使高溫度熱移動(dòng)變成更困難。在現(xiàn)在的程序表情況之下,來(lái)自不同的循環(huán)泵的熱移動(dòng)是以程序模擬技術(shù)的幫助調(diào)整了。影響力那修正操作的在單位的輸出上的叁數(shù)或輸入變化被估計(jì)過(guò)程序在相同大眾的流量的前提和產(chǎn)品的規(guī)格上的職業(yè)者/II的模擬軟件。對(duì)于中間物和重的循環(huán)汽油的熱移動(dòng)由于在被最佳化之后的1.0MPa的壓力被達(dá)成到最大值生產(chǎn)更蒸氣.循環(huán)熱移動(dòng)在和之前在式樣翻新之后在表6被顯示.33改進(jìn)能源恢復(fù)系統(tǒng)3.3.1.1產(chǎn)生系統(tǒng)和熱交換器網(wǎng)絡(luò)(HEN)的蒸氣的式樣翻新.符合第二項(xiàng)法律分析的原則,高溫度熱在那延遲使成焦煤?jiǎn)挝粦?yīng)該被找回生產(chǎn)較多的1.0MPa蒸氣?；诓煌h(huán)的熱移動(dòng)