利润核算基础上常减压装置中段取热优化研究常减压装置作为炼化企业加工量最大、用能最多的装置受到了学者们的广泛关注对于全套装置的系统优化大多采用AspenPIMS[1]以及GIOPIMS[2,3]等软件进行生产规划调优王如强等[4]在此基础上综合考虑因生产过程带来的操作变化，在保证生产计划的同时提高了企业利润率Edith等[5]建立了常压塔和减压塔的数学模型，通过模型预测各侧线产品的收率，但缺乏与生产计划之间的结合董晓杨等[6]基于流程模拟技术，提出了操作条件与生产计划协同优化的方法并指导企业进行相应地操作调整王赫等[7]基于产品利润为优化目标，通过粒子群优化算法进行编程建立模型，为企业操作优化提供了理论依据，但在优化过程中使用SFrac简捷模型不能完全反映实际工况郝亚苹等[8]分析了中段取热对侧线产品收率的影响，但在优化的过程中并未考虑产品利润及成本因素的影响本文以净利润为优化目标，结合换热器维护和折旧费用以及公用工程能源消耗费用等方面的因素，在满足各侧线产品品质以及下游装置生产负荷的同时，通过优化常压塔和减压塔的中段取热实现了企业净利润的进一步提高，为企业进行装置优化提供理论基础1、工艺生产及优化模型建立以某炼化企业8.0Mt/a常减压装置为例，初顶和常顶石脑油作为催化重整的原料；常一线作为航煤加氢的原料，其中初侧线的投用可作为调节石脑油和航煤产量的重要手段[9]；常二线、常三线以及减一线作为柴油加氢的原料；减二线以及减三线作为催化裂化的原料；减渣一部分作为焦化的原料，另一部分作为加氢的原料，整套装置仍采用三塔操作，具体工艺流程简图如图1所示。
根据图中信息结合实际下游装置的操作弹性，建立全装置物料平衡及约束条件如式(1)和式(2)所示之后，根据炼厂提供的产品工艺指标以及对于减压深拔的要求，对侧线产品的约束条件如式(3)所示接下来确定优化目标为常减压全装置净利润p；收入为各侧线产品与原油价格差w，该部分经济核算价格采用More等[10]使用的数值支出主要为换热器的维护和折旧费用以及公用工程的能源消耗费用k，公用工程部分经济核算与侧线产品价值的经济核算部分统一，换热器部分采用AspenEnergyAnalysis分析模块模拟的数值，因此净利润计算公式如式(4)所示针对原有生产规划，首先依据上述计算公式，对全套装置进行净利润的核算；之后在其他工艺参数调优的基础上，改变常压塔和减压塔高温位的取热比例并分析对轻油的产品价值、换热器的维护和折旧费用以及公用工程能源消耗费用等因素的影响，从而确定装置净利润的变化趋势；接下来通过优选净利润较高的工况进行分析，若符合式(2)和式(3)的约束条件则证明新工况符合生产要求可以进行调整，若不符合则重新确定取热比例进行分析具体分析流程框图如图2所示图1常减压装置工艺流程简图图2取热优化分析流程框图2、实例应用分析首先，按照传统的优化方式将原装置的初馏塔进料温度、塔底和侧线蒸汽汽提量以及全塔压降等工艺参数调整到较优值。
常压塔过气化率相对较高且轻油的拔出率与设计值基本吻合，因此对于常压塔的优化重点在减产航煤增产石脑油和优化中段取热方面由分析可知，常二中取热量的增加会使得常顶循和常一中的取热量降低，优化的整体思路为：常二中高温位取热的变化用于改变初底油的换热终温；常一中中温位取热的变化可以通过改变固定换热器的取热维持脱后原油的换热终温；常顶循低温位取热的变化可以通过改变进入空水冷设备前固定换热器的取热维持脱前原油的换热终温图3为常二中取热比例对换热器维护和折旧费用、循环水费用、燃油费用以及净利润的影响其中电价按照企业提供0.7元/度进行核算，美元汇率按照1∶7进行简化计算根据图3中信息可知，随着常压塔高温位取热的增加，常压炉所用燃料油费用逐渐降低；中温位及低温位取热的降低导致达到原有脱前和脱后流程的换热终温需要更大的换热面积，因此换热器部分的费用会逐渐升高；进入空水冷前热流体取热的增加会降低空水冷的冷却负荷，因此循环水部分的费用会逐渐降低；常压塔的拔出率随着高温位取热的增加没有明显变化总体考虑，随着常二中取热量的增加，全装置的效益逐渐升高，但考虑到对应侧线柴油的t98点不宜发生较大变化，因此可将原工况的常二中取热比由33.1%提高至38.1%，为减压塔的进一步优化提供有利条件。
之后考虑减压塔的取热优化，减压塔的过气化率相对较低且轻油的拔出率略低于设计值，因此对于减压塔的优化重点在提高轻油拔出率和优化中段取热方面由分析可知，减三中取热量的增加会使得减一中和减二中的取热量降低，因此优化的整体思路与常压塔基本相似，图4为减三中取热比例对换热器维护和折旧费用、循环水费用、燃油费用以及净利润的影响，计算标准同常压塔图3常二中取热比例影响图图4减三中取热比例影响图根据图4中信息可知，随着减压塔高温位取热的增加，减压炉所用燃料油费用逐渐降低；中温位及低温位取热的降低导致达到原有脱前和脱后流程的换热终温需要更大的换热面积，因此换热器部分的费用会逐渐升高；进入空水冷前热流体取热的增加会降低空水冷的冷却负荷，因此循环水部分的费用会逐渐降低减压塔的拔出率随着高温位取热的增加逐渐降低，因此对应产品的利润会逐渐降低；总体考虑，随着减三中取热量的增加，全装置的效益逐渐减低，但考虑到对应侧线重柴油t98点不宜发生较大变化，因此可将原工况的减三中取热比由40%降低至35.4%为了验证产品产量是否在下游装置操作弹性范围内以及产品质量是否符合工艺指标，表1为优化前后参数对比根据表1中可知，优化后产品产量在下游装置操作弹性范围内，且产品品质均符合工艺控制指标，因此上述取热优化存在可行性。
表1优化前后参数对比表3、结论(1）在一定操作范围内，随着常压塔高温位取热的增加，换热器维护和折旧费用逐渐增加，循环水费用和燃料油费用逐渐减少，常压塔拔出率基本不变，总体考虑装置净利润逐渐增加2）在一定操作范围内，随着减压塔高温位取热的增加，换热器维护和折旧费用逐渐增加，循环水费用和燃料油费用逐渐减少，减压塔拔出率逐渐降低，总体考虑装置净利润逐渐减少3）通过对某炼化企业8.0Mt/a常减压装置在其他工艺参数优化的基础上，通过将常二中取热比从33.1%增加到38.1%，减三中取热比从40%降低到35.4%，可以进一步将企业的净利润提高约1.46亿元/年综上所述，常减压装置中段取热调整会对侧线产品的收率、换热网络能量的分配以及公用工程能源的消耗等因素产生影响企业可根据当前石油产品价值、设备费用以及公用工程费用的变化进行相应的取热调整以保证全装置产生更高的净利润参考文献：[1]洪鹰.应用PIMS软件优化生产计划[J].石化技术,2005,12(3):45-48.[2]何小荣.炼油化工一体化优化图形化建模优化系统[M].北京:中国石化出版社,2006.[3]郭彦,李初福,何小荣,等.基于GIOPIMS软件的炼油生产增效[J].清华大学学报(自然科学版),2005,45(12):1661-1663.[4]王如强,何小荣,陈丙珍.常减压蒸馏装置生产计划与过程操作的优化集成[J].清华大学学报(自然科学版),2008,48(3):399-402.[6]董晓杨,赵浩,冯毅萍,等.基于流程模拟的常减压装置过程操作与生产计划集成优化[J].化工学报,2015,66(1):237-243.[7]王赫.常减压精馏与能量系统集成的研究[D].天津:天津大学,2013.[8]郝亚苹,刘艳升,濮昕韵,等.中段循环取热对常压蒸馏塔产品收率的影响及优化原则分析[J].石油炼制与加工.2019,50(5):93-99.[9]王子健.常减压装置初馏塔侧线投用分析[J].化工进展,2020,39(S1):97-100.王子健.基于利润核算的常减压装置中段取热优化[J].化工进展,2020,39(S2):73-77.。