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1、延迟焦化单元的能源利用分析和改进摘 要这篇文章呈现了在中国的炼油厂中应用三链式的能源结构模型的延迟焦化体系能量和有效能分析。 依照能耗分析和评价的结果,潜在能耗对于节能是一个更好的改进细节步骤是一个暗示。被提议的改进被期望显着地降低能源消费和到改善经济利润那延迟焦化单元。与最初的单位相比,能源消耗改进流程减少到 37.2%, 这示范应用的策略对能耗的分析和过程体制的改进是适当的。关键字: 延迟焦化装置; 能耗分析; 有效能分析; 节能1. 介绍延迟焦化是在石油炼制工业中处理重油的主要流程之一。 它本质上是一个高温度流程包括广泛使用直接加热提高产品等级。 焦炭化过程, 作为一个有剧烈热裂化和冷凝
2、反应的组合流程, 需要消耗很多的高级能源。1重油, 像减压残渣, 裂化残渣和催化裂化油浆,等等, 经过500 剧烈热裂化和冷凝反应, 产品有干气，液化石油气，汽油，柴油的产品, 重瓦斯油，焦碳被生产。 所有强吸热焦化反应的热需求被焦化加热器提供。过热态的高温反应蒸汽在被从焦碳塔引入主分馏塔。 不同焦化产品被分开从分馏系统中以液态或气态携带走大量的低级热的低温。 对有效的焦化单元低温热的消耗而言，至关紧要的是焦化加热炉的效率的提高和低温热源的利用。在这份报告中给出的是中国炼油厂中延迟焦化反应器的能量和有效能分析因此, 一些改进和对应的最佳措施详细地被计划基为能耗的分析和程序制度的最佳化的三链式结
3、构模型 4,5.2. 延迟焦化流程的能耗分析2.1. 延迟焦化反应器的描述在被在 1996 年进入操作之内设计而且放的一个中国炼油厂的延迟焦化反应器是拿为例学习能耗的分析和进步。 展示的是简单的延迟焦化反应器流程图在图 1 被。设计的处理能力是 500Kt/a(62.5 t/h), 循环比被设计为 0.4.被处理的进料是大庆减压渣油。真实的数据从一个典型的操作日子获得的。表1 给一全部的延迟焦化单元的物料平衡。焦化产品的规格是在表 2 显示。图 1. 简单的分析延迟焦化反应器的流程图表了 (1-加热器; 2,3-焦炭塔; 4-4 四通开关 5-分馏塔; 6 气-液体分离罐; 7 蒸气器; 8
4、热交换器; 9 冷却器的/凝结器; 10-泵).实际能源消费在 2000 年延迟焦化装置处理一吨的新鲜给料由于焦化单元本身缺少有用热源的回收器的实际能源消费缺少对整个辅助体系的能耗的综合考虑消耗高达 1500.0 MJ/吨，像是整个的炼油厂的实效性，储藏和运输制度。新鲜原料在延迟焦化装置中,预热，焦化，分馏是由一个加热器和二个焦炭塔组成的。新鲜的给料, 经与热的产品流和烟气在对流区段热交换是达到大约350被引入分馏塔底部使高温度过热反应蒸气骤冷。部分在反应蒸汽的较重的冷凝为再循环，而且在新鲜的给料中的较轻的部分同时被蒸发。对新鲜的给料浓缩的再循环较重部份的比被定为焦化单元的循环比。 来自分馏塔
5、底部的进料, 和反应蒸气冷凝下来的重油一起被灌入焦碳塔的辐射室预热,很快地热减少了温度降到 500以下。 部份在加热器管中蒸发之后而且通过了过一个 四路转换阀, 给料然后进入二个焦炭塔中的一个进行生焦反应。 在管子中注入高的压力水是为了防止焦炭沉积和延迟在管子中发生焦化反应。 从焦碳塔的顶端的被过热化的反应蒸汽气提进入分馏塔底部, 而根据它们的沸点更进一步分馏如富气，石脑油, 轻汽油 (柴油)和重瓦斯油。 三个循环泵有效地增加塔的热能源的回收。柴油的部份在汽油安定的单位被更进一步冷却而且用如吸收油,而且焦碳分馏塔充足的吸收油回返焦碳分馏塔在被柴油预先加热之后,哪一个可能被考虑如柴油机泵循环。
6、焦炭都来自于浓缩反应的焦炭被子冷却移出焦炭塔保存在顶部的起动机中。2.2. 三个联编/次要系统的区分延迟焦化反应器可能被区分为依照被Hua, et al，以及其他人计划的三联编的能源结构的模型以能源的功能和进化为基础的三个联编/次要系统被分析。 4,5,也就是能源-转变联编/次要系统，能耗联编/次要系统和节能联编/次要系统。成份 , 像焦化分馏塔,焦化塔,等等 经由能源的角色运行物质的转化和分离的属于能源-使用的联编。 成份 , 像是使成焦煤加热器，再煮器和泵，等等,实现能源的不同类型之间的转变, 属于能源-转变联编/次要系统，或者冷却目标产品流程的冷却器，凝结器,热交换器和蒸气的产生器,等等
7、,和能源-恢复的联编有密切关系。两者的能源-转变联编/次要系统和能源-恢复的次要系统, 如程序制度的附加次要系统, 主要地为能耗的次要系统服务。热力学的分析相当有用在识别一个程序的真实的无效率方面。基于三联编模型的结构, 能源和放射本能分析为所有的能源-使用的程序和被分析的被延迟的炼焦器的三个次要系统里面的设备被引导。使成焦煤加热器, 热交换器网络和蒸馏操作为一个被延迟的炼焦器的能源-使用的进步在主要的候选人位置之中。根据能源-使用的分析, 评估和进步, 能源-使用方案对于两者的部分和完全的系统, 因此, 能被将分解-协调的最佳化最佳化过策略 5,6.许多最佳化方法 , 像是捏分析, 最佳化技
8、术因为能源-转变的制度，启发方法，智化, 等等可能被用于分析和被考虑的使成焦煤系统的最佳化。2.3.4. 现有的能耗的问题能源和有效能被分析指出索引在延迟焦化装置中每处理一吨的新鲜给料的能源消费在这焦化单元中高达 1500.0MJ/吨给料。 在能源-转变的次要系统中的能源和有效能转变效率分别是84.2% 和 43.2% , 和能源和有效能恢复效率在,能源-恢复的次要系统中分别是 56.8% 和 52.0% 。总能源和放射本能用在整个的流程中总能源和有效能用分别地是1956MJ/吨给料和 871.8 MJ/吨给料。被概略说明上方的能源-使用的指标示范那使成焦煤的能源消费单位是相对地高的，而且放射
9、本能破坏主要地来自于使成焦煤加热器。低温度能源-恢复的次要系统的失败稍微大。 延迟焦化反应器的能耗问题主要体现在下列各项:(A)大量的低温度热被浪费: 低温度热从分馏塔顶蒸汽(130-65) ，塔顶循环泵(115-80) ,柴油 (150-60) 和重的轻油 (130-80) 等等被发出到冷却的水或空气和浪费的。(B) 产生系统的蒸气的不良设计:计划生产 1.0 MPa 的蒸气的延迟焦化反应器现在只能产生适当的 0.6 MPa 的蒸气这些都是由于一合理的设计和操作造成的。 以下被发现：蒸气的压力产生是最低的进入 1.0 MPa的主要蒸气网络, 0.6 MPa 的蒸气的大部分产生由于缺乏适当使用
10、者必须被在周围排放。(C) 为来自不同的循环泵的热移动的分配的不合理的设计在分馏塔: 来自最上面的循环泵和柴油的热移动循环泵在现在的操作情况之下是相对地高的。 同时, 那来自高温度的热移动重的瓦斯涂油水于循环泵和中间物循环泵太低。(D) 热交换器网络 (HEN) 的贫穷设计: 那相对地低温度新鲜的给料直接地被高温度中间物和重的轻油循环泵预先加热,而且大的温度不同引起大的有效能破坏。此外，给产生的蒸气的热交换器的区域太小, 哪一个也制造给料和重的轻油 的后来热交换器的热负荷大的。 来自对流区段的新鲜给料的高输出温度使焦化分馏塔底部温度变成太高, 这有影响力在分馏塔的整个的热平衡和全部焦化体系的操
11、作安定性(E) 符合整合和最佳化程序, 简单热综合那用其他的程序单位，蒸气和动力体系和附加的储藏延迟焦化反应器而且运输制度, 在整个的炼油厂的等等会造成能源-使用的延迟焦化系统无效率。3.焦化流程的能耗改进显然地, 焦化程序的改进才能根据最初做的程序表, 可能包括下列的程序修正: (1) 调整那操作的叁数; (2) 在程序设备之间的在互相连络方面的改变; (3) 替换其他设备的最初设备; (4) 在大小方面改变一些最初的现有的程序的设备。 基于上述的能源-使用的分析和评估, 那三分别地,次要系统被最佳化，而且一个最佳的程序表最后被计划。31区分改进的方法它是精炼程序减少被用的总能源和程序的放射
12、本能破坏的石油的能源-使用最佳化的主要焦点, 和改善能源 (放射本能) 恢复和转变效率。 基于三联编的能源和 exergoeconomic 模型, 所有的措施改善程序制度的能源-使用的情形能根据他们的功能被概述如下列的四类型 7核心能源-使用程序进步在很大的程度上决定对于能源-转变次要系统的能源-恢复次要系统和能源补给的能源恢复的边界情况。 能源使用一延迟使成焦煤程序有高级消耗的能源的典型特性, 大的程序放射本能破坏和较多的低温度盈余热生产。 在使成焦煤程序被生产的低温度热无法在单位本身里面被平衡。 几乎,80% 的能源从外面供应了到那使成焦煤单位 , 像是燃料油/瓦斯或者电力 , 等等,主要
13、地被用预先加热给料而且水为提供重给料的严格热裂痕的吸热反应热对放射线管注射了 1,8. 因此，它对减少使成焦煤单位的能源消费增加给料的被预先加热的负荷非常重要, 降低热责任而且改善使成焦煤加热器的放射本能效率, 和有效地复原那从分别专栏加热, 连同广泛地利用里面的热洗涤槽或在单位, 等等。之外基于上述的能源和放射本能分析, 进步措施和对应的最佳能源利用方案为不同的次要系统被计划和那总计系统。32 流程改进方案321 使成焦煤技术的进步降低材料的消费和能源同时地从来源。 操作者的最佳化使再循环比，而且水的量注入 , 放射线管会降低来自来源的使成焦煤加热器的热负荷和燃料消费。 当操作者使再循环被减
14、少的比的时候从0.4 到 0.2 ，到使成焦煤加热器的放射线房子的饲养的流量从 87.5 到75 t/h 减少了。 使成焦煤加热器的热负荷减少了大约 1400个千瓦。 同时, 藉由减退水注入进入放射线管也能降低使成焦煤加热器的热负荷。3.2.2. II为减少分别程序的放射本能破坏的循环泵的热移动的最佳化:为了要减少分别程序的放射本能破坏, 在分别专栏的来自不同的循环泵的热移动的分配被最佳化。 在操作者的最佳化之后使再循环比，完全的热进入那分别专栏被减少,这使高温度热移动变成更困难。在现在的程序表情况之下, 来自不同的循环泵的热移动是以程序模拟技术的帮助调整了。 影响力那修正操作的在单位的输出上
15、的叁数或输入变化被估计过程序在相同大众的流量的前提和产品的规格上的职业者/II 的模拟软件。 对于中间物和重的循环汽油的热移动由于在被最佳化之后的 1.0 MPa 的压力被达成到最大值生产更蒸气.循环热移动在和之前在式样翻新之后在表 6 被显示.33改进能源恢复系统3.3.1. 1产生系统和热交换器网络 (HEN) 的蒸气的式样翻新. 符合第二项法律分析的原则, 高温度热在那延迟使成焦煤单位应该被找回生产较多的1.0 MPa 蒸气。 基于不同循环的热移动的调整,母鸡被将捏分析最佳化过,哪一个主要地包括给料的预热的调整。 最初的热富有的吸收油和柴油之间的交换被取消，而且富有的吸收油直接地进入分别
16、专栏。给给料预热的被修正的程序表在图 2 被显示,在那里给料第一被柴油预先加热。 重轻油 的高温度热, 然后, 能被解救产生较多的蒸气。1.0MPa的大约 8.5 t/h 蒸气在母鸡的最佳化和蒸气的渠道之后被产生。1.0 MPa的较多的 4.5 t/h 蒸气被输出到主要的蒸气网络从那对使成焦煤单位作翻新改进由于蒸气通气的除去。3.3.2. II加热和其他的安装整合增加热输出并且降低热冷却损失。 在那里在被延迟的炼焦器中存在大量的低温度热, 和它难以找明理的使用者在单位本身里面平衡它。 来自分馏塔的在头上蒸汽的冷却曲线经过职业者/II 的模拟软件表示在头上蒸汽的潜热主要地在 105 和 55 之间，大约3610个千瓦。 目前，所有的低温度热被发出晾干制的或冷却水。 In this optimization, the low-temperature heat
