9大型煤制天然气装置流程模拟及能量系统集成技术应用项目建议书-xg

大型煤制天然气装置流程模拟及能量系统集成优化技术应用项目建议书大唐国际化工技术研究院有限公司二一年十二月大唐国际化工技术研究院有限公司科技档案审批单报告名称大型煤制天然气装置流程模拟及能量系统集成优化技术应用项目建议书报告编号化工院技术服务（2010）/阜新第09号出报告日期2010年12月保管年限长期密级一般试验负责人试验地点北京、辽宁阜新参加试验人员等参加试验单位大唐国际化工技术研究院有限公司、辽宁大唐国际阜新煤制气有限公司筹备处试验日期2010年9月至12月打印份数5拟稿校阅审核生产技术部审核目录1立项的必要性和意义111流程模拟的基本定义112流程模拟的作用213流程模拟在生产操作领域的应用现状314国内外能量系统集成优化现状及发展趋势162项目目标及主要研究内容1821项目目标1822主要研究内容及课题设置193进度安排224经费预算235研究项目所需要的技术资料241立项的必要性和意义11流程模拟的基本定义早期所说的过程模拟或流程模拟多指稳态模拟，过程稳态模拟又称静态模拟或离线模拟STEADYSTATESIMULATIAN，OFFLINESIMULATION。流程模拟是指应用计算机辅助手段对炼油化工过程进行稳态的热量和物料衡算、尺寸计算和费用计算以及过程的技术经济评价。它根据化工过程的稳态数据，如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，用计算机模拟实际的稳态生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化工模拟人员最大的自由度，可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且过程模拟所需的成本以及完成一定研究任务所需的时间也是任何实验研究所无法比拟的，因而过程稳态模拟已成为研究、开发、设计、挖潜改造、节能增效、生产指导以至于企业管理等工作必不可少的工具。并且在科研和实际生产中发挥着愈来愈大的作用。当前过程稳态模拟主要应用于炼油、石油化工和化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油田气分离及合成氨等装置。在医药、农药、造纸和环保等行业也有一定应用。随着科学技术的进步，目前对于石油馏分和烃类物质的计算已经相当准确、可靠，达到了无需小试、中试，模拟结果可直接用于工业装置设计的程度。单元1输入输出物流、能流、信息流物流、能流、信息流单元3单元2输出输出图22化工过程模拟的过程包含三部分内容一是过程系统的物料和能量衡算；二是确定设备的尺寸及费用；三是对过程系统进行技术经济评价。流程模拟一般按以下四类进行分类1按模型建立的方法分机理模型、经验模型、半经验半理论模型2按对象的时态本质分稳态模型动态模型3按过程对象的数学描述方法分集中参数模型分布参数模型4按对象的属性不同分确定模型随机模型12流程模拟的作用稳态过程模拟的应用十分广泛，其主要应用场合及功能如下。（1）新装置设计稳态模拟的主要应用之一是新装置的设计。当前炼油、石化和化工装置的设计都要采用过程模拟来求得整个装置的物料平衡和能量平衡。如前所述，随着科学技术的进步，过程模拟的结果已经可以直接用于某些工业装置的设计，而无需小试或中试的配合。尤其是对于乙烯装置、炼油工业中的常减压、催化裂化、气体分馏等装置。过程模拟已经可以提供十分准确的数据，以致于达到了可以用模拟结果作为标准，反过来检验现场的生产操作是否存在问题。国外从20世纪60年代末开始，已在工程设计中大量应用过程模拟技术。国内则相对较晚，70年代仅有少量应用，大量应用出现在80年代，而90年代已十分普及。（2）旧装置改造稳态过程模拟已成为旧装置改造必不可少的工具。由于旧装置的改造既涉及到已有设备的利用，又可能增添必须的新设备，其设计计算往往比新装置设计还要繁杂。原有的分馏塔、加热炉、换热器、机泵以及管线等设备是否仍旧适应，能否在原基础上改造还是必须更新等问题均在过程模拟的基础上得到了满意的解决。（3）新工艺、新流程的开发研究20世纪60年代以前，炼油、石化工业新工艺新流程的开发研究，主要依靠各种不同规模的小试、中试。随着过程模拟技术的不断进展，已逐渐转变为完全或部分利用模拟技术，只在必要时辅以个别的试验研究。尤其对于炼油和石油化工工业的各种分离工艺来说更是如此。（4）生产调优、疑难问题诊断在生产装置调优、疑难问题诊断上，过程模拟更是起着不可替代的作用。通过流程模拟，寻求最佳工艺条件，从而达到节能、降耗、降本、增效的例子已经比比皆是。更有通过全系统的总体调优，以经济效益为目标函数，求得关键工艺参数的最佳匹配，并革新了传统的观念。（5）科学研究随着计算机软、硬件的飞速发展和科学技术的进步，过程模拟在科研工作中也发挥着愈来愈重要的作用。过程模拟在一定程度上取代了实验室实验。如20世纪90年代初，美国STONEASPENENERGYANALYZER各一个网络版3）公用工程系统模型开发2004）水平衡测试，节能、节水潜力分析及现状评价2005）培训10大型煤制天然气装置公用工程能量系统集成优化示范工程小计650总计26505研究项目所需要的技术资料序号资料名称资料内容备注第一批资料（技术条件会前）1工艺原则流程图PF图（包括公用工程部分）2PI图包括所有设备、阀门、管道，公用工程3物料平衡数据具体到每个设备的数据，包括各设备入、出口物流的组分及主要操作指标（温度、压力等）4工艺原理说明5工艺流程说明第二批资料（技术条件会时）6操作规程包括详细的开、停车步骤7动态模拟技术资料包括事故发生的原因、现象及正确的处理方法，并形成文档或表格8设备一览表及重点设备详细图纸包括静/动态设备9仪表一览表包括仪表正常值、测量范围、报警值等10复杂控制系统的控制原理及动作原理说明或列表11联锁系统自保系统的逻辑及动作说明、逻辑联锁图表包括联锁动作及联锁结果等12DCS系