炼化企业用能分析与能量综合优化.ppt

1、,炼化企业用能分析与能量综合优化,胡鹏飞 2010.5.14,炼化工业属能量密集型行业 典型炼化过程构成 单元操作过程与设备 三传一反,质量传递 热量传递 动量传递（流体流动） 化学反应,概述,用能分析 综合优化 是研究改进任何工艺过程用能的两个阶段 用能分析(现状或设计方案) 则是综合优化的基础、出发点和前提 综合优化是使整个系统用能趋于优化（新设计或者现有系统改进)，是目的,概述,收集、确定初始化工过程工艺流程、物料平衡及工艺操作参数； 借助流程模拟软件PRO/II、Aspen plus等对关键工艺进行模拟计算并进行初始流程的能量分析； 用能现状分析（火用分析）与评价，指出过程用能瓶颈以及

2、改进的方向及潜力； 基于能量系统三环节划分，提出各环节用能改进措施，以及能量匹配、集成方案。,研究思路,火用，是在一定的环境状况下系统能对外所作的最大有用功，它将能量的“质”与“量”二者有机地结合起来，真正体现了热力学体系中能量的真正价值。 火用的定义式：Ex = (H H0 )T0 (S S0) 火无的定义式：An =T0 (S S0),能量和火用,火用和火无,能量、火用、火无的关系： E = (H H0 ) = Ex + An 由于环境和熵函数的存在，能量中只有一部分（火用）是可以无限转换的和可以推动过程进行的；另一部分（火无）只能表现为同环境交换的热量。,过程热力学分析,过程热力学分析主

3、要涉及： 能量分析（热力学第一定律分析） 火用分析（热力学第二定律分析） 火用经济分析 环境火用经济分析,能量分析法以热力学第一定律为指导，从能量转换的数量来评价过程和装置在能量利用上的完善性。 评价指标：第一定律效率即热效率 特点：具有简单、直观、物理意义明了及 易被掌握 不足：能量平衡法不能反映用能过程不可逆性引起的能量贬值，对节能的指导仅处于堵塞跑冒滴漏等初级水平,能量分析法,火用分析则是能量平衡分析的进一步深化，即在能量核查基础上，在进行能量平衡计算的同时，进行火用平衡计算，以及过程的火用分析评价，以正确反映过程的用能状况。 火用分析法主要评价指标： 火用效率 火用损耗Dk 火用分析追

4、求的目标： 过程火用损最小化，即min Dk,火用分析法,火用分析法,火用经济分析,火用经济分析优化：以经济效益为目标，进行单元、子系统、系统全局等多层次的协同优化,过程用能分析目的： 了解过程用能极限（理想过程）； 发现用能存在问题； 揭示问题的根源； 指出用能改进的方向,“三环节”模型,“三环节”模型,“三环节”模型,能量回收环节,能量利用环节,能量转换环节,“三环节”模型,“三环节”模型,定量追踪能量降质过程 显示用能状况全貌和局部关系 帮助了解用能改进的潜力与方向 构成综合优化的结构基础,“三环节模型”是适用于任何复杂过程系统的严格、定量的能量结构的数学模型，为过程热力学分析和系统全局

5、的分解协调优化奠定了坚实的基础。,“三环节”模型,基于用能分析结果，对过程系统三个环节的用能状况进行综合评价，找出火用损大的、用能不合理的单元或子系统作重点分析改进，分析潜力，并提出改进的方向，以及具体的用能改进措施。,过程用能评价,以某炼化厂1#常减压装置为例针对三环节中的能量回收利用环节进行能量优化改进,应用实例,装置处理量：300 wt/a 炼含酸油 装置能耗：9.2 kgEO/t 原料：加工阿曼等进口原油为主 产品：重整料、汽油、航空煤油、沥青原料 流程简介： 原油从罐区分三路换热到115 进入电脱盐，然后分三路换热至225 进入初馏塔，初底油分两路换热后至常压炉加热至360 进入常压

6、塔第4层，依次分出4个侧线。常底油经减压炉进入减压塔，分出4个侧线。,装置简介：,应用实例,现有用能分析和评价：,(1)分馏塔取热不甚合理，尚有优化潜力。 (2)装置设计管线偏小，导致原油换热过程压力 降大，大处理时需开接力泵，电耗高。 (3)常二线等物流用于产低低压蒸汽（全厂过剩），可调整为用于提高原油换热终温。 (4)低低压蒸汽抽真空，蒸汽耗量大，抽真空能耗高。,应用实例,夹点分析：,应用实例,主要用能改进措施：,初、常顶油气提压操作改成常压操作。 0.4 MPa蒸汽抽真空改用1.0 MPa蒸汽抽真 空，蒸汽用量节约20%，有效降低抽真空能耗。 原油换热网络流程改进： （1）增设初顶循、初

7、顶油气与原油换热； （2）取消常三线与脱后原油换热，改用常三线与 拔头油换热； （3）增设减二线与脱后原油换热； （4）取消减五线与拔头油换热；增设减二中与拔头油换热。,应用实例,(1)改进前后蒸汽产耗变化: 现有换热网络产0.4 MPa蒸汽9.3 t/h,改进后减少0.9 t/h,产0.4 MPa蒸汽8.4 t/h。 (2)改进后低温热数据： 通过对现有换热网络调整改进，本装置常顶油气等物流可回收低温余热约831104 kcal/h。,装置改进前后：,应用实例,（3）改进前后能耗变化： 本装置能量系统优化改造后，少发蒸汽0.4 MPa蒸汽约0.9 t/h，降低初顶循和初顶油气冷却负荷，约减少循环水约200 t/h，提高原油换热终温至286 ，降低加热炉负荷131104 kcal/h。装置能耗由10.51 kgEO/t降为10.06 kgEO/t。,应用实例,过程能量结构的揭示使得能够按照能量的演变过 程来分析和评价过程系统用能的合理性，提出切实的用能改进措施 三环节能量与火用分析模型的建立为复杂过程系统能量综合优化提供了可靠的理论基础，利用三环节模型框架，可更好地结合局部优化的技术方法，如夹点技术，能量转换系统优化技术等，以简化复杂过程系统的优化，得到局部至全局的优化用能方案,小结,过程系统能量流结构的进一步发