奔跑吧青春(山东京博实习报告)

炼化四车间课题研究报告团队：奔跑吧！青春口号：以知识改进技术，用梦想创造未来。组员：祝伟康王海斌陈诚靳朝卉高峰郑永光奔跑吧！青春提高石脑油、柴油收率分布加热炉现场优化制氢中变反应后热量优化研究石脑油、柴油收率分布报告汇报人：靳朝卉团队：奔跑吧！青春课题任务提高石油资源利用率，提高汽柴油燃料的整体质量水平。实现产品调合最优化和产品价值最大化。用Aspen模拟分离流程，提高石脑油与柴油分布。高硫、高芳烃、低十六烷值催化柴油高辛烷值汽油调合组分高芳潜化工石脑油低硫柴油调合组分或提高石脑油产率影响因素分析提高生产产率改善分离效果影响因素分析优化反应温度压力改善催化剂性能活性选择性影响因素分析提高生产产率改善分离效果影响因素分析用Aspen模拟出分离流程模拟分馏塔最佳回流比模拟分馏塔最佳回流温度模拟低分油最佳进料温度模拟分馏塔最优塔顶压力Aspen模拟分离流程Aspen模拟分离流程组分输入物性方法初步模拟结果Aspen模拟最佳回流比C11和C12作为石脑油和柴油的分割线。

在分馏塔温度、压力都保持不变，并且其他条件不变的情况下，通过改变分馏塔的回流比，得到了一系列的回流比和石脑油中C12含量的数据。如下图：C12含量<0.1%最佳回流比为0.786(使C12含量低于10Kg/h，即百分含量<0.05%）图1C12含量与回流比关系图Aspen模拟回流温度图2C12含量与回流温度关系图

由图可以看出：随着回流温度的变化，C12含量与回流温度的变化曲线成一条直线。说明C12含量与回流温度关系不大。Aspen模拟最佳进料温度图3C12含量与进料温度关系曲线图C12含量=10Kg/h百分含量<0.05%随着进料温度的提高，石脑油中C12含量逐渐升高。

当C12含量为10Kg/h时，此时石脑油产量最大，分离塔最高进料温度为221度。Aspen模拟最佳塔顶压力图4C12含量与塔顶压力的关系随着塔顶压力的降低，石脑油中C12含量逐渐提高。

当C12含量为10Kg/h时，此时石脑油在符合标准的条件下产量最大，最低塔顶压力为0.95bar。课题进行中的困难找不到组分Aspen模拟不通过分馏塔干板汽提塔短路物性方法不对不收敛物料不平衡模型不适用三相分离……加热炉现场优化的研究汇报人：祝伟康王海斌团队：奔跑吧！青春炼化四车间计算任务提高热效率&降低燃料量降低加热炉的热损失降低转化过程的需热量计算原理总给热产汽吸热反应总吸热转化炉烟气带走热散热损失计算原理改变原料气的组成计算所需热量分析不同原料气组成对应的流量和热量变化降低转化过程的需热量根据能量守恒原理计算转化所需的热量获得原料气/转化气的组分和温度计算原理通过分析燃料气组成确定理论需氧量确定最佳空气用量，计算热效率降低热损失计算现在工况下的热效率获得烟气组成、燃料气组成、流量、各股物流的温度与现在工况下的热效率比较降低需热量原料气成分数据焦化干气催化干气组成百分含量组成百分含量甲烷48.000甲烷28.200乙烷22.600乙烷25.900丙烷3.500丙烷1.000氢气24.300氢气43.730丁烷1.300丁烷1.070碳五0.300碳五0.100总计100总计100组成数据原料气干气流量9000Nm3/h水蒸气流量20.08t/h压力2.71MPa温度500℃产物

流量36000Nm3/h压力2.6MPa温度790.4℃温度、流量、压力降低需热量反应需热

全部用焦化干气制氢

原料产物标准摩尔燃烧焓

百分含量摩尔数/Kmol燃烧焓值MJ/h百分含量摩尔数/Kmol燃烧焓值MJ/hkJ/mol甲烷48.0160.5142925.74.567.059648.4890.31乙烷22.675.6117903.70.00.00.01559.88丙烷3.511.725987.40.00.00.02220.07氢气24.381.321032.975.21119.6289752.7258.8丁烷1.34.312273.30.00.00.02822.87碳五0.31.03548.00.00.00.03536.15二氧化碳0.00.00.09.0134.00.00一氧化碳0.00.00.011.3168.247606.3282.97水蒸气0.01476.920.0-1040.70.00.0总计100.0334.4323671.1100.0397007.4

反应热7.33E+04MJ/h7.33E+07KJ/h

降低需热量温度变化的显热

全部用焦化干气制氢

原料产物热容分子量g/mol

摩尔数/Kmol温差/K热量MJ摩尔数/Kmol温差/K热量MJJ/(g*K)甲烷160.53475.004500.8267.00765.403026.743.6916乙烷75.59475.003656.710.00765.400.003.4030丙烷11.71475.00816.390.00765.400.003.3444氢气81.27475.001145.761119.60765.4025434.0514.842丁烷4.35475.00434.810.00765.400.003.6358碳五1.00475.00118.430.00765.400.003.5071二氧化碳0.00475.000.00133.99765.403790.600.8444一氧化碳0.00475.000.00168.24765.403749.761.0428水蒸气1476.92475.0028285.981040.69765.4032116.752.2418合计

原料总热3.90E+04MJ/h产物总热6.81E+04总显热2.92E+04降低燃料量反应物总需热量

全部用焦化干气制氢降低燃料量反应物总需热量

全部用催化干气制氢

全部用焦化干气制氢降低燃料量反应物总需热量不同原料气配比下原料气流量与能耗的关系提高加热炉热效率解吸气流量（Nm³/h）9000物质组成生成焓（kJ/mol）氢气0.4520一氧化碳0.101-106.887甲烷0.157-70.553二氧化碳0.29-388.902总计10燃料气流量（Nm³/h）2000物质含量%生成焓（kJ/mol）氢气0.3630一氧化碳0.03-106.887甲烷0.288-70.553乙烷0.173-78.2525乙烯0.14662.519

1

燃料气组成及流量数据提高加热炉热效率求取实际空气用量和烟气用量烟气组成二氧化碳：13.4%氮气：81.6%氧气:5%空气组成氧气:21% 氮气:79%燃料气组成和流量已知数据：待求数据：

提高加热炉热效率求取实际空气用量和烟气用量+空气中的O原子量燃料中的O原子的量烟气中的O原子的量=空气中的N原子量烟气中的N原子的量=提高加热炉热效率求取实际空气用量和烟气用量

目前工况下的空气流量：55364.36Nm³/h燃烧后的干烟气量：53600.29577Nm³/h烟气中的水蒸气流量：10394Nm³/h提高加热炉热效率当前工况下的热效率总散失的热量：18746MJ/h

提高加热炉热效率我们发现，在烟气里氧气含量一般在5%左右，烟气中氧气含量多，即一定燃料气的情况下，通入的空气量多，这会造成烟气带走的热量过多。因此，我们希望通过计算理论需氧量，通过经验过剩空气系数，求得空气用量，通过降低空气用量来提高转化炉热效率。提高热效率的思路提高加热炉热效率求取理论需氧量

因此可以根据反应前后原子的质量守恒定律来确定理论空气用量。提高加热炉热效率求取理论需氧量CHO原料气305.5928276.3+x烟气305.59281075燃烧前后原子平衡表：理论需氧量=(1075-276.3)/2=399.35kmol/h=8946.5Nm³/h

过剩空气系数=1.2实际空气用量=8946.5*1.2/0.21=51122.86Nm³/h烟气中氧气含量=2.8%烟气的组成：二氧化碳：14.7%氧气：2.8%氮气82.5%提高加热炉热效率改造后热效率计算由能量守恒原理，计算加热炉热效率，计算方法如第一个标题相似。结果下：

小结通过计算我们发现，可以适当降低空气用量，来提高转化炉热效率：改进前改进后空气量Nm³/h55364.3651122.86烟气量Nm³/h53600.3049013.42烟气中的氧含量%5.03.6总热损失MJ/h1874612410热效率%总结通过以上两方面分析，我们得出结论：催化干气制氢耗能较低。当生产相同量的氢气（25000Nm3/h）时，全部使用焦化化干气比全部使用催化干气节省燃料约20%；适当降低空气用量可以提高炉子热效率。通入的空气量从55364.36Nm3/h降到51122.86Nm3/h时，炉子热效率可以提高到93.1%，并且满足理论空气需求。制氢中变反应后热量优化人员：高峰

郑永光一、基本介绍课题介绍：中变气经锅炉上水换热后，温度仍在145-155℃左右，热量较大，给除氧器取热后仍有较多热量，需要循环水降温，造成热量使用不充分，如何优化换热流程，将温度降至120-130℃，进行装置热能优化。注：由于经取热后的中变气由空冷与循环水降温至38

℃，所以我们考虑的取热范围是150—38

℃！110-115℃145-155℃<40常温，0.9MP，29.6t/h0.145MP熟悉工艺流程并获取相应实际数据由Aspen模拟获取无法提供的实际数据物流号温度℃压力Mpa流量kg/h组成

CO%CO2%H2O%H2%CH4%1152.62.45019241.5449.631.610.74.22116.02.45019241.5449.631.610.74.2325.00.9002960000100494.40.90029600001005110.40.1451350001001.35t/h13425方案一方案一Aspen模拟154-137.5℃81.4-38℃3.052MW方案二123.9-38℃方案二Aspen模拟2.94MW物流温度℃压力Mpa流量kg/h组成CO%CO2%H2%CH4%C2H%C2H4%燃料气250.81394.135.404.729.833.626.4脱附气350.047608.7114.967.14.813.200原料油450.2120000在Aspen中使用虚拟组分代替

结合师傅的建议和工艺流程，这股物流的能量可以加热的物流包括制氢装置的转化炉的燃料气和脱附气、加氢装置的原料油。2、换热方向建立换热网络物流名称进口温度℃出口温度℃MCpkJ/℃*h热负荷MW是否有相变热阻kJ/h*m2*℃流量kg/hEffectiveCpkJ/kg*hDTCont℃ZB-GAS_To_1154.0137.5

2.197125183

GlobalV1005-O_To_281.438.0

0.855114576

Global

FIREGAS1_To_425.0153.0

0.13001394

TUOFUQI1_To_325.0104.9135270.300

2276092

OIL1_To_2045.082.52388272.489

20711210002

换热器冷物流进口温度℃出口温度

℃热物流进口温度℃出口温度℃热负荷MW换热面积m2E-100FIREGAS1_To_425.0153.0ZB-GAS_To_1154.0153.10.1299380.2E-101TUOFUQI1_To_325.0104.9ZB-GAS_To_1153.1151.10.30009600.0E-104OIL1_To_2055.982.5ZB-GAS_To_1151.1137.51.7673749.5E-103OIL1_To_2045.055.9V1005-O_To_281.446.00.72166380.2E-109CoolingWater32.040.7V1005-O_To_246.038.00.1332554.6AspenEnergyAnalyzer模拟方案一换热结果换热器冷物流进口温度℃出口温度out℃热物流进口温度℃出口温度℃热负荷MW换热面积m2E-105FIREGAS2_To_725.0123.0V1005-O2_To_5123.9122.09.810E-0281.7E-106TUOFUQI2_To_625.084.5V1005-O2_To_5122.0117.82.234E-01600.0E-107OIL2_To_1945.081.8V1005-O2_To_5117.846.02.443E+00542.2E-108CoolingWater32.043.3V1005-O2_To_546.038.01.745E-0151.8物流名称进口温度℃出口温度℃MCpkJ/℃*h热负荷MW是否有相变热阻kJ/h*m2*℃流量kg/hEffectiveCpkJ/kg*hDTCont℃V1005-O2_To_5123.938.0

2.939261

16752.43

Global

FIREGAS2_To_725.0123.0

0.098100

1394.13

TUOFUQI2_To_625.084.513526.708550.22340

22.363930567608.711.77779

OIL2_To_1945.081.8238827.36992.44300

2071.339528121000.001.97378

AspenEnergyAnalyzer模拟方案2换热结果1275.7

35.455t/h四、方案总结方案一可取热共：3.052MW

（154-137.5℃+81.4-38℃）利用热量：