奔跑吧!青春(山東京博實習報告)

煉化四車間課題研究報告團隊：奔跑吧！青春口號：以知識改進技術，用夢想創(chuàng)造未來。組員：祝偉康王海斌陳誠靳朝卉高峰鄭永光目前一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點目前二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點奔跑吧！青春提高石腦油、柴油收率分布加熱爐現(xiàn)場優(yōu)化制氫中變反應后熱量優(yōu)化目前三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點研究石腦油、柴油收率分布報告匯報人：靳朝卉團隊：奔跑吧！青春目前四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點課題任務提高石油資源利用率，提高汽柴油燃料的整體質量水平。實現(xiàn)產(chǎn)品調合最優(yōu)化和產(chǎn)品價值最大化。用Aspen模擬分離流程，提高石腦油與柴油分布。高硫、高芳烴、低十六烷值催化柴油高辛烷值汽油調合組分高芳潛化工石腦油低硫柴油調合組分或提高石腦油產(chǎn)率目前五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點影響因素分析提高生產(chǎn)產(chǎn)率改善分離效果目前六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點影響因素分析優(yōu)化反應溫度壓力改善催化劑性能活性選擇性目前七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點影響因素分析提高生產(chǎn)產(chǎn)率改善分離效果目前八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點影響因素分析用Aspen模擬出分離流程模擬分餾塔最佳回流比模擬分餾塔最佳回流溫度模擬低分油最佳進料溫度模擬分餾塔最優(yōu)塔頂壓力目前九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬分離流程目前十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬分離流程組分輸入物性方法初步模擬結果目前十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬最佳回流比C11和C12作為石腦油和柴油的分割線。

在分餾塔溫度、壓力都保持不變，并且其他條件不變的情況下，通過改變分餾塔的回流比，得到了一系列的回流比和石腦油中C12含量的數(shù)據(jù)。如下圖：C12含量<0.1%最佳回流比為0.786(使C12含量低于10Kg/h，即百分含量<0.05%）圖1C12含量與回流比關系圖目前十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬回流溫度圖2C12含量與回流溫度關系圖

由圖可以看出：隨著回流溫度的變化，C12含量與回流溫度的變化曲線成一條直線。說明C12含量與回流溫度關系不大。目前十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬最佳進料溫度圖3C12含量與進料溫度關系曲線圖C12含量=10Kg/h百分含量<0.05%隨著進料溫度的提高，石腦油中C12含量逐漸升高。

當C12含量為10Kg/h時，此時石腦油產(chǎn)量最大，分離塔最高進料溫度為221度。目前十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點Aspen模擬最佳塔頂壓力圖4C12含量與塔頂壓力的關系隨著塔頂壓力的降低，石腦油中C12含量逐漸提高。

當C12含量為10Kg/h時，此時石腦油在符合標準的條件下產(chǎn)量最大，最低塔頂壓力為0.95bar。目前十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點課題進行中的困難找不到組分Aspen模擬不通過分餾塔干板汽提塔短路物性方法不對不收斂物料不平衡模型不適用三相分離……目前十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點加熱爐現(xiàn)場優(yōu)化的研究匯報人：祝偉康王海斌團隊：奔跑吧！青春煉化四車間目前十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點計算任務提高熱效率&降低燃料量降低加熱爐的熱損失降低轉化過程的需熱量目前十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點計算原理總給熱產(chǎn)汽吸熱反應總吸熱轉化爐煙氣帶走熱散熱損失目前十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點計算原理改變原料氣的組成計算所需熱量分析不同原料氣組成對應的流量和熱量變化降低轉化過程的需熱量根據(jù)能量守恒原理計算轉化所需的熱量獲得原料氣/轉化氣的組分和溫度目前二十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點計算原理通過分析燃料氣組成確定理論需氧量確定最佳空氣用量，計算熱效率降低熱損失計算現(xiàn)在工況下的熱效率獲得煙氣組成、燃料氣組成、流量、各股物流的溫度與現(xiàn)在工況下的熱效率比較目前二十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低需熱量原料氣成分數(shù)據(jù)焦化干氣催化干氣組成百分含量組成百分含量甲烷48.000甲烷28.200乙烷22.600乙烷25.900丙烷3.500丙烷1.000氫氣24.300氫氣43.730丁烷1.300丁烷1.070碳五0.300碳五0.100總計100總計100組成數(shù)據(jù)原料氣干氣流量9000Nm3/h水蒸氣流量20.08t/h壓力2.71MPa溫度500℃產(chǎn)物

流量36000Nm3/h壓力2.6MPa溫度790.4℃溫度、流量、壓力目前二十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低需熱量反應需熱

全部用焦化干氣制氫

原料產(chǎn)物標準摩爾燃燒焓

百分含量摩爾數(shù)/Kmol燃燒焓值MJ/h百分含量摩爾數(shù)/Kmol燃燒焓值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氫氣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水蒸氣0.01476.920.0-1040.70.00.0總計100.0334.4323671.1100.0397007.4

反應熱7.33E+04MJ/h7.33E+07KJ/h

目前二十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低需熱量溫度變化的顯熱

全部用焦化干氣制氫

原料產(chǎn)物熱容分子量g/mol

摩爾數(shù)/Kmol溫差/K熱量MJ摩爾數(shù)/Kmol溫差/K熱量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氫氣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水蒸氣1476.92475.0028285.981040.69765.4032116.752.2418合計

原料總熱3.90E+04MJ/h產(chǎn)物總熱6.81E+04總顯熱2.92E+04目前二十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低燃料量反應物總需熱量

全部用焦化干氣制氫目前二十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低燃料量反應物總需熱量

全部用催化干氣制氫

全部用焦化干氣制氫目前二十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點降低燃料量反應物總需熱量不同原料氣配比下原料氣流量與能耗的關系目前二十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率解吸氣流量（Nm3/h）9000物質組成生成焓（kJ/mol）氫氣0.4520一氧化碳0.101-106.887甲烷0.157-70.553二氧化碳0.29-388.902總計10燃料氣流量（Nm3/h）2000物質含量%生成焓（kJ/mol）氫氣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

燃料氣組成及流量數(shù)據(jù)目前二十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率求取實際空氣用量和煙氣用量煙氣組成二氧化碳：13.4%氮氣：81.6%氧氣:5%空氣組成氧氣:21% 氮氣:79%燃料氣組成和流量已知數(shù)據(jù)：待求數(shù)據(jù)：

目前二十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率求取實際空氣用量和煙氣用量+空氣中的O原子量燃料中的O原子的量煙氣中的O原子的量=空氣中的N原子量煙氣中的N原子的量=目前三十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率求取實際空氣用量和煙氣用量

目前工況下的空氣流量：55364.36Nm3/h燃燒后的干煙氣量：53600.29577Nm3/h煙氣中的水蒸氣流量：10394Nm3/h目前三十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率當前工況下的熱效率總散失的熱量：18746MJ/h

目前三十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率我們發(fā)現(xiàn)，在煙氣里氧氣含量一般在5%左右，煙氣中氧氣含量多，即一定燃料氣的情況下，通入的空氣量多，這會造成煙氣帶走的熱量過多。因此，我們希望通過計算理論需氧量，通過經(jīng)驗過?？諝庀禂?shù)，求得空氣用量，通過降低空氣用量來提高轉化爐熱效率。提高熱效率的思路目前三十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率求取理論需氧量

因此可以根據(jù)反應前后原子的質量守恒定律來確定理論空氣用量。目前三十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率求取理論需氧量CHO原料氣305.5928276.3+x煙氣305.59281075燃燒前后原子平衡表：理論需氧量=(1075-276.3)/2=399.35kmol/h=8946.5Nm3/h

過?？諝庀禂?shù)=1.2實際空氣用量=8946.5*1.2/0.21=51122.86Nm3/h煙氣中氧氣含量=2.8%煙氣的組成：二氧化碳：14.7%氧氣：2.8%氮氣82.5%目前三十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提高加熱爐熱效率改造后熱效率計算由能量守恒原理，計算加熱爐熱效率，計算方法如第一個標題相似。結果下：

目前三十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點小結通過計算我們發(fā)現(xiàn)，可以適當降低空氣用量，來提高轉化爐熱效率：改進前改進后空氣量Nm3/h55364.3651122.86煙氣量Nm3/h53600.3049013.42煙氣中的氧含量%5.03.6總熱損失MJ/h1874612410熱效率%目前三十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點總結通過以上兩方面分析，我們得出結論：催化干氣制氫耗能較低。當生產(chǎn)相同量的氫氣（25000Nm3/h）時，全部使用焦化化干氣比全部使用催化干氣節(jié)省燃料約20%；適當降低空氣用量可以提高爐子熱效率。通入的空氣量從55364.36Nm3/h降到51122.86Nm3/h時，爐子熱效率可以提高到93.1%，并且滿足理論空氣需求。目前三十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點制氫中變反應后熱量優(yōu)化人員：高峰

鄭永光目前三十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點一、基本介紹課題介紹：中變氣經(jīng)鍋爐上水換熱后，溫度仍在145-155℃左右，熱量較大，給除氧器取熱后仍有較多熱量，需要循環(huán)水降溫，造成熱量使用不充分，如何優(yōu)化換熱流程，將溫度降至120-130℃，進行裝置熱能優(yōu)化。注：由于經(jīng)取熱后的中變氣由空冷與循環(huán)水降溫至38

℃，所以我們考慮的取熱范圍是150—38

℃！目前四十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點110-115℃145-155℃<40常溫，0.9MP，29.6t/h0.145MP熟悉工藝流程并獲取相應實際數(shù)據(jù)目前四十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點由Aspen模擬獲取無法提供的實際數(shù)據(jù)物流號溫度℃壓力Mpa流量kg/h組成

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目前四十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點方案一目前四十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點方案一Aspen模擬154-137.5℃81.4-38℃3.052MW目前四十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點方案二目前四十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點123.9-38℃方案二Aspen模擬2.94MW目前四十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點物流溫度℃壓力Mpa流量kg/h組成CO%CO2%H2%CH4%C2H%C2H4%燃料氣250.81394.135.404.729.833.626.4脫附氣350.047608.7114.967.14.813.200原料油450.2120000在Aspen中使用虛擬組分代替

結合師傅的建議和工藝流程，這股物流的能量可以加熱的物流包括制氫裝置的轉化爐的燃料氣和脫附氣、加氫裝置的原料油。2、換熱方向目前四十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點建立換熱網(wǎng)絡目前四十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點物流名稱進口溫度℃出口溫度℃MCpkJ/℃*h熱負荷MW是否有相變熱阻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

換熱器冷物流進口溫度℃出口溫度

℃熱物流進口溫度℃出口溫度℃熱負荷MW換熱面積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模擬方案一換熱結果目前四十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點換熱器冷物流進口溫度℃出口溫度out℃熱物流進口溫度℃出口溫度℃熱負荷MW換熱面積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物流名稱進口溫度℃出口溫度℃MCpkJ/℃*h熱負荷MW是否有相變熱阻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模擬方案2換熱結果1275.7

35.455t/h目前五十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點四、方案總結方案一可取熱共：3.052MW