基于催化裂化联合装置能量系统分析与集成优化研究

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1、繁78GOSG分类号!Q学校代码!Q5鱼!UDC——密级——学号2QQ23ZQQQ2Q!QQ3华南理工大学学位论文催化裂化联合装置能量系统分析与集成优化研究(国家重点基础研究发展规划项目：G2000026307)(广东省自然科学基会：04020128)张正雷指导教师：睦渲盐副麴援坐直理王盍堂也生至狴班究压申请学位级别：王堂亟±专业名称：业堂工程论文提交日期：2鱼Q5：§论文答辩日期：2QQ5：互学位授予单位和日期：垡直堡王太堂答辩委员会主席：垒童．邋．论文评阅人：一址甄囊—jj趣i’乏一商灌釜量匦豆过．：3：——L-_二‘：=2摘要催化裂化联合装置能量系统的特点是热源热阱温位分布较广

2、、中低温热量相对过剩，涉及的单元操作相对复杂等。我国的FCC装置能耗普遍较高，与国际先进水平相比尚存在较大差距。催化裂化装置能耗约占整个炼油能耗的三分之一，其高能耗是造成原油加工成本偏高的重要原因之一，因此如何有效降低FCC的能耗是我国炼油工业面临的重要课题。过程系统“三环节”能量流结构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。本文以三环节能量流结构模型为基础，对催化裂化装置的能量系统分析优化策略进行了深入探讨，从能量转换、能量利用和能量回收三个环节对催化裂化联合装置(FCC)进行相应的能量分析和炯分析，指出了系统用能的缺陷，并提出相应的优化改进措施，文中重点探讨

3、了反应油气热量优化利用有效途径。基于三环节方法，研究探讨了降低过程工艺总用能以及过程炯损耗等催化裂化联合装置用能改进策略，提出了主分馏塔主要的用能改进方向和措施，包括减小主分馏塔塔底注汽量、降低富吸收油返塔温度、减小轻柴汽提塔汽提蒸汽量、优化循环回流取热量、减小循环回流温差、塔顶压力优化等六项节能改进措施，并对各项改进措麓的工程限制条件进行了详细讨论。基于流程模拟优化，本文详细分析了催化裂化装置热源(主要是反应油气)与原料预热、吸收稳定再沸器和发生蒸汽及气分再沸器等热阱匹配的可行性和工程限制条件，对联合装置中热源、热阱构成的换热网络优化合成问题进行了研究探讨；详细分析了FCC装置与其

4、它石化炼油工艺装置之间热集成的可能性。本文以某石化企业1．0Mt／a重催联合装置的能量系统分析与优化改造作为研究背景，应用流程模拟软件ASPENPLUS对装置进行详细的模拟，在三个环节用能分析评价的基础上，提出了具体的用能改进措施及集成优化用能方案，探讨了FCC主分馏塔用能与换热网络的协同优化，以及与其它工艺装置(如气体分离等)的热集成方法与策略，从而在大系统范围内实现装置用能的整体优化。本文研究提出的能量系统集成优化策略对催化裂化装置降低能耗、提高效益有着十分重要的理论与现实意义，同时同类装置节能改造也有一定的参考价值。关键词：催化裂化装置，三环节模型，能量系统优化，热集成ABST

5、RACTTheenergysystemwithinaFCCunitischaracterizedbyawidetemperaturedistributionofheatsourcesandheatsinks，alargeexeessofmiddleand10w—temperatureheat，complexunitoperations，andsoon．TheenergyeonsumptionofFCCunitinChinaismuchhigherthanthatintheadvancedcountries．ThequantityofenergyconsumptionintheFCCu

6、nitaccountsforonethirdofthatinthewholerefinery．So，thehigh—jonsumptionofenergyinFCCisoneofthemostimportantreasonswhichcausehighcostofcrudeoi1refining，andhowtoeffectivelyreducetheenergyconsumptionofFCCisaveryimportanttaskinChina．Thethree一1inkmodelofprocesssystemisastrictandquantitativemathematicm

7、odelaboutenergystructure．whichcanbeusedinanycomplicaredprocesssystem．Basedonthethree一1inkmodel，thisthesisdiscussestheoptimizationstategyoftheenergysystemintheFCCunit，andthecorrespondingenergybalanceandexergybalanceofFCCaregiyenout