试析原油蒸馏过程的模拟与优化

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1、南京工业大学硕士学位论文原油蒸馏过程的模拟与优化姓名：汤吉海申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马正飞2002.5.22摘要原油蒸馏装置是炼油厂的龙头装置，原油加工的第一道工序。一方面直接提供部分油品；另一方面为催化裂化、催化重整、延迟焦化、加氢裂化等一系列二次石油炼制工艺过程提供原料，把原油加工成各种牌号的汽油、煤油、柴油、润滑油、溶剂油、重油和石蜡、沥青、石油焦等，并生产多种石油化工基本原料。，源油蒸馏装置设计和操作的好坏，对炼油厂的产品质量、收率以及对原油的有效利用都有很大影响。尤其随着我国原油加工量的逐年增

2、加及全球石油资源的同益减少，石油炼制工作者总是希望进一步提高石油的利用率，提高单位石油的经济效益。流程模拟技术作为计算机辅助化工过程设计的一个有价值的工具，在大部分工业装置上已应用得很普遍。由于在所有计算中都采用相同的设计方程式和物性数据，因此在计算中改变参数，就能得出更有意义的参数变化趋势。工程师们应用流程模拟技术可以对工厂的真实操作情况有更深入的了解，可以确保设计具有充分的灵活性，并且可以根据严格的模型的预测结果评价各种操作方案，优化工艺装置的性能。J，对于原油蒸馏这样的复杂系统的优化，通常应用统计调优、模式识别以及

3、模，拟调优等多种手段进行优化．f但是以往的优化均是采用比较单一的调优方法，研究方法的优缺点均比较明显，本文综合统计调优和模拟调优各自的优点，应用于原油蒸馏系统的优化，取得了比较满意的结果。具体的工作如下：采用ASPENTECH公司的稳态化工过程模拟软件ASPENPLUS对某炼油厂的350Mt／a原油蒸馏过程进行模拟，在总物料衡算、操作条件和产品质量三方面获得了与实际生产装置数据较一致的模拟结果。表明了模拟计算的可靠性。造成模拟结果偏差的主要原因是由于缺乏准确的原油实沸点数据和原油轻组分分析结果。为了制定优化方案，通过改变

4、操作条件，对原油蒸馏过程模拟过程作敏感性分析，筛选出了对原油蒸馏过程的拔出率影响较显著的六个因素：常压塔顶馏出量、常压塔底蒸汽流量、常二线汽提蒸汽流量、初馏塔顶馏出量、常三线汽提蒸、汽流量和常一线汽提蒸汽流量。户o／在敏感性分析获得的影响因素基础上，安排正交试验，针对每一组正交试验采用ASPENPLUS模拟计算取得详细的工艺参数，获得优化样本空间。在此基础上，以拔出率为优化目标，分别采用试验设计的统计分析方法和神经网络分析，方法对原油蒸馏过程进行优化·盼析结果表明常压塔顶馏出量和常压塔底蒸汽流＼量两个因素的影响最显著，其

5、次为常二线汽提蒸汽流量、初馏塔顶馏出量、常三线汽提蒸汽流量和常一线汽提蒸汽流量四个因素的影响。确定的最优的操作条件范围是：常压塔顶馏出量23100～23500kg／hr，常压塔底蒸汽量的范围是8100—8500kg／hr，初馏塔顶馏出量23000～23500kg／hr，三个侧线汽提蒸汽量的操作均在900～1000kg／hr范围内。统计分析方法和神经网络分析结果的一致性相匣验证了优化奄莹果的正确性。并且，两种方法的对比表明神经网络分析方法更具优越性。)。／本文通过原油蒸馏过程的模拟与优化的研究，为对解决其他更为复杂的化工过

6、程全流程工艺优化问题提供了可行方法。关键词：原油蒸馏；过程模嬲试验设钎乇神经网裂分析；优化ⅡAbstractThecrudeoildistillationunitsarethebasicequipmentsinthepetroleumrefinery,itisthefirstproceduresinprocessingofcrudeoil．0ntheonehand．itsuppliessomeoilproducts，andontheotherhand，itprovidestherawmaterialsforaserial

7、sofsecondpetroleumrefiningprocessessuchascatalyticcracking，catalyticreforming，delayedcoking，hydrocracking，etc．，thattranslatethecrudeoilintodifferentgasoline，kerosene，dieseloil，lubricatingoil，solventnaphtha，heavyoil，olefin，pitchpetrolcoke．andmoreandmorepetrochemic

8、als．Thedesignandoperationofcrudeoildistillationunitshasahighinfluenceontheproductquality,yieldandeffectiveuseofcrudeoil．Withtheincreaseofcrudeoilrefineryproduc