常减压装置换热网络的优化设计

常减压装置换热网络的优化设计

张德群

秦皇岛中石油燃料沥青有限责任公司河北秦皇岛066000

摘要：我国现在的换热网络的终温还是很低，装置还是会消耗很多的能量，热换网络进行操作时候的弹性是非常不好的。原来的换热网络有许多不合理的地方，这就使其出现了终温低和耗水量大以及弹性差等问题。针对其现在存在的这些问题，对现在的换热网络的技术进行更新是非常重要，要用最少的钱得到最大的效果，这是提高其能量利用率的有效的办法。所以，本文通过对其进行分析，把夹点技术和一些相关的计算机技术和软件结合一起进行应用，利用它们的优点，对其进行改进，得到了一个比较满意的结果，很大程度上提高了设计效率。

关键词：换热网络、优化、常减压装置

在现实真正生产的时候，我们经常会面临这种问题，即不管是使用什么方式合成的网络，在最开始的时候都是最接近最优的状态的，但是这种状态是不会维持多久，那是因为经常会需要对这个工艺进行某一部分线路或条件进行更改，还需要经常对设备进行改进或者技术需要更新，而且在对量的改变进行处理时，会出现实际的条件与设计时不相符。所以想要提高现在的这种生产装置的能量利用率，我们需要对换热网络进行研究，这也是现在能想到的最有效和经济的办法，通过这种方法可以找到有什么问题，然后针对这些问题进行仔细分析，进而可以对它进行优化。

一、换热网络概述

（一）常减压装置用能和换热网络的现状

因为在最开始建的时候各方面都比较落后，而且也不会过高的要求可以节能，在进行使用过程换热不够合理，虽然有进行了几次改造，但是现在的换热网络的终温还是很低，装置还是会消耗很多的能量，热换网络进行操作时候的弹性是非常不好的。因为原油性质存在差别，使得对其进行加工时所使用的流程和工艺也是不一样的。我国的常减压装置大部分都是根据国内的原有的性质来设计的，然而加工的原油是不同的，这对同一个装置提出了更高的能够满足不同原油的要求。

（二）原来的换热网络的问题并进行分析

针对其现在存在一些问题，对现在的换热网络的技术进行更新是非常重要，要用最少的钱得到最大的效果，这是提高其能量利用率的有效的办法。通过对其进行分析，发现其存在终温低，还会消耗很多的水而且整个装置消耗的能量是很高的。出现这些问题的原因是：一是冷、热物流匹配不合理。因为有一些这种不合理的存在，使得回收回来的热量不够充分，所以才会出现终温温度过低，影响整个工艺。二是不能够充分利用换热设备。现在已经不使用常四线了，所以现在这种换热器是闲置的，还有就是常渣换热器没有被充分利用起来。三是原来在进行设计的时候没有想到操作弹性这个问题。在现实中，因为生产需求不同所以经常需要进行方案调整，如果这个方案需要做很大改变的话，原来的操作弹性就会比较小。所以，原来的换热网络有许多不合理的地方，这就使其出现了终温低和耗水量大以及弹性差等问题。

二、对换热网络进行优化

（一）目标

对其进行优化需要在几个方面进行改造：一是将原来的终温改到300℃以上。二是还有对其弹性进行提高，应该让其拥有更好的弹性，这样才能跟得上现在的要求。三是尽可能的用到一些旧的换热器，尽量不要过多增加新的，并且改造的资金尽量不超过40万元。使用现在的技术合成新的初始换热网络，这就会改变原有的节能不足的缺点。

（二）优化

利用相应的计算机技术对初始换热网络进行优化调整，这样就可以最好的换热网络。为了实现优化的目标，解决原来网络的问题，对其进行优化。在进行改造的时候，需要想到方案是需要经常进行调整的，特别是常二和三线是变化比较大的，为了不使热源损失，需要将常三线进行更新，使其可以有更大的面积来换热，同时还要把这种换热器和脱前原油进行充足换热。改进以后的网络是对原有的结构做了改动，将原来的一些换热物流的匹配顺序进行了改变。进行改造的原则是，为了节约资金和费用，尽量对原来的换热网络中的换热器不要改动，尽量不增添新的换热器，尽最大的程度利用原来的换热器。

一个网络进行操作是需要一些弹性的，这样才能跟得上在实际生产时有不同的需求变化，所以，需要对换热网络的弹性进行分析。在现实进行生产的时候，影响它的一个非常重要的因素就是装置处理量在变化。因此，在对其进行弹性分析时，需要使用的方式是以每种物流的上下限分别作为基准，给出物流在入口处的温度，并对其在出口的温度进行模拟。在进行分析的时候，取得上下限分别是正常值的120%和80%。经过对其进行计算并比较，如果都在目标范围内，这就是表明改进以后的换热网络有了非常好的操作弹性。

对其进行优化需要进行两方面的设计，即进行基础和改进设计。其中基础设计是指需要合成一个新的网络，而改进设计是指对原来的网络进行优化改进。在实践中，后边这一点是更重要的。

结语

在进行改进前，装置的终温比较低是因为原来的换热网络是不合理的，它违反了夹点设计原则。而这次的改进是把夹点技术和一些相关的计算机技术和软件结合一起进行应用，利用它们的优点，得到了一个比较满意的结果，很大程度上提高了设计效率。同时还对原来网络中存在弹性不好这一问题进行了改进，实践证明新的网络是有很好的弹性的。新的网络在得到使用以后，使原来的终温得到了升高，解决了终温低的问题，装置消耗能量也变得少了，而且取得了很好的经济效益。

参考文献：

[1]王艳红.基于热力学分析的常减压装置流程优化[D].天津大学，2011年.

[2]许军亮.常减压蒸馏流程模拟及其换热网络优化[D].大连理工大学，2012年

[3]李海明，夏力，马晓明，项曙光.汽油吸附脱硫装置换热网络节能研究[J].计算机与应用化学，2011年08期.