煉廠氣回收利用的集成研究.pdf

1、煉廠氣是在石油加工過程中各種加工工藝所產(chǎn)生的氣體的總稱。在煉油生產(chǎn)過程中，各產(chǎn)氣裝置所產(chǎn)氣體的產(chǎn)率和組成，隨著裝置所加工的原料性質(zhì)、生產(chǎn)方案及工藝技術(shù)條件的不同而變化。煉廠氣中含有大量的氫氣等高附加值物質(zhì)，而且經(jīng)過分離回收后的煉廠尾氣可作為燃?xì)?，具有一定的?jīng)濟(jì)價(jià)值。但是多數(shù)煉廠由于生產(chǎn)粗放，煉廠氣分離裝置技術(shù)單一，能量利用率低，能耗高，有的甚至將煉廠氣通過火炬直接燒掉，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，綜合利用煉廠氣體資源已成為提高煉油加工深

2、度和經(jīng)濟(jì)效益的需要。許多學(xué)者對此開展了研究，提出了許多有價(jià)值的觀點(diǎn)和方法，但要么僅集中于對分離回收裝置的分析，未從集成的角度考慮，要么僅研究了以年費(fèi)用為目標(biāo)煉廠氣回收等的單目標(biāo)規(guī)劃問題，鮮有對煉廠尾氣燃燒過程優(yōu)化的研究。本文在有關(guān)理論成果的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)文獻(xiàn)，對煉廠氣回收利用進(jìn)行了研究，提出了煉廠氣系統(tǒng)集成的策略和方法，主要內(nèi)容如下：
　　(1)探討了煉廠氣氫氣回收系統(tǒng)的集成，考慮變壓吸附和膜分離兩種回收方法，對含氫量比較高的煉

3、廠氣回收進(jìn)行研究，首先通過對變壓吸附和膜分離的分析，建立了變壓吸附和膜分離的數(shù)學(xué)模型，然后建立了壓縮機(jī)的投資費(fèi)用模型和操作費(fèi)用模型以及管路的投資費(fèi)用模型，在此基礎(chǔ)上，以年產(chǎn)氫量最大和總年費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立了分離回收過程多目標(biāo)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)模型，利用多目標(biāo)規(guī)劃的乘除法，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，即以年銷售額與總年費(fèi)用之比最大為目標(biāo)，然后采用單目標(biāo)規(guī)劃的求解方法，利用Lingo軟件求解。以實(shí)際的煉廠氣氫回收網(wǎng)絡(luò)為例，對多種回收工藝進(jìn)行多目

4、標(biāo)規(guī)劃計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：該模型是可行的，較好的體現(xiàn)了煉廠氫氣回收利用系統(tǒng)的規(guī)律，比以總年費(fèi)用最小為目標(biāo)的單目標(biāo)規(guī)劃模型更加清晰，更加系統(tǒng)地對氫氣回收進(jìn)行優(yōu)化。
　　(2)研究了回收后的煉廠尾氣的絕熱燃燒過程，針對不同組成的煉廠尾氣，建立了煉廠尾氣絕熱燃燒過程的通用數(shù)學(xué)模型，該模型可用來求解任意組成的尾氣的理論燃燒溫度和熱效率，探討了過量空氣系數(shù)，燃?xì)庵卸趸肌⒘蚧瘹?、氫氣、烯烴、烷烴等氣體的相對組成對理論火焰溫度及鍋爐熱效率的

5、影響。計(jì)算結(jié)果表明：理論燃燒溫度和燃燒效率隨過量空氣系數(shù)的增大而降低，這主要是由于空氣過量系數(shù)增大時(shí)，氮?dú)夂吭黾釉斐膳艧煙崃繐p失增加。隨著CO2相對含量的增大，理論燃燒溫度和燃燒效率有所降低，CO2去除與否取決于去除成本和去除后尾氣燃燒的經(jīng)濟(jì)效益增益，但煉廠尾氣CO2含量一般不超過10％，因此不建議去除CO2。H2S含量對排煙溫度有較大影響，熱效率隨排煙溫度升高而減小，因此建議：不含H2S（或者H2S含量低至可忽略的）煉廠尾氣與含含H

6、2S氣體的煉廠尾氣不應(yīng)混合燃燒，燃燒前最好先脫硫，以降低排煙溫度，提高熱效率，而對于均含有一定量H2S煉廠尾氣可以混合燃燒。探討了在保持其他組分相對含量不變的情況下，H2、CH4、C2H6和C2H4的摩爾含量分別增加時(shí)，對燃?xì)饫碚撊紵郎囟群腿紵实挠绊?，發(fā)現(xiàn)燃?xì)饫碚撊紵郎囟群腿紵孰S隨H2、CH4、C2H6相對含量增大而降低，而隨C2H4相對含量增大而提高，這說明輕烴中碳?xì)浔仍礁撸手翟礁?，使得理論燃燒溫度升高，從而提高了燃燒效率?/p>