催化裂化再生烟气能量回收系统的_经济优化
石油加工生产技术：催化裂化反应原理及工艺流程
二级旋风分离器 13～20m/s 7～8m/s 汽提
再生催化剂 650～700 ℃
200～℃250高低并列反应再生系统
二、分馏系统
过热油气 460～480 ℃
为了取走分馏塔的过剩热量，设有塔顶循环回流、一 个至两个中段回流以及塔底油浆循环
三、吸收解吸系统有两种流程：
双塔流程
单塔流程
双塔流程由于单塔流程，可同时满足高吸收率和高 解析率的要求。
2、三阀
单动滑阀用于床层反应器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化装置。 其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事故时用 以切断再生器与反应沉降器之间的联系，以防造成更大事故。
双动滑阀
双动滑阀是一种两块阀板双向动作的超灵敏调节阀，安装在再生器出口管线上 （烟囱），其作用是调节再生器的压力，使之与反应沉降器保持一定的压差。
单动滑阀结构示意图 双动滑阀结构示意图
塞阀
同轴式
塞阀用于同轴式催化 裂化装置
塞阀比滑阀具有以下优点： （1）磨损均匀而且较少； （2）高温下承受强烈磨损的部 件少； （3）安装位置较低，操作维修 方便。
（三）三机
三机包括
ห้องสมุดไป่ตู้主风机
气压机
增压机
五、催化裂化装置主要设备
（一）三器——提升管反应器、沉降器及再生器
提升管反应器
预提升：由提升 管底部吹入水蒸 气（称预提升蒸 汽），使出再生 斜管的再生催化 剂加速，以保证 催化剂与原料油 相遇时均匀接触。
沉降器
沉降器是用碳 钢焊制成的圆筒 形设备，上段为 沉降段，下段是 汽提段。
再生器
再生器的作用 是为催化剂再 生提供场所和 条件。
催化裂化反应原理及工艺流程
石油化工催化裂化工艺技术优化
技术与检测Һ㊀石油化工催化裂化工艺技术优化泥吉磊ꎬ许文明摘㊀要:通过催化裂化技术的应用ꎬ提高了原油的加工深度ꎬ并获得了合格的轻质油品ꎬ能够满足石油炼制生产工艺的技术要求ꎮ增加了精炼产品的种类ꎬ不断提高产品质量ꎬ并为石油化工企业创造了最佳的经济效益ꎮ文章探讨了石油化工催化裂化工艺技术ꎬ并提出了相应的优化措施ꎬ以促进石油化工企业的可持续发展ꎮ关键词:石油化工ꎻ催化裂化ꎻ工艺技术ꎻ优化一㊁石油化工催化裂化工艺技术综述催化裂化工艺技术在石油化工中的应用时间较长ꎬ其应用设备多为固定床㊁移动床以及提升管等ꎮ而其工作原理是采用分子筛催化剂ꎬ应用以上反应设备ꎬ依照特定工艺条件及催化裂化运行参数ꎬ将重油进行催化裂化继而得到合格汽油以及轻质柴油的过程ꎮ鉴于不同工艺技术的特点与优势ꎬ以及渣油炼制的具体过程ꎬ对现有催化裂化工艺采取最佳优化措施ꎬ以期实现以最少生产投入ꎬ获得最佳经济效益的目的ꎮ例如ꎬ选择最佳工艺参数ꎬ对获得高辛烷值汽油㊁提高轻质油收率㊁生产高十六烷值柴油都有促进作用ꎬ同时由渣油的催化裂化过程中还可产生液化气及丙烯类原料ꎮ该工艺使用的原材料为减压馏分油或渣油ꎬ也可使用经过优化处理后提纯出高质量的重质油ꎬ符合相关行业执行标准ꎮ二㊁石油化工催化裂化工艺技术优化(一)催化裂化工艺技术的生产流程优化现阶段的石油化工进行催化裂化生产过程包含五个主要组成部分ꎬ分别是反应再生组成部分㊁原油分馏组成部分㊁吸收稳定组成部分㊁产品的脱硫精制组成部分以及烟气能量回收组成部分ꎮ只有这五大组成部分统一协调ꎬ才能更高效的进行重质油的催化裂化反应ꎮ在催化裂化过程中ꎬ可以节约现有催化剂的使用比例ꎬ尽快让焦炭得到充分的燃烧ꎬ然后参与催化裂化的催化剂会进行反应再生组成部分中ꎬ经过一系列的反应再恢复催化剂的催化活性ꎬ确保催化剂可以进行二次催化利用ꎮ催化裂化的反应结果会得到更多的汽油㊁柴油以及裂解气等石油化工产品ꎬ可以满足现有已制订的重质油催化裂化的产品技术质量标准ꎬ为石油化工企业创造大量的经济效益ꎮ反应再生组成部分是进行催化裂化反应的关键要素ꎬ通过催化裂化反应生产小分子产品ꎬ同时也发生缩合反应生产出焦炭由于焦炭对催化裂化工艺产生不利的影响ꎬ因此ꎬ通过再生组成部分ꎬ将焦炭燃烧掉ꎬ恢复催化剂的活性ꎬ继续完成催化裂化的反应ꎬ得到更多的合格产品ꎮ分馏组成部分实现催化裂化后产品的分离处理ꎬ剩余的热能高ꎬ分离的精确程度很容易满足生产的需要ꎬ实现多路循环回流效果ꎬ塔顶循环回流ꎬ达到设计的分离状态ꎮ通过吸收稳定组成部分的作用ꎬ得到稳定的汽油产品和液化气ꎮ(二)催化裂化工艺中使用的催化剂进行优化在石油化工催化裂化工艺中ꎬ使用固体催化剂ꎬ油品可以很快离开催化剂ꎬ焦炭能够沉积在催化剂的表面ꎬ使催化剂的活性下降ꎬ通过再生系统的作用ꎬ应用空气烧掉催化剂表面的焦炭ꎬ恢复催化剂的活性ꎬ加快催化裂化反应的速度ꎬ提高产品的收率ꎬ达到石油化工催化裂化的技术标准ꎮ不断研制新的催化剂体系ꎬ使其满足渣油催化裂化反应的需要ꎬ节约催化剂的用量ꎬ降低催化裂化反应的成本ꎬ才能达到预期的生产目标ꎮ对石油炼制体系的催化剂进行试验研究ꎬ减少催化剂表面烃类的含量ꎬ进而减少焦炭的形成ꎬ防止催化剂失效ꎬ提高渣油炼制的效率ꎬ达到预期的生产效率ꎮ(三)针对催化裂化工艺管理进行优化为了增加石油化工的催化裂化效率ꎬ提升石化企业的经济效益ꎬ除了对石油化工催化裂化的流程和催化剂选择上进行优化ꎬ还可以针对生产工艺的管理进行优化ꎬ提升催化裂化工艺管理的科学合理性ꎬ对于催化裂化装置的运行参数进行优选ꎬ有效控制石油化工催化裂化工艺技术的反应进程速率ꎬ选择最佳的反应进程速率ꎬ以此让催化裂化装置的反应达到最好的效果ꎮ要勇于革新现有的石油化工催化裂化工艺技术ꎬ可以针对两段提升管催化裂化技术进行深入研究ꎬ借此来改良石油化工的催化裂化反应过程ꎬ增加重质油的催化裂化深度ꎬ增加汽油的辛烷值以及柴油的十六烷值的比例ꎬ提高所获得的轻质油的品质ꎬ不断更新石油化工催化裂化工艺技术标准ꎬ让石油化工的催化裂化技术工艺走向更高的境界ꎮ对反应器的出口系统进行革新改造ꎬ应用封闭式耦合旋分器ꎬ使催化剂和裂化产物快速分离ꎬ借此来增加重质油催化裂化反应过程的时效性ꎮ改善进料喷嘴ꎬ防止喷嘴结焦ꎬ提高喷嘴的使用寿命ꎬ使其更好地为催化裂化生产提供支持ꎮ应用先进的分段汽提装置ꎬ除去催化剂上面携带的烃类ꎬ有效地防止结焦现象的发生ꎬ综合提升了重质油的催化裂化生产工艺的效率ꎮ三㊁结语总而言之ꎬ对于现有的石油化工催化裂化工艺进行技术优化可以有效提升重质油的催化裂化效果ꎬ完成石油化工企业预期的计划生产目标ꎬ产生更多的品质优良的轻质油ꎬ为化工企业创造更大的经济效益ꎬ也极大地推动了我国的石油化工催化裂化工艺技术的发展ꎬ为我国的社会经济发展增添助力ꎮ参考文献:[１]潘晓帆.石油化工催化裂化工艺技术优化[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１２):４１.[２]张金庆.石油化工催化裂化工艺技术的优化措施探析[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１１):７８.[３]韩贺ꎬ马晓梦.石油化工重油催化裂化工艺技术[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１):７６.作者简介:泥吉磊ꎬ许文明ꎬ山东海普安全环保技术股份有限公司ꎮ９５１。
催化裂化装置烟气脱硫脱硝运行问题及对策
催化裂化装置烟气脱硫脱硝运行问题及对策摘要：当前高硫原料的比例增加，对工业生产的环保要求也在逐渐提升，需要全面控制好催化裂化装置再生烟气的排放工作，发挥脱硫脱硝装置的优势和作用，起到良好的污染防治效果。
本文主要是从催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置的基本情况入手，重点分析其反应机理、工艺流程等方面内容，开展效果分析工作，为全面提升该装置的整体运行水平提供一定参考和借鉴。
关键词：催化裂化；再生烟气；脱硫脱硝；装置；运行效果分析引言为满足国家和地方环保要求，建设环境友好型企业，近年来中国石化催化裂化装置陆续新增了烟气脱硫、脱硝以及除尘装置。
但是由于烟气脱硫脱硝装置处于复杂恶劣的腐蚀环境，装置运行中逐渐暴露出一些不足，尤其是因腐蚀问题导致的非计划停工，给催化裂化装置安全稳定长周期运行带来了困扰。
1反应机理催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置实际应用的过程中，首先开展的是脱硫反应，应用了EDV湿法烟气脱硫方法，这一方法将烟气之中存在着的S02与Na0H溶液进行逆向性的充分接触反应，从而对烟气中的S02进行有效清除，同时能够有效净化和洗涤烟气，使烟气达到排放标准。
此方法实现作用的过程中，主要利用了S02+H20→H2S03这一反应式，经过一系列的化学反应，最终在PTU氧化罐中进行反应，反应式为Na2SO3+1/2O2→Na2SO4。
其次，催化裂化再生烟气脱硝反应，这主要是将烟气中的NO和NO2进行氧化反应处理生成N2O5，需要注意到的是，N2O5能和水分发生化学反应形成硝酸，最终硝酸和NaOH反应生成硝酸钠。
脱硝反应进行过程中的反应式为HNO3+NaOH→NaNO3+H2O。
2催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置的效果分析工作2.1重视硫转移助剂和脱硝助剂的使用硫转移助剂以及脱硝助剂的工业应用已经非常成熟，在多套催化裂化装置都有工业案例，虽然该方法仅适用于烟气中SOx、NOx浓度较低的催化裂化装置，且存在脱除效率较低以及对原料适应性较差的问题，但该方法不需要增加设备投资，使用灵活、操作方便，不存在潜在的液体或固体废弃物处理问题，可与现有湿法脱硫脱硝技术组合应用，适合现有装置的提标改造。
石油炼制工程试题1
一、选择题1、石油中的烃类不包括（）。
P11A、烷烃B、烯烃C、环烷烃D、芳香烃2、下列关于粘度的说法正确的是（）P71○1对于同一系列的烃类，除个别情况外，化合物的相对分子质量越大，其粘度也越大；○2当相对分子质量相近时，具有环状结构的分子的粘度大于链状结构的，而且分子中的环数越多其粘度也越大；○3当烃类分子中的环数相同时，其侧链越长则其粘度也越大；○4当相对分子质量相近时，具有环状结构的分子的粘度小于链状结构的，而且分子中的环数越少其粘度也越小；A、○1○2○3B、○1○2○4C、○1○3○43、下列对减压渣油的描述不正确的是（）P44~52A. 重金属含量高B. 氮、氧含量高C. 胶质、沥青质含量高D. H/C 高4、石油馏分的蒸汽压随（）的变化而变化。
P55A. 温度B. 组成C. 温度和组成D、压力5、对于同一石油馏分，其实沸点蒸馏初馏点比平衡汽化泡点（），实沸点蒸馏终馏点比平衡汽化露点（）P185~187A. 低；高B. 高；高C. 低；低D. 高；低6、对于同一种原料，热加工艺中加热炉出口温度升高，下列说法不正确的是（）P284A、反应速率和反应深度增大B、气体、汽油和柴油的产率增大C、蜡油的产率减小D、焦油的产率增大7、0#柴油中的“0”表示该柴油的（）P121A. 十六烷值为0B. 凝点高于0℃C. 凝点不高于0℃D. 凝点等于0℃8、下列说法中错误的是（）P116~122A、柴油的含硫量对发动机的寿命影响很大B、酸度和水溶性酸或碱是保证柴油运转设施和柴油机燃料系统不被腐蚀，防止由腐蚀而增加喷油嘴积碳和气缸中沉淀物的指标C、柴油组分中，正构烷烃（C12~C25）含量多，其低温流动性好D、各族烃类的十六烷值随分子中碳原子数的增加而升高9、下面哪种评价内容最全面，可以为综合炼油厂提供设计数据（）P161A、原油性质评价B、简单评价C、常规评价D、综合评价10、下面哪个性质主要用于实验室原油的初级评价（）P162~163A、恩氏蒸馏B、实沸点蒸馏C、平衡汽化D、闪蒸11、渣油热加工过程的反应温度一般在下面哪个范围内？（）P271A、300~400℃B、400~550℃C、350~500℃D、400~600℃12、根据目的产品的不同，原油加工方案大体上可分为哪三种基本类型（）P171○1燃料型○2燃料—润滑油型○3润滑油—化工型○4燃料—化工型A、○1○2○3B、○1○2○4C、○2○3○4D、○1○2○3○413、原油通过常压蒸馏要切割成几种产品，下面哪种不属于（）P180A、汽油B、煤油C、燃料油D、柴油14、石油蒸馏常用的蒸馏方法有（） P185A、恩氏蒸馏实沸点蒸馏萃取精馏B、实沸点蒸馏恩氏蒸馏平衡汽化C、水蒸气蒸馏萃取精馏D、恒沸精馏萃取精馏分子精馏15、对于焦化过程，下列说法不正确的是（）P277~278A、焦化过程的反应产物有气体、汽油、蜡油和焦炭B、焦化汽油和焦化柴油中的不饱和烃含量高，S、N等非烃类化合物含量也高C、焦化蜡油主要是作为加氢裂化或催化裂化的原料D、焦化过程是在250~400℃下进行的16、在催化重整反应中为提高汽油的辛烷值，不希望发生的反应是( D ) P464A、六元环烷烃脱氢B、异构化C、烷烃环化脱氢D、加氢裂解17、下列物质中，可能使加氢裂化催化剂发生永久性中毒的是(C) P481A、氨气B、硫C、砷D、炔烃18、催化剂再生可恢复因（C）的催化剂的活性。
催化裂化装置烟气轮机节能的问题分析
催化裂化装置烟气轮机节能的问题分析在石化企业当中催化裂化装置当中的烟气轮机，对设备以及炼油厂的节能工作起到了非常重要的影响。
本文重点从节能和经济的角度上来进行了分析和研究，重点针对催化裂化装置，烟气气轮机的相关阶段问题展开了分析和论述，以此来有效提高整个催化裂化装置的经济性，同时也实现了石化企业良好的经济效益与社会效益。
标签：催化裂化；烟气轮机；节能问题催化裂化烟气能量回收设备从正式被投入和使用以来，因汽轮机在炼油厂的催化裂化设备当中的应用效果非常明显，并且现阶段各炼油厂单位对催化裂化烟气轮机设备的应用程度越来越高。
我国在1978年石油二厂正式投入使用第一台烟气轮机开始，由于整个国产机组的整体经济造价相对较低，各个石化单位纷纷开始消防安装，基本上已经广泛分布在我国各大中型催化电话设备当中，在整个设备的使用程度以及发展速度上，远远超过了国外一些国家。
烟气轮机对装置以及全场的节能性工作發挥出了至关重要的作用，但是由于兵器轮机机组的整体投资相对较高，因此必须要充分考虑到投资以及节能工作效益之间的关联，将技术和经济性之间进行有效的融合，不断提高整个炼油厂的经济效益。
1.节能原理与流程分析催化裂化烟气轮机在工作过程当中的节能原理和燃气轮机之间有着一定的类似，内部系统当中主要分为主风机、再生器以及膨胀烟气轮机为主要的构成环节，其中存在的主要差异是催化裂化烧焦的反映工作流程，为了有效恢复催化剂的整体活性，燃烧系统当中所燃烧的物质，通常情况下不是常见的燃料类型，而是附着在催化剂表层的焦炭物质。
除此之外，再生烟气是炼油工艺当中的一个重要的产物，经常会企业带催化剂、粉尘对整个烟机汽轮机的能量回收以及投资有着非常严重的影响。
烟气轮机的工作功率和烟气轮机之间的压力有着一定的关联，同时还和入口区域当中的烟气温度之间有着密切的关联，在实际的工作过程当中，主风压缩机在低温条件下，压缩机的功率消耗相对较小，通常都是通过烟气轮机的膨胀来进行做工，而在因汽轮机的膨胀过程中，不但回收了烟气内部的压力，同时还可以将烟气当中部分的热能有效转化为做功，在烟气轮机的工作过程中，有效考虑到了烟气轮机的实际工作效率、设备以及系统的压降要求，在整个设计回收功率上，通常情况下保持在0.7～1.5之间。
催化裂化烟气管道的有限元分析及优化设计
收的能量 （ 按原 料计 约为 ８０ Ｍ ／ ） ０ Ｊｔ 。近 年来 ，
大、 中型催 化 裂 化 装 置 均 采 用 烟 气 轮 机 （ 以下 简 称烟 机 ） 回收再 生 烟气 的能 量 。催 化 裂 化 烟 气 管
郑 斌 陆晓峰 张 国栋 周 昌玉
南京 工业 大学机械与动力工程学 院（ 江苏省南京 市 ２０ ０ ） １０ ９
摘要 ： 采用有 限元软件 ＡＢ Ｑ Ａ Ｕ￣． ４对某炼油厂 高温服役 的烟气管道进行了数值模拟分析 ， 到管 道服役时 的 得
应力、 位移 和力矩分布 图， 讨论 了导致该管道产生较大变形 及力矩 的原 因， 由此提 出了两个 改进 的技术 方案 ， 并 在
中 架 心支
＼
ｌ
． Ｉ １
平 衡环 型 膨 胀节
滚 动支 座
皱现象 的原 因， 并提 出了相 应的改进措施。马金 华等¨ 针对 烟机 出 口管 道 中膨 胀节 的失效 ， 用
Ａ Ｓ Ｓ软件 建立 了三 维 有 限元 实 体模 型 ， ＮＹ 对其 进 行 了有 限元 应 力 计算 ， 提 出 了改 进 建 议 。总 之 且
其 中 ｓ 为轴向应力 ， 为环向应力 ， 由扭转 ｓ ｓ为 产生 的剪切 应力 。Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ把 管道 单元归 于梁 单
士研究生 ， 主要 从 事管 道 应力 分 析及 流体 密 封研 究 工作 。
Ｅ— ｉ ： ｒ ｄ ＠ １ ６． ｏ ｍａ ｌ ｂ ｅ ｚ ２ ｔ ｍ
维普资讯
炼
油
技
术
与 工
程
２０ ０７年第 ３ ７卷
关于催化裂化装置主风机组烟机能量回收系统的思考
2018年05月关于催化裂化装置主风机组烟机能量回收系统的思考姚金磊胥瑞林（中石油云南石化有限公司，云南昆明650300）摘要：云南石化重油催化裂化装置自开工运行以来，受到烟机轴功率、主风机轴功率以及装置处理量的制约，电动机一直处于耗电做功状态，显现出提高烟机能量回收效率的重要性与迫切性。
关键词：烟机轴功率;主风机轴功率;电机轴功率;节能降耗主风机组承担着再生器烧焦的流化风量以及烟气能量回收的主要作用，是装置节能降耗的主要设备。
本装置主风机组采用三机组配置形式，采用烟气轮机+轴流风机+增速箱+电机的连接方式。
按年平均正常工况考虑，主电机20000KW 无法满足解除烟机后的主风机组-30891KW 低负荷运行功率要求，烟机33000KW 理论上可以单独带动主风机做功，但由于烟机并不能达到理想状态的功率输出，因此主风机组电机长期处于耗电做功的状态，电机发电的可能性不大。
故提高烟机能量回收效率尤其显得重要与迫切。
1主风机组能量回收的影响因素及其处理措施烟机输出轴功率计算公式：N =1.634∗P 1V 1K []1-(P 2/P 1)(K -1)/K η/(K -1)(1)其中N-烟机轴功率KW ，P 1-烟机入口压力KG/CM 2，P 2-烟机出口压力KG/CM 2，V 1-烟机入口流量，K-烟气的绝热系数，η-烟机总效率。
1.1烟机入口压力对于能量回收的影响及建议从某种程度上来看，可以将烟机类比成为一个降压孔板，当烟机入口温度变化不大时，可以用下列公式计算烟机入口压力与流量的关系[1]：P 12=(G +A )/C（2）其中P 1是烟机入口压力KG/CM 2，G 烟气质量流量kg/S ，C,A 均是常熟。
可以看出，当烟机入口温度变化不大时，烟机入口流量与烟机入口压力存在一一对应的关系。
由（1）可以看出，在其他因素不变的情况下烟机入口压力P 1与烟机功率基本呈现出正比关系，提高烟机入口压力可以显著的增加烟机输出轴功率N 。
第六节 催化裂化反应-再生系统概述
2018/11/5
21
催化裂化主要设备
1、预提升段 2、裂化反应段 3、汽提段
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22
催化裂化主要设备
预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向
上流动，使催化剂上的重金属钝化，有利于油雾
的快速混合，一般为3-6m。
裂化反应段：提供裂化反应的场所。
中止反应技术（MTC）
2018/11/5 11
两段与单段实验室结果对比：
轻油收率可提高 2-3 个百分点 原料转化深度提高 5 个百分点
汽油烯烃含量下降12-13个百分点
液收率提高2.5个百分点以上 干气产率大幅度降低 可显著提高柴汽比
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12
两段与单段工业试验结果对比：
轻油收率提高4个百分点以上
第六节
催化裂化 反应-再生系统
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1
催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系统，分
馏系统，吸收-稳定系统和能量回收系统
装置形式主要有高低并列式、同轴式等
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2
一：提升管反应器
提升管反应器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分 器、待生斜管等部分组成
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6
两段提升管 FCC技术的思想及特点
两段FCC技术的基本思想：
★提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改
善目的产品分布；
★分段反应，提高调整生产方案的灵活性
因此，两段提升管FCC技术打破原来的提升管反应器型 式和反-再系统流程： ★两段提升管反应器取代单一反应器 ★构成拥有两路循环的反应-再生系统
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方面的考虑 。
动力回收与热量回收两个子
图 3 烟机入口压力 、温度变化对动力回收 W gt 、 热 回收 Ex H 及待回收 价 co 的影响
单元 ,通过串联连结构成烟气能 量回收系统 。烟机出口温度 T3 的变化 , 受烟机的效率 ηGT的制 约 ,且最终反映在烟机的投资上 ,
即烟机本身也存在回收收益与投
3 Yeh Rong2hua1An analytical study of t he optimum dimension of rectanglar fins and cylinderical pin fins1Int1J 1of Heat Mass Trans2 fer ,1997 ,40 (15) ,3607～36151
条件下 ,寻求催化裂化烟气能量回收系统动力与热 能回收的最佳分配以达到回收系统最大的总体经济 效益 。 41211 经济模型及参数
烟气能量回收系统的优化是在一定的经济约束 条件下进行的 ,有关烟机及余热锅炉等设备投资费 用采用文献[3 ]推荐的关联式估算 。
优化中回收产品价格取为 :电价 :0136 / ( kW·
化 ;假定再生烟气的温度 、压力及流率恒定 ,在此前
提下进行能量回收子系统的优化 ,其优化目标可表
示为适宜的设备投资费用条件下最大的待回收 价
co 。
max co = [ cpow Expow + cst Ex st - ( Z GT + ZB ) ]/ { x}
Exo
(3)
5 结果与讨论
假定烟气能量回收子系统在优化计算过程中忽 略装置散热等损失 , 本文以设计处理能力为 120 万 吨/ 年的某催化装置为例 ,所采用的烟气有关性质及 参数 见 表 1[4 ] 。在 给 定 所 产 蒸 汽 参 数 ( 319 M Pa , 420 ℃) 的前提下进行烟气能量回收系统的优化 ,优 化结果及能量回收情况见表 2 。
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第1期
陈清林等. 催化裂化再生烟气能量回收系统的 经济优化
·21 ·
图 1 烟气能量回收的ε- Q 图 (A - 单纯热能回收 ,B - 联产动力回收)
7 Poulikakos D and Bejan A1Fin geometry for minmum entropy gener2 ation in forced convection1ASM E Journal of Heat Transfer11982 , 104 :616～6231
8 Gebhart B1Heat Transfer1 Mc Graw2Hill1New York119711 作者简介 苏亚欣 ,男 ,1972 年生 ,1997 年 3 月毕业于国立 华侨大学机械系 ,获硕士学位 ,同年 9 月入浙江大学热能工 程研究所攻读博士学位 ,主要从事传热传质学 、气固两相流 动与传热 ,循环床燃烧等的学习与研究 ,已出版专著一本 ,论 文 3 篇 。通讯处 :310027 杭州浙江大学热能工程研究所
R g T0ln Pi/ P0
(2)
式中 C
数 , T0 为基准温度 ,在此取 288 K。
图 2 催化裂化烟气能量回收双子系统模型示意图
4 催化裂化烟气能量回收系统 经济优化
联产系统烧用轻油或炼厂气一样高的 效率 ,再生 器同时也是燃烧器 。烟气能量回收系统经历了包括 单纯热能回收与联产动力回收两种流程 ,早期只从 再生烟气中回收热能 ,在反再系统工艺允许的条件 下 ,尽量提高再生器设计温度 ;因烟气中包含高价值 的压 ,通过烟机回收则 效率更高 。图 1 (A) / (B) 为两类回收方案的 ε2Q 图 ,很明显 ,单纯热能回收 流程的 损明显高于联产动力回收流程的 损 ;且 可看出 ,系统发汽压力愈低 , 损愈大 。
催化过程中产生的大量焦炭 ,若采用联产技术 完全可以使这些焦炭化学能的转换达到或接近燃机
收稿日期 1997212226 收修改稿 1998203220 3 国家自然科学基金项目子课题 标准号 2937240 本文联系人 陈清林 男 1964 年生 讲师 510641 广州华南理在大学化工所
资的权衡 ;另外 ,通过余热锅炉的投资费用与烟气余
热回收限度之间的权衡 ,存在一最优排烟温度 ,以此
选取本优化决策变量为 :
X = { T3 , T4}
(6)
烟气能量回收系统的 经济优化目标函数为多
变量高度非线性函数 , 采用混合罚函数非线性约束
优化方法进行优化计算 。
h) ,319 MPa ,420 ℃蒸汽价 :10010 / t ;以此折合成
下最大的待回收 价 。
本文在分析优化过程中将高温烟气近
似作为理想气体处理 ,在忽略烟气未完全
燃烧及扩 散 化 学 的 前 提 下 , 各 状 态 点 ( Ti , P0) 能量与 的计算式为 :
hi = Cp ,g ( Ti - T0)
(1)
exi = Cp ,g ( Ti - T0 - T0ln Ti/ T0) +
(点斜线部分为回收有效/ )
中 ,并不能简单地将进入能量回收子系统 的待回收能 ( ) 作为一种燃料来进行系统
的优化 ,因为烟气的价值取决于后续回收
系统对它的回收状况[2 ] 。作为系统中的
能量辅助回收子系统 ,在边界经济参数确
定的情况下 ,催化裂化烟气能量回收子系
统优化的目标为适宜的设备投资费用条件
1 引言
催化裂化装置是炼油企业中重质油轻质化的一 个重要二次加工装置 ,也是能耗较高的工艺装置之 一 。待生催化剂在再生烧焦过程中放出大量的热 量 ,一部分经再生催化剂带入反应器供给裂化反应 所需的反应热 ,转换为产品的化学能 ,另一部分由再 生器排出的高温烟气带出 。再生烟气能量的有效回
收利用对于降低整个装置的能耗 、提高催化裂化技 术水平 、减少环境污染都有着重大的现实意义 。目 前 ,催化裂化烟气的能量回收主要为动力及热能 ,催 化剂再生器与烟机的联合相当于一个燃气轮机组 , 其目的主要是回收再生烟气中高价值的压 。
由于电价高于蒸汽 价 ,在回收烟气的能量时 应尽可能多回收高价值的动力能 ,且因热能的回收 效益与设备费用之间存在着权衡关系 ,余热锅炉的 优化排气温度略高于露点温度 ;从优化的目标函数 值可以看出 : co 的值介于电价与蒸汽 价之间 , 这 也真实反映了高温烟气的价值 , 说明高温烟气存在 极大的潜在回收价值 。
·22 ·
热 能 动 力 工 程
1999 年
S1t1 hk ( X , Y ) = 0 k = 1 ,2 , ……, K (4)
g1 ( X , Y ) ≥0
l = 1 ,2 , ……, L (5)
优化的等式约束为系统的物
理结构模型 , 热力学模型及经济
模型 ;不等式约束来自对系统可
操作性 、安全性以及环境因素等
换热的同时会引起较大的摩擦阻力损失 , 从而消耗 更多的有用功 。本文建立了如何综合考察肋片引起 的换热收益和摩擦损失的一个研究理论模型 , 对肋 片结构尺寸的优化做了理论分析 , 以最大程度地减 少不可逆损失 ,保存有用功 。
(2) 本文所得到的公式和曲线图对于工业设计 计算具有一定的应用价值 , 本文使用的方法具有一 定的指导作用 。对于其它形状的肋片可用同样的方 法进行研究 。
4 李大鹏 孙丰瑞 1 多背压凝汽器熵产生的优化 1 电站系统工程 , 1997 ,13 (5) 1
5 杨翔翔 苏亚欣 1 延伸表面传热研究 1 广州 :暨南大学出版社 , 19971
6 Bejan1Adrian1 General Criterion for rating heat2exchanger perfor2 mance1Int1J 1Heat Mass Transfer11978 ,21 :655～6581
烟气能量回收系统在热力学上所追求的目标是 最大的余能回收及最小的回收 损 , 但过多追求热 力学的完善性 、强调小的 损将导致过大的设备投 资 ,经济学上是不可行的 ;为此应将最大的总体经济 效益作为系统优化的目标 。本文在一定的经济边界
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参考文献
1 杨翔翔 1 热特性参数可变时双曲线形截面环肋的最优尺寸 1 工 程热物理学报 ,1988 ,9 (1) 1
2 Razelos P and Satyaprakash B R1Analysis and optimization of con2 vective trapezoidal profile longitudinal fins1ASM E Journal of Heat Transfer ,1993 ,115 :461～4631
第 14 卷 (总第 79 期) 热 能 动 力 工 程 1999 年 1 月
催化裂化再生烟气能量回收系统的 经济优化 3
(华南理工大学) 陈清林 华 贲 王松平 尹清华
[摘要 ] 应用能量系统的双子系统方法对烟气能量回收系 统进行了 经济分析优化 。在再生烟气物性参数一定的情 况下 ,以系统内动力回收量与热量回收量的最佳分配而产生 的最大回收经济效益为系统优化的目标 ,且根据一定的经济 模型对有代表性的烟气能量回收系统进行了优化 ,得到了系 统最大效益下的最优设计操作参数 。其优化结果对烟气能 量回收系统的优化设计及操作有一定的指导作用 。 关键词 催化裂化 经济学 系统优化 中图分类号 T K01
3 能量系统双子系统方法
借助能量系统优化的双子系统方法[1 ] ,采用分 解协调优化策略 ,在子系统优化的基础上使得系统 全局趋优 。