本文關鍵詞： 氫氣網(wǎng)絡 集成 優(yōu)化 多雜質(zhì) 穩(wěn)定性 網(wǎng)絡設計　出處：《浙江大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近些年來隨著環(huán)境保護法律法規(guī)對成品油中的硫含量的要求日益嚴格致使煉油廠新氫消耗量急劇增加,而原油中硫含量日益增加和原油重質(zhì)化趨勢嚴重更使得煉油對氫氣的需求日益強烈,氫氣費用成為煉油企業(yè)原料成本中僅次于原油費用的第二成本,因此如何有效利用氫氣資源,減少新鮮氫氣用量將極大降低煉油廠生產(chǎn)成本,為節(jié)能減耗發(fā)揮重大作用。本文在綜述了國內(nèi)外對煉油廠氫氣網(wǎng)絡優(yōu)化問題研究的基礎上,對煉油廠氫氣網(wǎng)絡優(yōu)化的相關問題進行了系統(tǒng)而深入的研究。本文從“經(jīng)濟最優(yōu)”和“操作穩(wěn)定”兩方面對煉油廠氫氣網(wǎng)絡進行研究。針對前者分別通過夾點法和數(shù)學規(guī)劃法對煉油廠氫氣網(wǎng)絡進行集成優(yōu)化,通過降低氫氣公用工程用量和提純裝置負荷等方法來降低煉油廠生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益。針對后者首先提出了穩(wěn)定性指數(shù)概念來獲得抵御流股流量波動能力較強的氫網(wǎng)絡結構,然后將魯棒優(yōu)化應用于氫網(wǎng)絡結構的優(yōu)化從而獲得能夠抵御外界環(huán)境不確定性因素的煉油廠氫氣網(wǎng)絡結構。主要工作和研究結果如下：(1)針對氫氣網(wǎng)絡傳統(tǒng)夾點分析法存在的求解過程復雜、忽略了對提純裝置的優(yōu)化等問題,本文在前人研究的基礎上提出了夾點滑動法來對煉油廠氫氣網(wǎng)絡進行系統(tǒng)分析從而獲得集成不同提純裝置模型的氫網(wǎng)絡的最小氫氣公用工程用量,首次將代表膜分離過程的溶解—擴散模型集成到圖形化方法中進行系統(tǒng)分析求解。同時該方法也對提純過程進行優(yōu)化,獲得提純裝置的最小入口流量來降低分離過程的能耗,從而增加了對全系統(tǒng)的優(yōu)化能力,將氫公用工程費用和提純過程負荷降至最低。(2)為詳細闡述提純過程參數(shù)對氫氣系統(tǒng)公用工程用量的影響規(guī)律,本文采用數(shù)值化方法系統(tǒng)、直觀地分析提純過程入口流股參數(shù)對系統(tǒng)公用工程用量的影響規(guī)律,獲得了不同條件下的系統(tǒng)最小公用工程用量。分別采用確定提純產(chǎn)品濃度Creg、氫氣回收率R的提純過程模型,確定提純產(chǎn)品濃度Creg、尾氣濃度Cr的提純過程模型、膜分離過程的溶解—擴散模型和PSA分離過程模型,研究并獲得了不同提純過程模型下提純過程對系統(tǒng)公用工程用量的影響規(guī)律。(3)針對多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡設計過程的復雜性,本文基于最小化混合過程的熱力學不可逆性可獲得氫網(wǎng)絡的最小公用工程用量的原理提出了一種新的多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡的設計方法。通過最小化代表混合過程不可逆性的熵變來獲得最小氫公用工程用量并以此提出了虛擬濃度的概念。虛擬濃度可用來表征氫氣系統(tǒng)中各流股的純度,采用純度最接近所滿足氫阱的氫源來滿足該氫阱,從而獲得了多雜質(zhì)氫網(wǎng)絡的設計步驟。(4)為解決所設計氫氣網(wǎng)絡的穩(wěn)定性問題,本文提出了穩(wěn)定性指數(shù),來設計具有較強抵御流股流量波動能力的網(wǎng)絡結構。穩(wěn)定性指數(shù)源自對混合流股的濃度波動的描述,通過其圖形定義和代數(shù)定義均可以求取。網(wǎng)絡結構的穩(wěn)定性指數(shù)越小,所得氫網(wǎng)絡的抵御流股波動能力就越強,以此通過最小化穩(wěn)定性指數(shù)來獲得具有較強抵御波動能力的氫網(wǎng)絡結構。(5)針對外界環(huán)境的不穩(wěn)定性因素對煉油廠生產(chǎn)的影響,本文采用魯棒優(yōu)化來獲得能夠抵御這些不穩(wěn)定因素的煉油廠氫氣網(wǎng)絡結構。該方法采用一系列場景來代表未來一段時間可能出現(xiàn)的煉油廠生產(chǎn)環(huán)境。通過權衡總的年度費用和期望誤差來得到一個抵抗場景變化能力更強的可能的優(yōu)化網(wǎng)絡結構。
[Abstract]:In recent years , with environmental protection laws and regulations , the demand of new hydrogen consumption in oil refinery has been increasing sharply , and the increasing of sulfur content in crude oil and the heavy trend of crude oil have led to a systematic analysis of the hydrogen network in refinery . ( 5 ) In view of the influence of instability factors on refinery production , robust optimization is used to obtain the hydrogen network structure of refinery capable of resisting these unstable factors . The method adopts a series of scenarios to represent possible refinery production environment in the future .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE624;TQ116.2

【參考文獻】

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2 張毅,陽永榮,劉軍,郭宏新,唐應剛;煉油廠氫氣網(wǎng)絡集成管理[J];石油學報(石油加工);2004年01期

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1 張海源;制氫裝置生產(chǎn)優(yōu)化研究[D];華東理工大學;2013年

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本文編號：1543563