CN103150452B - 一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能耗模拟计算技术领域，具体地说是一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于采用如下处理方法：启动Aspen？plus自动化服务器；建立Aspen？plus常减压基准能耗计算模型；采集基础数据；基础数据进行核对校正；输入数据库模块；初始化建立Aspen？plus常减压基准能耗计算模型；读取基础数据；进行第一次模拟计算；计算出常压塔内回流热；得到修正后的内回流热；进行第二次模拟计算；计算出换热终温和常压炉负荷；按照能耗折算公式进行计算，存入数据库模块。本发明与现有技术相比，融合了石油馏分焓值计算子程序和换热网络夹点计算子程序，得到更准确的常减压装置的基准能耗。
Description
[技术领域]
本发明涉及能耗模拟计算技术领域，具体地说是一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法。
[背景技术]
常减压装置又称为原油的一次加工装置，是主要的炼油装置之一，它通过蒸馏原理将原油分离成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等各种馏分，还副产干气、液化气等中间产品，其中馏分油有的经调和、加添加剂后以产品形式出厂，大部分是作为二次加工装置的原料。截至2008年底，全国共有常减压装置近百套，原油总加工能力为438Mt/a。
原油蒸馏过程属于热加工过程，原油中各种馏分的分离过程需要消耗大量的能量。对于燃料型炼油企业，原油蒸馏装置能耗占炼油能耗的比例通常在15%以上。随着各种节能技术在原油蒸馏装置上的应用，常减压装置能耗呈不断降低趋势，从30年前的25kgEO/t以上降低至目前的10kgEO/t以下。目前常减压装置的节能工作越来越精细，难度也越来大，为了能够准确评估装置的能耗水平和节能潜力，需要确定装置的基准能耗。
现有的常减压装置基准能耗计算方法基本上是采用经验计算公式，无法准确反映原油性质、拔出率、加工量等对基准能耗的影响，而且现有算法是一种通用计算方法，随着各种新技术的出现，现有的能耗计算方法不能完全准确反映工艺新的变化，无法根据不同常减压装置的实际工艺条件、加工方案等个性化条件计算特定装置的基准能耗。
AspenPlus是一个包括生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。借助其强大的物性数据，可以进行物料平衡、热量平衡和相平衡计算，得到各种物流和单元模块的工艺参数，包括能耗数据。目前，国内外研究者也有采用AspenPlus对常减压装置的生产工艺进行模拟并计算其装置能耗，但其一般只着重研究实际能耗，其模拟计算时采用的多是实际工艺操作参数，得到的是实际能耗，所以不能反映装置理论上所能达到的最低能耗，即基准能耗。
[发明内容]
本发明的目的是克服现有技术的不足，采集生产现场数据，并对数据进行核对校正处理，利用流程模拟软件AspenPlus对常减压全流程进行严格的工艺模拟计算，提供一种更准确的、基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法。
为实现上述目的，设计一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，在微机中采用AspenPlus流程模拟软件模拟计算常减压装置的基准能耗，其特征在于采用如下处理方法：（1）利用AspenplusActiveX接口启动Aspenplus自动化服务器；（2）建立Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（3）从生产现场采集基础数据；（4）将采集到的基础数据进行核对校正，以防止现场显示仪表失灵导致基础数据失真；（5）将核对校正后的基础数据输入数据库模块；（6）初始化Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（7）通过Web界面从数据库模块读取基础数据，并赋值给Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（8）启动Aspenplus计算引擎，进行第一次模拟计算；（9）从第一次模拟计算结果中导出常压塔内回流温度、常压塔内回流密度、常压塔内回流WAT值和常压塔内回流量，并送至石油馏分焓值计算子程序，计算出常压塔内回流热；（10）将计算出的常压塔内回流热乘以取热系数得到修正后的内回流热，将修正后的内回流热返回至Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（11）启动Aspenplus计算引擎，进行第二次模拟计算；（12）从第二次模拟计算结果中导出热源的换前温度、热源的换后温度和热源的换热负荷，热阱的换前温度、热阱的换后温度和热阱的换热负荷，并送至换热网络夹点计算子程序，根据设定的夹点温差，计算出换热终温和常压炉负荷；（13）从第二次模拟计算结果中导出蒸汽过热负荷、减压炉负荷、蒸汽消耗、机泵功率、风机功率、冷却负荷、热出料负荷，并按照能耗折算公式进行计算，得到计算结果存入数据库模块；所述的基础数据包括原油实沸点组成数据、原油比重、原油进装置流量、原油进装置温度、原油进装置压力、脱前原油温度、脱后原油温度、预分馏塔进料温度、预分馏塔操作压力、常顶压力、常顶回流温度、常压炉出口温度、常压炉出口压力、减顶压力、减顶温度、减压炉出口压力、0.35MPa蒸汽温度、0.35MPa蒸汽过热温度、1.0MPa蒸汽温度、常渣外甩量、总拔出率、电脱盐方式、预分馏塔类型、减顶抽真空方式、减压塔类型和减压拔出工艺；所述的计算结果包括循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗和综合能耗；所述的电耗包括机泵电耗、空冷器电耗、电脱盐电耗、减顶抽真空电耗；所述的蒸汽能耗包括减压炉注汽能耗、分馏塔注汽能耗和减顶抽真空蒸汽能耗；所述的综合能耗为循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗的总和。
所述的热源包括常顶油气、常压塔侧线产品、常压塔中段回流、减压塔侧线产品、减压塔中段回流和减底油。
所述的热阱包括脱前原油、脱后原油和预分馏塔底油。
所述的建立Aspenplus常减压基准能耗计算模型的方法如下：（1）采用AspenPlus流程模拟软件建立常减压全流程模型，所述的常减压全流程模型包括预分馏塔、常压塔和减压塔，所述的预分馏塔为初馏塔或闪蒸塔；（2）第一次模拟计算采用的模型收敛策略包括常压塔侧线产品质量规定、常压塔过汽化油规定、减压塔塔顶温度规定、减压塔侧线内回流流量规定和减压塔过汽化油规定；（3）第二次模拟计算采用的模型收敛策略包括自动调节常压塔塔顶馏出流量和减压塔塔顶温度。
所述的取热系数为0.7或0.8。
所述的数据库模块采用SQLServer2000数据库。
本发明与现有技术相比，以流程模拟技术为基础，建立了基于工艺流程模拟软件AspenPlus的常减压基准能耗计算模型，同时融合了石油馏分焓值计算子程序和换热网络夹点计算子程序，计算得到更准确的常减压装置的基准能耗。
[具体实施方式]
现结合实施例对本发明做进一步地说明。
本发明的设计思路为：建立常减压全流程模型，对常减压装置进行全流程模拟，通过物料平衡和能量平衡计算，可以精确模拟计算出各种物流的物性和工艺参数，同时结合夹点分析工具，可以准确计算出燃料、蒸汽、电、循环水、热出料等各种能耗。针对不同原料进料、工艺条件，可通过AspenPlus流程模拟软件快速定制一个AspenPlus用户模型，并将反映工况的原油流量、温度、分馏塔的操作条件等参数输入AspenPlus用户模型进行模拟计算，实现快速得到不同工况下的装置运行参数的目的，进而计算各种能耗。
具体实现方法如下：
本发明在微机中采用AspenPlus流程模拟软件模拟计算常减压装置的基准能耗，其特征在于采用如下处理方法：（1）利用AspenplusActiveX接口启动Aspenplus自动化服务器；（2）建立Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（3）从生产现场采集基础数据；（4）将采集到的基础数据进行核对校正，以防止现场显示仪表失灵导致基础数据失真；（5）将核对校正后的基础数据输入数据库模块；（6）初始化Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（7）通过Web界面从数据库模块读取基础数据，并赋值给Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（8）启动Aspenplus计算引擎，进行第一次模拟计算；（9）从第一次模拟计算结果中导出常压塔内回流温度、常压塔内回流密度、常压塔内回流WAT值和常压塔内回流量，并送至石油馏分焓值计算子程序，计算出常压塔内回流热；（10）将计算出的常压塔内回流热乘以取热系数得到修正后的内回流热，将修正后的内回流热返回至Aspenplus常减压基准能耗计算模型；（11）启动Aspenplus计算引擎，进行第二次模拟计算；（12）从第二次模拟计算结果中导出热源的换前温度、热源的换后温度和热源的换热负荷，热阱的换前温度、热阱的换后温度和热阱的换热负荷，并送至换热网络夹点计算子程序，根据设定的夹点温差，计算出换热终温和常压炉负荷；（13）从第二次模拟计算结果中导出蒸汽过热负荷、减压炉负荷、蒸汽消耗、机泵功率、风机功率、冷却负荷、热出料负荷，并按照能耗折算公式进行计算，得到计算结果存入数据库模块；所述的基础数据包括原油实沸点组成数据、原油比重、原油进装置流量、原油进装置温度、原油进装置压力、脱前原油温度、脱后原油温度、预分馏塔进料温度、预分馏塔操作压力、常顶压力、常顶回流温度、常压炉出口温度、常压炉出口压力、减顶压力、减顶温度、减压炉出口压力、0.35MPa蒸汽温度、0.35MPa蒸汽过热温度、1.0MPa蒸汽温度、常渣外甩量、总拔出率、电脱盐方式、预分馏塔类型、减顶抽真空方式、减压塔类型和减压拔出工艺；所述的计算结果包括循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗和综合能耗；所述的电耗包括机泵电耗、空冷器电耗、电脱盐电耗、减顶抽真空电耗；所述的蒸汽能耗包括减压炉注汽能耗、分馏塔注汽能耗和减顶抽真空蒸汽能耗；所述的综合能耗为循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗的总和。
所述的热源包括常顶油气、常压塔侧线产品、常压塔中段回流、减压塔侧线产品、减压塔中段回流和减底油。
所述的热阱包括脱前原油、脱后原油和预分馏塔底油。
所述的建立Aspenplus常减压基准能耗计算模型的方法如下：（1）采用AspenPlus流程模拟软件建立常减压全流程模型，所述的常减压全流程模型包括预分馏塔、常压塔和减压塔，所述的预分馏塔为初馏塔或闪蒸塔；（2）第一次模拟计算采用的模型收敛策略包括常压塔侧线产品质量规定、常压塔过汽化油规定、减压塔塔顶温度规定、减压塔侧线内回流流量规定和减压塔过汽化油规定；（3）第二次模拟计算采用的模型收敛策略包括自动调节常压塔塔顶馏出流量和减压塔塔顶温度。
所述的取热系数为0.7或0.8。
所述的数据库模块采用SQLServer2000数据库。
实施例1
在建立好Aspenplus常减压基准能耗计算模型后，从生产现场采集基础数据、核对校正基础数据，并通过AspenPlusActiveX数据接口传至Aspenplus常减压基准能耗计算模型，这里的基础数据包括原油性质参数、工艺操作参数和工艺流程参数三类，其中部分工艺操作参数可能由于生产现场显示仪表失灵，而存在明显的偏差，需要进行校正。校正方法包括：对于流量等基础数据，可根据物料平衡、热量平衡进行反算，而对于温度、压力等基础数据，可参考仪表正常时的历史数据进行校正，可采用标定报告、技术月报、操作台帐、DCS历史数据中的数据，再录入到数据库模块。常减压基准能耗计算所需主要基础数据见下表：
2、将上述基础数据赋值给Aspenplus常减压基准能耗计算模型后，启动Aspenplus计算引擎，进行模拟计算，模拟计算完成后将计算结果传送到数据库模块，用户界面可读取结果数据。模拟计算结果如下表所示：
Claims (6)
1.一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，在微机中采用AspenPlus流程模拟软件模拟计算常减压装置的基准能耗，其特征在于采用如下处理方法：（1）利用AspenplusActiveX接口启动Aspenplus自动化服务器；（2）建立Aspenplus基准能耗计算模型；（3）从生产现场采集基础数据；（4）将采集到的基础数据进行核对校正，以防止现场显示仪表失灵导致基础数据失真；（5）将核对校正后的基础数据输入数据库模块；（6）初始化Aspenplus基准能耗计算模型；（7）通过Web界面从数据库模块读取基础数据，并赋值给常减压基准能耗计算模型；（8）启动Aspenplus计算引擎，进行第一次模拟计算；（9）从第一次模拟计算结果中导出常压塔内回流温度、常压塔内回流密度、常压塔内回流WAT值和常压塔内回流量，并送至石油馏分焓值计算子程序，计算出常压塔内回流热；（10）将计算出的常压塔内回流热乘以取热系数得到修正后的内回流热，将修正后的内回流热返回至常减压基准能耗计算模型；（11）启动Aspenplus计算引擎，进行第二次模拟计算；（12）从第二次模拟计算结果中导出热源的换前温度、热源的换后温度和热源的换热负荷，热阱的换前温度、热阱的换后温度和热阱的换热负荷，并送至换热网络夹点计算子程序，根据设定的夹点温差，计算出换热终温和常压炉负荷；（13）从第二次模拟计算结果中导出蒸汽过热负荷、减压炉负荷、蒸汽消耗、机泵功率、风机功率、冷却负荷、热出料负荷，并按照能耗折算公式进行计算，得到计算结果存入数据库模块；所述的基础数据包括原油实沸点组成数据、原油比重、原油进装置流量、原油进装置温度、原油进装置压力、脱前原油温度、脱后原油温度、预分馏塔进料温度、预分馏塔操作压力、常顶压力、常顶回流温度、常压炉出口温度、常压炉出口压力、减顶压力、减顶温度、减压炉出口压力、0.35MPa蒸汽温度、0.35MPa蒸汽过热温度、1.0MPa蒸汽温度、常渣外甩量、总拔出率、电脱盐方式、预分馏塔类型、减顶抽真空方式、减压塔类型和减压拔出工艺；所述的第二次模拟计算结果包括循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗和综合能耗；所述的电耗包括机泵电耗、空冷器电耗、电脱盐电耗、减顶抽真空电耗；所述的蒸汽能耗包括减压炉注汽能耗、分馏塔注汽能耗和减顶抽真空蒸汽能耗；所述的综合能耗为循环水能耗、电耗、蒸汽能耗、燃料能耗、热出料能耗的总和。
2.如权利要求1所述的一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于：所述的热源包括常顶油气、常压塔侧线产品、常压塔中段回流、减压塔侧线产品、减压塔中段回流和减底油。
3.如权利要求1所述的一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于：所述的热阱包括脱前原油、脱后原油和预分馏塔底油。
4.如权利要求1所述的一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于所述的建立常减压基准能耗计算模型的方法如下：（1）采用AspenPlus流程模拟软件建立常减压全流程模型，所述的常减压全流程模型包括预分馏塔、常压塔和减压塔，所述的预分馏塔为初馏塔或闪蒸塔；（2）第一次模拟计算采用的模型收敛策略包括常压塔侧线产品质量规定、常压塔过汽化油规定、减压塔塔顶温度规定、减压塔侧线内回流流量规定和减压塔过汽化油规定；（3）第二次模拟计算采用的模型收敛策略包括自动调节常压塔塔顶馏出流量和减压塔塔顶温度。
5.如权利要求1所述的一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于：所述的取热系数为0.7或0.8。
6.如权利要求1所述的一种基于流程模拟软件的常减压基准能耗计算方法，其特征在于所述的数据库模块采用SQLServer2000数据库。
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| 常减压蒸馏装置基准能耗计算方法的比较;陈淳，等;《石油学报（石油加工）》;20020630;第18卷(第3期);48-53 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN103150452A (zh) | 2013-06-12 |
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