Abstract ：

为解决炼油厂加氢工艺氢气的亏缺问题,优化氢气系统,提高氢气的有效利用率,对集成制氢提纯单元的氢气系统进行详细的物料衡算分析,提出两种氢气提纯回用案例,利用改进问题表法确定氢气公用工程、中变气和制氢原料天然气的流率优化值。结果表明,在集成制氢提纯单元的氢气系统中,直接利用提纯中变气并对氢气系统进行整体优化,可以减少33.0%的制氢天然气用量和66.3%的氢气公用工程的用量。

Keyword ：

氢气系统 提纯回用 问题表 制氢

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三相异步电动机已广泛应用于电力驱动系统。作为电力拖动系统中的重要驱动设备，电动机的启动控制受到人们的高度关注。在启动大型电动机时，传统的启动方式都存在或多或少的缺陷，启动电流大、对电网和设备的冲击大。作为近十几年发展起来的新型技术，使用变频器作为启动器，可以大大降低电动机启动电流，保持较大的启动转矩，具有其他启动方式无法比拟的技术性能优势。 本文基于电动机启动原理，分析了电动机的启动特性，比较了几种电动机启动方式的优缺点。结合某炼油厂催化装置25MW主风机和18MW备用风机的工艺启动需求，基于“一拖二系统”的概念，采用U/F控制方法，设计了一套一台变频器分时驱动两台电动机的软启动系统。根据系统工作特点，设置了相应的继电保护，对使用过程中的故障进行了分析与处理。 该变频器软启动系统可以实现自动检测电动机的频率、电压和相位，可以根据工况灵活设置不同的启动参数。工程应用经验表明，系统运行可靠，达到了平稳启动运行效果。对今后大型异步电动机变频软启动的应用具有一定的参考价值。

Keyword ：

变频器 电动机软启动 一拖二系统

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随着人类对石化产品需求量的升高，原油重质，劣质化问题的严重，基于夹点法、数学规划法等优化炼厂氢气资源配置的氢网络集成技术一直是石化企业研究的热点。炼油过程多在高温高压下进行，其中气相流股有量子气体氢气与其它极性组分，但目前对炼油过程的分析模型多采用理想气体状态方程，以及道尔顿分压定律，故利用更准确的热力学方法完成氢流股的物性计算很有必要。而关于对加氢反应的分析，由于许多含氮化合物的加氢脱除反应平衡常数极小，因此除动力学外，对其进行热力学分析也很有必要。 精确优化受原油重质化影响的氢网络：针对原油重质化的问题，本文使用SRK方程以及标准氢气实验测量拟合得到的氢气状态方程计算氢气流股物性数据的同时，考虑油品加工过程含硫量的波动建立了非线性数学模型，案例分析证明模型具有更高的准确性，其中分压相同时，道尔顿计算的总压为1.774MPa，18.537MPa时，本文SRK方程的热力学结果为1.686MPa， 17.456MPa，含硫量最高（2.5%）时，压缩功从2344.6 kW修正到2051.3 kW，且模型对硫波动的网络提出了相应最优的解决方案。 实现炼厂加氢脱氮反应的模拟和优化：考虑到加氢脱杂过程中含氮杂质对加氢反应和产品质量的负面影响，以及其加氢化学反应平衡常数小的问题，本文建立了非线性的数学模型分析了温度，压力，氢油比对脱氮率的影响，并通过对两种最具代表性含氮杂质加氢脱除反应的模拟分析得到结论：低温，高氢分压，高氢油比有利于深度脱氮；且考虑压缩功，反应器进口加热炉热负荷的以㶲为目标的数学模型可以计算油品在达到某脱氮率时，最优的反应温度和压力，如温度为673K，氢油比为600时，压力不得小于8.62MPa才能达到99%的脱氮率，可为炼厂脱氮反应条件的设置提供参考。

Keyword ：

炼油厂 氢网络 热力学 数学规划法 优化

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原油蒸馏装置是炼油厂的“龙头”，对整个炼油厂的平稳运行起着至关重要的作用。随着原油劣质化的趋势加剧，原油蒸馏装置的腐蚀问题更加严重，其中塔顶冷凝系统尤其突出。氯化铵盐引起的结垢或腐蚀是导致塔顶冷凝系统失效的主要原因。因此，研究和建立塔顶冷凝系统的铵盐沉积和露点腐蚀预测模型，对预测系统腐蚀敏感区，指导设备防腐与控制，保障炼厂的安全运行具有重要的理论价值和工程意义。 为了减轻腐蚀以及冲刷形成的铵盐，通常在塔顶管线注入大量的水。水露点温度是控制注水工艺的关键参数。本文基于Aspen Plus模拟计算提出两种预测塔顶系统水露点的方法：“直接”法和“反推”法。当有全装置标定数据的情况时可以采用“直接”法，即直接对全装置进行流程模拟，然后将塔顶油气引出为虚拟物流，再对该虚拟物流进行三相闪蒸和灵敏度分析，从而得到塔顶油气的水露点。若缺失全装置标定数据，可以采用“反推”法，将塔顶分离罐的出料物流石脑油产品和回流、瓦斯及污水混合加热至塔顶条件，然后对该混合物流进行闪蒸计算和灵敏度分析，从而得到塔顶油气的水露点。应用“直接”法和“反推”法对某炼厂常压蒸馏装置进行流程模拟，两种方法计算的水露点值非常吻合。本文还分析了塔顶系统的操作压力、注水量以及模型设置参数（包括石脑油切割方法、物性方法）对水露点预测的影响。 通过分析塔顶冷凝系统的相对湿度和氯化铵（NH4Cl）盐的潮解相对湿度发现，存在一个固定的温度点，高于该温度时，氯化氢（HCl）与氨气（NH3）反应生成的NH4Cl以固体形式存在，低于该温度时，生成的NH4Cl以溶液的形式存在。本文将该温度定义为系统的潮解点。潮解点将系统划分为干环境和湿环境两个区域，高于潮解点的区域为干环境，低于潮解点的区域为湿环境。本文利用Aspen Plus计算了0~130℃范围内NH4Cl饱和溶液的蒸汽压，进而得到不同温度时NH4Cl的潮解相对湿度，并利用文献中NH4Cl溶液的蒸汽压数据对Aspen计算值进行了修正。根据修正的蒸汽压数据计算的NH4Cl的潮解相对湿度与温度近似成线性关系，通过线性拟合得到NH4Cl的潮解相对湿度的计算公式为DRH=－0.20007T＋82.708。 由于系统潮解点的存在，含HCl、NH3的塔顶油气的冷凝过程可能有两种情况。第一种情况是HCl与NH3气体直接在气相中反应生成NH4Cl固体，第二种情况是HCl、NH3与H2O一同冷凝下来，形成NH4Cl溶液，整个过程没有NH4Cl固体形成。本文提出了用于判断系统属于哪一种情况的程序，并选取了两种工况进行分析与比较。当系统属于第一种情况时，计算了系统的盐点，得到了其腐蚀失效的敏感区域。当系统属于第二种情况时，建立HCl-NH3-H2O了体系的离子平衡模型，并与Aspen Plus的热力学模拟相结合，计算得到了系统的离子露点及冷凝水的pH值随温度的变化曲线。该模型能够实现对初始冷凝水的pH值进行预测，为装置的腐蚀预测与控制提供科学依据。

Keyword ：

铵盐沉积 流程模拟 露点腐蚀 塔顶冷凝系统 原油蒸馏装置

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氢气资源是一种清洁的二级能源，主要由煤、石油、天然气等不可再生的化石能源制成，因而十分宝贵。随着含硫原油、重质原油加工量的增加，炼化行业对氢气的需求将会越来越大，因此，节约用氢有着重要的经济意义以及社会效益。对氢网络进行集成优化是炼油厂节约用氢的重要方法之一。本文对多杂质氢网络图示法—多杂质赤字率夹点法以及代数法—矩阵演化法进行了研究。 现行多杂质赤字率夹点法认为，杂质赤字率图上逆时针回路中的源可以满足阱，但是在某些情况下，现行方法所识别的这种自满足区间在实际系统中并不总是成立。本文对该方法进行了系统的分析，揭示了自满足区间不可行的原因；在此基础上，提出了杂质赤字率品质的概念，并据此对杂质赤字率法曲线的绘制提出了改进，使其可以识别真正的自满足区间，并可以解决杂质赤字率曲线形成正向回路时求解最小公用工程用量的问题。 在多杂质氢网络中，存在着混合互补的氢源混合后与阱匹配时关键杂质会改变的情况。本文提出用参数f来判断氢源之间在进行混合互补时关键杂质是否会发生变化，以及用参数g来确定最优的混合互补源；并提出了一种新的排序规则—距离排序法来对氢源和氢阱进行排序，同时明确了氢阱对氢源的回用顺序，并据此改进了矩阵法。改进后的矩阵法计算工作量可减少一半，同时计算结果更准确。为了更容易的用矩阵演化法设计优化氢网络，论文还用数学软件MATLAB对改进后的多杂质矩阵法进行程序化实现。

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程序化 多杂质 夹点法 矩阵 氢网络

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炼油厂常减压装置塔顶低温部位的腐蚀和铵盐沉积是影响装置长周期安全运行的主要因素,腐蚀薄弱环节发生在露点区域,而影响露点腐蚀的关键因素是pH值.选用Aspen软件中的电解质模型,根据塔顶的组分及腐蚀气体的含量,对此低温系统的pH值进行了模拟计算,确定了露点区域溶液中的pH值,并对工艺防腐措施中的注氨和注水进行模拟计算,研究其变化对pH值的影响.利用氯化铵盐的结晶曲线分析塔顶系统的氯化铵结晶趋势,得到了沉积温度,同时探讨塔顶系统的操作压力、注氨量和注水量等变化对氯化铵盐沉积温度的影响,得到了沉积规律.

Keyword ：

铵盐沉积 常减压装置 电解质模型 流程模拟 露点腐蚀

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做为兰州石化公司炼油厂关键设备之一的烟气轮机机组，是在催化裂化装置中利用高温尾气进行能量回收的主要设备。烟气轮机机组的运行状况直接关系到炼油设备的运行安全性和能耗水平。2008年兰州石化公司将烟气轮机机组状态监测的技术攻关列为公司级重大技术革新项目。为此，本文进行了该公司YL-33000烟气轮机状态监测与故障诊断的技术研究。 本文以兰州石化公司炼油厂运行的YL-33000烟气轮机为研究对象，利用已有的S8000和DMS9000两套机械状态监测及故障诊断系统，进行该机组的状态监测与故障诊断的技术研究。经过深入分析YL-33000烟气轮机机组转子结构、运行特点、故障类型，制定了烟气轮机机组的振动检测方案和故障诊断的步骤，并进行了在线检测工作。根据S8000和DMS9000两套机械状态监测及故障诊断系统的特点，完成了YL-33000烟气轮机机组的测点选择及布置、现场仪表系统的选择与配置、机组的实际测试方案。依据对烟气轮机机组的状态监测，分析了振动波形频谱图、轴心轨迹图和机组振动趋势图，确定出异常振动的实际原因，并提出了相应的解决办法。在对YL-33000烟气轮机状态监测的信号分析中，采用了Hilbert-Huang变换（HHT）新方法，并进行了烟气轮机机组的HHT分析。分析结果表明，HHT法不仅能够准确地诊断出该机组的故障部位，而且能够确定出机组的故障类型及其故障轻重程度，从而为烟气轮机的状态监测与故障诊断增添了一种新方法。 论文的上述研究为兰州石化公司YL-33000烟气轮机的故障诊断与状态监测工作提供了有效的数据支持。

Keyword ：

故障诊断 烟气轮机 油膜振荡 振动 状态监测

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目前，由于对油品质量的要求不断提高、重质原油加工比例不断增大以及环境保护法规日趋严格，使得石化企业中加氢工艺得到越来越多的应用，对氢气的需求也越来越大。因此，高效利用氢气资源、优化氢气网络对炼油厂意义重大。压缩机是氢气分配网络中广泛使用的设备，也是炼厂中投资最高的设备之一，尽可能减少压缩机的数目，可以有效地降低炼油厂的生产成本。另外，以往的数学规划法往往是以经济性能对网络的优劣进行评价，但是，在能源危机日益严重，资源日益匮乏的今天，优化氢气分配网络时，也不能仅仅着眼于企业的经济效益，还需要从能量性能以及对资源的高效利用这样的角度对网络进行优化。首先，为了有效地减少网络中的压缩机数目，本文提出了一种以新氢用量为约束，以压缩机数目为优化目标的数学模型，以及相应的顺序求解策略，并详细讨论了主要的压缩机合并方式，为后文的研究提供了有力的工具。然后，本文从节约能源的角度对氢气分配网络进行优化，提出了以最小总火用消耗量为目标的氢气网络数学模型，与网络调优策略相配合，可以有效地减少压缩机的数目，同时保证了系统的能量性能和经济效益。最后，本文从节约自然资源的角度对氢气分配网络进行优化，进一步提出以“积累火用”衡量制氢过程的能源消耗、压缩过程的功耗以及制造压缩机原材料的消耗，并提出了以总积累火用最小为目标的氢气分配网络数学模型，并利用网络调优策略，有效地减少压缩机的数目，同时保证了系统对自然资源的高效利用以及企业的生产成本。

Keyword ：

氢网络数学规划法压缩机压缩功

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石油工业与炼化工业都是我国节能减排的重点行业，其中天然气集输工艺与常减压工艺分别是这两类工业过程中能源消耗的主要环节。对于处在开发后期的老气田和老的炼油厂，由于设备状态和运行工艺参数远偏离最佳运行状态，迫切需要针对这两个系统的换热网络进行节能分析和优化。本文以天然气集输气处理系统和石油常减压分馏装置系统为研究背景，提取出其中的换热网络及物流，综合运用夹点技术、火用分析方法和能级分析方法，对换热设备、部件、系统进行分析，找出了用能薄弱环节，给出了优化建议。天然气集输气换热网络为一阈值问题，文章中给出了两种改造方案，综合评估投资与收益，分别得到2.86年和2.4年的投资回收期。同时在对换热网络的火用分析中，找出水浴炉用能的薄弱环节，提出了提高燃料进口温度和减少过量空气数的建议。对网络进行热力学分析，提出了机械能回收利用的方案，回收机械能535kW，并且降低火用损失8.4%。此外对系统进行能级分析，验证了对加热炉火用分析的正确性，根据能级匹配的原则，给出了以热泵降低能级差，达到合理用能的建议。对于常减压分馏系统有着庞大的换热网络，通过夹点技术分析和优化，减少公用工程2646 kW，同时增加换热面积765.3m2，354天即可收回投资。找出火用损失最大的管壳式热交换器，给出了火用损失的解析式，给出增大管径的建议。此外对减压塔进行工艺分析和火用分析，给出了提高加热炉温度、增加总塔板数、提高进料板层三种方案下的火用损失系数，其中增加总塔板数和提高加热炉温度可以显著降低火用损失。对减压塔、初馏塔塔前换热网络、常压塔塔前换热网络进行了能级分析与比较，发现常压塔塔前系统的设备输入能级高于初馏塔塔前系统的能级，认为前者经过换热，温位较高。

Keyword ：

常减压分馏 火用分析方法 夹点技术 能级分析 天然气集输

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近年来，随着含硫原油、高硫原油和重质原油加工比例的不断增大，以及原油加工深度和环境立法、环境保护对产品油质量要求的不断提高，加氢工艺得到越来越广泛的应用，炼油企业对氢气的需求迅速增加。因此，优化氢网络系统具有非常重要的意义。 实际过程工业中，氢网络的优化集成除受温度、杂质浓度和流量等因素的影响外，还受到压力的影响。而现有文献对压力功方面的研究比较少，因此本文先对压力功进行考虑，然后在此基础上针对多杂质氢网络系统，综合考虑杂质、温度、压力等多种因素，采用矩阵演化法优化多杂质氢网络。本文首先建立了求取功交换网络节能潜力的问题表格法和图示法，并详细说明了问题表格法和图示法的步骤。问题表格法可将功的传递效率考虑在内，该方法根据功源功阱的压力按照从高到低顺序将压力可分成若干区间，通过计算每个区间的剩余功和亏缺功，从而确定功交换网络的最小功公用工程和最大节能潜力。图示法基于功交换机的能量回收装置，提出了多股功源和多股功阱的物流匹配规则。两种方法对功量交换的研究以及多杂质氢网络中考虑功量交换都有很重要的指导意义。 其次，本文在多杂质氢网络矩阵法的基础上，综合考虑热量、功和氢的影响，提出了同时考虑热量、功和氢的多杂质氢网络矩阵演化法。该方法需依次确定单位最大可能匹配流量矩阵，单位氢公用工程消耗矩阵，单位摩尔费用矩阵，最大匹配流量矩阵，潜在匹配流量矩阵，最优匹配流量矩阵。在求取最优匹配流量矩阵的基础上，可以得到操作费用最小情况下的新氢用量及网络结构。 最后，本文以某炼油厂的多杂质氢网络为实例，采用多杂质氢网络矩阵演化法对某分析研究。结果表明本文提出的方法优于只考虑杂质的氢网络集成，而与考虑热量、氢的多杂质矩阵法相同。对其结果还需更进一步分析。

Keyword ：

功交换网络问题表格法氢网络矩阵法

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