c.a s決賽作品設(shè)計(jì)4創(chuàng)新性說明書

1、目錄一原料方案創(chuàng)新11.1 原料方案創(chuàng)新1二產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新22.1 市場(chǎng)需求22.2氨-丙烯-聚丙烯技術(shù)2三反應(yīng)技術(shù)和工藝創(chuàng)新33.1 反應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新33.1.13.1.23.1.3模擬移動(dòng)床3基于 FLUENT基于遺傳算法的的反應(yīng)器氣體分布器模擬7參數(shù)優(yōu)化113.2 工藝創(chuàng)新133.2.1自足133.2.2 資源循環(huán)與利用14四分離技術(shù)創(chuàng)新164.1 深冷變壓雙效精餾164.1 低溫甲醇洗18五過程節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新205.1 熱泵技術(shù)205.2 中間冷凝技術(shù)27六新型設(shè)備的應(yīng)用306.1 燃?xì)夥磻?yīng)爐3026.2ADV 浮閥塔306.3翅片管換熱器336.4旋殼泵34七神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化377.1模

2、型建立377.2.40模型八環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新438.1氨尾氣利用新途徑43開發(fā)8.2生產(chǎn)過程中的廢氣再利用433一原料方案創(chuàng)新1.1 原料方案創(chuàng)新本項(xiàng)目是為鎮(zhèn)海煉化提供年產(chǎn) 25 萬噸丙烯的項(xiàng)目。氧化丙烷制丙烯，其主要原料是丙烷和。本項(xiàng)目利用母廠氨尾氣副產(chǎn)的經(jīng)過變壓吸附裝置提純處理后作為丙烷氧化的氧源。低碳環(huán)保是一個(gè)熱門的話題，有效利用和節(jié)能減排是化工生產(chǎn)中必須要考慮。煤制氨工業(yè)中會(huì)副產(chǎn)大量的資源，純度高達(dá)85%。如果能利用此廢氣資源，形成，不僅能對(duì)廢氣資源進(jìn)行利用，而且減少了尾氣排放，在低碳環(huán)保上具有重要的意義。現(xiàn)在工業(yè)中一般利用此廢氣作為原料尿素或者直接處理后排放，如果能依據(jù)下游產(chǎn)業(yè)增加的

3、利用方式，則能更加有效地利用此廢氣。本項(xiàng)目針對(duì)于丙烷制丙烯的工藝路線，在傳統(tǒng)工藝丙烷直接脫氫制丙烯的基礎(chǔ)上，提出了新的工藝和原料方案，即利用氨廠副產(chǎn)的廢氣，經(jīng)過變壓吸附裝置提純到 95%后作為丙烷氧化制丙烯的原料之一，在滿足下游產(chǎn)業(yè)需要的同時(shí)減小了的排放，符合可持續(xù)發(fā)展，本工藝具有環(huán)保低碳的理念，另外形成結(jié)構(gòu)，工廠能減少原料的費(fèi)用，減少原料成本投資，因此本工藝原料方案的選擇具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保理念。1.2 催化劑應(yīng)用高性能的新型催化材料的研發(fā)對(duì)提高氧化丙烷脫氫制丙烯反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率有重要的意義。介孔分子篩材料具有孔徑分布單一、高比表面、高孔隙率以及具有不同形狀等優(yōu)點(diǎn)。本工藝采用新型介孔催化劑SU-1

4、，相比 Oleflex與 Catofin 工藝所用催化劑，具有活性高、長、易再生、好回收等優(yōu)點(diǎn)，符合“綠色化工”理念。1二產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新2.1 市場(chǎng)需求據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015 年國內(nèi)丙烯實(shí)際需求量在 2780 萬噸左右，聚丙烯粒料需求量有明顯增加，丁辛醇、環(huán)氧丙烷、丙烯腈及需求也有增長。2016年，聚丙烯粒料仍有眾多新投產(chǎn)能，部分化工類下游產(chǎn)能也將繼續(xù)增長，因此對(duì)于丙烯的需求量將繼續(xù)增加。預(yù)計(jì) 2016 年國內(nèi)丙烯下游需求量將突破 3000萬噸大關(guān)。由于丙烯下游產(chǎn)品的快速發(fā)展近，極大的促進(jìn)了中國丙烯需求量的快速增長。丙烯資源供應(yīng)略微緊張，中國丙烯開發(fā)利用前景的廣闊。本項(xiàng)目即對(duì)于此，利用丙烷氧

5、化脫氫制丙烯，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目同時(shí)還副產(chǎn)清潔的氣原料，可以通過調(diào)節(jié)工藝條件和物料配比，根據(jù)市場(chǎng)需求，調(diào)節(jié)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。氣是一種寶貴的原料資源，可以生產(chǎn)許多化工產(chǎn)品，該項(xiàng)目通過對(duì) CO 的變換反應(yīng)可生產(chǎn)氫碳比不同的氣作為其他產(chǎn)品的需要。隨著煤制氣利用化工技術(shù)的發(fā)展，將對(duì)此工藝路線提供更好的技術(shù)支持。該項(xiàng)目的產(chǎn)品都有較好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。相對(duì)于其他傳統(tǒng)的丙烷直接脫氫路線，提高了工藝的可變靈活性，提高了原料的原子利用率，完成了過程的綠色生產(chǎn)。氨-丙烯-聚丙烯技術(shù)2.2本項(xiàng)目是為鎮(zhèn)海煉化設(shè)計(jì)一座丙烷氧化制丙烯的分廠。該分廠可以為鎮(zhèn)海煉化提供優(yōu)等品級(jí)的丙烯，了從氨廠的尾氣利用到丙烯生

6、產(chǎn)，再到聚丙烯生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)鏈，減少了原料成本和費(fèi)用。同時(shí)副產(chǎn)的氣可推斷下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成氨丙烯聚丙烯的，即保證上游產(chǎn)品的有效利用，又體現(xiàn)下游產(chǎn)品的拓展，具有產(chǎn)品可分可合、不斷延伸等過程如下圖 2-1 所示。優(yōu)勢(shì)。2聚丙烯丙烯氨氣甲醇圖 2-1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案三反應(yīng)技術(shù)和工藝創(chuàng)新反應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新多功能反應(yīng)器組模擬“移動(dòng)床”操作移動(dòng)床反應(yīng)器是一種新型固定床反應(yīng)器，其中催化劑從反應(yīng)器頂部連續(xù)加入，并在反應(yīng)過程中緩慢下移，最后從反應(yīng)器底部卸出。反應(yīng)原料氣則從反應(yīng)器底部進(jìn)入，反應(yīng)產(chǎn)物由反應(yīng)器頂部輸出。在移動(dòng)床反應(yīng)器中，催化劑顆粒之間沒有相對(duì)移動(dòng)，但是整體緩慢下降，是一種移動(dòng)著的固定床。時(shí)至今日，移動(dòng)床反應(yīng)

7、器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤氣化工藝。與固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器相比，移動(dòng)床反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)器中固體和流體的停留時(shí)間改變范圍比較大由于反應(yīng)器中物料接近活塞流，故可以避免返混現(xiàn)象。同時(shí)，移動(dòng)床反應(yīng)器也存在之處，例如為了控制催化劑的均勻下降，需要比較復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)，成本也隨之增加；而且移動(dòng)床反應(yīng)器也具有和固定床反應(yīng)器同樣傳熱效率較差的缺點(diǎn)。由于主反應(yīng)丙烷氧化脫氫催化劑失活較快，需要對(duì)催化劑進(jìn)行連續(xù)再生，在對(duì)比了流化床、移動(dòng)床之后，借鑒用于吸附的“模擬移動(dòng)床”選擇了使用固定床反應(yīng)器組模擬“移動(dòng)床反應(yīng)器”。本工藝所設(shè)計(jì)的固定床反應(yīng)器分為四組反3應(yīng)器與一組再生器(由于物料不斷進(jìn)行切換，每組反應(yīng)器均為多功

8、能反應(yīng)器，可進(jìn)行催化反應(yīng)以及催化劑再生)。每組反應(yīng)器由四個(gè)固定床反應(yīng)器串聯(lián)而成。分別為燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐、絕熱固定床、列管式反應(yīng)器以及絕熱固定床。由于丙烷氧化脫氫反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，若使用傳統(tǒng)列管式固定床反應(yīng)器對(duì)煙氣需求量過大。因此考慮使用燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐，利用本工藝自產(chǎn)燃?xì)獾娜紵裏釋?duì)反應(yīng)進(jìn)行供熱，同時(shí)，燃燒過后的高溫?zé)煔饪梢酝ㄈ肓泄苁焦潭ù卜磻?yīng)器中對(duì)反應(yīng)進(jìn)行供熱，對(duì)煙氣的熱量進(jìn)行了充分的利用。如圖 3-1 所示，丙烷氧化反應(yīng)氣體首先進(jìn)入到轉(zhuǎn)化爐管中，燃?xì)膺M(jìn)入轉(zhuǎn)化爐爐膛中，燃?xì)馊紵笤跔t膛中產(chǎn)生高溫?zé)煔?，這部分高溫?zé)煔馔ㄟ^熱輻射將熱量傳遞至轉(zhuǎn)化爐管給反應(yīng)供熱。接著反應(yīng)器爐子的煙氣送進(jìn)入列管式固定床反應(yīng)器課程，

9、而反應(yīng)物料首先經(jīng)過絕熱床，利用物料剛出轉(zhuǎn)化爐的高溫進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)降低物料溫度，提高絕熱床物料出口溫度與煙氣之間溫差，更好地利用煙氣熱量。同理，反應(yīng)物料在出列管式固定床后，通入絕熱床，利用物料高溫進(jìn)行反應(yīng)，以達(dá)到工藝要求。針對(duì)丙烷氧化脫氫反應(yīng)器，本工藝采用了固定床反應(yīng)器組模擬“移動(dòng)床反應(yīng)器”，分四組反應(yīng)器并聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)，與一組再生器并聯(lián)，形成反應(yīng)-再生耦合。利用了 Aspen Plus7.2 對(duì)反應(yīng)器模擬計(jì)算(由于 Aspen Plus7.2 中無轉(zhuǎn)化爐模塊，因此將轉(zhuǎn)化爐用計(jì)量反應(yīng)器與平推流反應(yīng)器組合進(jìn)行表示)，如圖 3-1 所示：4圖 3-1 反應(yīng)器模擬通過 Aspen Plus 模擬各組反應(yīng)

10、器得到結(jié)果如下：表 3-1 各組反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率丙烷轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率絕熱固定床 141.14%15.51%絕熱固定床 243.10%16.16%得到各段床層溫度分布如下：圖 3-2 第一段轉(zhuǎn)化爐床層溫度沿管長分布5列管式固定床41.85%15.74%燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐36.73%13.47%圖 3-3 第二段絕熱式固定床床層溫度圖 3-4 第三段列管式固定床床層溫度沿管長分布圖 3-5 第四段絕熱式固定床床層溫度沿管長分布由模擬結(jié)果可知，使用燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐與多級(jí)固定床串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)床層均勻分布，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐與列管式固定床的熱量耦合，實(shí)現(xiàn)了能量的合理利用，提高了反應(yīng)效率和熱量利用效率。63.1.2 基于F

11、LUENT（1）氣體分布器介紹的反應(yīng)器氣體分布器模擬FLUENT 是用于模擬具有復(fù)雜外形的流體以及熱傳導(dǎo)的計(jì)算機(jī)程序。它采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以縮短產(chǎn)生網(wǎng)格所需要的時(shí)間，可以模擬具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)，并且具有使網(wǎng)格適應(yīng)流場(chǎng)的特點(diǎn)。所有涉及流體、熱交換和分子等現(xiàn)象，包括多空介質(zhì)，風(fēng)扇和熱交換器的集量計(jì)算，流向周期與傳熱，有旋和動(dòng)坐標(biāo)系動(dòng)問題都可以使用 FLUENT 進(jìn)行分析和模擬。FLUENT 不僅可以作為研究工具，還可以作為設(shè)計(jì)工具，因此在水利、土木、石油、天然氣、環(huán)境等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著反應(yīng)器直徑的增大，反應(yīng)器內(nèi)流體的均布問題就成為工程開發(fā)的關(guān)鍵問題之一。床層內(nèi)的流體分布直接影響床層中的傳熱

12、傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)等過程，不均勻分布會(huì)降低催化劑及反應(yīng)器的效率。氣體分布裝置分為很多種類，包括直管槽孔型，單級(jí)擋板型，多級(jí)擋板型（圓盤-圓環(huán)型，輻射柵條-篩孔型，孔板型，同心圓錐型），徑向分布裝置，篩網(wǎng)型，惰性填充層型等。（2）氣體分布裝置使用前后氣體分布效果比較采用同心圓錐型氣體分布裝置進(jìn)行模擬，對(duì)比氣體分布效果。圖 3-6 同心圓錐型氣體分布器結(jié)構(gòu)7圖 3-7 未設(shè)置氣體分布器反應(yīng)器整體氣體流速分布圖 3-8 未設(shè)置氣體分布裝置封頭內(nèi)氣體流速分布8圖 3-9未設(shè)置氣體分布裝置封頭內(nèi)氣壓分布圖 3-10 加入氣體分布裝置后整體氣速分布情況9圖 3-11 加入氣體分布裝置后封頭內(nèi)氣速分布圖 3-

13、12 加入氣體分布裝置后封頭內(nèi)氣壓分布從圖 3-73-12 可以看出，在加入氣體分布裝置后，整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)氣體分布更加均勻，尤其是，封頭內(nèi)壓降改善明顯。綜上所述，本項(xiàng)目運(yùn)用了固定床反應(yīng)器組模擬“移動(dòng)床”操作，在減少對(duì)催化劑的磨損情況下，做到了催化反應(yīng)-催化劑再生的耦合。同時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)化爐-列管式固定床進(jìn)行了熱耦合，提高了煙氣的利用率，節(jié)約能源同時(shí)又節(jié)省投資。此外，還進(jìn)行了反應(yīng)器氣體分布裝置的設(shè)計(jì)，使得反應(yīng)器內(nèi)氣體分布更加均勻。103.1.3 基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化由于在反應(yīng)器進(jìn)料參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，由其前所述，主要是選擇爐膛溫度與氣作為調(diào)控變量，此時(shí)進(jìn)料流量、爐膛火焰溫度、空氣流量三者之間必然存在某種函

14、數(shù)關(guān)系。以進(jìn)料流量，空氣流量為自變量，爐膛火焰溫度為因變量，推測(cè)三者之間所滿足的函數(shù)關(guān)系接近于線性關(guān)系，即11圖 3-13 遺傳算法流程示意圖在使用進(jìn)行編程計(jì)算后，得到了經(jīng)過優(yōu)化后的參數(shù)。同時(shí)，還使用最常規(guī)的回歸分析對(duì)參數(shù)進(jìn)行了求解。使用兩種算法計(jì)算得到的結(jié)果對(duì)比如下：表 3-2 遺傳算法與回歸分析結(jié)果對(duì)比如表所示，使用遺傳算法以及回歸分析得到的相關(guān)系數(shù)均十分高，說明我們假設(shè)的線性模型是合理的。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，給出使用遺傳算法計(jì)算得出的調(diào)控曲面圖：12a0a1a2R2遺傳算法658.548564.7256-0.00010.9762回歸分析663.712964.3481-0.00020.9730圖

15、 3-14 遺傳算法結(jié)果示意圖因此，使用遺傳算法所得結(jié)果相比回歸分析而言，結(jié)果更好。用于當(dāng)進(jìn)料參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，效果更佳。3.2工藝創(chuàng)新自足3.2.1丙烷在氛圍下氧化脫氫生成丙烯，反應(yīng)條件為 650oC 高溫下的低壓是氧化能力較弱，反應(yīng)過程需要吸收大量的熱量。在 650oC反應(yīng)，由于高溫條件下適合用煙氣換熱。丙烷氧化生成丙烯，同時(shí)有水，一氧化碳和氫氣和少量甲烷生成。反應(yīng)出口物料在除水塔 T0201 和分子篩 X0201 的作用下除掉水后進(jìn)入輕重組分分離塔脫除 CO2、C3H6、C3H8 等重組分，塔頂氣相采出得到大量的以 CO、H2、CH4 為主的輕組分氣體，該氣體是良好的，

16、可以部分燃燒供本工藝過程需要的高溫?zé)嵩?，燃燒的模擬過程如下圖 3-12 所示。13圖 3-15 氣體燃燒模擬如上圖所示，R0101 燃燒爐在通入大量空氣狀態(tài)下，將燃燒潛熱轉(zhuǎn)化為顯熱，出口的高溫?zé)煔饨o反應(yīng)器進(jìn)口物料預(yù)熱到 630oC，R0102 模擬的是第一段反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化爐，氣體燃燒提供熱量，主要通過輻射傳熱的方式給爐子內(nèi)的反應(yīng)管子供熱，滿足高溫?zé)嵩?650oC 反應(yīng)的要求，同時(shí)該反應(yīng)器爐子的出口煙氣進(jìn)入第三段反應(yīng)床層（列管反應(yīng)器）供熱，再次利用出口的高溫?zé)煔?。本工藝設(shè)計(jì)在滿足燃料自足，減少共用工程需求量的情況下再對(duì)熱量進(jìn)行了綜合的利用，得到了自足節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益。3.2.2 資源循環(huán)與利用本項(xiàng)目

17、工藝流程有四大循環(huán)物流，分別是的循環(huán)物流，丙烷的循環(huán)物流，水蒸氣的循環(huán)物流和甲醇的循環(huán)物流。在產(chǎn)品的分離過程中循環(huán)利用原料，增加了對(duì)原料的利用效率。對(duì)于一個(gè)大型連續(xù)生產(chǎn)過程來說，物料循環(huán)利用能大大提高過程的連續(xù)性，減少開停車次數(shù)和操作費(fèi)用，增強(qiáng)生產(chǎn)能力。使用 Aspen Plus7.2 對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行模擬時(shí)，通過調(diào)節(jié)各個(gè)精餾塔的操作參數(shù)，分離出符合生產(chǎn)要求的丙烯和氣，將，丙烷，水蒸氣，甲醇循環(huán)回去使用作為反應(yīng)原料和吸收劑。下表 3-3 為循環(huán)物料的資源節(jié)約效果比較。14表 3-3 循環(huán)物料的資源利用由表 3-3 可知物料循環(huán)量大，循環(huán)利用率高，對(duì)資源的利用率高，從而減少了從外界的補(bǔ)充量，提高了

18、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。15物質(zhì)進(jìn)料 t/年循環(huán)量 t/年補(bǔ)充量 t/年循環(huán)利用率丙烷6017523110522907000.52174814414046443435000.80甲醇（吸收劑）2410002409927.9520.999變換水蒸氣11729661296560000.52四分離技術(shù)創(chuàng)新4.1 深冷變壓雙效精餾深冷雙效精餾工段工藝流程如圖 4-1 所示。圖 4-1雙效精餾分離輕重組分工藝流程本工段采取了深冷分離的方法，深冷分離法又稱低溫精餾法，實(shí)質(zhì)就是氣體液體化技術(shù)。通常采用機(jī)械方法，如用節(jié)流膨脹或絕熱膨脹等方法，把氣體壓縮、冷卻后，利用不同氣體沸點(diǎn)上的差異進(jìn)行精餾，使不同氣體得到分離。特點(diǎn)

19、是產(chǎn)品氣體純度高，但壓縮、冷卻的能耗較大。該法適用于大規(guī)模氣體分離過程，如空氣制氧。目前，在我國制氧量的 80%是用該法完成的，經(jīng)過多年的努力，其能耗已得到很大的改善。本項(xiàng)目的輕組分氣體 C0，H2，CH4，CO2 等常壓沸點(diǎn)較低，而本項(xiàng)目的氣體用量大，流量為 88610.64Nm3/h，與變壓吸附和吸收分離相比，深冷分離更加經(jīng)濟(jì)。在深冷分離領(lǐng)域，國際上主要有四家公司技術(shù)先進(jìn)：林德（linde）、法液空（AL）、空氣產(chǎn)品公司（AP）、普萊克斯，其中深冷分離系統(tǒng) linde 市場(chǎng)占有率高，故選用林德公司的深冷分離器進(jìn)行分離。該工段通過深冷分離的方法，效精餾的節(jié)能工藝將反應(yīng)器出口的產(chǎn)品進(jìn)行分離除去

20、水，T0202 塔頂?shù)玫揭?C0 和 H2 為主的輕組分氣體進(jìn)入第四工段（一氧化碳變換工段），T0203 塔頂回收循環(huán)利用，塔底采出丙烷和丙烯送入第三個(gè)工段（丙烯精制工段）分離精制得到產(chǎn)品丙烯。16在深冷分離的工藝基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目引入了變壓雙效精餾熱耦合技術(shù)，在完成分離目標(biāo)的情況下大大節(jié)約了能耗。用 Aspen Plus7.2 對(duì)普通的深冷分離方案和深冷變壓雙效精餾方案進(jìn)行了模擬，如圖 4-2 和圖 4-3 所示。圖 4-2 普通深冷精餾圖 4-3 深冷變壓雙效精餾這兩種方案的能耗對(duì)比如下表 4-1 所示。在深冷分離上引進(jìn)了變壓雙效分離技術(shù)，在減少一個(gè)換熱器設(shè)備投資的同時(shí)，節(jié)約了能耗 33696

21、.938KW，節(jié)能效率為 45.18%。17表 4-1 普通深冷分離與深冷變壓雙效精餾能耗對(duì)比表4.1 低溫甲醇洗低溫甲醇洗吸收工段工藝流程如圖 4-4 所示。圖 4-4 低溫甲醇洗工藝流程（1）流程介紹本工段利用低溫甲醇洗工藝脫除從一氧化碳變換工段來的變換氣中的二氧化碳，使得變換氣的氫碳比達(dá)到氣制甲醇需要的 2.062.1:1。低溫甲醇洗工藝以冷甲醇為吸收溶劑，利用甲醇在低溫下對(duì)酸性氣體溶解度極大的物理特性，能選擇性吸收變換氣中的CO2。低溫甲醇洗工藝一種典型的物理吸收過程，該工藝在低溫高壓下工作，氣體凈化度高，選擇性好，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。溫度和壓力決定了物理吸收過程的效果。溫度降低，甲醇

22、對(duì)酸性氣體的吸收能力成倍增長，溫度越低，增長越顯著。低溫甲醇洗的溫度操作范圍為-30oC-18普通精餾雙效精餾節(jié)約能耗節(jié)能率/%冷卻能耗/kW-39485.28-33707.016-5778.26414.63加熱能耗/kW35104.947186.26627918.67479.53總能耗/kW74590.2240893.28233696.93845.1870oC,當(dāng)溫度從-20oC 降到-40oC 時(shí)，C0 的溶解度由 4.1mgL 增加到 245mgL,2增大了 6 倍，吸收相同 C0 的甲醇用量減少到-20oC 時(shí)的六分之一。2經(jīng)脫水后的變換氣從吸收塔底部進(jìn)料，低溫甲醇從塔頂進(jìn)料進(jìn)行逆流吸

23、收。吸收大量過程中有溶解熱，使得溫度增加，因此在吸收塔上增加了中部冷凝器，側(cè)線引出液相物料冷卻到-60oC 后進(jìn)入下一快塔板。流程模擬采塔模擬單塔，T0501-1 塔底引出即為側(cè)線出料，經(jīng)冷凝后進(jìn)入下一塊塔板，即 T0501-2 塔頂。吸收后 T0501 塔頂?shù)玫綕M足要求的氣，富含的甲醇溶液要進(jìn)行解吸循環(huán)利用。吸收塔底出料的富含甲醇溶液通過減壓閃蒸和加熱，甲醇經(jīng)泵加壓和冷卻后循環(huán)利用。（2）此工段亮點(diǎn)：a)相對(duì)于化學(xué)吸收和變壓吸附等物理吸收過程，低溫甲醇洗適合凈化變換氣，而且在第二工段中已有深冷分離的制冷系統(tǒng)，可以更加有效利用低溫甲醇洗的優(yōu)勢(shì)。低溫甲醇洗吸收能力強(qiáng)，選擇性高，再生能耗少，溶劑循

24、環(huán)利用，損失少，操作費(fèi)用底。b)吸收塔設(shè)置了中部冷凝器，減小了吸收過程中溶解熱對(duì)吸收過程的影響，提高吸收效率和選擇性，同時(shí)在滿足分離要求情況下能降低塔的高度，減少吸收劑用量，再生能耗少。c)利用節(jié)流減壓后溫度降低，甲醇再生后需要冷卻到操作溫度，因此可以用再生后的甲醇加熱塔釜的冷物料，進(jìn)行熱量匹配，大大減少再生能耗。d)甲醇循環(huán)利用，補(bǔ)充甲醇量少，溶劑損失少。19五過程節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新5.1 熱泵技術(shù)熱泵是一種利用少量高品位機(jī)械能，將低溫位熱能的溫度提高到更高水平的有用能的裝置。獲得熱泵的基本方式是機(jī)械壓縮。熱泵精餾是依據(jù)熱力學(xué)第二定律給系統(tǒng)加入一定的機(jī)械功，將溫度較低的塔頂蒸汽加壓升溫作為高溫釜的

25、熱源。因?yàn)榛厥盏臐摕嵊糜谶^程本身，又省去了塔頂冷凝器，冷卻能耗和塔釜加熱能耗，可使精餾的能耗明顯降低。不同熱泵類型，各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體采用哪種型式，應(yīng)依據(jù)具體的物系，熱源特點(diǎn)，用戶要求和經(jīng)濟(jì)核算而定。一般熱泵精餾按照工作方式可分為蒸汽壓縮式熱泵精餾，蒸汽噴射式熱泵精餾，和吸收式熱泵精餾。其中蒸汽壓縮式熱泵精餾是目前應(yīng)用較廣且經(jīng)濟(jì)效益高的熱泵方式。因此本項(xiàng)目考慮用蒸汽壓縮式熱泵精餾。蒸汽壓縮機(jī)方式熱泵精餾在下述場(chǎng)合取得良好效果。（1） 塔頂和塔底溫差較小的場(chǎng)合，只要塔頂和塔底溫差小于 36oC，就可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。（2） 被分離物質(zhì)的沸點(diǎn)相近，分離場(chǎng)合。，回流比高，因此需要大量蒸汽的（3）

26、在低壓運(yùn)行時(shí)必須采用冷凍劑進(jìn)行冷凝，為了使用冷卻水或空氣作為冷凝介質(zhì)，必須在較高壓下分離某些易揮發(fā)性物質(zhì)的場(chǎng)合。由于高壓條件下丙烷丙烯相對(duì)揮發(fā)度減小，分離，要達(dá)到相同的分離果，回流比很高，氣體壓縮量大，壓縮機(jī)能耗高，又因?yàn)楸卷?xiàng)目面工段中已有制冷系統(tǒng)和制冷介質(zhì)，因此本項(xiàng)目丙烯丙烷精餾操作在低壓操作下進(jìn)行。蒸汽壓縮式熱泵主要分為精餾塔閉式和精餾塔開式流程。由于丙烷丙烯低壓分離塔物料可作為工質(zhì)，有較好的壓縮特性和較大的氣化潛熱，同時(shí)開式流程更加簡單，因此選用了精餾塔開式流程。而精餾塔開式流程包括 A 型開式（塔頂蒸汽直接壓縮式）、B 型開式(塔底液體閃蒸再沸式)兩種流程。A 型開式熱泵精餾是以塔頂采

27、出氣體作為工質(zhì)的熱泵精餾，如圖 5-1 所示，20精餾塔塔頂氣體與塔底采出的釜液換熱，冷凝放熱使釜液再沸，冷凝液經(jīng)節(jié)流閥減壓降溫后，一部分作為產(chǎn)品出料，另一部分作為精餾塔塔頂?shù)幕亓?。熱泵精餾取消了塔頂冷凝器，以塔底再沸器代替，這實(shí)際上是用一個(gè)換熱器兼作塔頂冷凝器和塔底再沸器。圖 5-1 A 型開式熱泵精餾如圖 5-2 所示，B 型開式熱泵精餾是直接以塔釜液體出料經(jīng)節(jié)流閃蒸降溫后作為冷劑送至塔頂換熱，吸收熱量蒸發(fā)為氣體，再經(jīng)壓縮機(jī)加壓升溫返回塔釜作為熱源，塔頂蒸汽則在換熱過程中放出熱量凝成液體。圖 5-2 B 型開式熱泵精餾21丙烷丙烯沸點(diǎn)相近，相對(duì)揮發(fā)度小，分離，回流比大，能耗高。同時(shí)塔頂溫度

28、為-12.49oC，塔釜溫度 1.47，塔頂和塔底溫差較小，僅 13.96，適合用熱泵精餾，能取得良好經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)流程，利用了 Aspen Plus7.2 對(duì)丙烷丙烯低壓分離塔的單塔普通精餾、雙塔普通精餾、高壓的雙塔普通精餾、低壓 A 型開式熱泵精餾和、低壓 B 型開式熱泵精餾、高壓 A 型開式熱泵精餾和高壓 B 型熱泵流程進(jìn)行模擬計(jì)算，流程模擬如以下圖所示。圖 5-3 單塔低壓精餾模擬圖 5-4 雙塔低壓精餾模擬22圖 5-5 低壓A 型開式熱泵精餾模擬圖 5-6 低壓B 型開式熱泵精餾模擬圖 5-7 雙塔高壓精餾模擬23圖 5-8 高壓A 型開式熱泵精餾模擬圖 5-9 高壓B 型開式熱泵

29、精餾模擬經(jīng)過 Aspen Plus7.2 模擬計(jì)算，得到各個(gè)分離方案的能耗對(duì)比如下表 5-1 所示。表 5-1 普通精餾與熱泵精餾能耗對(duì)比24項(xiàng)目低壓單塔普低壓雙塔低壓 A 型低壓 B 型高壓雙塔高壓 A 型高壓 B 型通精餾普通精餾熱泵精餾熱泵精餾普通精餾熱泵精餾熱泵精餾塔頂壓/bar4444171717壓縮機(jī)出口1254518壓力/bar塔頂溫度-12.53-12.53-12.49-12.4941.3541.3541.35/oC其中壓縮機(jī)的熱電轉(zhuǎn)換系數(shù)取 3.29，節(jié)能效率計(jì)算以低壓單塔精餾為標(biāo)準(zhǔn)。由上表分析可知，雙塔串聯(lián)精餾能節(jié)約能耗 48.03%，在增加一定固定投資情況下，采塔串聯(lián)精餾

30、是節(jié)約能耗，降低成本的有效方法。因此在雙塔精餾的基礎(chǔ)上模擬了高壓和低壓的 A 型開式熱泵精餾，高壓和低壓的 B 型開式熱泵精餾，通過模擬計(jì)算可知，熱泵精餾能大大的節(jié)約能耗，在七種流程方案中，低壓的 B 型熱泵精餾節(jié)能最高，節(jié)能效率達(dá)到 82.64%。節(jié)約能耗同時(shí)，須考慮經(jīng)濟(jì)效益可行性，需要比較七種方案的費(fèi)用。因?yàn)楸卷?xiàng)目在第二工段深冷分離過程中已有循環(huán)制冷系統(tǒng)，因此在此的冷量能耗的費(fèi)用轉(zhuǎn)化為功率。一度電一般能制 3 度冷量，因此取制冷系數(shù)為 3，再沸器由低壓蒸汽（0.8MPa）供熱，高壓熱泵精餾的輔助冷凝器用冷卻水冷卻，通過模擬計(jì)算得到七種流程方案的操作費(fèi)用如下表 5-2 所示。雙塔串聯(lián)和熱泵精

31、餾能節(jié)約巨大的操作費(fèi)用，在雙塔精餾的基礎(chǔ)上引進(jìn)的低壓 B 型熱泵精餾具有最好的經(jīng)濟(jì)效益，每年能節(jié)約操作費(fèi) 40216.43 萬元。25塔底溫度/oC-0.821.531.471.5351.9751.9751.97塔頂冷凝器熱負(fù)荷/kW-129526.38-67907.81-126125.30塔底再沸器熱負(fù)荷/kW126900.2865347.72126387.83輔助冷凝器熱負(fù)荷/KW-13012.25-12192.73-20183.52-18937.85壓縮機(jī)功率/KW10646.939823.2120849.2019578.19總能耗/kW256426.66133255.5348040.6

32、644511.09252513.1288777.3988350.08節(jié)能率%48.0381.2682.641.565.3865.55表 5-2 七種流程的操作費(fèi)用比較備注（當(dāng)?shù)毓S實(shí)際數(shù)據(jù)）：電價(jià)以 0.65 元/kw.h 計(jì)算低壓蒸汽（0.8MPa）以 150 元/噸計(jì)算冷卻水以 1 元/噸計(jì)算一年操作時(shí)間按 8000 小時(shí)計(jì)算節(jié)省操作費(fèi)用計(jì)算以低壓單塔精餾為標(biāo)準(zhǔn)通過比較分析得到最佳的節(jié)能效果和最少的操作費(fèi)用都是低壓的 B 型開式熱泵精餾，在考慮操作費(fèi)用的同時(shí)要考慮設(shè)備投資的影響，因此對(duì)最佳的B 型熱泵精餾的固定投資進(jìn)行比較如下表 5-3 所示。26項(xiàng)目低壓單塔低壓雙塔低壓 A 型低壓 B

33、型高壓雙塔高壓 A 型高壓 B 型普通精餾普通精餾熱泵精餾熱泵精餾普通精餾熱泵精餾熱泵精餾冷劑消耗功43175.4622635.94337.424064.24率/KW0.8MPa 蒸汽223.267114.972191.465用量 噸/h冷卻水用量10879.991741101387.53噸/h壓縮機(jī)功率10646.939823.2120849.2019578.18/KW費(fèi)用 萬元/49243.2725567.319739.839026.8431679.8012234.3511290.67年節(jié)省操作費(fèi)23675.9639503.4440216.4317563.4737008.9237952.6

34、0用 萬元/年表 5-3 設(shè)備投資費(fèi)用比較備注：在此比較主要增加的塔設(shè)備和壓縮機(jī)費(fèi)用5.2 中間冷凝技術(shù)第五工段的 T0501吸收塔是用較節(jié)能環(huán)保的低溫甲醇洗工藝吸收變換氣的中的。由于在吸收大量的過程中有溶解熱，塔內(nèi)溫度升高，相平衡常數(shù)增加，平衡蒸汽壓升高，分壓不變情況下傳質(zhì)推動(dòng)力降低，吸收效果變差，要達(dá)到預(yù)定分離目的則要增加吸收劑的用量。增加吸收劑用量不僅增加原料成本，而且也會(huì)增加解吸操作的能耗。因此采用中間冷凝技術(shù)，吸收塔適當(dāng)位置上設(shè)置中間冷凝器，側(cè)線引出物料，冷卻降溫后在回流入下一塊塔板。利用了 Aspen Plus7.2 對(duì)普通吸收和中間冷凝技術(shù)進(jìn)行流程模擬，流程如圖 5-10、5-1

35、2 所示。27項(xiàng)目低壓單塔普通精餾低壓雙塔普通精低壓 B 型熱泵精餾餾T0301 丙T0301 丙烯851.4T0301 丙烯851.4塔設(shè)備 /萬元烯精餾塔851.4精餾塔精餾塔T0302 丙烯700.92T0302 丙烯700.92精餾塔精餾塔壓縮機(jī) /萬元1200費(fèi)用 萬元/年851.41552.322752.32固定投資增加700.921900.92費(fèi)用 萬元/年圖 5-10 普通吸收模擬圖 5-11 普通吸收塔板溫度變化圖 5-12 中間冷凝技術(shù)模擬28普通吸收與中間冷凝技術(shù)能耗對(duì)比如表 5-4 所示，吸收劑用量節(jié)約了30.37kmol，總能耗節(jié)約了 12%。表 5-4 普通吸收與中

36、間冷凝技術(shù)能耗對(duì)比表29普通吸收中間冷凝技術(shù)節(jié)能率/%吸收劑用量/kmol135094030.37解吸能耗/kw4968.763583923.4980821.04中間冷凝器能耗/kw-574.17278輔助冷凝器能耗/kw-4980.2646-3386.80950.32總能耗/kw9949.027884.480.21六新型設(shè)備的應(yīng)用6.1 燃?xì)夥磻?yīng)爐本工藝所設(shè)計(jì)反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器組，借鑒移動(dòng)床，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和再生的耦合，其分為四組反應(yīng)器與一組再生器(由于物料不斷進(jìn)行切換，每組反應(yīng)器均為多功能反應(yīng)器，可進(jìn)行催化反應(yīng)以及催化劑再生)。每組反應(yīng)器由四個(gè)固定床反應(yīng)器串聯(lián)而成。分別為燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐、絕熱固定床

37、、列管式反應(yīng)器以及絕熱固定床。為了避免直接使用列管式反應(yīng)器對(duì)煙氣消耗量過大，考慮使用燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐，利用本工藝自產(chǎn)燃?xì)獾娜紵裏釋?duì)反應(yīng)進(jìn)行供熱，同時(shí)，燃燒過后的高溫?zé)煔饪梢酝ㄈ肓泄苁焦潭ù卜磻?yīng)器中對(duì)反應(yīng)進(jìn)行供熱，對(duì)煙氣的熱量進(jìn)行了充分的利用。進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，丙烷氧化反應(yīng)氣體首先進(jìn)入到轉(zhuǎn)化爐管中，燃?xì)膺M(jìn)入轉(zhuǎn)化爐爐膛中，燃?xì)馊紵笤跔t膛中產(chǎn)生高溫?zé)煔?，這部分高溫?zé)煔馔ㄟ^熱輻射將熱量傳遞至轉(zhuǎn)化爐管給反應(yīng)供熱。接著反應(yīng)煙氣進(jìn)入列管式固定床反應(yīng)器課程，而反應(yīng)物料首先經(jīng)過絕熱床，利用物料剛出轉(zhuǎn)化爐的高溫進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)降低物料溫度，提高絕熱床物料出口溫度與煙氣之間溫差，更好地利用煙氣熱量。同理，反應(yīng)物料在出列管式固定

38、床后，通入絕熱床，利用物料高溫進(jìn)行反應(yīng)，以達(dá)到工藝要求。對(duì)其轉(zhuǎn)化管的排布方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)(詳見反應(yīng)器對(duì)于燃?xì)廪D(zhuǎn)化爐，設(shè)計(jì)部分)，在保證輻射傳熱效果的前提下，盡量使得轉(zhuǎn)化管的排布更加緊密。同時(shí)，轉(zhuǎn)化管兩側(cè)均布有燒嘴，使得轉(zhuǎn)化管受熱更加均勻，爐膛火焰溫度也更加趨于一致。本項(xiàng)目借鑒了模擬移動(dòng)床，在減少對(duì)催化劑的磨損情況下，做到了催化反應(yīng)-催化劑再生的耦合。同時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)化爐-列管式固定床進(jìn)行了熱耦合，提高了煙氣的利用率，節(jié)約能源同時(shí)又節(jié)省投資。6.2ADV 浮閥塔對(duì)于普通浮閥塔來說，長期以來最常用的塔盤是 F1 型浮閥塔盤。其基本原理是讓氣相沿塔盤橫向流過泡層，造成氣液混合，從而在兩相之間產(chǎn)生30良好的傳

39、熱傳質(zhì)過程。但是浮閥塔盤的制造成本相對(duì)較高，過去往往采用單個(gè)面積較大的浮閥。大浮閥的使用使得流過單一浮閥的氣速截面積過大，氣相接觸的比表面積降低，反過來會(huì)影響傳質(zhì)效率。ADV 高性能浮閥塔盤，正是在 F1 型浮閥塔板的基礎(chǔ)上，吸取其有利因素，并克服其缺點(diǎn)而開發(fā)的，在浮閥結(jié)構(gòu)和塔板結(jié)構(gòu)上有其獨(dú)特之處，具體如下：（1）ADV 微分浮閥結(jié)構(gòu)示意見圖 6-1。在浮閥頂平面上增加了 3 個(gè)切口，相當(dāng)于小閥孔，消除傳統(tǒng) F1 型浮閥頂部傳質(zhì)死區(qū)，使氣體分散更加細(xì)密均勻勻，氣液接觸更充分。此外，由于部分氣流經(jīng)閥頂小孔噴出，降低了閥周邊噴出的氣速，并減少了高負(fù)荷時(shí)各閥間的氣流對(duì)沖，從而減少霧沫夾帶，相應(yīng)提高了

40、氣相處理量。圖 6-1 ADV 浮閥塔盤示意圖（2）ADV 微分浮閥具有特殊的閥腿和閥孔結(jié)構(gòu)，使浮閥不能旋轉(zhuǎn)，只能上下浮動(dòng)，對(duì)氣流具有一定的導(dǎo)向作用，可以減少返混，有利于消除塔板上液體滯流區(qū)，使液流分布均勻，從而提高效率（見圖 6-2、圖 6-3）。圖 6-2 ADV 微分浮閥和傳統(tǒng)浮閥鼓泡狀況31圖 6-3 塔盤上液體的狀態(tài)（3）采用鉸接式塔板連接結(jié)構(gòu)，使塔板連接處也可布閥，增大了塔盤的開孔率，提高了整個(gè)塔盤的閥孔排列均勻度，進(jìn)一步提高了塔板效率和處理能力，同時(shí)縮短了塔盤安裝時(shí)間。（4）在液體區(qū)安裝鼓泡促進(jìn)器。其原理是減薄液層，降低液體處的液體靜壓，使氣泡更易形成，同時(shí)使氣體分布也趨于均勻，

41、從而提高了傳質(zhì)效率。（5）采用新式降液管，可有效降低受液面積，從而增加鼓泡區(qū)面積，提高塔盤處理量。ADV 浮閥塔盤與 F1 浮閥塔盤具有相同的浮閥尺寸，因此 F1 浮閥塔盤的設(shè)計(jì)程序和方法完全適用于 ADV 浮閥塔盤的常規(guī)設(shè)計(jì)。只需要用 ADV 浮閥一對(duì)一替換 F1 浮閥，而不必改變其他塔盤參數(shù)和閥孔排列，就可減少安裝時(shí)間，節(jié)約投資，并且塔板性能就會(huì)有如下變化：30%；塔板處理能力提高 40%；塔板效率提高 10%以上；塔板的泄漏率大幅下降，約降低 60%以上；塔板的操作彈性由 5 提高至 10；高氣速下，霧沫夾帶量大幅下降；10%夾帶點(diǎn)氣速提高約 20氧解吸塔板效率較 F1 增加 515%。

42、326.3 翅片管換熱器本項(xiàng)目創(chuàng)新性的應(yīng)用了翅片管換熱器，有效增大了傳熱系數(shù)，減小了占地面積。翅片管換熱器的具體優(yōu)點(diǎn)展示如下：1）傳熱效率高:板片波紋的設(shè)計(jì)以高度的薄膜導(dǎo)熱系數(shù)為目標(biāo)，板片波紋所形成的特殊流道，使流體在極低的流速下即可發(fā)生擾動(dòng)流（湍流），擾動(dòng)流又有自凈效應(yīng)以防止污垢生成因而傳熱效率很高。一般地說，翅片管換熱器的傳熱系數(shù) K 值在 30006000W/m2. 范圍內(nèi)。這就表明，翅片管換熱器只需要管殼式換熱器面積的 1/21/4 即可達(dá)到同樣的換熱效果。2）隨機(jī)應(yīng)變:由于換熱板容易拆卸，通過調(diào)節(jié)換熱板的數(shù)目或者變更流程就可以得到最合適的傳熱效果和容量。只要利用換熱器中間架，換熱板就

43、可有多種獨(dú)特的機(jī)能。這樣就為用戶提供了隨時(shí)可變更處理量和改變傳熱系數(shù) K 值或者增加新機(jī)能的可能。3）占地少，易:翅片管換熱器的結(jié)構(gòu)極為緊湊，在傳熱量相等的條件下，所占空間僅為管殼式換熱器的 1/21/3。并且不像管殼式那樣需要預(yù)留出很大得空間用來拉出管束檢修。而翅片管換熱器只需要松開夾緊螺桿，即可在原空間范圍內(nèi) 100%地接觸倒換熱板的表面，且拆裝很方便。對(duì)比普通光滑管換熱器與翅片管換熱器的具體設(shè)計(jì)結(jié)果，具體如下：圖 6-4 光滑管換熱器的設(shè)計(jì)結(jié)果33圖 6-5 翅片管換熱器的設(shè)計(jì)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，翅片管換熱器的占地面積明顯小于普通光滑管換熱器，同時(shí)面積余量較大，可保障安全生產(chǎn)，而價(jià)格方面在換熱面

44、積較大時(shí)，翅片管換熱器顯然比普通光滑管換熱器的價(jià)格要低，體現(xiàn)了選擇翅片管換熱器的優(yōu)勢(shì)。6.4 旋殼泵根據(jù)流程模擬，本工藝過程中有小流量輸送的需求，而由小流量泵的特性曲線圖可知，在小流量時(shí)新型旋殼泵效率更高。圖 6-6 特性曲線圖旋殼泵是一種結(jié)構(gòu)和工作原理都較獨(dú)特的新型小流量高壓泵，屬極低比轉(zhuǎn)數(shù)泵。其結(jié)構(gòu)：34圖 6-7 旋殼泵結(jié)構(gòu)圖旋殼泵由轉(zhuǎn)子、集液管、軸承座、外殼體和進(jìn)出液管等部分組成。軸承座與常規(guī)的離心泵相同。過流件葉輪和轉(zhuǎn)子腔連成一體，用螺栓固定在主軸上轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子腔的有外殼體起保護(hù)罩作用，用螺栓固定在軸承座上，因不接觸輸送介質(zhì)，用鑄鐵材料制造。外殼體的右端蓋上固定進(jìn)液管和出液管。件集液管

45、固定在出液管上，從軸線伸到接近轉(zhuǎn)子腔的圓筒內(nèi)壁處。該泵僅在葉輪與進(jìn)液管之間設(shè)有機(jī)械密封，用于密封泵的進(jìn)口低壓力。該泵采用變頻調(diào)速。要加壓的液體從進(jìn)液管進(jìn)入葉輪，因葉輪高速旋轉(zhuǎn)而獲得動(dòng)能，液體從葉輪沿軸向進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔的。然后從位于轉(zhuǎn)子腔最外圍處的集液管進(jìn)入。因集液管的橫截面積逐步擴(kuò)大液體流速逐步降低，從而將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后從出液管排出高壓液體。由于葉輪與轉(zhuǎn)子腔連為一體同步回轉(zhuǎn)，因此液體在獲得動(dòng)能的過程中，無回盤摩擦損失，這也是旋殼泵比相同低比轉(zhuǎn)數(shù)的高速泵和多級(jí)離心泵效率高得多的根源所在。旋殼泵的主要優(yōu)點(diǎn)：1、小流量( 1 -100m3/h) 、高揚(yáng)程 (100 1000m) ；352、

46、泵內(nèi)只有兩個(gè)基本工作：一個(gè)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和一個(gè)固定的接收管；3、結(jié)構(gòu)簡單，體積小，因而維修量小，低，使用長；4、密封可靠性強(qiáng)，僅在旋噴泵低壓進(jìn)口處有機(jī)械密封，在主軸端無密封問題，解決了高壓泵普遍存在的高壓密封難題；5、流量特性曲線平滑，且液體輸出無脈動(dòng)，很適合于對(duì)流體輸送要求較平衡的生產(chǎn)崗位；6、性能的調(diào)節(jié)可以通過簡單地改變泵的轉(zhuǎn)速和 / 或更換不同接收管來實(shí)現(xiàn)；7、具有揚(yáng)程曲線全范圍工作的優(yōu)點(diǎn)；8、效率相對(duì)多級(jí)離心泵、高速離心泵、柱塞泵等較高；9、軸承采用 進(jìn)口軸承 ，軸承潤滑采用油浴潤滑，有效延長軸承；10、 采用加長膜片式聯(lián)軸器，方便和檢修，無須拆卸電機(jī) 。物流數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在旋殼泵譜型圖中進(jìn)行

47、選型，最終將 P0301 選型為HXK300-D1，P0401 與 P0402 選型為 HXK300-S2，P0501 選型為 HXK200-S2。圖 6-8 HXK 型旋殼泵型譜圖36七神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化7.1 模型建立在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)料量和組分會(huì)有波動(dòng)，為了更好的對(duì)工廠實(shí)施操控，本團(tuán)隊(duì)對(duì)進(jìn)料量，組成變化的波動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化。同樣以 C4 分離塔為例，在進(jìn)料量波動(dòng) 80%到 120%，進(jìn)料雜質(zhì)含量從 0.01 波動(dòng)到 0.03 時(shí)，數(shù)優(yōu)化，得到每一種工況下的最佳優(yōu)化參數(shù)如表 7-1 所示。分別進(jìn)行了參表 7-1 T0101 塔進(jìn)料波動(dòng)操作條件一覽表通過對(duì)進(jìn)料量和組成波動(dòng)時(shí)不同工況下的參數(shù)優(yōu)化，得到

48、了最佳的調(diào)控方案，通過表 7-1 可依據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)控。但是表 7-1 只給出了部分工況的調(diào)控方案，而實(shí)際生產(chǎn)過程中情況復(fù)雜多變，難以調(diào)控到最佳操作條件。因此，本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化，BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按誤差逆算法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，它能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入-輸出模式關(guān)系，通過模擬人腦神經(jīng)元的傳輸方式智能調(diào)控。應(yīng)用此優(yōu)化算法能很好地對(duì)不同工況下的操作實(shí)施調(diào)控和。本團(tuán)隊(duì)通過 Aspen Plus 模37進(jìn) 料流 量波動(dòng)進(jìn) 料 量kg/h進(jìn) 料 雜 質(zhì) 質(zhì) 量 分?jǐn)?shù)進(jìn) 料 位置摩爾回流比塔釜產(chǎn)出 量 kg/h塔頂雜質(zhì)含量/ppm塔 釜 丙烷 損 失 量/ppm塔 釜 溫 度/ oC80%60175.230.01271.52601.748.04775.7189.5680%60175.230.02271.61203.729.63646.7389.5880%60175.230.03271.721805.289.47319.3789.5990%67697.130.01271.52676.968.04775.7089.5690%67697.130.02271.61354.189.63646.7389.5890%67697.130.03271.722030.949.47319.3789.59100%75219.0