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      一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法

      文檔序號:6590499閱讀:274來源:國知局
      專利名稱:一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法
      一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法本發(fā)明涉及能耗模擬計算技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法。常減壓裝置又稱為原油的一次加工裝置,是主要的煉油裝置之一,它通過蒸餾原理將原油分離成汽油、煤油、柴油、蠟油、渣油等各種餾分,還副產(chǎn)干氣、液化氣等中間產(chǎn)品,其中餾分油有的經(jīng)調(diào)和、加添加劑后以產(chǎn)品形式出廠,大部分是作為二次加工裝置的原料。截至2008年底,全國共有常減壓裝置近百套,原油總加工能力為438Mt/a。原油蒸餾過程屬于熱加工過程,原油中各種餾分的分離過程需要消耗大量的能量。對于燃料型煉油企業(yè),原油蒸餾裝置能耗占煉油能耗的比例通常在15%以上。隨著各種節(jié)能技術(shù)在原油蒸餾裝置上的應用,常減壓裝置能耗呈不斷降低趨勢,從30年前的25kgE0/t以上降低至目前的10kgE0/t以下。目前常減壓裝置的節(jié)能工作越來越精細,難度也越來大,為了能夠準確評估裝置的能耗水平和節(jié)能潛力,需要確定裝置的基準能耗?,F(xiàn)有的常減壓裝置基準能耗計算方法基本上是采用經(jīng)驗計算公式,無法準確反映原油性質(zhì)、拔出率、加工量等對基準能耗的影響,而且現(xiàn)有算法是一種通用計算方法,隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn),現(xiàn)有的能耗計算方法不能完全準確反映工藝新的變化,無法根據(jù)不同常減壓裝置的實際工藝條件、加工方案等個性化條件計算特定裝置的基準能耗。Aspen Plus是一個包括生產(chǎn)裝置設(shè)計、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng)。借助其強大的物性數(shù)據(jù),可以進行物料平衡、熱量平衡和相平衡計算,得到各種物流和單元模塊的工藝參數(shù),包括能耗數(shù)據(jù)。目前,國內(nèi)外研究者也有采用Aspen Plus對常減壓裝置的生產(chǎn)工藝進行模擬并計算其裝置能耗,但其一般只著重研究實際能耗,其模擬計算時采用的多是實際工藝操作參數(shù),得到的是實際能耗,所以不能反映裝置理論上所能達到的最低能耗,即基準能耗。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,采集生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行核對校正處理,利用流程模擬軟件Aspen Plus對常減壓全流程進行嚴格的工藝模擬計算,提供一種更準確的、基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法。為實現(xiàn)上述目的,設(shè)計一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,在微機中采用Aspen Plus流程模擬軟件模擬計算常減壓裝置的基準能耗,其特征在于采用如下處理方法:(I)利用Aspen plus ActiveX接口啟動Aspen plus自動化服務器;(2)建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(3)從生產(chǎn)現(xiàn)場采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù);(4)將采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行核對校正,以防止現(xiàn)場顯示儀表失靈導致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)失真;(5)將核對校正后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫模塊;(6)初始化Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(7)通過Web界面從數(shù)據(jù)庫模塊讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并賦值給Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(8)啟動Aspen plus計算引擎,進行第一次模擬計算;(9)從第一次模擬計算結(jié)果中導出常壓塔內(nèi)回流溫度、常壓塔內(nèi)回流密度、常壓塔內(nèi)回流WAT值和常壓塔內(nèi)回流量,并送至石油餾分焓值計算子程序,計算出常壓塔內(nèi)回流熱;(10)將計算出的常壓塔內(nèi)回流熱乘以取熱系數(shù)得到修正后的內(nèi)回流熱,將修正后的內(nèi)回流熱返回至Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;
      (11)啟動Aspen plus計算引擎,進行第二次模擬計算;(12)從第二次模擬計算結(jié)果中導出熱源的換前溫度、熱源的換后溫度和熱源的換熱負荷,熱阱的換前溫度、熱阱的換后溫度和熱阱的換熱負荷,并送至換熱網(wǎng)絡夾點計算子程序,根據(jù)設(shè)定的夾點溫差,計算出換熱終溫和常壓爐負荷;(13)從第二次模擬計算結(jié)果中導出蒸汽過熱負荷、減壓爐負荷、蒸汽消耗、機泵功率、風機功率、冷卻負荷、熱出料負荷,并按照能耗折算公式進行計算,得到計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫模塊;所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括原油實沸點組成數(shù)據(jù)、原油比重、原油進裝置流量、原油進裝置溫度、原油進裝置壓力、脫前原油溫度、脫后原油溫度、預分餾塔進料溫度、預分餾塔操作壓力、常頂壓力、常頂回流溫度、常壓爐出口溫度、常壓爐出口壓力、減頂壓力、減頂溫度、減壓爐出口壓力、0.35MPa蒸汽溫度、0.35MPa蒸汽過熱溫度、1.0MPa蒸汽溫度、常渣外甩量、總拔出率、電脫鹽方式、預分餾塔類型、減頂抽真空方式、減壓塔類型和減壓拔出工藝;所述的計算結(jié)果包括循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗和綜合能耗;所述的電耗包括機泵電耗、空冷器電耗、電脫鹽電耗、減頂抽真空電耗;所述的蒸汽能耗包括減壓爐注汽能耗、分餾塔注汽能耗和減頂抽真空蒸汽能耗;所述的綜合能耗為循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗的總和。所述的熱源包括常頂油氣、常壓塔側(cè)線產(chǎn)品、常壓塔中段回流、減壓塔側(cè)線產(chǎn)品、減壓塔中段回流和減底油。所述的熱阱包括脫前原油、脫后原油和預分餾塔底油。所述的建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型的方法如下:(I)采用AspenPlus流程模擬軟件建立常減壓全流程模型,所述的常減壓全流程模型包括預分餾塔、常壓塔和減壓塔,所述的預分餾塔為初餾塔或閃蒸塔;(2)第一次模擬計算采用的模型收斂策略包括常壓塔側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定、常壓塔過汽化油規(guī)定、減壓塔塔頂溫度規(guī)定、減壓塔側(cè)線內(nèi)回流流量規(guī)定和減壓塔過汽化油規(guī)定;(3)第二次模擬計算采用的模型收斂策略包括自動調(diào)節(jié)常壓塔塔頂餾出流量和減壓塔塔頂溫度。所述的取熱系數(shù)為0.7或0.8。所述的數(shù)據(jù)庫模塊采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,以流程模擬技術(shù)為基礎(chǔ),建立了基于工藝流程模擬軟件Aspen Plus的常減壓基準能耗計算模型,同時融合了石油餾分焓值計算子程序和換熱網(wǎng)絡夾點計算子程序,計算得到更準確的常減壓裝置的基準能耗?,F(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地說明。本發(fā)明的設(shè)計思路為:建立常減壓全流程模型,對常減壓裝置進行全流程模擬,通過物料平衡和能量平衡計算,可以精確模擬計算出各種物流的物性和工藝參數(shù),同時結(jié)合夾點分析工具,可以準確計算出燃料、蒸汽、電、循環(huán)水、熱出料等各種能耗。針對不同原料進料、工藝條件,可通過Aspen Plus流程模擬軟件快速定制一個Aspen Plus用戶模型,并將反映工況的原油流量、溫度、分餾塔的操作條件等參數(shù)輸入Aspen Plus用戶模型進行模擬計算,實現(xiàn)快速得到不同工況下的裝置運行參數(shù)的目的,進而計算各種能耗。具體實現(xiàn)方法如下:本發(fā)明在微機中采用Aspen Plus流程模擬軟件模擬計算常減壓裝置的基準能耗,其特征在于采用如下處理方法:(I)利用Aspen plus ActiveX接口啟動Aspen plus自動化服務器;(2)建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(3)從生產(chǎn)現(xiàn)場采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù);
      (4)將采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行核對校正,以防止現(xiàn)場顯示儀表失靈導致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)失真;(5)將核對校正后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫模塊;(6)初始化Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(7)通過Web界面從數(shù)據(jù)庫模塊讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并賦值給Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(8)啟動Aspen plus計算引擎,進行第一次模擬計算;(9)從第一次模擬計算結(jié)果中導出常壓塔內(nèi)回流溫度、常壓塔內(nèi)回流密度、常壓塔內(nèi)回流WAT值和常壓塔內(nèi)回流量,并送至石油餾分焓值計算子程序,計算出常壓塔內(nèi)回流熱;(10)將計算出的常壓塔內(nèi)回流熱乘以取熱系數(shù)得到修正后的內(nèi)回流熱,將修正后的內(nèi)回流熱返回至Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(11)啟動Aspen plus計算引擎,進行第二次模擬計算;(12)從第二次模擬計算結(jié)果中導出熱源的換前溫度、熱源的換后溫度和熱源的換熱負荷,熱阱的換前溫度、熱阱的換后溫度和熱阱的換熱負荷,并送至換熱網(wǎng)絡夾點計算子程序,根據(jù)設(shè)定的夾點溫差,計算出換熱終溫和常壓爐負荷;(13)從第二次模擬計算結(jié)果中導出蒸汽過熱負荷、減壓爐負荷、蒸汽消耗、機泵功率、風機功率、冷卻負荷、熱出料負荷,并按照能耗折算公式進行計算,得到計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫模塊;所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括原油實沸點組成數(shù)據(jù)、原油比重、原油進裝置流量、原油進裝置溫度、原油進裝置壓力、脫前原油溫度、脫后原油溫度、預分餾塔進料溫度、預分餾塔操作壓力、常頂壓力、常頂回流溫度、常壓爐出口溫度、常壓爐出口壓力、減頂壓力、減頂溫度、減壓爐出口壓力、0.35MPa蒸汽溫度、0.35MPa蒸汽過熱溫度、
      1.0MPa蒸汽溫度、常渣外甩量、總拔出率、電脫鹽方式、預分餾塔類型、減頂抽真空方式、減壓塔類型和減壓拔出工藝;所述的計算結(jié)果包括循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗和綜合能耗;所述的電耗包括機泵電耗、空冷器電耗、電脫鹽電耗、減頂抽真空電耗;所述的蒸汽能耗包括減壓爐注汽能耗、分餾塔注汽能耗和減頂抽真空蒸汽能耗;所述的綜合能耗為循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗的總和。所述的熱源包括常頂油氣、常壓塔側(cè)線產(chǎn)品、常壓塔中段回流、減壓塔側(cè)線產(chǎn)品、減壓塔中段回流和減底油。所述的熱阱包括脫前原油、脫后原油和預分餾塔底油。所述的建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型的方法如下:(I)采用AspenPlus流程模擬軟件建立常減壓全流程模型,所述的常減壓全流程模型包括預分餾塔、常壓塔和減壓塔,所述的預分餾塔為初餾塔或閃蒸塔;(2)第一次模擬計算采用的模型收斂策略包括常壓塔側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定、常壓塔過汽化油規(guī)定、減壓塔塔頂溫度規(guī)定、減壓塔側(cè)線內(nèi)回流流量規(guī)定和減壓塔過汽化油規(guī)定;(3)第二次模擬計算采用的模型收斂策略包括自動調(diào)節(jié)常壓塔塔頂餾出流量和減壓塔塔頂溫度。所述的取熱系數(shù)為0.7或0.8。所述的數(shù)據(jù)庫模塊采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。實施例1
      在建立好Aspen plus常減壓基準能耗計算模型后,從生產(chǎn)現(xiàn)場采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、核對校正基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并通過Aspen Plus ActiveX數(shù)據(jù)接口傳至Aspen plus常減壓基準能耗計算模型,這里的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括原油性質(zhì)參數(shù)、工藝操作參數(shù)和工藝流程參數(shù)三類,其中部分工藝操作參數(shù)可能由于生產(chǎn)現(xiàn)場顯示儀表失靈,而存在明顯的偏差,需要進行校正。校正方法包括:對于流量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可根據(jù)物料平衡、熱量平衡進行反算,而對于溫度、壓力等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可參考儀表正常時的歷史數(shù)據(jù)進行校正,可采用標定報告、技術(shù)月報、操作臺帳、DCS歷史數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù),再錄入到數(shù)據(jù)庫模塊。常減壓基準能耗計算所需主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見下
      表:
      權(quán)利要求
      1.一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,在微機中采用Aspen Plus流程模擬軟件模擬計算常減壓裝置的基準能耗,其特征在于采用如下處理方法:(1)利用Aspen plus ActiveX接口啟動Aspen plus自動化服務器;(2)建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(3)從生產(chǎn)現(xiàn)場采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù);(4)將采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行核對校正,以防止現(xiàn)場顯示儀表失靈導致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)失真;(5)將核對校正后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫模塊;(6)初始化Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(7)通過Web界面從數(shù)據(jù)庫模塊讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并賦值給Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(8)啟動Aspen plus計算引擎,進行第一次模擬計算;(9)從第一次模擬計算結(jié)果中導出常壓塔內(nèi)回流溫度、常壓塔內(nèi)回流密度、常壓塔內(nèi)回流WAT值和常壓塔內(nèi)回流量,并送至石油餾分焓值計算子程序,計算出常壓塔內(nèi)回流熱;(10)將計算出的常壓塔內(nèi)回流熱乘以取熱系數(shù)得到修正后的內(nèi)回流熱,將修正后的內(nèi)回流熱返回至Aspen plus常減壓基準能耗計算模型;(11)啟動Aspenplus計算引擎,進行第二次模擬計算;(12)從第二次模擬計算結(jié)果中導出熱源的換前溫度、熱源的換后溫度和熱源的換熱負荷,熱阱的換前溫度、熱阱的換后溫度和熱阱的換熱負荷,并送至換熱網(wǎng)絡夾點計算子程序,根據(jù)設(shè)定的夾點溫差,計算出換熱終溫和常壓爐負荷;(13)從第二次模擬計算結(jié)果中導出蒸汽過熱負荷、減壓爐負荷、蒸汽消耗、機泵功率、風機功率、冷卻負荷、熱出料負荷,并按照能耗折算公式進行計算,得到計算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫模塊;所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括原油實沸點組成數(shù)據(jù)、原油比重、原油進裝置流量、原油進裝置溫度、原油進裝置壓力、脫前原油溫度、脫后原油溫度、預分餾塔進料溫度、預分餾塔操作壓力、常頂壓力、常頂回流溫度、常壓爐出口溫度、常壓爐出口壓力、減頂壓力、減頂溫度、減壓爐出口壓力、0.35MPa蒸汽溫度、0.35MPa蒸汽過熱溫度、1.0MPa蒸汽溫度、常渣外甩量、總拔出率、電脫鹽方式、預分餾塔類型、減頂抽真空方式、減壓塔類型和減壓拔出工藝;所述的計算結(jié)果包括循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗和綜合能耗;所述的電耗包括機泵電耗、空冷器電耗、電脫鹽電耗、減頂抽真空電耗;所述的蒸汽能耗包括減壓爐注汽能耗、分餾塔注汽能耗和減頂抽真空蒸汽能耗;所述的綜合能耗為循環(huán)水能耗、電耗、蒸汽能耗、燃料能耗、熱出料能耗的總和。
      2.如權(quán)利要求1所述的一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于:所述的熱源包括常頂油氣、常壓塔側(cè)線產(chǎn)品、常壓塔中段回流、減壓塔側(cè)線產(chǎn)品、減壓塔中段回流和減底油。
      3.如權(quán)利要求1所述的一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于:所述的熱阱包括脫前原油、脫后原油和預分餾塔底油。
      4.如權(quán)利要求1所述的一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于所述的建立Aspen plus常減壓基準能耗計算模型的方法如下:(I)采用Aspen Plus流程模擬軟件建立常減壓全流程模型,所述的常減壓全流程模型包括預分餾塔、常壓塔和減壓塔,所述的預分餾塔為初餾塔或閃蒸塔;(2)第一次模擬計算采用的模型收斂策略包括常壓塔側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定、常壓塔過汽化油規(guī)定、減壓塔塔頂溫度規(guī)定、減壓塔側(cè)線內(nèi)回流流量規(guī)定和減壓塔過汽化油規(guī)定;(3)第二次模擬計算采用的模型收斂策略包括自動調(diào)節(jié)常壓塔塔頂餾出流量和減壓塔塔頂溫度。
      5.如權(quán)利要求1所述的一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于:所述的取熱系數(shù)為0.7或0.8。
      6.如權(quán)利要求1所述的一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于所述的數(shù)據(jù)庫模塊采用SQL Server 2000`數(shù)據(jù)庫。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及能耗模擬計算技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種基于流程模擬軟件的常減壓基準能耗計算方法,其特征在于采用如下處理方法啟動Aspenplus自動化服務器;建立Aspenplus常減壓基準能耗計算模型;采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù);基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行核對校正;輸入數(shù)據(jù)庫模塊;初始化建立Aspenplus常減壓基準能耗計算模型;讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù);進行第一次模擬計算;計算出常壓塔內(nèi)回流熱;得到修正后的內(nèi)回流熱;進行第二次模擬計算;計算出換熱終溫和常壓爐負荷;按照能耗折算公式進行計算,存入數(shù)據(jù)庫模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,融合了石油餾分焓值計算子程序和換熱網(wǎng)絡夾點計算子程序,得到更準確的常減壓裝置的基準能耗。
      文檔編號G06F17/50GK103150452SQ20131010012
      公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
      發(fā)明者余金森, 廖興發(fā), 唐宏亮, 宋國營, 陶志鋼, 戴維 申請人:上海優(yōu)華系統(tǒng)集成技術(shù)有限公司, 廣州市優(yōu)華過程技術(shù)有限公司
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