耦合余热回收的固体氧化物电解槽影响机理及分析

固体氧化物电解槽(SOEC)技术是一种电解高温蒸汽制氢的电化学技术,其性能受多个操作参数影响,需在合理的操作条件下运行电堆以保证高效产氢。利用Matlab Simulink模块建立了基于电化学理论的SOEC电堆模型并进行参数分析,研究了电堆温度、电流密度和蒸汽浓度对SOEC特性的影响。结果表明:随温度升高总电压和过电位减小,反应所需的总能耗略微增加,但对电能需求降低;电流密度增大导致过电位和电池电压增加;提高阴极蒸汽浓度可改善电堆制氢效率。当操作温度1173 K、电流密度6000 A/m^(2)和蒸汽体积分数90%时,电堆效率可达97%。以该工况为制氢流程模拟的初始条件,编写m文件建立了包括系统平衡组件和电气设备的热力学模型,便于对制氢系统整体效率进行分析。系统中工业废热为SOEC电解反应提供热能,对各废热回收设备进行夹点温差分析验证了换热布局有效性。分析结果表明,系统破坏最大的为蒸汽发生器,其次为电堆,系统效率可达73.9%。

核热高温制氢系统换热网络设计与优化

核能因其无碳、稳定和高能量密度的突出优势,与高温蒸汽电解技术耦合具有极大的潜力。因此,本文建立了核热高温蒸汽电解系统仿真模型,基于夹点分析方法优化不同过热蒸汽温度和SOEC电堆入口温度下系统的换热网络。结果表明,提高过热蒸汽温度会略微提高系统最小输出热量,而提高SOEC电堆入口温度能有效降低系统最小输出热量。因此,提高电堆入口温度并降低过热蒸汽温度对系统效率更有利,系统效率最高为72.59%。

基于夹点技术的汽油加氢装置换热网络节能研究

为了保障炼油厂加氢炼化装置的有效运行、解决资源浪费现象,要基于现有的换热网络,利用夹点技术完成分析。通过数据换算以及模拟,可以了解夹点技术加氢电化装置换热网节能效果较佳,将夹点温差设置为20℃,可以计算出该装置的换热网络夹点温度为125℃。最小的工程计算量为10 449 kW,最小冷公用工程量为49 193 kW。由此可见,换热网络不合理情况执行的对应节能改造方案,可节能约57.89%的热公用工程以及27.76%的冷公用工程,有极佳的经济效益。

利用氢夹点图解法分析某炼厂的氢网络

应用El-Halwagi等人提出的氢夹点图解法对某炼厂的氢网络进行了夹点分析,找出了现行氢网络的不合理之处,并提出了相应的优化改造方案。在改造匹配中,同时考虑了氢阱对H2S的浓度要求;改造后,可使氢网络对新氢消耗量达到最小,比现行氢网络少消耗21.21%的新氢。

氢气网络系统的夹点分析与匹配优化

针对炼化企业的氢气分配网络系统,以最小公用工程氢气用量为目标,综合考虑氢气流量、氢气纯度、有害杂质和压力限制等因素,采用氢夹点方法进行分析,提出了匹配原则对氢气网络系统进行优化。通过实例进行了优化分析与计算。研究表明:氢夹点法是氢气网络优化分析的有效方法,所提出的匹配原则可以实现氢气网络的优化。

炼油厂中含氢气体排放的最小化与废氢资源化处置方案研究

针对炼油厂中低浓度氢气的资源化回收,提出了氢气网络系统中含氢气体排放最小化的步骤和方法以及废氢的资源化处置方案。以某炼化公司的氢气网络系统为例,阐述了所提出方法的实现步骤和实施方法。研究表明:对于炼油厂的氢气分配网络,该方法可以有效地降低低浓度含氢气体的排放,并显著地减少了氢气资源的浪费。

氢网络的夹点分析与优化

通过分析炼厂不同氢源、氢阱、氢气净化提浓单元等氢气网络的组成特点,采用夹点分析法对某企业的氢源、氢阱进行分析与计算,以氢气纯度、流量为约束条件,同时考虑压力、杂质的影响。通过耦合、调整氢源-氢阱网络等措施,优化后的氢气网络PSA负荷降低39.14%,制氢单元负荷降低27.11%,氢气压缩机减少2台,实现了增加氢气来源,降低氢气成本的目的。

氢夹点技术方法研究进展和评价

氢夹点技术作为氢气网络优化的重要方法,以其简单直观、高效易懂等优点,自20世纪90年代末被提出至今,在解决氢网络用氢瓶颈上,已经有了成熟稳健的发展。本文介绍了氢夹点技术的基本原理,综述并分析了剩余氢量图解法、严格氢夹点图解法、氢负荷-流量图法、源组合曲线法、多杂质赤字率图解法等多种氢夹点技术方法的提出及研究进展,并对这些方法进行比较和评价,得到各种方法的优缺点和应用范围。最后指出多约束条件下的氢夹点技术方法研究、建立动力学建模以及炼厂氢网络柔性优化设计等将成为未来几年氢夹点技术的研究热点。

炼油厂氢气网络优化方法研究现状及展望

随着环境保护法规的日益严格,加氢工艺在炼油工业中得到了广泛的应用,氢气的消耗量大幅上升。优化氢气网络,提高氢气利用率,对炼油工业实现节能减耗、降低生产成本具有重要的理论价值和巨大的工业应用前景。当前,国内外对氢气网络进行优化的方法主要分为夹点分析法和超结构法。对夹点分析法,笔者按是否考虑了杂质、压力、提纯装置等因素进行分类,综述了其研究进展和实际应用情况。对超结构法,分别从约束条件、目标函数、模型种类和所用优化算法进行了综述。最后总结了2种方法的优点与不足,并指出了后续研究工作的方向。

炼厂氢气系统与轻烃回收系统的集成优化

氢气作为现代化炼厂必要的公用工程之一,在炼油成本中占相当高的比例。节氢是炼厂日常工作中提高炼厂氢气利用率的一项重要内容。从炼厂氢气系统技术构成与特点入手,分析了当前氢气系统优化的策略和方法,比较了各种优化方法的技术局限性。针对炼厂氢气系统与燃料气系统、轻烃系统不可分割的关联性,提出氢气系统与轻烃回收系统集成优化的方法和策略,并应用具体案例对集成优化方法进行分析、对比,得出炼厂氢气系统和轻烃回收系统进行集成优化的方法是科学合理的,有必要在开展炼厂氢资源优化工作时将轻烃回收纳入其中。

炼化企业氢气系统监测与调度优化

随着炼化企业氢气需求量的不断扩大,在企业生产运行中的作用越来越重要,对氢气系统进行在线监测和调度优化成为企业寻求环境效益和经济效益的重要方法。某石化企业开发的氢气系统监测和调度优化系统,主要功能包括氢气系统在线监测、氢气成本在线核算、操作优化指导、氢气系统调度优化等。在线操作优化指导以氢气系统总体经济效益最大化为目标,通过调整各加氢装置新氢及循环氢量,同时考虑低品质重整氢的利用,降低煤制氢装置供氢量,实现氢气系统的实时优化指导。氢气系统监测与调度优化系统使氢气调度业务从"事后调度"发展到"事前调度",从"定性调度"发展到"定量调度"。降低了氢气成本,提高了氢气利用率和装置单元性能监测准确率,减少了污染物排放,为企业安全、平稳生产提供技术保障。

质量交换网络

质量交换网络自从1989年提出以来,作为发展循环经济和建设资源节约企业和社区的理论方法,获得长足进步。本文从基本概念、理论方法(特别是夹点分析方法)到工业应用做了全面综述。

炼厂氢资源优化利用技术进展

综述了国内外氢气资源优化技术的进展情况,指出了现有方法存在的问题,提出了技术的未来发展方向:夹点方法以图形化的表现形式对系统瓶颈进行呈现,计算过程简单、易懂,但其忽略了压力、杂质等因素对氢气网络的影响,数学规划算法通过系统建模进行详细的模拟计算,其假定氢油比和氢分压的微量变化及杂质因素不会对装置操作和产品分布产生影响,在装置用氢条件变化不大时可实现氢气系统的效益最大化,而当装置用氢条件发生较大变化时这种假设无法成立,对加氢装置进行反应动力学建模工作可以克服这种缺陷。

提纯回用氢系统优化

过程氢源的提纯回用能够减少氢气公用工程用量,是炼油厂节氢降耗的有效途径。今利用改进的问题表确定提纯回用氢系统的最小氢公用工程用量和最优提纯装置入口流率。改进的问题表法将能够顺利确定多股外部氢源(氢气公用工程和提纯产品气)的流率目标值并识别废氢流股。案例文献的优化结果表明,文中所提出的方法能够克服原文献仅有一股过程氢源提纯回用的局限,氢公用工程用量和废氢流股的流率分别减少了8.6%和7.2%。

柴油加氢装置的集成改造

采用夹点技术对某柴油加氢装置进行了分析 ,并提出换热网络集成改造方案。从分析中可知 ,该装置的换热网络应是一阈值问题 ,不需外加热源 ,而现行系统需要燃料 40 85MJ/h ,表明其节能潜力较大。提出了两个改造方案 ,一个可回收较多热量 ,使系统不需外加热源 ,投资费用较高 ;另一个可回收 32 73MJ/h热量 ,投资费用较低。

过程系统工程方法在炼油厂规划中的应用

在大系统优化和全局整体最优的指导思想下,将线性规划、夹点分析、热量集成等过程系统工程方法集成应用于炼油厂规划设计中,极大地提高了炼油厂在总加工流程的优化选择、资源利用率、节能和减排方面的整体设计水平,其中基于线性规划的PIMS（Process Industry Modeling System,过程工业模型系统）技术,综合了工艺条件、投资成本、产品结构等因素,提高了总加工流程优化选择的准确性;运用氢夹点技术设计的氢气网络,减少了制氢装置的规模,可节约氢气需求量8％～20％;热夹点和水夹点技术在全厂换热网络和水网络设计中应用普遍,其中装置间热联合节能42～84 MJ/t,水重复利用率在97％以上,单位新鲜水用量减少至0.5 t/t,降低了全厂能耗和水耗,使节能减排指标达到国际先进水平.过程系统工程方法在炼油厂规划中的实际应用,提高了炼油厂资源和能量利用率,并有助于实现清洁生产和完成节能减排目标.

基于炼油厂计划优化模型的氢气系统优化研究

采用氢气夹点分析方法,得到炼油厂氢气流股基本分配方案,然后与计划优化模型联合进行优化,确定优化的氢气管网方案,并对方案的经济技术指标进行分析,评价方案的有效性。以国内某炼油厂为例,采用上述方案对氢气系统进行优化。结果表明:采用夹点分析技术可以使氢气纯度满足炼油厂加工工艺要求,结合计划优化模型可以有效地根据炼油厂生产状况优化氢气网络结构,达到节氢及优化炼油厂原油加工方案的目的;氢气系统优化后可节约氢气16.6%,并可加工劣质原油、降低原油采购成本,提高炼油厂经济效益。

窄点技术在制氢装置上的应用探讨

应用窄点技术对大庆石化分公司炼油厂制氢装置的换热网络做了换热优化方案设计 ;根据计算结果确定出窄点温度及最小公用工程用量 ,依此调整网络中物流的热流量及换热匹配 ;优化结果表明 ,冷公用工程用量下降了 10 .17MW ,循环水用量为原生产用量的 6.3 % ;

氢气平衡与优化系统的应用与研究

针对齐鲁石化氢气系统运行现状,采用氢夹点技术深入分析氢气系统存在的主要问题并进行氢气供用网络优化,在此基础上构建以产耗平衡监控、成本核算、管网模拟、调度优化为核心的氢气平衡与优化系统。应用表明:该系统实现对氢气生产、输送及消耗过程的全面管控,能及时发现氢气系统产耗不平衡、异常排放等情况;通过集成装置工艺参数、物耗能耗以及相关物料价格,在线计算出产氢、耗氢成本;同时利用管网模拟技术实现氢气管网任意管段氢气流量、流速、压降等指标的软测量;基于上述条件,结合氢夹点理论分析开展供用网络优化,以用氢成本最低为目标给出优化调度方案,实现以耗定产,有效降低氢气运行成本。

氢气平衡与优化系统的应用

针对齐鲁石化氢气系统运行现状,采用氢夹点技术深入分析氢气系统存在的问题并进行氢气供用网络优化,在此基础上构建以产耗平衡监控、成本核算、管网模拟、调度优化为核心的氢气平衡与优化系统。应用表明:该系统实现对氢气生产、输送及消耗过程的全面管控,能及时发现氢气系统产耗不平衡、异常排放等情况;通过集成装置工艺参数、物耗能耗以及相关物料价格,在线计算出产氢、耗氢成本;同时利用管网模拟技术实现氢气管网任意管段氢气流量、流速、压降等指标的软测量。基于上述条件,结合氢夹点理论分析开展供用网络优化,以用氢成本最低为目标给出优化调度方案,实现以耗定产,有效降低氢气运行成本。