奔跑吧!青春(山东京博实习报告)
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活性
选择性
影响因素分析
提高生产 产率
改善分离 效果
影响因素分析
用Aspen模拟出分离流程 模拟分馏塔最佳回流比 模拟分馏塔最佳回流温度 模拟低分油最佳进料温度 模拟分馏塔最优塔顶压力
Aspen模拟分离流程
Aspen模拟分离流程
组分输入
物性方法
初步模拟 结果
Aspen模拟最佳回流比
C11和C12作为石脑油和柴油的分割线。 在分馏塔温度、压力都保持不变，并且其他条件不变的情况下，通过改变分 馏塔的回流比，得到了一系列的回流比和石脑油中C12含量的数据。如下图：
10000
1.100E+05
1.050E+05
原料气流量
9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
能耗
1.000E+05 9.500E+04 9.000E+04 8.500E+04 8.000E+04 7.500E+04 7.000E+04 6.500E+04 6.000E+04 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Aspen模拟最佳进料温度
C12含量=10Kg/h 百分含量<0.05%
随着进料温度的提高，石
脑油中C12含量逐渐升高。 当C12含量为10Kg/h时， 此时石脑油产量最大，分离塔 最高进料温度为221度。
图3
C12含量与进料温度关系曲线图
Aspen模拟最佳塔顶压力
6000
石脑油中C12含量kg/h
烟气中 = 的O原子 的量 烟气中 的N原子 的量
=
提高加热炉热效率
求取实际空气用量和烟气用量
目前工况下的空气流量：55364.36 Nm³ /h 燃烧后的干烟气量：53600.29577 Nm³ /h 烟气中的水蒸气流量：10394 Nm³ /h
提高加热炉热效率
当前工况下的热效率
总散失的热量：18746MJ/h
百分含量 4.5 0.0 0.0 75.2 0.0 0.0 9.0 11.3 100.0 KJ/h
标准摩尔燃烧 焓 摩尔数/Kmol 燃烧焓值MJ/h kJ/mol 67.0 59648.4 890.31 0.0 0.0 1559.88 0.0 0.0 2220.07 1119.6 289752.7 258.8 0.0 0.0 2822.87 0.0 0.0 3536.15 134.0 0.0 0 168.2 47606.3 282.97 1040.7 0.0 0.0 397007.4 产物
因此可以根据反应前后原子的质量守恒 定律来确定理论空气用量。
提高加热炉热效率
求取理论需氧量
燃烧前后原子平衡表：
C 原料气 305.5 H 928 O 276.3+x
烟气
305.5
928
1075
理论需氧量=(1075-276.3)/2=399.35kmol/h=8946.5 Nm³/h 过剩空气系数=1.2 实际空气用量=8946.5*1.2/0.21=51122.86 Nm³/h 烟气中氧气含量=2.8% 烟气的组成：二氧化碳：14.7% 氧气：2.8% 氮气 82.5%
制氢中变反应后热量优化
人员：高峰 郑永光
一、基本介绍
课题介绍：中变气经锅炉上水换热后，温度仍在145155℃左右，热量较大，给除氧器取热后仍有较多热 量，需要循环水降温，造成热量使用不充分，如何优 化换热流程，将温度降至120-130℃，进行装置热能 优化。
注：由于经取热后的中变气由空冷与循环水降温至38 ℃，所以我们考虑的取热范围是150—38 ℃！
确定最 佳空气 用量， 计算热 效率
与现在 工况下 的热效 率比较
降低需热量
组成数据
焦化干气 组成 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 总计
原料气成分数据
百分含量 48.000 22.600 3.500 24.300 1.300 0.300 100
催化干气 组成 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 总计
降低需热量
全部用焦化干气制氢
原料 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 二氧化碳 一氧化碳 水蒸气 总计 反应热 百分含量 48.0 22.6 3.5 24.3 1.3 0.3 0.0 0.0 0.0 100.0 7.33E+04
反应需热
摩尔数/Kmol 燃烧焓值MJ/h 160.5 142925.7 75.6 117903.7 11.7 25987.4 81.3 21032.9 4.3 12273.3 1.0 3548.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1476.92 0.0 334.4 323671.1 MJ/h 7.33E+07
提高加热炉热效率
改造后热效率计算
由能量守恒原理，计算加热炉热效 率，计算方法如第一个标题相似。结 果下：
小结
通过计算我们发现，可以适当降低空气用量，来提高转 化炉热效率：
改进前 改进后
空气量 Nm³ /h
烟气量 Nm³ /h 烟气中的氧含量% 总热损失MJ/h 热效率%
55364.36
53600.30 5.0 18746
CO% 4 4 0 0 0
组成 CO2% H2O% 49.6 31.6 49.6 31.6 0 1 0 1 0 1
H2% 10.7 10.7 0 0 0
CH4% 4.2 4.2 0 0 0
方案一
方案一Aspen模拟
154-137.5℃
3.052 MW
81.4-38℃
方案二
方案二Aspen模拟
降低需热量
全部用焦化干气制氢
原料
摩尔数/Kmol 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 二氧化碳 160.53 75.59 11.71 81.27 4.35 1.00 0.00 温差/K 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00
温度变化的显热
产物
百分含量 28.200 25.900 1.000 43.730 1.070 0.100 100
温度、流量、压力
干气流量 水蒸气流量 压力 温度 原料气 9000 20.08 2.71 500 产物 Nm3/h t/h MPa ℃ 流量 压力 温度 36000 2.6 790.4 Nm3/h MPa ℃
热容
J/(g*K) 3.69 3.40 3.34 14.84 3.63 3.50 0.84
分子量g/mol 16 30 44 2 58 71 44
一氧化碳
水蒸气 合计
0.00
1476.92
475.00
475.00 原料总热
0.00
28285.98 3.90E+04
168.24
1040.69 MJ/h
51122.86
49013.42 3.6 12410
总结
通过以上两方面分析，我们得出结论： 催化干气制氢耗能较低。当生产相同量的氢气 （ 25000Nm3/h ）时，全部使用焦化化干气比全部 使用催化干气节省燃料约20%； 适当降低空气用量可以提高炉子热效率。通入的空 气量从55364.36 Nm3/h 降到 51122.86 Nm3/h时，炉 子热效率可以提高到 93.1%，并且满足理论空气需 求。
提高加热炉热效率
已知数据： 烟气组成
求取实际空气用量和烟气用量
二氧化碳：13.4% 氮气：81.6% 氧气:5%
空气组成
氧气:21% 氮气:79% 燃料气组成和流量
待求数据：
提高加热炉热效率
求取实际空气用量和烟气用量
空气中 的 O原 + 子量 空气中 的 N原 子量
燃料中 的O原子 的量
高辛烷值 量水平。 高芳潜化 或 汽油调合 高硫、高芳烃、 工石脑油 组分 实现产品调合最优化和产品价值最大化。 低十六烷值 催化柴油 用Aspen模拟分离流程，提高石脑油与柴油分布。 低硫 柴油调合 组分
影响因素分析
提高生产 产率
改善分离 效果
影响因素分析
优化反应温度压力
改善催化剂性能
课题进行中的困难
找不到组分
不收敛 三相分离
模型不适用
Aspen模拟不通过
……
汽提塔短路
物性方法不对
分馏塔干板
物料不平衡
炼化四车间
加热炉现场优化的研究
汇报人：祝伟康 王海斌 团队：奔跑吧！青春
计算任务
降低转化过程的需热量 提高热效率 & 降低燃料量 降低加热炉的热损失
计算原理
计算原理
降低转化过程的需热量
C12含量<0.1% 最佳回流比为0.786
(使C12含量低于10Kg/h，
即百分含量<0.05%）
图1 C12含量与回流比关系图
Aspen模拟回流温度
由图可以看出：随着回流
温度的变化，C12含量与回流 温度的变化曲线成一条直线。 说明C12含量与回流温度关系 不大。
图2
C12含量与回流温度关系图
炼化四车间课题研究报告
团队：奔跑吧！青春
口号：以知识改进技术，用梦想创造未来。 组员：祝伟康 王海斌 陈诚 靳朝卉 高峰 郑永光
奔 跑 吧
提高石脑油、柴油收率分布 加热炉现场优化 制氢中变反应后热量优化
！ 青 春
研究石脑油、柴油收率分布报告
汇报人：靳朝卉 团队：奔跑吧！青春
课题任务
提高石油资源利用率，提高汽柴油燃料的整体质
焦化干气分数
焦化干气分数
图1.原料气流量与原料气配比关系图
图2.能耗与原料气配比关系图
提高加热炉热效率
解吸气 物质 氢气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 总计 燃料气 物质 氢气 一氧化碳 甲烷 乙烷 乙烯
燃料气组成及流量数据
/h） 流量（Nm³ 组成 0.452 0.101 0.157 0.29 1 /h） 流量（Nm³ 含量% 0.363 0.03 0.288 0.173 0.146 1 9000 生成焓（kJ/mol） 0 -106.887 -70.553 -388.902 0 2000 生成焓（kJ/mol） 0 -106.887 -70.553 -78.2525 62.519
获得原 料气/转 化气的 组分和 温度
根据能 量守恒 原理计 算转化 所需的 热量
改变原 料气的 组成计 算所需 热量
分析不 同原料 气组成 对应的 流量和 热量变 化
计算原理
降低热损失
获得烟 气组 成、燃 料气组 成、流 量、各 股物流 的温度
计算现 在工况 下的热 效率
通过分 析燃料 气组成 确定理 论需氧 量
2.94MW
123.9-38℃
2、换热方向
结合师傅的建议和工艺流程，这股物流的能量可以加热的物流包括制氢装 置的转化炉的燃料气和脱附气、加氢装置的原料油。
提高加热炉热效率
提高热效率的思路
我们发现，在烟气里氧气含量一般在5%左右，烟
气中氧气含量多，即一定燃料气的情况下，通入的
空气量多，这会造成烟气带走的热量过多。因此， 我们希望通过计算理论需氧量，通过经验过剩空气 系数，求得空气用量，通过降低空气用量来提高转 化炉热效率。
提高加热炉热效率
求取理论需氧量
765.40
765.40 产物总热
3749.76
32116.75 6.81E+04
1.04
2.24 总显热
28
18 2.92E+04
降低燃料量
全部用焦化干气制氢Байду номын сангаас
反应物总需热量
降低燃料量
反应物总需热量
全部用焦化干气制氢
全部用催化干气制氢
降低燃料量
反应物总需热量
不同原料气配比下原料气流量与能耗的关系
熟悉工艺流程并获取相应实际数据
<40 145-155℃
0.145MP
常温，0.9MP， 29.6t/h
110-115℃
由Aspen模拟获取无法提供的实际数据
1.35t/h
5 4 2
1 3
物流号 1 2 3 4 5
温度 ℃ 152.6 116.0 25.0 94.4 110.4
压力 Mpa 流量 kg/h 2.450 2.450 0.900 0.900 0.145 19241.5 19241.5 29600 29600 1350
5000 4000 3000 2000 1000 0 0 0.2 0.4 0.6 塔顶压力/bar 0.8 1 1.2
随着塔顶压力的降低，石
脑油中C12含量逐渐提高。 当C12含量为10Kg/h时， 此时石脑油在符合标准的条件 下产量最大，最低塔顶压力为 0.95bar。
图4 C12含量与塔顶压力的关系
热量MJ 4500.82 3656.71 816.39 1145.76 434.81 118.43 0.00 摩尔数/Kmol 67.00 0.00 0.00 1119.60 0.00 0.00 133.99 温差/K 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 热量MJ 3026.74 0.00 0.00 25434.05 0.00 0.00 3790.60
选择性
影响因素分析
提高生产 产率
改善分离 效果
影响因素分析
用Aspen模拟出分离流程 模拟分馏塔最佳回流比 模拟分馏塔最佳回流温度 模拟低分油最佳进料温度 模拟分馏塔最优塔顶压力
Aspen模拟分离流程
Aspen模拟分离流程
组分输入
物性方法
初步模拟 结果
Aspen模拟最佳回流比
C11和C12作为石脑油和柴油的分割线。 在分馏塔温度、压力都保持不变，并且其他条件不变的情况下，通过改变分 馏塔的回流比，得到了一系列的回流比和石脑油中C12含量的数据。如下图：
10000
1.100E+05
1.050E+05
原料气流量
9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
能耗
1.000E+05 9.500E+04 9.000E+04 8.500E+04 8.000E+04 7.500E+04 7.000E+04 6.500E+04 6.000E+04 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Aspen模拟最佳进料温度
C12含量=10Kg/h 百分含量<0.05%
随着进料温度的提高，石
脑油中C12含量逐渐升高。 当C12含量为10Kg/h时， 此时石脑油产量最大，分离塔 最高进料温度为221度。
图3
C12含量与进料温度关系曲线图
Aspen模拟最佳塔顶压力
6000
石脑油中C12含量kg/h
烟气中 = 的O原子 的量 烟气中 的N原子 的量
=
提高加热炉热效率
求取实际空气用量和烟气用量
目前工况下的空气流量：55364.36 Nm³ /h 燃烧后的干烟气量：53600.29577 Nm³ /h 烟气中的水蒸气流量：10394 Nm³ /h
提高加热炉热效率
当前工况下的热效率
总散失的热量：18746MJ/h
百分含量 4.5 0.0 0.0 75.2 0.0 0.0 9.0 11.3 100.0 KJ/h
标准摩尔燃烧 焓 摩尔数/Kmol 燃烧焓值MJ/h kJ/mol 67.0 59648.4 890.31 0.0 0.0 1559.88 0.0 0.0 2220.07 1119.6 289752.7 258.8 0.0 0.0 2822.87 0.0 0.0 3536.15 134.0 0.0 0 168.2 47606.3 282.97 1040.7 0.0 0.0 397007.4 产物
因此可以根据反应前后原子的质量守恒 定律来确定理论空气用量。
提高加热炉热效率
求取理论需氧量
燃烧前后原子平衡表：
C 原料气 305.5 H 928 O 276.3+x
烟气
305.5
928
1075
理论需氧量=(1075-276.3)/2=399.35kmol/h=8946.5 Nm³/h 过剩空气系数=1.2 实际空气用量=8946.5*1.2/0.21=51122.86 Nm³/h 烟气中氧气含量=2.8% 烟气的组成：二氧化碳：14.7% 氧气：2.8% 氮气 82.5%
制氢中变反应后热量优化
人员：高峰 郑永光
一、基本介绍
课题介绍：中变气经锅炉上水换热后，温度仍在145155℃左右，热量较大，给除氧器取热后仍有较多热 量，需要循环水降温，造成热量使用不充分，如何优 化换热流程，将温度降至120-130℃，进行装置热能 优化。
注：由于经取热后的中变气由空冷与循环水降温至38 ℃，所以我们考虑的取热范围是150—38 ℃！
确定最 佳空气 用量， 计算热 效率
与现在 工况下 的热效 率比较
降低需热量
组成数据
焦化干气 组成 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 总计
原料气成分数据
百分含量 48.000 22.600 3.500 24.300 1.300 0.300 100
催化干气 组成 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 总计
降低需热量
全部用焦化干气制氢
原料 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 二氧化碳 一氧化碳 水蒸气 总计 反应热 百分含量 48.0 22.6 3.5 24.3 1.3 0.3 0.0 0.0 0.0 100.0 7.33E+04
反应需热
摩尔数/Kmol 燃烧焓值MJ/h 160.5 142925.7 75.6 117903.7 11.7 25987.4 81.3 21032.9 4.3 12273.3 1.0 3548.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1476.92 0.0 334.4 323671.1 MJ/h 7.33E+07
提高加热炉热效率
改造后热效率计算
由能量守恒原理，计算加热炉热效 率，计算方法如第一个标题相似。结 果下：
小结
通过计算我们发现，可以适当降低空气用量，来提高转 化炉热效率：
改进前 改进后
空气量 Nm³ /h
烟气量 Nm³ /h 烟气中的氧含量% 总热损失MJ/h 热效率%
55364.36
53600.30 5.0 18746
CO% 4 4 0 0 0
组成 CO2% H2O% 49.6 31.6 49.6 31.6 0 1 0 1 0 1
H2% 10.7 10.7 0 0 0
CH4% 4.2 4.2 0 0 0
方案一
方案一Aspen模拟
154-137.5℃
3.052 MW
81.4-38℃
方案二
方案二Aspen模拟
降低需热量
全部用焦化干气制氢
原料
摩尔数/Kmol 甲烷 乙烷 丙烷 氢气 丁烷 碳五 二氧化碳 160.53 75.59 11.71 81.27 4.35 1.00 0.00 温差/K 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00 475.00
温度变化的显热
产物
百分含量 28.200 25.900 1.000 43.730 1.070 0.100 100
温度、流量、压力
干气流量 水蒸气流量 压力 温度 原料气 9000 20.08 2.71 500 产物 Nm3/h t/h MPa ℃ 流量 压力 温度 36000 2.6 790.4 Nm3/h MPa ℃
热容
J/(g*K) 3.69 3.40 3.34 14.84 3.63 3.50 0.84
分子量g/mol 16 30 44 2 58 71 44
一氧化碳
水蒸气 合计
0.00
1476.92
475.00
475.00 原料总热
0.00
28285.98 3.90E+04
168.24
1040.69 MJ/h
51122.86
49013.42 3.6 12410
总结
通过以上两方面分析，我们得出结论： 催化干气制氢耗能较低。当生产相同量的氢气 （ 25000Nm3/h ）时，全部使用焦化化干气比全部 使用催化干气节省燃料约20%； 适当降低空气用量可以提高炉子热效率。通入的空 气量从55364.36 Nm3/h 降到 51122.86 Nm3/h时，炉 子热效率可以提高到 93.1%，并且满足理论空气需 求。
提高加热炉热效率
已知数据： 烟气组成
求取实际空气用量和烟气用量
二氧化碳：13.4% 氮气：81.6% 氧气:5%
空气组成
氧气:21% 氮气:79% 燃料气组成和流量
待求数据：
提高加热炉热效率
求取实际空气用量和烟气用量
空气中 的 O原 + 子量 空气中 的 N原 子量
燃料中 的O原子 的量
高辛烷值 量水平。 高芳潜化 或 汽油调合 高硫、高芳烃、 工石脑油 组分 实现产品调合最优化和产品价值最大化。 低十六烷值 催化柴油 用Aspen模拟分离流程，提高石脑油与柴油分布。 低硫 柴油调合 组分
影响因素分析
提高生产 产率
改善分离 效果
影响因素分析
优化反应温度压力
改善催化剂性能
课题进行中的困难
找不到组分
不收敛 三相分离
模型不适用
Aspen模拟不通过
……
汽提塔短路
物性方法不对
分馏塔干板
物料不平衡
炼化四车间
加热炉现场优化的研究
汇报人：祝伟康 王海斌 团队：奔跑吧！青春
计算任务
降低转化过程的需热量 提高热效率 & 降低燃料量 降低加热炉的热损失
计算原理
计算原理
降低转化过程的需热量
C12含量<0.1% 最佳回流比为0.786
(使C12含量低于10Kg/h，
即百分含量<0.05%）
图1 C12含量与回流比关系图
Aspen模拟回流温度
由图可以看出：随着回流
温度的变化，C12含量与回流 温度的变化曲线成一条直线。 说明C12含量与回流温度关系 不大。
图2
C12含量与回流温度关系图
炼化四车间课题研究报告
团队：奔跑吧！青春
口号：以知识改进技术，用梦想创造未来。 组员：祝伟康 王海斌 陈诚 靳朝卉 高峰 郑永光
奔 跑 吧
提高石脑油、柴油收率分布 加热炉现场优化 制氢中变反应后热量优化
！ 青 春
研究石脑油、柴油收率分布报告
汇报人：靳朝卉 团队：奔跑吧！青春
课题任务
提高石油资源利用率，提高汽柴油燃料的整体质
焦化干气分数
焦化干气分数
图1.原料气流量与原料气配比关系图
图2.能耗与原料气配比关系图
提高加热炉热效率
解吸气 物质 氢气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 总计 燃料气 物质 氢气 一氧化碳 甲烷 乙烷 乙烯
燃料气组成及流量数据
/h） 流量（Nm³ 组成 0.452 0.101 0.157 0.29 1 /h） 流量（Nm³ 含量% 0.363 0.03 0.288 0.173 0.146 1 9000 生成焓（kJ/mol） 0 -106.887 -70.553 -388.902 0 2000 生成焓（kJ/mol） 0 -106.887 -70.553 -78.2525 62.519
获得原 料气/转 化气的 组分和 温度
根据能 量守恒 原理计 算转化 所需的 热量
改变原 料气的 组成计 算所需 热量
分析不 同原料 气组成 对应的 流量和 热量变 化
计算原理
降低热损失
获得烟 气组 成、燃 料气组 成、流 量、各 股物流 的温度
计算现 在工况 下的热 效率
通过分 析燃料 气组成 确定理 论需氧 量
2.94MW
123.9-38℃
2、换热方向
结合师傅的建议和工艺流程，这股物流的能量可以加热的物流包括制氢装 置的转化炉的燃料气和脱附气、加氢装置的原料油。
提高加热炉热效率
提高热效率的思路
我们发现，在烟气里氧气含量一般在5%左右，烟
气中氧气含量多，即一定燃料气的情况下，通入的
空气量多，这会造成烟气带走的热量过多。因此， 我们希望通过计算理论需氧量，通过经验过剩空气 系数，求得空气用量，通过降低空气用量来提高转 化炉热效率。
提高加热炉热效率
求取理论需氧量
765.40
765.40 产物总热
3749.76
32116.75 6.81E+04
1.04
2.24 总显热
28
18 2.92E+04
降低燃料量
全部用焦化干气制氢Байду номын сангаас
反应物总需热量
降低燃料量
反应物总需热量
全部用焦化干气制氢
全部用催化干气制氢
降低燃料量
反应物总需热量
不同原料气配比下原料气流量与能耗的关系
熟悉工艺流程并获取相应实际数据
<40 145-155℃
0.145MP
常温，0.9MP， 29.6t/h
110-115℃
由Aspen模拟获取无法提供的实际数据
1.35t/h
5 4 2
1 3
物流号 1 2 3 4 5
温度 ℃ 152.6 116.0 25.0 94.4 110.4
压力 Mpa 流量 kg/h 2.450 2.450 0.900 0.900 0.145 19241.5 19241.5 29600 29600 1350
5000 4000 3000 2000 1000 0 0 0.2 0.4 0.6 塔顶压力/bar 0.8 1 1.2
随着塔顶压力的降低，石
脑油中C12含量逐渐提高。 当C12含量为10Kg/h时， 此时石脑油在符合标准的条件 下产量最大，最低塔顶压力为 0.95bar。
图4 C12含量与塔顶压力的关系
热量MJ 4500.82 3656.71 816.39 1145.76 434.81 118.43 0.00 摩尔数/Kmol 67.00 0.00 0.00 1119.60 0.00 0.00 133.99 温差/K 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 765.40 热量MJ 3026.74 0.00 0.00 25434.05 0.00 0.00 3790.60