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Aktueller Stand und Entwicklungstrends der Optimierungstechnologie im globalen Raffinerie- und Chemiebereich. Da Länder auf der ganzen Welt der Optimierungsarbeit im Raffinerie- und Chemiebereich zunehmend Aufmerksamkeit schenken und eingehende Forschung zur Optimierungstechnologie betreiben, haben relevante in- und ausländische Forschungseinrichtungen und Technologieunternehmen große Fortschritte auf dem Gebiet der Raffination und chemischen Optimierung gemacht, insbesondere in der Simulationsoptimierungstechnologie sowie in der Energieoptimierungsforschung und Softwareentwicklung. Gleichzeitig hat der Einsatz von Optimierungstechnologien auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile für Raffinerie- und Chemieunternehmen geschaffen. Im Folgenden wird der aktuelle Stand der theoretischen Forschung zur Simulationsoptimierung und Energiesystemoptimierung, der aktuelle Forschungsanwendungsstand und Entwicklungstrends in- und ausländischer Technologieunternehmen vorgestellt. (1) Aktueller Stand der Energiesystemoptimierungstheorieforschung Die Forschung zur Prozessenergiesystemtheorie begann in den 1970er Jahren. Mit der kontinuierlichen Vertiefung der Forschung haben in- und ausländische Wissenschaftler nacheinander das Drei-Subsystem-Interaktionsmodell, das „Zwiebel“-Modell und das Drei-Link-Modell vorgeschlagen, um die Struktur, Rolle und Veränderungen der Energie im Prozesssystem zu beschreiben. Als Townsend und Linnhoff 1983 die strukturierten Methoden der Prozessoptimierung untersuchten, betrachteten sie das Prozesssystem als aus einigen interagierenden Subsystemen zusammengesetzt, um den Entwurfsoptimierungsprozess zu vereinfachen, und schlugen ein Drei-Subsystem-Interaktionsmodell vor, das das Prozesssystem in drei Subsysteme unterteilte: Verarbeitung (Reaktion, Trennung), Wärmeaustauschnetzwerk und Energie. Dies spiegelt qualitativ die internen Zusammenhänge und Einschränkungen der Energieumwandlung und -nutzung des Prozesssystems wider, spiegelt jedoch nicht genau das Wesen der Energiestruktur wider. 1988 stellten Linnhoff et al. schlug das „Zwiebelmodell“ vor, um die hierarchischen Merkmale des Prozessdesigns hervorzuheben. Der Kern ist das Reaktionssubsystem, und der Rest von innen nach außen ist das Trennsubsystem, das Wärmeaustauschnetzwerk und das Versorgungssubsystem. Dieses Modell ist jedoch nur eine grobe Beschreibung der Energiestruktur des Prozesssystems und stellt kein strenges und quantitatives mathematisches Modell dar. Seit 1982 haben Hua Ben und andere auf der Grundlage der Analyse des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik und ausgehend von den Änderungsregeln der Energie im Prozesssystem ein dreigliedriges Energiestrukturmodell vorgeschlagen und schrittweise verbessert, das eine Energieumwandlungsverbindung, eine Energienutzungsverbindung und eine Energierückgewinnungsverbindung umfasst. Dieses Modell liefert eine strenge und quantitative topologische Beziehung der Energieflussstruktur des Prozesssystems. Der Schlüssel besteht darin, Subsysteme nach Funktionen zu unterscheiden und exergieökonomische Modelle, entsprechende Zielfunktionen bzw. Randbedingungen bereitzustellen sowie eine exergieökonomische Bewertung und Optimierung globaler Verbesserungspläne auf der Grundlage der Zerlegung und Koordinationsoptimierung von Subsystemen durchzuführen. Aufgrund des starken theoretischen Charakters und des komplexen Arbeitsprozesses der Methode der Exergie-Wirtschaftsanalyse unterliegt ihre Anwendung in der tatsächlichen Produktion von Unternehmen jedoch gewissen Einschränkungen. (2) Forschungs- und Anwendungsstatus im In- und Ausland ① Überseestatus In den letzten Jahren setzen international renommierte Technologie- und Softwareunternehmen wie KBC, ASPEN, Shell GlobalSolutions, Invensys, Honeywell und ProcessIntegrated Limited (PIL) auf ausgereifte Prozesssimulations- und -optimierungstechnologie, kombiniert mit fortschrittlichen Pinch-Analysemethoden und umfangreicher Expertenerfahrung, um nach und nach unabhängige Technologielösungen zur Energiesystemoptimierung zu entwickeln, und haben bei einigen großen internationalen Ölunternehmen sowie Raffinerie- und Chemieunternehmen gute Anwendungsergebnisse erzielt. http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/xjFI9op4iaCnc9dCDiaNApMFYyfeIia5R1iaoxJWTG6e8t2gT3U8JP2Ah5iaVzrqC0fZlPLD1OmEvGMX7QiadsHb4TMg/0?wx_fmt=png KBC hat die Petro-SIM-Prozesssimulationssoftware auf Basis von HYSYS.Refinery entwickelt und verfügt über katalytisches Cracken (FCC-SIM), Hydrocracken (HCR-SIM), katalytische Reformierung (REF-SIM) und Naphtha-Hydrierung (NHTR), die in Petro-SIM-SIM verwendet werden können, Dieselhydrierung (DHTR-SIM), VGO-Hydrierung (VGOHTR-SIM), Resthydrodesulfurierung (RHDS-SIM) und verzögerte Verkokung (DC-SIM), Alkylierung (ALK-SIM), Visbreaking (VIS-SIM), Isomerisierungsmodell und andere Standard-Reaktormodell-Suiten ； Wir haben die SuperTarget-Software zur Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken, die ProSteam-Software zur Dampfsystemsimulation und -optimierung sowie die beste Technologie zur Energieeffizienz auf Basis des BT-Index (Best Technology) erforscht und entwickelt. Die in seiner Forschung vorgeschlagene Energieintegrationstechnologie für die gesamte Anlage (Total Site) nutzt die Pinch-Analysetechnologie für die gesamte Anlage und die Anwendung von Roadmaps für die strategische energiesparende Entwicklungsplanung, um den Energieverbrauch und die Energieversorgung der Prozessausrüstung und der öffentlichen technischen Systeme der gesamten Anlage zu analysieren, zu optimieren und einzustufen, um den schnellsten und effektivsten Weg zur Verbesserung zu finden. Derzeit hat KBC in mehr als 50 Raffinerien und Chemieanlagen, darunter BP, BASF, ESSO, Chevron, Total, COSMO und Japan Energy Global, Projekte zur Energieoptimierung am gesamten Standort umgesetzt und dabei Energieeinsparungen von 15 bis 30 %, eine Reduzierung des Wasserstoffbedarfs um 8 bis 20 %, Kompressorenergieeinsparungen von 25 bis 35 % und Gesamtkostensenkungen von 14 bis 20 % erzielt. Beispielsweise nutzte eine europäische Raffinerie die Total-Site-Technologie zur Durchführung von Pinch-Analysen und zur Modellierung von Dampfsystemen und schlug im Rahmen öffentlicher Arbeiten mehrere energiesparende Projekte wie Turbinenumwandlung, Abwärmenutzung und gemeinsame Stromerzeugung vor. Nach der Implementierung sank der Energieintensitätsindex (EII) der Raffinerie um 5 Punkte. ； Die Sasol Fuel Company in Südafrika nutzte die Total Site-Technologie zur Analyse des Versorgungssystems und schlug viele typische Energiesparprojekte vor, wie z. B. die Verbesserung des Wärmeaustauschnetzes und die Steigerung der gemeinsamen Stromerzeugung. Nach der Implementierung kann der Energiebedarf um etwa 30 % eingespart werden. Aspen verfügt über zahlreiche Simulations- und Optimierungssoftwareprodukte, darunter Aspen Plus für die Simulation chemischer Prozesse, Aspen RefSYS für die Simulation von Raffinerieprozessen, HYSYS für die Simulation chemischer Prozesse, Aspen Dynamics für dynamische Simulation, HX-Net und Aspen Pinch für die Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken, Aspen Utilities für die Optimierung von Versorgungssystemen, Aspen PlusOptimizer für Echtzeitoptimierung und Aspen HTFS+ für Simulationsberechnungen für Wärmeaustauschanlagen. Produktreihe, Simulationssoftware für Teilraffineriereaktionsgeräte und POLYMER für die Polymerreaktionssimulation usw. Unter anderem ist Aspen Plus ein Tool zur Simulation stationärer Prozesse. Es ist das einzige Softwareprodukt, das sowohl sequentielle Modul- als auch simultane Gleichungsalgorithmen in einem Simulationstool umfasst. ； HYSYS war ursprünglich ein Produkt der Canadian Hyprotech Company. Nachdem Aspen das Unternehmen im Jahr 2002 übernommen hatte, wurde HYSYS ein Produkt von Aspen. Es ist das einzige Softwareprodukt mit sowohl stationären als auch dynamischen Simulationsfunktionen. ； Mit Aspen PlusOptimizer können Benutzer simultane Gleichungslösungsalgorithmen verwenden, um nichtlineare Zielfunktionsoptimierungsprobleme mit mehreren Freiheitsgraden schnell und genau zu lösen. Es bietet Ingenieuren in der Prozessindustrie ein effektives Werkzeug zur Lösung großer und komplexer Prozessabläufe und schafft die Voraussetzungen für die Implementierung von Echtzeitoptimierungssystemen mit geschlossenem Regelkreis. Als verschachteltes Produkt von Aspen Plus kann es die in Aspen Plus abgedeckten Freiheitsgrade, Randbedingungen, Zielfunktionseinstellungen, Konfigurationen und andere Funktionen vollständig unterstützen und kann für die Online-Prozessoptimierung und Offline-Simulation verwendet werden. Basierend auf den oben genannten Softwareprodukten erforschte und schlug Aspen eine Gesamtlösung zur Energieoptimierung vor und nutzte seine Expertenkompetenz, um in vielen Raffinerie- und Chemieunternehmen Analysearbeiten zur Energiesystemoptimierung durchzuführen. Beispielsweise führte Aspen im Jahr 2000 ein Projekt zur Optimierung der Versorgungssysteme in der BP-Raffinerie Bulwer Island ein, mit einer Amortisationszeit von weniger als einem Jahr. ； Im YNCC-Ethylenwerk in Yosu, Südkorea, wurde ein energiesparendes Optimierungs- und Sanierungsprojekt für die Ethylenanlage durchgeführt. Durch die Anpassung der Betriebsbedingungen und die Modifikation der Ausrüstung konnte die Leistung um 10 % gesteigert und der Energieverbrauch der Anlage um 2,2 % gesenkt werden. ； Im Jahr 2005 wurde eine Energiesystemoptimierungsanalyse des CNOOC-Raffineriedesigns in Huizhou durchgeführt, die eine Analyse und Optimierung des Wasserstoffsystems, eine Analyse und Optimierung des anlagenweiten Dampfsystems, eine Analyse und Optimierung des anlagenweiten Kraftstoff- und Stromsystems (KWK), eine anlagenweite Pinch-Analyse usw. umfasste. Nach der Optimierung sank der EII des Entwurfsschemas von 80 auf 61,5, was einem jährlichen wirtschaftlichen Nutzen von 240 Millionen US-Dollar entspricht. Shell GlobalSolutions nutzt sein internes professionelles Beratungsteam sowie importierte und entwickelte Simulationsoptimierungssoftware, um Analysearbeiten zur Energiesystemoptimierung durchzuführen. Zu den verwendeten Softwareprodukten gehören Aspen Plus, Unisim und selbstentwickelte ECU, SHARC, plan24tune, EMS usw. Unter anderem wird die ECU-Software zur Simulation und Optimierung des Ethylen-Krackofens verwendet, und die SHARC-Software wird zur Simulation und Optimierung der katalytischen Crackanlage verwendet. Derzeit hat Shell GlobalSolutions die Optimierung des Energiesystems in 29 Raffinerien und petrochemischen Unternehmen auf der ganzen Welt umgesetzt und so den Energieverbrauch für Raffinerien um etwa 2 bis 7 % und für petrochemische Unternehmen um etwa 3 bis 5 % gesenkt. Invensys verfügt über zahlreiche Softwareprodukte in den Bereichen Prozesssimulation (stationäre und dynamische Simulation), Offline- und Online-Optimierung, Bedienerschulungssysteme usw., darunter PRO/II für die Simulation chemischer Prozesse, HEXTRAN für Wärmetauscherausrüstung und Netzwerkoptimierung, DYNSIM für dynamische Prozesssimulation, ROMeo für Online-Simulationsoptimierung usw. Im Jahr 2002 führte das Unternehmen eine Optimierung des Ethylenversorgungssystems für die Ethylenanlage von Daesan in Südkorea und die Raffinerie von Mizushima in Japan durch. ； Im Jahr 2005 haben wir die Versorgungssysteme der Ethylenanlage in Ohita und der Raffinerie in Aichi optimiert und umgestaltet. Im Jahr 2004 erwarb Honeywell HYSYS, ein Softwareprodukt zur stationären und dynamischen Simulationsoptimierung. Im Jahr 2005 brachte das Unternehmen eine neue Generation des Prozesssimulationssoftwaresystems UniSim auf den Markt, das auf den Technologien HYSYS und UOP basiert. Es integrierte Design-, Online-Optimierungs- und Bedienerschulungssysteme in derselben Produktumgebung und fügte und stärkte Technologien wie die Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken und Prozesssynthese. Unter diesen wird UniSim Desig für die stationäre Prozesssimulation verwendet, Unisim DynamicOption wird für die dynamische Prozesssimulation verwendet, UniSim SQP Optimizer Option wird für die Prozesssimulationsoptimierung verwendet, UniSim ExchangerNet wird für die Pinch-Analyse und den Entwurf von Wärmeaustauschnetzwerken verwendet und Profit Optimizer wird für die dynamische Online-Optimierung verwendet. PIL hat die Design- und Modifikationstechnologie für Wärmerückgewinnungs- und Austauschnetzwerksysteme sowie die HEAT-int-Software, die anlagenweite Design- und Betriebsoptimierungstechnologie für Dampfkraftsysteme und die Software SITE-int sowie die Wasserstoff-Pinch-Analysetechnologie und -Software H2-int für das anlagenweite Management und die Optimierung von Wasserstoffressourcen erforscht und entwickelt. Unter anderem verfügt das H2-int-Softwareprodukt über eine einzigartige Modellierungsmethode für Hydriereinheiten und eine fortschrittliche mathematische Optimierungsmethode und wird mit der strengen Prozesssimulation des Wasserstoffnetzwerks kombiniert, um den Betrieb jeder Einheit genau zu beschreiben und eine globale Optimierung des Betriebs des Wasserstoffsystems der Raffinerie durchzuführen. Derzeit hat das Unternehmen eine Reihe von Projekten zur Optimierung des Energiesystems umgesetzt und gute Ergebnisse bei der Energieeinsparung erzielt. Beispielsweise wurde eine Analyse zur Optimierung des Energiesystems an 13 Raffineriesätzen (drei Sätze Atmosphären- und Vakuumdruck, Hydrocracken, katalytisches Cracken, Reformieren, Alkylierung und mehrere Sätze Hydroraffinierung) und 8 petrochemischen Einheiten der Grangemouth-Raffinerie von BP durchgeführt. Der jährliche Energieeinsparvorteil belief sich lediglich auf betriebliche Anpassungen auf 7,8 Millionen US-Dollar. ； Die Optimierung des Energiesystems von 25 Einheiten der BP-Raffinerie Coryton führte zu jährlichen Energieeinsparungen von 3,7 Millionen US-Dollar, wobei lediglich betriebliche Anpassungen erforderlich waren. http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/xjFI9op4iaCnc9dCDiaNApMFYyfeIia5R1ia8iciaUHhs4yBzUz9POmic1fIDDFzzyibsmu32WKcoofTF6sb2wcpjAhUFQ/0?wx_fmt=png ②Aktuelle Situation im Inland In den letzten Jahren haben die Youhua Process Technology Company, die Dalian University of Technology, die Chinese Academy of Sciences, die Tsinghua University, die South China University of Technology usw. auf der Grundlage der Einführung einiger internationaler fortschrittlicher Simulationsoptimierungssoftware unabhängig proprietäre Technologien wie tiefe thermische Entladung, große thermische Kombination von Systemen und virtuelle Temperaturmethoden erforscht und entwickelt. Sie haben Produkte wie Software zur Optimierung von Wärmetauschern, Software zur Optimierung von Wärmetauschernetzwerken und Software zur Optimierung von Dampfkraftsystemen entwickelt. Sie haben umfassende energetische Optimierungsarbeiten für Geräte und Geräteräume, Wärmetauschernetze, Dampfkraftanlagen etc. durchgeführt und dabei gute wirtschaftliche Vorteile erzielt. Die Energiesystemoptimierungstechnologie der Youhua Process Technology Company basiert auf der „dreigliedrigen“ energieübergreifenden Optimierungstheorie und -methode des Prozesssystems. Mit dieser Technologie wurden mehr als 40 energiesparende Verbesserungsprojekte für inländische Raffinerie- und Chemieunternehmen durchgeführt. Unter anderem wurde im September 2002 das vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie der Provinz Guangdong organisierte Bewertungsergebnis „Technische Anwendung der Prozessindustrie-Energiesystemoptimierung in der Erdöl- und Petrochemieindustrie“ verabschiedet, das vier Unternehmen Vorteile in Höhe von 120 Millionen Yuan pro Jahr verschaffte. Zu den firmeneigenen Technologie- und Softwareprodukten, die das Unternehmen erforscht und entwickelt hat, gehören:: Spezielle Wärmetauscher-Optimierungssoftware (HEDO), Energieoptimierungstechnologie nach Heißbeschickung der Hydriereinheit, Tiefenwärmeentladung und kombinierte Wärme des großen Systems, proprietäre Technologie, umfassende Nutzungstechnologie für Niedertemperaturwärme in großen Systemen, Software zur Optimierung des Dampfkraftsystems (STOpti), CWopti-Prozesspaket zur Optimierung des gesamten Anlagenumwälzwassersystems, kompletter Technologiesatz zur Energieeinsparung der Pumpe, Software zur Optimierung des Wärmeaustauschnetzwerks (ODHEN) usw. Im Jahr 2001 wurde das Projekt zur Optimierung und Transformation des Energiesystems der Atmosphären- und Vakuumanlage der Daqing-Raffinerie durchgeführt. Nach der Optimierung und Transformation reduzierte eine Einstellung des atmosphärischen Drucks den Dampfverbrauch um 2 t/h bis 3 t/h, erhöhte die endgültige Wärmeaustauschtemperatur um mehr als 10 °C und senkte den Brennstoffverbrauch um 100 kg/h. ； Der zweite Normaldrucksatz erhöht die endgültige Wärmeaustauschtemperatur um 6℃~8℃ und reduziert den Kraftstoffverbrauch um 200kg/h~250kg/h. ； Die Menge an atmosphärischem Dampf wird um 8 t/h bis 10 t/h reduziert und die Niedertemperatur-Wärmerückgewinnung wird um etwa 2.500 kW erhöht. Die Gesamtinvestition beläuft sich auf etwa 80 Millionen Yuan und der jährliche Energiesparvorteil beträgt 32 Millionen Yuan. Für ein petrochemisches Unternehmen mit einer Rohölverarbeitungskapazität von 13 Millionen Tonnen pro Jahr wurde eine Energiesystemoptimierung durchgeführt und Projekte wie die Kombination von Heißzufuhr und Wärme, die Optimierung von Niedertemperatur-Wärmesystemen und die Optimierung von Dampfkraftsystemen vorgeschlagen und umgesetzt. Die Gesamtkosten des Projekts betrugen 160 Millionen Yuan, der Energieverbrauch wurde um 14,9 kg Standardöl/Tonne gesenkt und der jährliche wirtschaftliche Nutzen betrug 360 Millionen Yuan. Die Fakultät für Chemieingenieurwesen der Technischen Universität Dalian entwickelte die „Prozesssystem-Energieintegrationstechnologie“ auf der Grundlage unabhängiger Innovationen und schlug erstmals das „Prozesssystem-Energienutzungskonsistenzprinzip“ vor, um große und komplexe Gesamtprozesssysteme ausgehend vom Wesen des Energieverbrauchs zu einem Ganzen zu vereinen. Sein Energieintegrationsproblem wird in das optimale Gesamtproblem des entsprechenden eingeschränkten Wärmeaustauschnetzwerksystems umgewandelt. Es wurde eine integrierte Systemsoftware V1.0 zur Optimierung großer Energienetze entwickelt, mit der große Probleme bei der Energieintegration großer Systeme effektiv gelöst werden können. ； Zum ersten Mal wird vorgeschlagen, die „Methode der virtuellen Temperatur“ (d. h. das effektive Temperaturniveau) zu verwenden, um Betriebs- und Design-Pinch-Analysen durchzuführen, um die Energieflussverteilung im System korrekt zu beschreiben und anschließend eine genaue Diagnose des Energieverbrauchs zu erstellen. ； Die „Prozesssystem-Energieintegrationsstrategie“ wird zusammengefasst, um die Implementierung der Prozesssystem-Energiediagnose, die Erkennung von Engpässen, die Beseitigung von Engpässen und die gleichzeitige Optimierung der Energieeinsparung und Kapazitätserweiterung der Produktionsanlagen zu leiten. Derzeit wird diese Technologie zur Analyse des Energieverbrauchs und der Produktionskapazität von mehr als 20 Produktionseinheiten in petrochemischen Unternehmen in Dalian, Jilin, Liaoyang, Fushun, Yanshan, Qilu usw. eingesetzt. Es wurden acht vorgeschlagene technische Transformationspläne zur Energieeinsparung und Kapazitätserweiterung umgesetzt, mit denen Energieeinsparungen von 10 bis 20 % und eine Produktionserweiterung von 20 bis 30 % erzielt werden können, wodurch ein jährlicher wirtschaftlicher Nutzen von 80 Millionen Yuan erzielt wird. Unter anderem wurde die virtuelle Temperaturmethode zur Diagnose und Analyse des Energieverbrauchs des Cold-Box-Systems einer heimischen Ethylenanlage verwendet, um den Energieverbrauchsengpass des Prozesssystems herauszufinden. Basierend auf den Merkmalen einer geringen Wärmeübertragungstemperaturdifferenz im Niedertemperaturprozess und der Verwendung von öffentlichen Zwischenbauwerken für die kalten öffentlichen Bauwerke wurde eine umfassende Methode eines Mehrstrom-Wärmetauschernetzwerks für den Niedertemperaturprozess vorgeschlagen. Nach der Umsetzung wurde der Verbrauch der kalten öffentlichen Arbeiten um 44,5 % reduziert. Das Institut für Prozesssystemtechnik des Fachbereichs Chemieingenieurwesen der Tsinghua-Universität hat ein hochflexibles und wenig empfindliches Wärmeaustauschnetzwerk-Simulationssystem HEXTH und ein anlagenweites Entwurfstool zur Gesamtenergiesystemoptimierung TSES entwickelt, die in Yanshan Petrochemical, Qilu Petrochemical und Jinxi Petrochemical angewendet wurden. Im Hinblick auf die Simulation und Optimierung von Ethylenanlagen haben wir das Simulationsanalysesystem PYRO-SimP für Ethylen-Spaltöfen GK-V und das Simulations- und Optimierungssystem EPSOS für Ethylen-Spaltöfen entwickelt. Für die kleine Ethylenanlage von Lanzhou Petrochemical haben wir außerdem ein kinetisches Crackreaktionsmodell und ein Betriebsoptimierungsmodell für den gesamten Zyklus entwickelt, die den Betrieb der Anlage effektiv steuerten und technische Unterstützung für die Erhöhung der Dienausbeute und die Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs der Anlage an Ethylen lieferten. Darüber hinaus wurde unter Verwendung der HEAT-int-Software von PIL und der HEATSim-Software der Tsinghua-Universität eine Softwareplattform für die Optimierung und Transformation von Prozesswärmerückgewinnungssystemen erforscht und entwickelt, die den automatischen Entwurf und die Transformation von Wärmeaustauschnetzwerken, die Simulation und Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken usw. durchführen kann. ； Mit der SITE-int-Software der PIL Company und der HEATSim-Software der Tsinghua University haben wir die anlagenweite Optimierungs- und Transformationssoftware für die Dampfkraft-Versorgungstechnik erforscht und entwickelt, die eine technische Analyse des Versorgungssystems, Zielanalysen und -optimierungen für die Kraft-Wärme-Kopplung, Simulationsoptimierung der Versorgungstechnik-Systeme usw. durchführen kann. Das Institut für Verfahrenstechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften arbeitete mit der Mitsubishi Corporation of Japan zusammen, um ein Simulationssystem für den Schweröl-Delayed-Coking-Prozess zu entwickeln, schlug ein Kohlenstoffzahl-Komponentenmodell vor und entwickelte ein Modell für den Delayed-Coking-Reaktor. Es wurde erfolgreich über die Pro/II-Softwareschnittstelle in die Pro/II-Software eingebettet. ； Eigenständig entwickelte Spezialsoftware zur Simulation des gesamten Delayed-Coking-Prozesses, die völlig unabhängig von bestehender kommerzieller Prozesssimulationssoftware laufen kann ； Zur Analyse der Energienutzungseffizienz und der Energieverlustursachen von Rohstoffen, Fließströmen, Einheiten und dem gesamten Prozess werden ein Gesamtprozess-Energieeffizienzanalysemodell und ein Datenbanksystem auf Basis der effektiven Energie vorgeschlagen. Das System kann unabhängig betrieben oder mit Prozesssimulationssoftware wie Pro/II, Aspen usw. verbunden werden. (3) Schlüsseltechnologieforschung und Anwendungsstatus ① Methode zur Bewertung des Energieverbrauchs Derzeit sind die wichtigsten von ausländischen Raffinerie- und Erdölunternehmen allgemein anerkannten Bewertungsindikatoren für den Energieverbrauch in der Raffinerie der von Solomon Company vorgeschlagene Energy Intensity Index (EII) und der Best Practice Index (Best Technology, BT) von KBC Company. Darüber hinaus verfügt Shell auch über einen eigenen internen Energieverbrauchsbewertungsindex CEL (Correct Energy Loss), der jedoch bei Benchmark-Vergleichen des Energieverbrauchs noch mit dem EII-Index von Salomon kombiniert werden muss. Unter diesen wird der EII-Index durch wichtige Faktoren wie den tatsächlichen Gesamtenergieverbrauch der Raffinerie, die Geräteauslastungskapazität, die Energieverbrauchsindikatoren des Geräts und den Systemenergieverbrauch außerhalb des Grenzbereichs bestimmt. Es kann den Einfluss von Raffineriegerätezuständen, Zufuhrmengen, Betriebsbedingungen und Produktqualität auf den Energieverbrauch widerspiegeln. Es handelt sich um einen umfassenden Energieverbrauchsindex, der die Komplexität der Raffinerie berücksichtigt. Es wird hauptsächlich für horizontale Wettbewerbsvergleiche zwischen verschiedenen Unternehmen verwendet. Der BT-Index von KBC bewertet Unternehmen hauptsächlich auf der Grundlage eines vertikalen Vergleichs der Lücke zwischen dem aktuellen Energieverbrauch des Unternehmens und seinem optimalen Niveau. Dieser Index kann die Auswirkungen von Rohstoffen, Prozessen und Geräten auf den Energieverbrauch angemessen widerspiegeln und die Schwachstellen des Energieverbrauchs in der Ausrüstung von Raffinerie- und Chemieunternehmen sowie im gesamten Werk aufzeigen und den Unternehmen die Richtung aufzeigen, eine gezielte Optimierung des Energiesystems durchzuführen. Da es sich bei den oben genannten Indikatoren um relativ objektive und leicht zu ermittelnde Energiesparpotenziale handelt und sie als Leitfaden für Energiesparmaßnahmen dienen, werden sie häufig bei der Analyse der Energiesystemoptimierung in ausländischen Raffinerie- und Chemieunternehmen eingesetzt. Da die spezifischen Forschungsinhalte der Energiebewertungsmethode jedoch zu den Kerntechnologien des oben genannten Unternehmens gehören, werden die spezifischen Forschungsinhalte nicht bekannt gegeben oder nach außen übertragen. Inländische Raffinerieunternehmen verwenden im Allgemeinen die umfassenden Energieverbrauchs- und Einzelfaktor-Energieverbrauchsindikatoren für die Raffinierung, die von der American Amoco Company in den 1980er Jahren vorgeschlagen wurden, während die Chemiebranche seit jeher die umfassenden Energieverbrauchsindikatoren für chemische Produkte verwendet. Im Jahr 2005 überarbeitete Sinopec die ursprünglichen Berechnungsstandards für den Energieverbrauch der Raffinerie, hauptsächlich um den Energiekoeffizienten jeder Raffinerieeinheit basierend auf den aktuellen Änderungen im Produktionsprozess der Raffinerieeinheit anzupassen. Im Jahr 2006 überarbeitete PetroChina die umfassenden Berechnungsstandards für den Energieverbrauch von Ethylenprodukten, änderte den Berechnungsumfang und fügte Indikatoren wie den Dien-Energieverbrauch hinzu. Der Vorteil des oben genannten Index zur Bewertung des Energieverbrauchs besteht darin, dass er das Konzept des Energieverbrauchs vereinfacht und einen einfachen Vergleich des Energieverbrauchs zwischen Geräten und zwischen Raffinerien ermöglicht. Allerdings kann damit nur der Gesamtenergieverbrauch aller Anlagen und Geräte des Unternehmens analysiert werden. Es kann nicht die Auswirkungen von Rohstoffen, Prozessen, Geräten usw. auf den Energieverbrauch des Geräts widerspiegeln. Insbesondere ist es nicht möglich, Schlüsselindikatoren energieverbrauchender Systeme und energieverbrauchender Geräte innerhalb des Geräts zu vergleichen, und es kann nicht direkt verwendet werden, um das Energiesparpotenzial wichtiger Verbindungen von Geräten und Systemen zu ermitteln. ②Die Verfeinerung der Prozesssimulationsoptimierungstechnologie und der Softwaremethoden, die bei der Verfeinerung der Prozesssimulation verwendet werden, umfasst hauptsächlich drei Kategorien:: Sequentielle modulare Methode, simultane Gleichungsmethode und simultane modulare Methode. Unter diesen ist die sequentielle Modulmethode eine Methode, die das Systemmodell sequentiell Einheit für Modul berechnet und löst. Da die Modellierung intuitiv und leicht verständlich ist, basieren die meisten der derzeit weit verbreiteten Raffinerie- und chemischen Prozesssimulationssoftware auf dieser Methode. Zu den Optimierungsmethoden für den Raffinierungsprozess gehören hauptsächlich mathematische Programmiermethoden, Methoden der künstlichen Intelligenz und Pinch-Analysemethoden (hauptsächlich zur Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken verwendet). Die im Folgenden besprochenen Softwareprodukte zur Simulationsoptimierung basieren hauptsächlich auf den oben genannten Simulations- und Optimierungsmethoden. Petro-SIM ist ein voll ausgestatteter grafischer Prozesssimulator, der die branchenführende KBC Profimatics-Technologie mit bewährten strengen Raffinerie-Prozessmodellen kombiniert und auf der Grundlage der HYSYS.Refinery-Schnittstelle entwickelt wird. Petro-SIM kann eine typische „Desktop-Raffinerie“ aufbauen und bietet außerdem einen relativ vollständigen Satz von Reaktionsmodellen für Raffinerieproduktionseinheiten, einschließlich katalytischer Crackeinheiten, katalytischer Reformierungseinheiten, Hydrocrackingeinheiten, Hydrofinishing (einschließlich Naphtha-Hydrierung, Dieselhydrierung, Wachsölhydrierung und Restölhydrodesulfurierung), verzögerter Verkokung, Disproportionierung aromatischer Kohlenwasserstoffe, Isomerisierung usw. Die Software wird in mehr als 120 Raffinerie- und Chemieunternehmen auf der ganzen Welt eingesetzt und hat gute Ergebnisse bei der Optimierung von Produktionsplänen, PIP und Energiesystemen erzielt. Aspen RefSYS ist eine hervorragende Software, die von Aspen entwickelt wurde und auf dem ausgereiften allgemeinen Prozesssimulationssystem HYSYS als Plattform basiert und verschiedene Raffinationsreaktionsmodelle (einschließlich katalytischem Cracken, katalytischem Reformieren, Hydrocracken und Hydroraffinieren) von Aspen und dem weltbekannten Raffinerietechnologieunternehmen UOP integriert. Derzeit verwenden 23 der 25 größten Ölunternehmen der Welt dieses Produkt. Aspen Plus ist das Simulationstool für chemische Steady-State-Prozesse von Aspen. Es kann die stationäre Massen- und Energiebilanz kontinuierlicher Prozesse lösen. Es verfügt über eine vollständige Datenbank, eine lange Produktlinie und starke Integrationsfähigkeiten. Es ist die einzige Simulationssoftware, die sowohl sequentielle Modul-SM- als auch simultane Gleichungs-EO-Algorithmen in einem Tool umfasst. Neben Komponenten, physikalischen Eigenschaften und Zustandsgleichungen enthält es auch eine Vielzahl von Unit-Operation-Modulen mit leistungsstarken Modell- und Prozessanalysefunktionen. Das PRO/II-Produkt von Invensys ist eine universelle Simulationssoftware für chemische Steady-State-Prozesse, die auf dem weltweit ersten Raffinierungsdestillationssimulator SP05 basiert, der 1967 von SimSci entwickelt wurde. 1973 brachte SimSci einen auf Flussdiagrammen basierenden Simulator auf den Markt, und 1979 wurde die PC-basierte Prozesssimulationssoftware Process (der Vorgänger von PRO/II) auf den Markt gebracht. PRO/II verfügt über eine vollständige Datenbank für physikalische Eigenschaften, ein leistungsstarkes thermodynamisches Berechnungssystem für physikalische Eigenschaften und mehr als 40 Modulbetriebsmodule, die für die stationäre Simulation von Prozessen, die Berechnung physikalischer Eigenschaften, das Gerätedesign, die Kostenschätzung/wirtschaftliche Bewertung, die Bewertung des Umweltschutzes und andere Berechnungen verwendet werden können. ROMeo ist ein Online-Optimierungssystem der neuen Generation mit einer offenen Anwendungsarchitektur, das gemeinsam von Invensys und Shell entwickelt wurde. Es kombiniert die Vorteile von Invensys in den Bereichen Thermodynamik und Einheitsprozesse mit der führenden Technologie von Shell bei mathematischen Modellierungs- und Optimierungsalgorithmen. Es handelt sich um ein Online-Simulationsoptimierungssystem, das auf strengen Mechanismen basiert und auf die Lösung von Gleichungen ausgerichtet ist und umfassende Softwarelösungen für die Simulation und Optimierung des Ölraffinierungsprozesses bereitstellen kann. ROMeo ist zum Standardsoftwareprodukt von ExxonMobil für die Online-Prozessoptimierung geworden. Unisim ist eine neue Generation von Prozesssimulationssoftware, die 2005 von Honeywell auf den Markt gebracht wurde und auf den Technologien HYSYS und UOP basiert. Es integriert Design-, Simulations-, Online-Optimierungs- und Bedienerschulungssysteme in derselben Produktumgebung und fügt Technologien wie die Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken und Prozesssynthese hinzu und stärkt sie. http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/xjFI9op4iaCnc9dCDiaNApMFYyfeIia5R1ia6dtaryM36g6VMibVibJIXF7Nng7BF5ficvYD5mSVT9BRmKZOaiax3Q2JfQ/0?wx_fmt=png ③Simulationsoptimierungstechnologie und Software für wichtige Raffinerieanlagen. Als führendes Gerät der Raffinerie umfasst die atmosphärische und Vakuumdestillationseinheit hauptsächlich komplexe Destillationstürme mit Zwischeneinspeisung, mehreren Entladungen und Zwischenrückfluss, wie z. B. einen anfänglichen Destillationsturm, einen Atmosphärendruckturm und einen Vakuumturm. Zu den Simulationsmethoden für solch komplexe Destillationskolonnen gehören hauptsächlich die Methode der bodenweisen Berechnung, die Matrixmethode und die F-Faktor-Methode. Am häufigsten wird die Platte-für-Platte-Berechnungsmethode verwendet, und es wurden entsprechende Simulationsmodule entwickelt, wie das PetroleumDestillation Column-Modul von Aspen RefSys, das DIS-SIM von Petro-SIM, das PetroFrac-Modul von Aspen Plus usw. Diese Module werden in vielen Raffinerien eingesetzt und können eine zufriedenstellende Genauigkeit erreichen. Die katalytische Crackeinheit ist eine wichtige Sekundärverarbeitungseinheit in einer Raffinerie, und der Kern ihrer Simulationsoptimierung liegt im Reaktions-Regenerationssystem. Zu den derzeit im In- und Ausland entwickelten relevanten Simulationsoptimierungssoftwareprodukten gehören hauptsächlich Aspen FCC und Aspen RefSYSCatCracker der Aspen Company, FCC-SIM der KBC Company, SHARC der Shell Company usw. sowie FCCM der inländischen Luoyang Petrochemical Engineering Company. Darunter Aspen Der Reaktionsmodellteil der FCC-Software übernimmt das 21-klumpige Reaktionskinetikmodell, das derzeit relativ umfassend und ausgereift bei der Charakterisierung katalytischer Crackreaktionen ist. Es kann den Reaktionsprozess des katalytischen Crackens angemessen beschreiben. Das Riser-Reaktor-Modell ist mit 1 Vorhebeabschnitt und 2 Reaktionsabschnitten ausgestattet. Der Produkttrennungsabschnitt wird mithilfe einer Korrelationsmethode geschnitten, mit der Änderungen der Zufuhreigenschaften, Betriebsbedingungen usw. simuliert werden können. Entsprechend den sich ändernden Regeln der Produktverteilung und Produkteigenschaften kann auch die Optimierungsberechnung des Geräts durchgeführt werden. Das gesetzte Optimierungsziel kann die maximale Ausbeute eines bestimmten Produkts oder der maximale wirtschaftliche Nutzen des Gerätes sein. Die Optimierungsvariablen sind die Vorwärmtemperatur des Rohmaterials, die Austrittstemperatur des Steigrohrs, der Sauerstoffgehalt des Regenerationsrauchgases, der Absetzdruck, der Regeneratordruck, der Fluss des recycelten Öls, die Aufschlämmung des recycelten Öls, die Katalysatoraktivität usw. Aspen RefSYSCatCracker ist ein einfaches und benutzerfreundliches Modell mit strengen Mechanismen. Es ist ein Veredelungseinheitsmodul in Aspen RefSYS und kann schnell in den gesamten Anlagenprozess integriert werden. Das FCC-SIM der KBC Company ist ein Simulationsmodell für den Mechanismus einer katalytischen Crackanlage. Es nutzt strenge Prinzipien der Koksverbrennungskinetik, um ein Wärmebilanzmodell zu erstellen. Es verfügt über detaillierte kinetische Modelle für Riser-Reaktoren, Regenerator-Verkokung usw. Das Katalysatoraktivitätsmodell kann die optimalen Rohstoffe, Umwandlungsraten und Katalysatoren für eine bestimmte katalytische Crackeinheit auswählen. SHARC wurde 1995 von der Shell Company eingeführt und ist ebenfalls ein strenges Mechanismusmodell, mit dem sich die Auswirkungen von Änderungen bei Rohstoffen, Katalysatoren und Betriebsbedingungen auf den Betrieb der katalytischen Crackanlage vorhersagen und der Betrieb der Anlage optimieren lässt. Bisher wurde es sieben Mal aktualisiert. Das Modell berechnet zunächst die Kohlenstoff- und Wärmebilanz des Geräts und prognostiziert dann die Auswirkungen von Änderungen bei Rohstoffen, Katalysatorzugaberaten und Betriebsbedingungen auf Ausbeute und Produktleistung, sodass Benutzer den Gerätebetrieb durch Rohstoffauswahl und -optimierung sowie Katalysatorbewertung und -steuerung verbessern können ； Es kommt die proprietäre Technologie zur Darstellung von Rohstoffeigenschaften von Shell zum Einsatz, beispielsweise die Verwendung von nicht verdampfbarem Koks (NVC), um die Koksausbeute genauer vorherzusagen, als es bei der Verwendung von Conradson-Kohlenstoffrückständen üblich ist. ； Es verfügt über eine offene Struktur und kann problemlos mit anderen Online-Optimierern und linearen Raffinerie-Programmiermodellen kombiniert werden. Das FCCM der Luoyang Petrochemical Engineering Company wurde auf der Grundlage des 13-Einheiten-Kinetikmodells des katalytischen Schwerölcrackens und der intrinsischen Kinetik der Katalysatorregeneration sowie des Regeneratorströmungs- und Transfermodells entwickelt. Es ist für verschiedene Arten von Reaktoren und Regeneratoren geeignet. Die katalytische Reformierung ist eines der wichtigen Sekundärverarbeitungsgeräte in einer Raffinerie. Die Forschung und Entwicklung des kinetischen Modells der Reformierungsreaktion ist der Kerninhalt der Realisierung der vollständigen Prozesssimulation des Reformierungsgeräts. Da mehr als 300 Verbindungen an der Reaktion beteiligt sind, umfassen Reaktionen wie naphthenische Dehydroaromatisierung, Alkan-Dehydrocyclisierung, Isomerisierung und Hydrocracken. Diese Reaktionen laufen entweder seriell, parallel oder überschneidend ab und bilden ein komplexes Reaktionssystem. Daher liegt der Schlüssel zum Entwicklungsprozess des reaktionskinetischen Modells darin, die zusammengefassten Komponenten rational zu vereinfachen und ein Reaktionsnetzwerk zwischen den Komponenten aufzubauen. Gegenwärtig haben in- und ausländische Wissenschaftler viele konzentrierte Reaktionskinetikmodelle entwickelt, darunter das 4-klumpige Modell von Smith, das 13-klumpige Modell von Ramage, das 16-klumpige Modell von Weng Huixin et al., das 24-klumpige Modell von Jorge, das 28-klumpige Modell von Froment usw. Das repräsentativste Modell ist das 13-klumpige Modell von Ramage, das in den Bereichen Inbetriebnahme, Prozessüberwachung, Fehlerdiagnose, optimierter Betrieb und Design, Forschungs- und Entwicklungsanleitung für Industriegeräte usw. weit verbreitet ist und erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielt hat. Derzeit verfügen einige allgemeine Prozesssimulationssoftware über integrierte katalytische Reformierungsreaktionsmodelle, beispielsweise das Reformer-Modul von Aspen RefSYS und das Ref-SIM-Modul von KBC. Das integrierte katalytische Reformierungsreaktionsmodell von Aspen RefSYS kann kontinuierliche Reformierungs- und halbregenerative Reformierungseinheiten simulieren, wobei die Katalysatordeaktivierungsraten auf der Katalysatormetallbeladung und der historischen Katalysatorleistung basieren. REF-SIM von KBC verfügt über Modelle für kontinuierliche Reformierung, semi-regenerative Reformierung und Recyclingeinheiten, einschließlich detaillierter kinetischer Reaktionen, die durch Kohlenstoffzahl und -typ bestimmt werden. Als Schlüsselgerät für die Herstellung hochwertiger Leichtölprodukte unterliegt die Hydrocracking-Anlage strengen Modellierungsanforderungen. Derzeit umfassen mehrere repräsentative kinetische Modelle der Hydrocracking-Reaktion: 1) Vier zusammengefasste Modelle sind nach Anzahl der Produkte und Siedebereichsbereichen unterteilt. Dieses Modell wird auf Romanashkin-Vakuumdestillat und Alans-Vakuumdestillat angewendet. Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck stimmen die vorhergesagten Werte des Reaktionsmodells mit den experimentellen Werten überein. ； 2) Kinetisches Modell mit mehreren Klumpenreaktionen mit schmaler Fraktion. Dieses Modell sagt den Siedebereich und die Ausbeute des Produkts über einen weiten Siedebereich des Rohmaterials voraus, was mit den industriellen Pilotdaten übereinstimmt. Daher wird davon ausgegangen, dass dieses Modell zur Interpolation verwendet werden kann, um die Ausbeute ungetesteter Produkte vorherzusagen. ； 3) Sieben zusammengefasste Modelle nach Siedepunkt und chemischen Eigenschaften. Derzeit umfasst die gängige Hydrocracking-Simulationssoftware das Hydrocracker-Modell von Aspen RefSys und das HCR-SIM-Modell von KBC. Darunter umfasst das Hydrocracker-Modell Modelle für alle Schlüsselreaktionen wie Hydrodesulfurierung, Hydrodenitrifikation, Demetallisierung, Olefin- und Aromatensättigung, Ringöffnung, Dealkylierungscyclisierung, Paraffincracken, Paraffinisomerisierung und Katalysatordesaktivierungsmodelle. Das HCR-SIM-Modell von KBC umfasst außerdem alle wichtigen Reaktionen, nutzt detaillierte Wärmebilanzberechnungen zur Berechnung des Anstiegs der Reaktionsbetttemperatur und kann den Produkt- und Wasserstoffverbrauch genau vorhersagen. Der Hydroraffinierungsprozess umfasst Reaktoren, Dampf-Flüssigkeits-Abscheider, Wärmetauscher, Stripptürme, Zentrifugalkompressoren usw. Zu den reaktionskinetischen Modellen gehören Olefinsättigungsmodell, Entschwefelungsmodell, Denitrifikationsmodell, Desoxygenierungsmodell, Sättigungsmodell für aromatische Kohlenwasserstoffe, Ringöffnungsmodell für aromatische Kohlenwasserstoffe und Ringöffnungsmodell für naphthenische Kohlenwasserstoffe. Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Hydroraffinierungs-Simulationssoftware gehören das Hydrotreator-Modell von Aspen RefSys und das DHTR-SIM-Modell von KBC. Zu den Hydrotreator-Modellen gehören spezielle Destillat-, Wachs- und Rückstandsöl-Rohstoffmodelle ； Das DHTR-SIM-Modell verfügt über eine strenge kinetische Charakterisierung aller Schlüsselreaktionen, einschließlich Hydrodesulfurierung, Hydrodenitrifikation, Sättigung aromatischer Kohlenwasserstoffe und Cracken, und kann die Entschwefelung bei extrem niedrigen Schwefelgehalten genau charakterisieren. Es gibt nur wenige Literaturberichte zum Mechanismusmodell von Delayed-Coking-Einheiten. Zu den derzeit entwickelten Softwareprodukten für die Simulation von Verkokungsanlagen gehören hauptsächlich DC-SIM von KBC, DCLK der Luoyang Petrochemical Engineering Company und das Schweröl-Delayed-Coking-Prozesssimulationssystem des Instituts für Verfahrenstechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Unter anderem ist die DC-SIM-Software von KBC ein Simulationsmodell für den Mechanismus einer verzögerten Verkokung, das die verschiedenen Auswirkungen wichtiger Prozessvariablen wie Koksturmtemperatur, Zirkulationsverhältnis, Betriebsdruck und Rohstoffeigenschaften simulieren kann. Es kann zur Verwendung in Petro-SIM integriert werden. Die DCLK-Software der Luoyang Petrochemical Engineering Company ist eine Simulationsoptimierungssoftware, die den industriellen verzögerten Verkokungsprozess dynamisch simulieren kann und auf der Grundlage des elf konzentrierten Reaktionskinetik- und Mechanismusmodells der Verkokung entwickelt wurde. Die Software kann die instationären Eigenschaften industrieller Delayed-Coking-Geräte widerspiegeln und die Produktausbeute zu jedem Zeitpunkt während eines Betriebszyklus des Koksturms sowie die Echtzeitzusammensetzung jedes Materials im Koksturm vorhersagen. Das von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Mitsubishi Corporation of Japan gemeinsam entwickelte Simulationssystem für den Schweröl-Delayed-Coking-Prozess umfasst ein Delayed-Coking-Reaktormodell, eine Delayed-Coking-Vollprozessflusssimulation, ein Gesamtprozess-Energieeffizienzanalysemodell auf Basis der effektiven Energie und ein Datenbanksystem. Es kann unabhängig ausgeführt oder mit Prozesssimulationssoftware wie Pro/II und Aspen verbunden werden. Die energiesparende Optimierungsrichtung von Ethyleneinheiten umfasst hauptsächlich die Optimierung der Crackreaktionssimulation und die Optimierung der Kaltzonensimulation. Derzeit lassen sich Spaltungsreaktionsmodelle in die folgenden drei Kategorien einteilen:: Empirisches kinetisches Modell, dargestellt durch die KSF-Risstiefenfunktion und den PONA-Wert zur Beschreibung des Produktverteilungsmodells des Crackprozesses ； Modell der molekularen Reaktionskinetik, dargestellt durch das Kumar-Modell ； Mechanismusmodell, dargestellt durch das SPYRO-Modell. Die wichtigsten Softwareprodukte sind: SPYRO (TECHNIP), ECU (SHELL), OlefinSim (KBC), PYRO-SimP (Tsinghua-Universität) usw. Unter ihnen ist zweifellos das SPYRO-Modell das erfolgreichste. Sein neuestes dynamisches Schema enthält mehr als 7000 Reaktionen mit etwa 240 Radikalen und Molekülspezies (oder äquivalenten Komponenten) und kann die Pyrolyseproduktausbeute von C2 zu HVGO vorhersagen. Die Berechnung des SPYRO-Programms ist in zwei Phasen unterteilt. In der ersten Stufe wird ein vereinfachtes kinetisches Modell verwendet, um die genaue Druckverteilung und Temperaturverteilung von Materialien zu berechnen. ； In der zweiten Stufe werden die Enthalpiebilanz und die Kinetik der Elementarreaktionen auf Basis des Radikalreaktionsmechanismus und der in der ersten Stufe ermittelten Temperaturverteilung berechnet. Durch die Integration mit Prozesssimulationssoftware, die Verknüpfung iterativer SPYRO-Berechnungen, Multi-Schema-Berechnungen im Optimierungsprozess und dynamischer Simulation von Produktionsdaten können die Produktionsbetriebsbedingungen genauer wiedergegeben werden, wodurch die Ethylen-Crack-Rohstoffe und die Produktstruktur optimiert werden und das Ziel der Energieeinsparung und Effizienzsteigerung erreicht wird. Durch den Einsatz dieses Modells zur Betriebsführung, Rohstoffauswahl und Optimierung des Produktionsprozesses des Spaltofens wird eine Steigerung der Ethylenausbeute um 1 % bis 4 % erwartet. Beispielsweise verschlechterte sich nach Oktober 2004 der Ethylen-Rohstoff von Yanshan Petrochemical aufgrund der Auswirkungen der externen Ölverarbeitung in der Raffinerieeinheit allmählich. Die Ethylenausbeute ging weiter zurück und der Betriebszyklus des Spaltofens wurde deutlich verkürzt. Durch die Verfolgung der Crack-Rohstoffe, der Prozessbedingungen und der Zusammensetzung des Crack-Produkts wurde die SPYRO-Software zur Simulation des Crack-Ofens eingesetzt. Unter Verwendung verfügbarer Arbeitsanalysen, Pinch-Analysen und anderer Technologien wurden Optimierungspläne wie die Optimierung der Trennsequenz, des Wärmeaustauschprozesses und des Betriebs vorgeschlagen. Das Gerät wurde im März 2005 in Betrieb genommen, und Industriedaten zeigen dies: Ohne große Beeinträchtigung des Betriebszyklus stieg die Ethylenausbeute um fast 1 %. ④Technologie und Software zur Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerksimulationen Die Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken hat seit den 1960er Jahren als Teilproblem der Prozessdesignsynthese Aufmerksamkeit erregt. Viele Forscher haben sich eingehend mit dem umfassenden Optimierungsproblem von Wärmeaustauschnetzen befasst und es in der Ingenieurspraxis eingesetzt, wodurch erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielt wurden. Zu den Methoden zur Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken gehören hauptsächlich Pinch-Technologie, mathematische Programmierung und künstliche Intelligenz. Unter anderem wurde 1982 von Linnhoff die Pinch-Technologie vorgeschlagen. Diese Technologie basiert auf dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und wird hauptsächlich zur umfassenden Optimierung von Wärmeaustauschnetzen eingesetzt. Diese Technologie geht davon aus, dass die Energierückgewinnung einen Grenzwert hat, identifiziert den Engpass der Energierückgewinnung durch die Kombination von Temperatur- und Enthalpiekurven oder Problemtabellen, erstellt ein anfängliches Netzwerk zur Maximierung der Energierückgewinnung, wägt Investitionskosten und Betriebskosten ab und optimiert das Netzwerk weiter, um ein optimales Wärmeaustauschnetzwerk zu erhalten. Im Jahr 1986 schlugen zwei Forschergruppen, darunter Linnhoff und Ahmad und Floudas, unabhängig voneinander verschiedene Methoden zur Lösung der optimalen Pinch-Temperaturdifferenz für die Optimierung von Wärmeaustauschnetzwerken vor. Ersteres wurde als „Supertargeting-Methode“ bezeichnet. ； Im Jahr 1992 schlugen Yin Qinghua, Hua Ben und andere vor, dass die Nichtberücksichtigung des effektiven Strömungsverlusts und der Anpassungseinheitenoptimierung dazu führen könnte, dass die Lösung nicht die wirklich optimale Pinch-Temperaturdifferenz ergibt. Sie demonstrierten im Detail die Auswirkungen der gleichzeitigen Berücksichtigung des effektiven Strömungsverlusts, der Optimierung der Anpassungseinheit und der Verbesserung der Wärmeübertragung auf die optimale Pinch-Temperaturdifferenz und schlugen eine verbesserte Optimierungsstrategie vor. ； Bei der von Challand et al. vorgeschlagenen Methode der doppelten minimalen Wärmeaustausch-Temperaturdifferenz. (1981) und Clbert (1982) wird die minimale Wärmeaustauschtemperaturdifferenz der kombinierten Kurve als HRAT verwendet, die zur Bestimmung des externen Energiewerts verwendet wird. Bei der Synthese des Netzwerks wird die Wärmeaustauschtemperaturdifferenz einzelner Wärmeaustauscheinheiten als E-MAT und EMAT verwendet