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申请/专利权人：中控技术股份有限公司

摘要：本申请涉及一种炼厂多制氢装置原料气供给方案优化方法，该方法包括：S10、将炼厂原料气数据输入到预先建立的生产过程模型中，得到每种原料气在每个制氢装置的产氢比和单位产氢成本；S20、根据单位产氢成本的大小对原料气与制氢装置组合进行排序，得到组合队列；S30、按照单位产氢成本从低到高的顺序，基于原料气数据产氢比和每个制氢装置的产氢上下限约束，计算各组合的原料气实际供应量和实际产氢量；S40、按照单位产氢成本从低到高的顺序选取组合，直至选取组合的总产氢量满足预设产氢量要求；S50、将选取的组合和相应的原料气实际供应量作为方案优化结果。本优化方法不增加装置和成本，可对运行参数进行定量化调节。

主权项：1.一种炼厂多制氢装置原料气供给方案优化方法，其特征在于，各制氢装置以天然气和或炼厂干气为原料气，采用烃类水蒸汽转化法造气，并经PSA法净化提纯制取氢气，该方法包括：S10、获取炼厂原料气数据，将所述炼厂原料气数据输入到预先建立的生产过程模型中，得到每种原料气在每个制氢装置的产氢比和单位产氢成本；S20、根据所述单位产氢成本，对原料气与制氢装置组合进行排序，得到组合队列；S30、按照单位产氢成本从低到高的顺序，基于所述原料气数据、所述产氢比和每个制氢装置的产氢上下限约束，获取所述组合队列中每个组合的原料气实际供应量和实际产氢量；S40、根据每个组合的实际产氢量，按照单位产氢成本从低到高的顺序从所述组合队列中选取组合，直至选取组合的总产氢量满足预设的产氢量要求；S50、将选取的组合和相应的原料气实际供应量作为炼厂多制氢装置原料气供给方案优化结果；所述S10之前，还包括，建立所述生产过程模型；具体包括：S01、针对每种原料气，获取各制氢装置在每种原料气下的相关运行历史数据，所述相关运行历史数据包括LIMS分析数据、原料组成热力学数据、历史运行数据；所述LIMS分析数据包括原料气组成分析数据、中变气组成分析数据；所述原料组成热力学数据包括生成焓、吉布斯自由能；所述历史运行数据包括原料气流量、装置产氢量、除盐水流量、反应消耗水量、除盐水温度、配汽量、配汽冷凝温度、转化炉温度、中变器温度、流体压缩后压力、流体压缩前的温度、能源价格；所述能源价格包括电价、天然气价格、除盐水价格；S02、基于所述转化炉温度、所述中变器温度、所述生成焓及所述吉布斯自由能计算转化炉中烃类转化为一氧化碳与氢气的平衡常数K1、烃类转化为二氧化碳与氢气的平衡常数K2、中变器中一氧化碳转化为二氧化碳的平衡常数K3；α1CnHm+β1H2O＝＝γ1CO+δ1H2α2CnHm+β2H2O＝＝γ2CO2+δ2H2α3CO+β3H2O＝＝γ3CO2+δ3H2其中：α、β、γ、δ分别为化学方程式的化学计量数；每个平衡常数在温度为T时的计算式如下： 其中：KT、Kθ分别表示温度为T与Tθ下的平衡常数；G表示吉布斯自由能，表示反应吉布斯自由能变；H表示焓，表示反应焓变；R表示气体体积常数，T表示反应器中的温度，Tθ代表标准状况下的温度；S03、基于所述原料气流量、所述原料气组成分析数据、所述配汽量、所述平衡常数K1、K2、K3及反应过程物质守恒定律，计算得到中变气组成理论数据；S04、将所述中变气组成理论数据与中变气组成分析数据比对，采用偏最小二乘回归拟合制氢装置转化反应与中变反应的催化剂性能系数；基于所述催化剂性能系数确定最终的装置产氢比；S05、基于所述原料气组成分析数据、所述中变气组成分析数据计算反应焓变，计算式如下： ΔH＝ΔH1+ΔH2其中：分别代表反应过程中消耗的烃类与蒸汽的物质的量，nco分别代表反应过程中生成的二氧化碳、一氧化碳的物质的量；分别代表烃类、蒸汽、二氧化碳与一氧化碳的标准生成焓；C代表恒压热容；T、Tθ分别代表组成温度与标况温度；ΔH1、ΔH2、ΔH分别代表标况下反应焓变、反应的升温吸热与反应焓变；S06、基于所述除盐水温度、所述除盐水流量、所述反应消耗水量、所述配汽冷凝温度计算反应热损耗；Q＝[T2-T1×CH+H]×F2-F1×A其中：Q代表热损耗，T2和T1分别代表配汽冷凝温度与除盐水温度，CH代表水的热容，H代表汽化热，F2和F1分别代表除盐水流量、反应消耗水量，A代表配汽冷凝率；S07、依据所述中变气组成分析数据和所述装置产氢量计算得到解析气热值，依据所述反应焓变、所述反应热损耗、所述解析气热值以及能源价格，计算得到各制氢装置在每种原料气下的单位产氢的热能成本，依据所述装置产氢量与所述原料气流量计算得到各制氢装置在每种原料气下的产氢比： S08、基于模型的输入数据以及所述单位产氢的热能成本和所述产氢比，通过以下公式计算得到单位产氢成本，将所述单位产氢成本和所述产氢比作为模型输出；理论产氢量＝原料气理论量*产氢比 其中：yi、γi分别代表压缩流体中第i组分的占比与绝热指数；γmix代表压缩流体的混合绝热指数；P2、P1、ε分别代表流体压缩前压力、压缩后压力与压缩比；n、R、T1分别代表流体的摩尔量、气体体积常数与流体压缩前的温度；w代表本次压缩的功耗；Cost代表单位产氢成本。

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