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面对原油的重质化和日益严格的环境要求,加氢工艺的氢气需求量急剧增加。目前,一半以上的炼油厂出现氢气资源短缺的现象。因此,合理利用现有的氢气资源,降低新鲜氢气的消耗量,具有十分重要的意义。将产氢单元、耗氢单元和再生单元作为一个有机整体,通过合理配置氢气资源,减少新鲜氢气消耗量,采用科学方法设计氢网络成为目前研究的热点之一。 氢气提纯装置能够以较低的成本获得较高纯度的氢气,因此,对只考虑回用的氢网络集成而言,引入再生装置可以进一步减少新鲜氢气的消耗量。但同只考虑回用的氢气网络相比,引入再生单元后氢气网络的设计变得更为复杂。本文针对氢气网络进行了以下的研究: 第一:对于只考虑回用的多杂质氢气网络,本文提出了新的设计方法。 本文将多杂质水网络中提出的浓度势概念扩展应用于氢气网络的设计中。在设计过程中,需求物流的执行顺序由其浓度势值决定。另外,合理利用互补源物流能够减少新鲜氢气的消耗量。实例研究结果表明,采用本文的设计方法得到的结果可与文献结果相媲美。 第二:采用迭代法设计具有一个再生单元的多杂质氢气网络。 与只考虑回用的氢气网络相比,具有再生单元的网络只是增加了一股或多股再生后物流,当再生后物流的浓度为已知值时,将其加入到只考虑回用的网络中,即可形成再生网络。这样,采用类似于回用氢网络的设计方法,便可以设计具有再生单元的氢气网络。 本文通过数学推导,提出了每次迭代过程中计算再生后物流浓度的方法。在此基础上,经过几次迭代计算达到收敛,最终得到新鲜氢气消耗量和相应的网络结构。 第三:采用迭代法设计具有联合再生单元的多杂质氢气网络。 当单一的提纯装置无法满足氢气产品的需求时,可采用多种提纯装置联合使用的方法。本文提出了联合提纯装置的简化模型,并提出了含联合再生单元的多杂质氢气网络的设计方法。