[发明专利]氢气回收系统协同优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种氢气回收系统协同优化方法及系统，方法包括：建立氢气回收系统的数学模拟模型，氢气回收系统包括变压吸附单元和膜分离单元；对氢气回收系统的数学模拟模型进行数学求解，获取所述氢气回收系统输出的产品氢组成和流量；判断求解结果中的产品氢组成和流量是否满足预设计算要求，若满足预设计算要求，则建立所述氢气回收系统的整体优化模型，以及分别建立所述氢气回收系统中变压吸附单元和膜分离单元的子系统优化模型；分别对变压吸附单元和膜分离单元的子系统优化模型进行优化求解，并根据各个子系统优化模型的优化求解结果确定整体优化模型的优化求解结果。本发明能够最大化氢气回收效益。

技术领域

本发明涉及炼厂氢气资源优化研究技术领域，具体涉及一种氢气回收系统协同优化方法及系统。

背景技术

随着加工原油的重质化、劣质化趋势加剧及产品质量升级要求加强，氢气在炼厂中对于保障合格产品的生产日益重要，而高昂的产氢成本和产氢装置投资，使得氢气的回收尤为重要。

对于炼厂而言，常见的氢回收技术主要有变压吸附技术及膜分离技术。变压吸附法是利用装在立式压力容器内的硅胶、活性炭、分子筛等固体吸附剂，对混合气体中的各种杂质进行选择性吸附，从而达到气体分离的目的。膜分离法是以膜两侧的气体分压差为推动力，利用不同气体在膜中渗透速率的差异，使其在膜两侧富集以实现分离的过程。

当前炼厂氢回收装置优化研究主要有以下几方面：

(1)生产运行中，技术人员根据经验及理论指导对其所负责的氢回收装置进行优化操作。通常情况下，他们较少深入研究公司内其他氢回收装置的性能特点，不能从系统角度出发考虑整个公司范围内氢回收装置间的协同优化，不能充分发挥氢回收装置的有效合力。

(2)各类氢回收装置的优化研究。主要侧重于装置本身的优化，未充分研究氢回收装置间的组合优化、原料优化等，未从整个氢气回收系统角度优化氢气的高效、经济回收。

(3)炼厂氢资源系统优化研究。其氢回收部分主要侧重于氢回收装置能耗、氢气回收效率的简单测算，不能进行氢回收装置优化操作分析、装置间协同优化研究、装置进料适应性分析等。

因此，如何将现有技术问题加以解决，而提供一种高效的氢回收系统优化研究方法是本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种氢气回收系统协同优化方法及系统，本发明能够最大化氢气回收效益，提高企业经济效益。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氢气回收系统协同优化方法，包括：

步骤S1：建立氢气回收系统的数学模拟模型，所述氢气回收系统包括：变压吸附单元和膜分离单元中的至少一个单元；所述变压吸附单元包括至少一个变压吸附装置，所述膜分离单元包括至少一个膜分离装置，所述变压吸附装置和所述膜分离装置中根据预设需要选择性地设置有压缩机模块；

步骤S2：根据所述氢气回收系统中变压吸附单元和膜分离单元的设计参数和操作参数，设定进入所述变压吸附单元中各变压吸附装置以及进入所述膜分离单元中各膜分离装置的含氢流股的流量大小，设定所述变压吸附单元中各变压吸附装置的吸附平衡动力学参数初始值，以及设定所述膜分离单元中各膜分离装置的组分渗透速率参数初始值；其中，所述氢气回收系统中的含氢流股包括进出变压吸附单元、膜分离单元的含氢流股，以及排放至炼厂瓦斯系统的含氢流股；

步骤S3：对所述氢气回收系统的数学模拟模型进行数学求解，获取所述氢气回收系统输出的产品氢组成和流量；