在石油炼制工业中,常减压蒸馏是原油加工的第一道工序,主要是对原油进行初次加工,蒸馏出低沸点的汽油、煤油、柴油等组分。其处理量大,能耗较高,约占炼厂总能耗的20%~30%。常减压蒸馏的产品诸如汽油、煤油、柴油等,均为高附加值产品,产品收益丰厚。因此,对常减压蒸馏装置进行产品效益和能耗优化具有重要意义。常减压蒸馏装置由常压塔和减压塔两部分组成,本文主要对其中的常压塔进行研究,主要研究内容有以下几点:(1)阐述了常压蒸馏系统的研究背景与意义,对初馏塔和常压塔的工艺流程进行介绍;(2)根据某大型石化公司的常压蒸馏装置近期的工况数据和操作参数,运用流程模拟软件Aspen Plus对其进行模拟和分析,模拟结果中各项操作参数与实际工况值一致,为后续操作优化工作打下坚实基础;(3)运用(火用)分析理论对常压蒸馏装置的用能情况进行分析,寻找装置内有效能的损失情况。对于常压蒸馏中段循环,低温位取热量越大,过程(火用)损越大;高温位取热量越大,过程(火用)损越小。根据这个规律,将二中循环换热比例最大定为能耗优化目标;(4)为优化常压蒸馏装置产品效益和有用能利用,运用灵敏度分析,筛选出其中的决策变量,确定常顶采出量、常压塔进料温度和常压塔蒸汽进量等10个可独立调控的变量为优化变量;(5)基于准确的模拟结果,以各采出产品的质量工艺指标为约束,建立先进行产品效益优化,再进行装置能耗优化的分步优化模型。搭建Matlab-Aspen Plus集成优化平台,应用列队竞争算法(LCA)对优化模型进行求解,得到了常压塔产品效益最大和能耗最低情况下的操作参数。应用优化操作方案后,企业每年可增加产值8988万元,中段循环总取热量增大1.90MW,节约了大量能量;(6)运用Aspen Energy Analyzer软件对常压蒸馏装置的现有换热网络进行夹点分析,在确定夹点后,得到了系统所需的最小冷热公用工程,提出了包括总年度成本最小、设备投资最低在内的换热网络优化目标,运用软件分析得到多种推荐方案,以总年度成本最低为主要目标选择最优的推荐方案。