對(duì)加氫裝置分餾系統(tǒng)的模擬優(yōu)化

王浩 喬志平(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319)

對(duì)加氫裝置分餾系統(tǒng)的模擬優(yōu)化

王浩 喬志平(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319)

近年來(lái)，石化企業(yè)原油加工日趨復(fù)雜和深入，煉油來(lái)源也逐漸向多樣化、劣質(zhì)化和重質(zhì)化發(fā)展，這就需要提高原油開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)化效率及綠色效能。加氫裂化技術(shù)的應(yīng)用屬于煉油工藝的核心環(huán)節(jié)，其裝置性能的優(yōu)劣關(guān)乎產(chǎn)品的質(zhì)量以及企業(yè)的生產(chǎn)效益。目前，通過(guò)Aspen Plus模擬軟件對(duì)加氫裝置分餾系統(tǒng)進(jìn)行完善與優(yōu)化，能夠有效達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)與戰(zhàn)略，并推動(dòng)石化企業(yè)向健康可持續(xù)發(fā)展不斷邁進(jìn)。

加氫裝置；分餾系統(tǒng)；模擬軟件；優(yōu)化

0 引言

加氫裝置是原油向清潔油品轉(zhuǎn)化的重要設(shè)備，加氫裂化技術(shù)逐漸成為了煉油工藝的核心環(huán)節(jié)，基于加氫裂化反應(yīng)過(guò)程需要在高溫、高壓和臨氫的環(huán)境下進(jìn)行的特點(diǎn)，能源的消耗較大。其中在分餾系統(tǒng)中，燃?xì)?、蒸汽和電能成為了能耗的主要反映。因此，利用模擬軟件對(duì)分餾流程進(jìn)行模擬操作，可以對(duì)處理加工起到積極的指導(dǎo)作用，進(jìn)而優(yōu)化和改進(jìn)能效。應(yīng)用Aspen Plus軟件針對(duì)分餾系統(tǒng)的模擬分析，已經(jīng)取得了非常理想的效果。

1 對(duì)Aspen Plus軟件的概述

Aspen Plus軟件，是一個(gè)集生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年來(lái)持續(xù)地改進(jìn)和完善，已陸續(xù)頒布了多種版本，成為了具有世界影響力的標(biāo)準(zhǔn)大型流程模擬軟件，成熟案例不計(jì)其數(shù)。近年來(lái)，全球各大石化相關(guān)企業(yè)及公司都在全面使用Aspen Plus系統(tǒng)?；贏spen Plus物性模型和數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，目前在加氫裝置分餾系統(tǒng)的模擬優(yōu)化中得到了廣泛的應(yīng)用。Aspen Plus在整個(gè)加氫裝置分餾系統(tǒng)中的應(yīng)用，無(wú)論從研發(fā)、工程還是到生產(chǎn)生命周期，能夠?yàn)槭髽I(yè)提供經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確驗(yàn)證的巨大經(jīng)濟(jì)效益和利潤(rùn)空間。同時(shí)還可以設(shè)計(jì)、模擬、故障診斷和管理原油轉(zhuǎn)化生產(chǎn)流程的相關(guān)裝置。

2 對(duì)加氫裂化分餾系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的分析

加氫裂化分餾系統(tǒng)的核心設(shè)備是汽提塔，共有26層塔盤(pán)。當(dāng)原油進(jìn)入塔內(nèi)第20層塔盤(pán)時(shí)，塔頂就要進(jìn)行氣液分離，上部蒸發(fā)出去的含硫氣體會(huì)被干燥脫硫，中部的部分油類(lèi)會(huì)重新回流，剩下的則作為粗液化氣離開(kāi)設(shè)備。此后，汽提塔底油進(jìn)入分餾塔第8層塔盤(pán)，兩邊側(cè)線塔分別是重石腦油和柴油汽提塔。與此同時(shí)，分餾塔的中段循環(huán)回流會(huì)被抽出，具體位置在第19層塔盤(pán)，經(jīng)過(guò)冷卻后會(huì)回到22層塔盤(pán)下方。其中，重石腦油餾分油從第39層塔盤(pán)抽出，而柴油餾分油會(huì)在第19層塔盤(pán)抽出，分別進(jìn)入各自的汽提塔內(nèi)進(jìn)行深加工。經(jīng)上述分析，雙塔流程具有易于操作且投資低的優(yōu)勢(shì)。然而其缺點(diǎn)是燃料氣的消耗較大，同時(shí)能量損耗也十分顯著。因此，應(yīng)用Aspen Plus軟對(duì)分餾系統(tǒng)進(jìn)行模擬優(yōu)化十分必要，且意義重大。

3 模擬應(yīng)用優(yōu)化

(1)構(gòu)建分餾系統(tǒng)模型 首先，系統(tǒng)模型的構(gòu)建應(yīng)滿足以下條件。一方面，模擬進(jìn)料要以中壓加氫裂化裝置各產(chǎn)品混合物參數(shù)作為依據(jù)。因?yàn)椴煌瑏?lái)源的原油會(huì)產(chǎn)生不同性質(zhì)的改變，這樣能夠減少模擬數(shù)據(jù)的參數(shù)誤差值。另一方面，進(jìn)料中硫含量數(shù)據(jù)是沒(méi)有辦法得知的，因此把硫化氫設(shè)定為硫含量的全部形式。其次，設(shè)置模擬環(huán)境的單位體系。一般將US-1作為體系單位。同時(shí)構(gòu)建ASPEN PLUS模擬流程圖，例如：C-53201代表脫硫化氫汽提塔，C-53202代表主分餾塔，F(xiàn)EED代表混合進(jìn)料，GAS代表干氣，LG代表液化氣，LIGHT代表輕石腦油，HEAVY代表重石腦油，DIESEL代表柴油，BOTTOM代表裂化尾油等等。再次，根據(jù)恩氏蒸餾溫度定義化學(xué)組成，并合理選擇熱力學(xué)方法。由于該模型的進(jìn)料是石油，因此熱力學(xué)方法設(shè)為BK10，石油餾分的沸程范圍為設(shè)為450-700K的區(qū)間。并根據(jù)具體情況定義流股信息，并提供壓力和溫度等因素的過(guò)程條件。最后，經(jīng)校對(duì)模擬方案設(shè)定無(wú)誤后，開(kāi)始運(yùn)行初始模型，進(jìn)而得出模擬數(shù)據(jù)，并與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

(2)進(jìn)行靈敏度分析 加氫裂化分餾模擬對(duì)建立系統(tǒng)運(yùn)行之后，要對(duì)其靈敏度進(jìn)行全面的分析，使各產(chǎn)品干點(diǎn)能夠與操縱變量有效匹配，以確保操作變量能夠處于最佳狀態(tài)。首先，加熱溫度的上升，會(huì)降低柴油的干點(diǎn)溫度，而重石腦油的干點(diǎn)溫度下降空間很小，此外輕石腦油基本上不會(huì)發(fā)生變化。其次，當(dāng)重石腦油抽出量增加后，其它油類(lèi)產(chǎn)品都會(huì)有干點(diǎn)上升的跡象。研究發(fā)現(xiàn)，這與塔內(nèi)液壓減少和氣壓增加關(guān)聯(lián)極大。

(3)分餾結(jié)果優(yōu)化分析 模擬結(jié)果顯示，只有確保塔的水力學(xué)要求，才會(huì)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行和收益。而且分餾塔進(jìn)料溫度條件在350℃的同時(shí)，汽提蒸汽量能要保證在12.1t/h的狀態(tài)下，分餾效果才最為理想?；诖?，加氫裂化分餾系統(tǒng)要進(jìn)一步優(yōu)化汽提蒸汽量和進(jìn)料溫度，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定生產(chǎn)，而且提升了傳熱效率，并促進(jìn)了熱回流比的增加，有效解決了能耗的難題。此外，還要進(jìn)一步優(yōu)化塔頂壓力，這樣既能夠確保加氫裂化設(shè)備的持久性和高效性，又能提升原油的轉(zhuǎn)換效率。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，石化企業(yè)優(yōu)化加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)的趨勢(shì)更加突顯。通過(guò)在分餾系統(tǒng)中應(yīng)用ASPEN PLUS模型，進(jìn)而對(duì)靈敏度、操縱變量和產(chǎn)品干點(diǎn)的分析，不僅實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定生產(chǎn)的目標(biāo)，同時(shí)ASPEN PLUS建模又可以用于指導(dǎo)和實(shí)踐，并起到提升企業(yè)收益的實(shí)效目標(biāo)。此外本文分析得出如下結(jié)論：提高汽提塔進(jìn)料溫度，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果并降低硫化氫含量，同時(shí)增加了操控的穩(wěn)定性，而且顯著降低了重沸爐負(fù)荷，有利于汽油產(chǎn)量的增加。

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