關(guān)于加氫裂化裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

摘 要：20世紀(jì)20年代，加氫技術(shù)開始涌現(xiàn)出來。隨著輕質(zhì)油數(shù)量及質(zhì)量要求的提高，加氫裂化技術(shù)逐漸引起了人們關(guān)注。加氫裂化工藝，一般有加熱爐、高壓分離器、加氫壓縮機(jī)廠房幾個(gè)重要部位。對(duì)于設(shè)備的使用，主要包括加氫反應(yīng)器、高壓換熱器、高壓高冷、高壓分離器、反應(yīng)加熱爐等等?，F(xiàn)根據(jù)中國石化武漢石化公司加氫裂化分餾塔裝置的工藝特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了加氫裂化裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具體優(yōu)化問題。

關(guān)鍵詞：加氫裂化裝置;產(chǎn)品結(jié)構(gòu);優(yōu)化

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展背景下，隨著原油品種挖掘越來越多樣化，社會(huì)生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞。面對(duì)環(huán)境的惡化，人們提出了綠色性能的石油產(chǎn)品生產(chǎn)需求。而對(duì)于這一類石油產(chǎn)品的生產(chǎn)，需要應(yīng)用到加氫裂化技術(shù)。在加氫裂化工藝處理中，涉及到加氫裂化裝置分餾塔的使用。對(duì)加氫裂化裝置分餾塔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，利于達(dá)到最高效益原油生產(chǎn)目的。

1 加氫裂化分餾塔裝置介紹

中國石化武漢石化公司加氫裂化裝置分餾塔生產(chǎn)工藝采取的是單段串聯(lián)一次通過，其裝置生產(chǎn)能力是180×104t/a。該公司的加氫裂化裝置分餾塔一共包括五個(gè)生產(chǎn)工藝，需先將原料油、氫氣置入到反應(yīng)系統(tǒng)中，再將反應(yīng)油氣導(dǎo)入分餾系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過分餾處理，得到航煤、柴油、尾油和粗石腦油。接著，對(duì)粗石腦油進(jìn)行吸收穩(wěn)定處理，獲得輕石腦油、重石腦油、干氣、液化氣。然后，對(duì)干氣、液化氣進(jìn)行脫硫處理，再將獲得的低分氣置入到PSA系統(tǒng)中，由此獲得吸附廢氣和氫氣。其中，氫氣可再次被用為反應(yīng)原料[1]。在加氫裂化裝置分餾塔實(shí)際運(yùn)用過程中，其反應(yīng)系統(tǒng)一般采取爐前混氫方案。對(duì)于流程的選擇，一般是采用熱高分流程。分餾系統(tǒng)，主要是采用硫化氫汽提塔+常壓塔出柴油方案獲得航煤、柴油、尾油和粗石腦油。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，要把混合石腦油作為吸收劑，以完成相關(guān)工藝操作。脫硫系統(tǒng)，要將MDEA作為脫硫劑，以實(shí)現(xiàn)對(duì)干氣、液化氣的脫硫處理。該公司在對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，增設(shè)了一個(gè)溶劑再生系統(tǒng)。PSA系統(tǒng)，主要有兩個(gè)作用。其一，是提高低分氣氫濃度;其二，是生產(chǎn)氫氣。

2 加氫裂化分餾塔裝置的生產(chǎn)現(xiàn)狀

從目前來看，該公司的加氫裂化裝置分餾塔使用仍然存在著航空煤油和柴油重疊度大、部分輕組進(jìn)入柴油等問題，進(jìn)而影響到了分餾效果，降低了分餾生產(chǎn)效益。針對(duì)這一系列問題，需展開ASPEN PLUS模擬工作，以通過模擬來優(yōu)化分餾塔分餾效果（表1）。

3 加氫裂化分餾塔模型建立

為了實(shí)現(xiàn)加氫裂化裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，要建立一個(gè)模型。首先，在模型建立時(shí)，要注意使用Aspen Plus，它具有流程圖繪制功能，可以簡(jiǎn)化或變通方式將裝置的分餾及吸收穩(wěn)定單元直觀繪制出來（圖1）。

為滿足模型建立需求，方便對(duì)模型進(jìn)行分析，要用PetroFrac模塊對(duì)硫化氫汽提塔和主分餾塔、石腦油分餾塔、吸收脫吸塔、石腦油穩(wěn)定塔裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行繪制，用Heater模塊對(duì)裝置中換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行繪制，用Pump模塊對(duì)裝置中泵選結(jié)構(gòu)進(jìn)行繪制，完成模型的初步建立。其次，在模型建立時(shí)，要以返混方式對(duì)主汽提塔C6201進(jìn)料組成加以確定，科學(xué)設(shè)定輕石腦油、重石腦油、航煤、柴油、尾油、脫前干氣、脫前液化氣等數(shù)據(jù)。再次，在模型建立期間，要根據(jù)已經(jīng)確定好的物性數(shù)據(jù)等展開模擬計(jì)算行為，再將模型計(jì)算的航煤等數(shù)據(jù)與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，用于反映裝置物料平衡實(shí)際情況。除此之外，在模型建立期間，要做好主要參數(shù)的對(duì)比工作。包括回流比、塔底采出量、塔頂出氣量等操作參數(shù)。本次模型計(jì)算結(jié)果顯示，塔頂溫度、塔頂壓力、塔底溫度等操作參數(shù)的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值比較一致，而氣相進(jìn)料量、氣相進(jìn)料溫度、塔頂采出量等操作參數(shù)與實(shí)際值不太一致。以塔頂采出量為例，其模擬值計(jì)算結(jié)果是8.1t/h，而實(shí)際值是5.86t/h，相差較大。同時(shí)，在模型建立時(shí)，還要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析。其對(duì)比分析結(jié)果如圖2所示，由此可知，所建模型可用于分析加氫裂化分餾塔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。

圖1? ?加氫裂化裝置分餾及吸收穩(wěn)定單元模擬流程圖

圖2? ?各產(chǎn)品模擬計(jì)算餾程與實(shí)際值對(duì)比

4 加氫裂化分餾塔裝置優(yōu)化分析

4.1 控制航煤與柴油組分重疊

通過建立模型可知，為了優(yōu)化加氫裂化分餾塔裝置，提高分餾塔分餾效果，需盡量控制好航煤與柴油組成重疊問題[2]。首先，在對(duì)航煤與柴油組分重疊問題進(jìn)行控制時(shí)，需注意改變分餾塔二中回流量。同時(shí)，要對(duì)裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理，讓裝置的分餾保持在相對(duì)理想狀態(tài)[3]。其次，為滿足加氫裂化分餾塔裝置優(yōu)化目標(biāo)，要注意提高柴油汽提塔外部重沸器熱負(fù)荷，因?yàn)檠b置優(yōu)化后所需負(fù)荷是3100kW，而裝置實(shí)際負(fù)荷僅達(dá)到了1500kW。再次，由于航煤采出量和柴油采出量對(duì)航煤與柴油餾程重疊度有著一定影響，其重疊度會(huì)隨著航煤采出量增加、柴油采出量的減少而加大，所以要盡量減少柴油產(chǎn)品的量，提高航煤產(chǎn)品的量，以保證航煤與柴油組分重疊度能夠被控制在10℃～20℃之間[4]。但是，從目前來看，重疊度問題不會(huì)嚴(yán)重影響到原油生產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 增產(chǎn)航煤

航煤采出量不會(huì)對(duì)產(chǎn)品餾程、產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生任何影響（表2）。

由表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在對(duì)加氫裂化分餾塔裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可于航煤干點(diǎn)≯280℃，航煤90%餾點(diǎn)與柴油10%餾點(diǎn)不重疊這個(gè)條件下，通過提高航煤抽出量、降低柴汽比來增加航煤收率，真正實(shí)現(xiàn)裝置優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于航煤采出量的調(diào)整，可根據(jù)實(shí)際需求，將其控制到54.5t/h[5]。在這樣一個(gè)作業(yè)環(huán)境下，工藝加工中的航煤收率將隨之提高1.3%，達(dá)到25.5%的航煤收率優(yōu)化目標(biāo)。在本次優(yōu)化作業(yè)中，利用所建立的模型展開了實(shí)際操作[6]。操作中，保證分餾塔裝置的平均處理量是203.5t/h，而航煤采出量是51.0t/h，其模擬計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

圖3? ?模擬計(jì)算

由圖3可知，通過對(duì)工藝生產(chǎn)操作的優(yōu)化調(diào)整，航煤收率被提升到了25.1%，接近了25.5%，可通過增產(chǎn)航煤的方法達(dá)到裝置優(yōu)化目的。綜上可知，在對(duì)加氫裂化裝置分餾塔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體優(yōu)化時(shí)，要注重采取增產(chǎn)航煤這一有效措施，營造一個(gè)良好的分餾塔作業(yè)環(huán)境，滿足分餾工藝作業(yè)要求。

4.3 改變液化氣采出量

對(duì)加氫裂化裝置分餾塔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，注意改變液化氣采取量也是非常重要的。在本次模型建立期間，著重分析了液化氣采出量對(duì)液化氣C5含量和輕石雷氏蒸氣壓的具體影響。對(duì)于模型的分析，先進(jìn)行了重石產(chǎn)量這個(gè)指標(biāo)的控制。在保證這個(gè)指標(biāo)不變情況下，可以看到隨著液化氣采出量的情況，輕石雷氏蒸氣壓發(fā)生了明顯的變化，先快速降低后趨于平緩。在其趨于平緩時(shí)，液化氣采出量增加到了9.1t/h[7]。這個(gè)階段，C5開始急劇增加。由此可知，為了保證加氫裂化裝置生產(chǎn)中輕石雷氏蒸氣壓符合具體要求，要將實(shí)際生產(chǎn)中的液化氣采出量控制到9.1t/h以下，并考慮到天氣因素的影響合理調(diào)整這個(gè)作業(yè)指標(biāo)，讓分餾效果變得更為理想[8]。加氫裂化裝置分餾塔的分餾操作有一定規(guī)律，要積極了解分餾塔操作中的液化氣采出量控制瓶頸問題，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這種方法，是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要措施，要提高對(duì)這一方面問題的關(guān)注，大大提高分餾塔作業(yè)精度。

5 結(jié)論

綜上可知，加氫裂化裝置分餾塔在運(yùn)行（下轉(zhuǎn)第182頁）（上接第180頁）過程中仍然存在著一些不可忽視的問題。為讓分餾塔分餾效果達(dá)到最為理想的狀態(tài)，利用ASPEN PLUS建立了一個(gè)模型，通過模型分析和模擬計(jì)算，提出了關(guān)于控制好航煤與柴油組分重疊問題的方法，明確要優(yōu)化調(diào)整柴油汽提塔塔底重沸器熱負(fù)荷，要通過增產(chǎn)航煤的方式來進(jìn)行優(yōu)化，并注重改變液化氣采出量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)分餾塔分餾過程的有效指導(dǎo)，讓原油的實(shí)際生產(chǎn)操作滿足具體要求，得到進(jìn)一步改善。

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作者簡(jiǎn)介：

胡愈杰（1993- ），男，湖北天門人，助理工程師，2017年畢業(yè)于俄羅斯國立石油與天然氣大學(xué)，現(xiàn)中韓乙烯烯烴分部從事乙烯裝置生產(chǎn)工作。