渣油加氫分餾塔模擬及汽提蒸汽優化

許銘珍（中科（廣東）煉化有限公司，廣東　湛江　524076）

渣油加氫分餾塔模擬及汽提蒸汽優化

許銘珍（中科（廣東）煉化有限公司，廣東湛江524076）

通過利用英國KBC公司開發的Petro-SIM軟件，建立渣油加氫裝置分餾塔模型，分別模擬采用1.0MPa過熱蒸汽和0.35MPa飽和蒸汽作為汽提蒸汽工況，各塔盤操作數據和產品數據，可以利用飽和蒸汽作為分餾塔汽提蒸汽，試驗說明，飽和蒸汽替換過熱蒸汽后對側線柴油的產品性質無明顯影響。實際生產中須采取多項措施后保證飽和蒸汽處于氣相狀態才可利用。

渣油加氫裝置；汽提蒸汽；優化；Petro-SIM軟件

某2Mt/a渣油加氫裝置主要由反應、分餾、氣體脫硫及公用工程等部分組成，主體裝置設計為2個反應器系列，采用冷、熱高分流程工藝，分餾系統采用單塔汽提工藝，塔頂產品為石腦油餾分，側線為160～350℃柴油餾分，塔底為大于350℃加氫渣油。同時裝置副產低溫位的0.35MPa飽和蒸汽。

渣油加氫裝置的分餾部分包含有分餾塔T201，柴油汽提塔T202及相關的換熱器、機泵與管線等，分餾部分的主要任務是將熱低分油與冷低分油進行有效的分離，同時將氣體和溶解在油品中的硫化氫分離出去，生產出合格的柴油和石腦油組分，塔底的加氫常渣一部分去催化作為其熱進料，多余的一部分去罐區。

1　分餾塔模擬

1.1分餾塔流程

分餾塔采用汽提工藝，過熱蒸汽作為汽提介質。熱低分油從熱低分底部排出進入分餾塔T201的第27層塔盤。經換熱器預熱和反應爐F101對流段加熱后的冷低分油進入T201的第24層塔盤。T201共有34層浮閥塔盤，設一個柴油抽出側線和一個中段回流，塔底采用水蒸汽汽提。未汽提柴油從T201的第17層塔盤抽出進入柴油汽提塔T202的第1層塔盤上，T202共有10層浮閥塔盤，塔底用過熱蒸汽汽提。T202塔頂氣體返回到T201的第14層塔盤。中段回流油從T201第17層塔盤的集油箱用中段回流泵抽出，加壓后進入分餾塔中段蒸汽發生器換熱后返回T201的第15層塔盤。流程簡圖如下：（圖1所示）

表1　分餾部分主要工藝指標

1.2PetroI-sim軟件

Petro-SIM流程模擬軟件是英國KBC公司開發的桌面煉油廠模擬系統，應用該軟件，可以實現煉油廠工藝過程的優化設計和開發。

1.3建立分餾塔模型：

選用distillation column分餾塔模型，塔盤34層。分餾塔的進料為該軟件模擬渣油加氫反應模型的熱低分油（重烴）和冷低分油（輕烴），性質如表2，輕烴進料量為28.1t/h，重烴進料量為234.8t/h，汽提蒸汽為1.0MPa 200℃蒸汽過熱蒸汽，或0.35MPa 135℃飽和蒸汽。模型計算的收斂條件如表3：［1］

表2　熱低分油（重烴）和冷低分油（輕烴）性質項目API硫含量氮含量鎳釩殘炭瀝青質餾程Vol_01餾程Vol_30餾程Vol_50餾程Vol_70餾程Vol_90餾程 Vol_100 wt% wt% ppm wt ppm wt wt% wt%℃℃℃℃℃℃重烴18.9 0.44 0.15 5.5 3.3 6.0 2.2 221.6 453.3 529.2 589.1 715.8 858.3輕烴28.7 0.36 0.02 0.2 0.0 0.2 0.1 19.9 231.3 289.8 351.8 430.3 727.0 表3　塔模型收斂條件

名稱中段循環量 t/h塔頂頂溫℃數值67 120柴油95%餾出點℃294冷凝器溫度℃40石腦油終餾點 ℃175

1.4模擬分餾塔塔盤工藝參數對比

分餾塔分別采用過熱蒸汽和飽和蒸汽作為汽提蒸汽，各塔盤工藝數據計算對比如表4：

表4　過熱和飽和蒸汽條件下的塔盤模擬數據對比

圖1　分餾塔流程簡圖

17 11298.1 204.5 26581.8 194. 5 204. 5 210. 0 34 207. 9 342. 5 335. 2 210.0 194.5 28 207. 9 342. 5 335. 1 11298.2 262270. 5 241512. 5 26581.9 241512.6 262270.6 31585.0 31584.6 14397.8 14370.1

對比表4數據，各層塔盤壓力基本是一樣的，頂部是180KPa（絕壓），塔底是210 KPa（絕壓）；在冷凝器溫度一樣情況下，塔底溫度基本一樣，約為335℃。塔頂的物流數據基本一樣，兩種汽提蒸汽條件下冷凝器氣相流量為579.4kg/h，液相8879.8 kg/h；塔底物流數據也是基本一樣，液相流量約為241512 kg/h，氣相流量略有差別過熱蒸汽條件下為14370 kg/h，飽和蒸汽條件下為14397.8 kg/h。

1.5模擬過熱蒸汽和飽和蒸汽條件下分餾塔產品性質對比：

塔底油加氫常渣性質如表5：

表5　加氫常渣性質

飽和蒸汽條件下常渣的流量比過熱蒸汽條件下略微大1.6kg/h，而硫含量約為0.4%和氮含量約為1525ppm。殘炭都約為5.85%。

作為副產品的柴油性質對比如表6：

側線抽出柴油的餾程基本一樣，初餾點都是192.23℃，流量17.08t/h，硫含量0.091%和凝點-10℃，也是基本一樣。

石腦油性質對比如下表7：

表6柴油性質對比表7石腦油性質對比柴油　飽和蒸汽過熱蒸汽　石腦油　飽和蒸汽　過熱蒸汽

餾程1% ℃192.2192.252.6552.65餾程30%℃233.02233.02108.98108.98餾程50%℃249.64249.65125.67125.67餾程70%℃265.66265.67138.46138.46餾程90%℃餾程100%℃流量kg/h含硫wt%凝點　℃285.72285.72150.14150.14 316.79162.19162.19 17079.43℃℃℃℃℃℃℃175.00175.00 0.091403 -10.4348 316.79 17080.7 9 0.09140 5-餾程1%餾程10%餾程30%餾程50%餾程70%餾程90%餾程100%流量kg/h 3926.753926.84 10.4335含硫wt%0.180.18

兩種條件下的石腦油硫含量和餾程基本一樣，流量都約為3.927t/h，含硫0.18 wt%。

1.6模擬結果

通過模擬，只改變汽提蒸汽的溫度，其他條件不變的條件下，分餾塔的性質基本保持穩定，每層塔盤的溫度和流量基本一樣。產品：石腦油、柴油、加氫常渣的性質基本不變。

2　生產試驗

2.1裝置分餾塔汽提蒸汽由過熱蒸汽改用飽和蒸汽后的風險：

由于采用的飽和蒸汽是裝置低溫熱利用的低低壓汽包自產的飽和蒸汽，操作上若低低壓汽包的液位失靈或者汽包的水汽分離結構失效導致大量的液態水隨蒸汽進入到分餾塔的話，有可能造成分餾塔操作大幅波動，嚴重的可能造成塔底泵抽空。

基于以上的風險，采取以下措施：

a定期校驗低低壓汽包兩個液位測量，確保靈活準確。

b飽和蒸汽的引出點處于管線頂部高處，減少管道冷凝水帶入。

C監控汽提蒸汽的溫度，若下降過快及時切出。

從長遠考慮，在生產中，利用低低壓蒸汽低溫位蒸汽的時候應考慮增加一個換熱器，利用200℃左右柴油或加氫常渣的余熱進行過熱，以減少飽和蒸汽冷凝水生成和汽包失靈的時候進行加熱氣化，避免液態水進入到分餾塔。

2.2實際生產中通過試驗，將1.0MPa蒸汽替換為0.35MPa低低壓飽和蒸汽，替換前后分餾塔的主要操作參數如下表8：

表8　汽提蒸汽調整前后的操作參數

通過上表可以知道，分餾塔的進料溫度控制平穩，輕烴溫度變化稍大，增加8℃，主要原因是裝置的原料配比發生變化，渣油的配比增加了5%，輕油的收率減少，冷低分油流量減少導致的。分餾塔的頂溫控制平穩，塔底溫度降低了1.3℃，幅度不大。側線抽出柴油性質如下：

表9　汽提蒸汽調整前后柴油性質

側線汽提塔的產品柴油的餾程基本都在工藝卡片控制范圍內，飽和蒸汽條件下的柴油初餾點提高了6℃，原因是受原料配比和操作調整波動綜合影響。柴油的硫含量0.026%，基本不受過熱蒸汽調整為飽和蒸汽的影響，銅片腐蝕（50℃，3h）都為1a。

2.3效益

按裝置運行8000小時考慮，利用低溫位的0.35MPa飽和蒸汽替換高溫位的過熱蒸汽，可以替換出1.0MPa蒸汽3.3X8000= 2.64萬噸。

3　結語

通過利用Petro-SIM軟件對渣油加氫分餾塔采用過熱蒸汽和飽和蒸汽作為汽提蒸汽進行模擬，采用飽和蒸汽對分餾塔的操作基本沒有影響，但是出于飽和蒸汽帶水風險考慮，利用低溫位飽和蒸汽代替過熱蒸汽時應增加一個過熱換熱器作為防范措施。

［1］郭昊豫，朱玉旭，加氫精制裝置分餾塔模擬計算與分析［J］.煉油技術與工程，2003，33（5）：41－43.