對加氫裝置分餾系統(tǒng)的模擬優(yōu)化

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

對加氫裝置分餾系統(tǒng)的模擬優(yōu)化

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

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

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化的重要設備，加氫裂化技術逐漸成為了煉油工藝的核心環(huán)節(jié)，基于加氫裂化反應過程需要在高溫、高壓和臨氫的環(huán)境下進行的特點，能源的消耗較大。其中在分餾系統(tǒng)中，燃氣、蒸汽和電能成為了能耗的主要反映。因此，利用模擬軟件對分餾流程進行模擬操作，可以對處理加工起到積極的指導作用，進而優(yōu)化和改進能效。應用Aspen Plus軟件針對分餾系統(tǒng)的模擬分析，已經(jīng)取得了非常理想的效果。

1 對Aspen Plus軟件的概述

Aspen Plus軟件，是一個集生產裝置設計、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng)。經(jīng)過多年來持續(xù)地改進和完善，已陸續(xù)頒布了多種版本，成為了具有世界影響力的標準大型流程模擬軟件，成熟案例不計其數(shù)。近年來，全球各大石化相關企業(yè)及公司都在全面使用Aspen Plus系統(tǒng)。基于Aspen 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用。Aspen Plus在整個加氫裝置分餾系統(tǒng)中的應用，無論從研發(fā)、工程還是到生產生命周期，能夠為石化企業(yè)提供經(jīng)過準確驗證的巨大經(jīng)濟效益和利潤空間。同時還可以設計、模擬、故障診斷和管理原油轉化生產流程的相關裝置。

2 對加氫裂化分餾系統(tǒng)生產工藝的分析

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

3 模擬應用優(yōu)化

(1)構建分餾系統(tǒng)模型 首先，系統(tǒng)模型的構建應滿足以下條件。一方面，模擬進料要以中壓加氫裂化裝置各產品混合物參數(shù)作為依據(jù)。因為不同來源的原油會產生不同性質的改變，這樣能夠減少模擬數(shù)據(jù)的參數(shù)誤差值。另一方面，進料中硫含量數(shù)據(jù)是沒有辦法得知的，因此把硫化氫設定為硫含量的全部形式。其次，設置模擬環(huán)境的單位體系。一般將US-1作為體系單位。同時構建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組成，并合理選擇熱力學方法。由于該模型的進料是石油，因此熱力學方法設為BK10，石油餾分的沸程范圍為設為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程條件。最后，經(jīng)校對模擬方案設定無誤后，開始運行初始模型，進而得出模擬數(shù)據(jù)，并與實際數(shù)據(jù)進行對比分析。

(2)進行靈敏度分析 加氫裂化分餾模擬對建立系統(tǒng)運行之后，要對其靈敏度進行全面的分析，使各產品干點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，會降低柴油的干點溫度，而重石腦油的干點溫度下降空間很小，此外輕石腦油基本上不會發(fā)生變化。其次，當重石腦油抽出量增加后，其它油類產品都會有干點上升的跡象。研究發(fā)現(xiàn)，這與塔內液壓減少和氣壓增加關聯(lián)極大。

(3)分餾結果優(yōu)化分析 模擬結果顯示，只有確保塔的水力學要求，才會達到最優(yōu)的運行和收益。而且分餾塔進料溫度條件在350℃的同時，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。基于此，加氫裂化分餾系統(tǒng)要進一步優(yōu)化汽提蒸汽量和進料溫度，這樣不僅能夠實現(xiàn)安全穩(wěn)定生產，而且提升了傳熱效率，并促進了熱回流比的增加，有效解決了能耗的難題。此外，還要進一步優(yōu)化塔頂壓力，這樣既能夠確保加氫裂化設備的持久性和高效性，又能提升原油的轉換效率。

4 結語

總之，隨著時代的發(fā)展和科技的進步，石化企業(yè)優(yōu)化加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)的趨勢更加突顯。通過在分餾系統(tǒng)中應用ASPEN PLUS模型，進而對靈敏度、操縱變量和產品干點的分析，不僅實現(xiàn)了安全穩(wěn)定生產的目標，同時ASPEN PLUS建模又可以用于指導和實踐，并起到提升企業(yè)收益的實效目標。此外本文分析得出如下結論：提高汽提塔進料溫度，可以實現(xiàn)節(jié)能的效果并降低硫化氫含量，同時增加了操控的穩(wěn)定性，而且顯著降低了重沸爐負荷，有利于汽油產量的增加。

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