催化裂化主分餾塔和吸收穩定系統的全流程模擬與優化

趙洪德 劉奇 夏志鵬(沈陽石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽 110000)

石油作為重要的能源物質，是含有多種物質的混合物，其加工過程通常分為一次加工與二次加工，其中二次加工的主要目目的是實現油品的輕質化。催化裂化是將重油輕質化的二次加工過程之一，此工藝通過采用催化劑促進理想反應的進行，具有較高轉化率，輕油收率比較高。

1 催化裂化主分餾塔和吸收穩定系統的全流程模擬

1.1 催化裂化主分餾塔的流程模擬

主分餾塔裝置流程簡介

此煉廠催化裂化分餾塔的流程(圖1)圖可見，主分餾塔一共有30塊塔板，塔底有8塊人字形擋板。反應油氣進入分流塔底后，經過人字擋板和循環油漿換熱后，洗滌催化劑并脫出過熱量，并向上通過每層塔板分離，從而得到富氣、柴油、油漿、回煉油等。主分餾塔的頂循環回流、部分回煉油循環及中段循環回流等，可以有效取走塔內過剩熱量。

圖1 催化裂化主分餾塔圖

1.2 流程模擬

通過分析主分餾塔的情況，可以為工藝參數的優化及設計提供參考數據。廠家結合自身情況，改造主分餾塔可以獲得不同的餾分。通過建立模擬流程，可以準確反映實際生產的情況降低分析成本。模擬策略主要有兩種，①目前，分餾塔底部脫過熱段有8層人字形擋板，上返塔循環油漿可以經擋板頂部進入，并將油氣攜帶的焦炭粉末清除掉，分離部分重質油，將其作為循環油應用，同時，循環油下回流也可以有效避免塔底溫度較高引起的結焦問題。在實際模擬操作中，可以將8層人字形當做2層實際塔板，1塊理論板。②結合物料平衡的原理，將水蒸氣、柴油、油漿及液化石油氣等出料作為反應油氣并進行計算。此次模擬流程采用可以閃蒸的Flash模塊、分流的Fsplit模塊、可以換熱的Heater模塊、可以進行石油組分分離的PetroFrac模塊。因PetroFrac模型計算精度精密，并自帶汽提塔，因此更適用于石油模擬。采用模擬軟件Aspen plus建立的主分餾塔流程圖如下所示(圖2)。

圖2 主分餾塔模擬流程圖

1.3 吸收穩定系統的流程模擬

吸收穩定系統流程具體見圖3。

圖3 吸收穩定系統流程圖

對吸收穩定系統進行模擬的實驗是基于主分餾塔模擬的前提下建立起來的，且主分餾塔的模型、操作參數以及物性方法等都不存在差異。對于吸收穩定系統的解吸塔、吸收塔、以及穩定塔等，都可以選擇Radfrace模型，換熱器可以使用Heater模型，油氣分離器可以采用Flash2模型，加壓可以采用Comper模型。

模擬策略:主要對催化裂化的分流過程進行模擬分析，催化裂化的分餾系統環節比較多，對多重循環進行模擬計算有較難收斂，可采用下列措施處理流程中的循環。一是保留再吸收塔出來的富吸收柴油和主分餾塔的循環；二是保留補充吸收劑循環，將塔底穩定汽油送到塔頂，增強吸收效果；三是直接打斷分餾塔與再吸收塔直接的柴油循環，將裂化柴油的組成性質作為再吸收塔進料的依據。

2 催化裂化主分餾塔和吸收穩定系統的優化分析

2.1 主分餾塔的優化分析

①汽油產品的質量控制。汽油是催化裂化的主要產品，對分餾塔進行實際操作時，無法用領回流調節熱平衡，增加了操作成本及設備費用。因此，可以通過調節塔頂循環回流量和返回溫度控制汽油干點溫度，模擬結果顯示，頂循環回流量和返回溫度都會對汽油干點溫度帶來影響。②柴油產品的質量控制。進行分離操作時，可以對柴油抽出量、中段回流取熱等進行調節，從而控制柴油干點溫度。模擬結果顯示，柴油抽出量增加后，柴油95%餾出點溫度也會有相應增加。固定分餾塔中段循環返回溫度情況下，中段循環抽出量越大，柴油95%餾出點溫度越低。此外，分餾塔中段循環抽出量為恒值的情況下，其返回溫度越高，柴油95%餾出點溫度也會越高。

2.2 吸收穩定系統的優化分析

吸收穩定系統流程比較復雜，各個塔直接存在密切關系，互相影響，對吸收效果、產品質量等帶來較大影響。①吸收塔受吸收溫度及壓力的影響比較大，低溫雖然利于吸收，但溫度受冷卻水的限制，溫度不是很低。吸收壓力受多種因素的限制，壓力加大后，不利于解吸。因此嗎，為了提高解吸塔效果，需要將吸收塔液氣比控制在合理范圍內。②解吸塔的操作過程中，對解吸效果具有較大影響的因素是解析塔進料溫度，解吸效果良好的情況下，可以在一定程度上確保塔頂不出不凝氣。③穩定塔的關鍵因素是要深度穩定，不僅可以回收液化石油氣，還可以提高補充吸收劑的質量，獲得良好的吸收效果。

3 結語

通過模擬主分餾塔，可以看出其余熱分配對柴油或者汽油的質量具有較大影響，且主分餾塔的頂循環熱量越大，汽油干點越低，柴油95%餾出點溫度越高。通過模擬吸收穩定系統，可以看出適當補充吸收劑用量，可以提高增強吸收效果。因主分餾塔和吸收穩定系統具有一定的關聯性，因此，將兩者聯合起來進行全流程模擬，具有重要價值，對催化裂化分離系統的設計、生產等有重要意義。

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