基于HYSYS軟件的連續重整裝置模擬分析

周慶舟，劉春柳，秦衛龍

（中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東青島266500）

1 連續重整裝置現狀

某公司連續重整裝置處理量180 萬t/a，裝置生產高辛烷值汽油調和組分（RON 為102）及混合二甲苯和苯等芳烴產品，同時副產純度大于90%的氫氣、脫異戊烷油、C6 抽余油、液化氣及燃料氣等產品。裝置由預處理、重整、催化劑再生和苯抽提四個部分組成。利用HYSYS 軟件對連續重整裝置建立模型，并對模型進行驗證分析。

2 工藝流程簡介

精制石腦油與氫氣混合后經與反應產物換熱、進料加熱爐加熱后進入重整反應器，反應產物經冷凝冷卻后進入反應產物分離罐進行氣液分離，罐頂含氫氣體經重整循環氫壓縮機升壓后，一部分在重整反應系統中循環使用，其余部分進入重整氫增壓機進行二級壓縮。經過壓縮的重整氫氣與來自重整產物分離罐的液相物料混合再接觸，混合物料進入再接觸罐中進行氣液分離。再接觸罐頂氫氣進入氫氣系統，罐底液相進入穩定塔進行后續的產品分離。

3 重整反應系統模型標定

HYSYS 軟件針對連續重整反應有單獨的計算標定模塊，對特定裝置反應進行標定，可以得到適用于此裝置的計算因子，進而用于重整反應的全流程模擬。利用HYSYS 軟件對裝置數據進行標定，建立可靠的重整反應器模型。對現場實際采樣樣品進行色譜分析，其重整反應進料組成如表1 所示。

表1 重整原料性質表

HYSYS 軟件中重整反應模型物性方法為PR方程[1]，模型收斂誤差設定為1e-004，收斂次數為150 次，蠕變計算次數為30 次，步長為1e-002。

對反應系統標定，需要對目標函數的精確度進行調整，目標函數中sigma 越小表示其精確程度越高，模型目標函數sigma 數值如表2 所示。

經兩次系統性標定，部分操作參數如表3所示。

表2 模型目標函數sigma 數值

表3 重整反應系統操作參數

3.1 HYSYS 反應模型驗證

對模擬計算數據與實際工業數據進行比較，結果如表4 所示：HYSYS 模型計算值與實際數據偏差較小，其中，C5＋液收模擬值與實際值相差僅0.0590%，總芳收率二者相差0.6457%，氫氣純度相差0.0055%，重整反應器溫度實際值與模擬值誤差在0.5℃之內，其余項目誤差均較小。對于模型中誤差較大的P2、P5、P10 組分，其原因主要是裝置標定過程中化驗分析次數較少，樣品分析結果可能存在誤差[2]。

表4 模型預測值與實際對比

3.2 重整反應溫度對生成油的影響

利用標定完成的重整反應模型對不同反應溫度下生成油各類參數進行模擬測算，分析連續重整反應系統各參數隨溫度變化規律，見表5，圖1～3。

C5＋液收隨著溫度升高下降，反應溫度上升5℃，液收下降約1%，符合一般經驗規律，液收下降程度與催化劑、原料油等性質有關。

表5 不同反應溫度下各類參數變化

圖1 C5＋液收與反應溫度關系

圖2 辛烷值與反應溫度關系

圖3 總芳收率與反應溫度關系

對于重整生成油辛烷值，在溫度范圍為510～530℃時，辛烷值上升1 個單位，重整反應溫度需要提高4～5℃，對此模型，生成油辛烷值由99 上升至100，反應溫度由517℃上升至521℃，符合一般經驗規律。

生成油總芳收率隨溫度上升而升高，反應溫度上升5℃，總芳收率上升0.7%，同時隨溫度上升，總芳收率上升逐漸平緩[3]。

4 重整反應系統全流程模擬

將標定的重整反應模型導入HYSYS 軟件中，進行裝置HYSYS 全流程模擬，重整反應部分至反應產物換熱器為PR 方程，再接觸至穩定塔部分利用EO 模塊對其進行建模[3]，以便在以后的生產模擬中實現多參數變量的優化調節，物性方法選擇為Aspen 流體包中的SRK 方程[4]。重整反應進料族組成見表6 所示。

裝置進料情況與目前的操作參數見表6 及表7 所示。

表6 重整反應進料族組成

表7 連續重整操作條件

將物料組成與反應操作條件數據輸入HYSYS 模型當中，對連續重整反應進行模擬測算，HYSYS 模擬值與實際值對比如表8 所示。

表8 連續重整模擬與實際值對比

對目前重整系統進行模擬，生成油、C5＋液收、總芳收率誤差較小誤差在1%之內，對于穩定塔C201 底油組成來說，各種組成實際值與模擬值誤差較小，芳烴的誤差較大，主要是因為化驗分析數據采樣存在誤差，不能實現在線分析導致。

綜上所述，利用HYSYS 建立的連續重整模型可靠性較高，可用于裝置不同條件工況下的模擬。

5 結論

5.1 對重整反應系統進行標定，模擬值與實際值誤差較小，誤差在1%之內，標定結果具有可信性。

5.2 對不同反應溫度下生成油各類參數進行測算，C5＋液收隨著溫度升高下降，反應溫度上升5℃，液收下降約1%，辛烷值上升1 個單位，重整反應溫度需要提高4～5℃，生成油總芳收率隨溫度上升而升高，反應溫度上升5℃，總芳收率上升0.7%，同時隨溫度上升，總芳收率上升逐漸平緩。

5.3 對重整系統進行模擬，生成油、C5＋液收、總芳收率、穩定塔底油組成誤差在1%之內，利用HYSYS 建立的連續重整模型可靠性較高，可用于連續重整裝置不同條件工況下的模擬測算。