AspenPlus流程模擬軟件在RFCCU主分餾塔的應(yīng)用.

1、收稿日期:2007201216修改稿收到日期：2007203216o作者簡介:趙華，男,1997年 畢業(yè)于鄭州工業(yè)大學(xué)化工工藝專業(yè)，工程師,主要從事催化裂化裝置的生產(chǎn)和技術(shù)管 理工作。Aspen Plus流程模擬軟件在RFCCU主分餾塔的應(yīng)用趙華1,孟超鵬1,李宏偉2（1.中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，洛陽471012;2石化盈科信息技術(shù)有 限責(zé)任公司上海分公司摘要 針對中國石油化工股份有限公司洛陽分公司第n套重油催化裂化裝置主分餾塔出現(xiàn)的在塔頂冷回流用量和頂循環(huán)流量都很大的情況下塔頂產(chǎn)品粗汽油干點高、質(zhì)量不容易控制、頂循環(huán)抽出溫度低、低溫?zé)崂寐实偷葐栴}，利用As pen Plus流程

2、模擬軟件對主分餾塔進行模擬計算，找出存在問題的原因，提出優(yōu)化和改造方案，實施后 主分餾塔的操作彈性增加，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。關(guān)鍵詞:催化裂化裝置蒸餾塔軟件模型應(yīng)用1前言中國石油化工股份有限公司洛陽分公司（以下簡稱洛陽分公司第n套 重油催化裂化裝置由洛陽工程公司設(shè)計，設(shè)計處理量為1.4Mt/a，采用單器單段不完 全再生方式，兩器同軸式布置，1997年10月投料開車一次成功。幾年來，通過一系列 擴能技術(shù)改造，裝置處理能力達到1.6Mt/a （200t/h 。 2005年7月裝置開工運行。當(dāng)裝置處理量維持在160170t/h時，主分餾塔頂冷回流用量（達到50t/h左右和頂循環(huán) 流量（400t/h左右都

3、很大的情況下塔頂產(chǎn)品粗汽油干點偏高質(zhì)量不易控制，并且頂循 環(huán)抽出溫度低，只有105C左右，低溫?zé)崂寐实?。針對以上問題，2006年6月和9月 洛陽分公司兩次利用化工流程模擬軟件 As pen Plus對主分餾塔進行流程模擬計算， 找出存在問題的原因，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，提出優(yōu)化改造方案。2主分餾塔概況洛陽分公司第n套重油催化裂化裝置主分餾塔塔板設(shè)計采用30層（從上到下編號雙溢流固舌塔板和6層 人”字擋板,2002年5月裝置進行M GD工藝技術(shù)改造時,將主分餾塔第1,4,5,13,14,17號塔板更換為Super V1浮閥塔板,同時將頂部第2、3號塔板開孔率由13.0%增加到15.0%,中部612

4、號和15、16號塔板開孔率由15.0% 增加到15.6%塔板增加出入口堰等。2005年6月大檢修期間，為了適應(yīng)裝置大負荷 生產(chǎn)的需要，對裝置進行擴能技術(shù)改造，調(diào)整主分餾塔中上部塔板的開孔率，將第2、3 號塔板開孔率由15.0%調(diào)整為15.6%將第6,7,8,9,10,11,12號塔板開孔率由15.6%調(diào)整為16.2%裝置處理能力達到1.6Mt/a 。 3 模型建立主分餾塔流程示意見圖1,其中主分餾塔設(shè)有頂循環(huán)回流、一中段回流、油漿上 返塔、油漿下返塔4個中段回流（圖略，用以取走多余的熱量。主分餾塔模型采用專 為煉油系統(tǒng)設(shè)計的Pet ro Frac嚴格計算模塊，該模塊可以模擬任何數(shù)目的中段回流和

5、側(cè)線汽提結(jié)構(gòu)；換熱器模型采用Heater模塊,此外還用到了 Split模塊;引入塔板Murp hree效率來擬合理論塔板與真實塔板之間的差異；物性計算采用B K10性質(zhì)方 法該方法的k值計算基于Braun 2K10方法P ETROCH EMICAL S第38卷第11期干氣富吸收油液化氣汽油柴油混合無中段回流粗汽油輕柴油蒸汽柴油汽提塔圖1系統(tǒng)流程示意建模時首先輸入設(shè)備幾何數(shù)據(jù)、操作條件和所需物料的標(biāo)定數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)。在模型計算過程中，在初步實現(xiàn)模型收斂的前提下，引入塔板Murp hree效率來擬合理論塔板與真實塔板之間的石油煉制與化工2007年11月P ETROL EUM P ROCESSIN

6、G AND差異，不斷調(diào)整塔板效率，直到模擬的塔板各點溫度、產(chǎn)品餾程、物料流量與實 際操作數(shù)據(jù)基本吻合，得到適合該裝置的模型。利用模型對裝置進行模擬 ，根據(jù)模擬結(jié)果和塔板水力學(xué)核算結(jié)果，對裝置提出改造意見。4模型的應(yīng)用4.1第一次應(yīng)用4.1.1模擬結(jié)果2006年6月第一次建立第n套催化裂化裝置主分餾塔流程模擬模型。主分餾塔物料的實際流量和溫度與模擬結(jié)果的對比見表1。從表1可以看出，該模型計算結(jié)果基本與實際數(shù)據(jù)吻合，說明該模型適合該裝置。表1物料實際流量和溫度與模擬結(jié)果的對比第一次應(yīng)用實際值模擬值第二次應(yīng)用實際值模擬值新鮮進料量 /t? h-1164.44164.44160.51160.5產(chǎn)品 /

7、t? h-1干氣 8.558.557.807.80液化氣 24.2324.2329.2529.30汽油 62.1060.6059.1459.17柴油 40.0040.0036.7937.38油漿 10.1310.5010.2910.50回?zé)捰?9.0010.0010.0010.50合計 154.01153.88153.27154.65溫度廠C主分餾塔頂9594.9103103.5頂循環(huán)抽出105107.9126126.4柴油上抽出191193.0190192.8柴油下抽出230232.7222222.7一中段抽出273275.7262265.2回?zé)捰统槌?00303.0293292.5主分餾塔

8、底346348.0339341.84.1.2問題及分析在模型的計算過程中，在調(diào)整主分餾塔各塔板效率時，發(fā)現(xiàn)分餾塔頂上部4層塔板的效率極低，模型計算的分餾塔頂部溫度和頂循環(huán)抽出溫度 與實際操作溫度相差很大，因此引入塔板Murp hree效率來擬合理論塔板與真實塔板之間的差異，將分餾塔頂部4層塔板折合成1塊理論板重新計算，發(fā)現(xiàn)其效率只有10%20%。而在正常情況下,分餾塔塔板效率一般為60%'|11|.iV.l. 'T*t* 卜11匸4髯兀1IK Juiniil I kG 'OilI"訃luXi"匸叫|i 1丄nJ川70%。針對主分餾塔頂部4層塔板效率極

9、低的問題，對主分餾塔從上到下各塔板的氣液相負荷分配進行模擬計算（1|1 I L- T ,1 T J -岀 n . I'iTLjm d |川-IIT Mil ii '將主分餾塔30層塔板折合成19層理論板，結(jié)果見圖2和圖3。從圖2和圖3可 以看出，主分餾塔的模擬氣相負荷基本小于設(shè)計值，主分餾塔頂部的模擬液相負荷大 于設(shè)計值，而塔中下部液相負荷又小于設(shè)計值。圖2主分餾塔模擬氣相負荷與設(shè)計氣相負荷對比設(shè)計值；模擬值圖3主分餾塔模擬液相負荷與設(shè)計液相負荷對比設(shè)計值250 000200 000150 000aI沖-二伽 blip - 乂匸五Lj 羽W 'fcticjihl電rZ

10、卜血叩毬hIrshiTiE &伽UY 川Hiruits 営：；模擬值針對以上情況，對主分餾塔頂部第3號塔板進行水力學(xué)核算，結(jié)果見圖4。從圖4可以看出,3號塔板的操作點處于漏液線下，存在嚴重的漏液問題。對主分餾 塔頂部1,2,4,5號塔板進行水力學(xué)核算時，發(fā)現(xiàn)與3號塔板出現(xiàn)同樣的問題（圖略。圖4主分餾塔第3號塔板負荷性能吹氣線；降液管超負荷線；漏液線；O霧沫夾帶線；液乏線；操乍點2006年7月,裝置因停電非計劃停工，針對模66石油煉制與化工2007 年第38卷型模擬發(fā)現(xiàn)的問題，打開主分餾塔檢查,發(fā)現(xiàn)主分餾塔頂部1號和5號塔板脫 落。4.1.3優(yōu)化措施主分餾塔頂部1號和5號塔板恢復(fù)后，在操

11、作條件和處理量 不變、并滿足產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，在模型計算中優(yōu)化調(diào)整主分餾塔的油漿循 環(huán)、一中段回流、頂循環(huán)回流取熱負荷，減少油漿循環(huán)取熱，增大頂循環(huán)和一中段回 流取熱，優(yōu)化調(diào)整前后取熱負荷對比見表 2。以表2中模擬優(yōu)化的主分餾塔取熱負荷為依據(jù)調(diào)整分餾塔各中段回流取熱量，調(diào)整后操作參數(shù)對比見表3,粗汽油質(zhì)量對比 見表4。表2優(yōu)化調(diào)整前后主分餾塔取熱負荷對比取熱負荷/G J? h-1優(yōu)化前優(yōu)化后模擬值塔頂冷凝器115.33106.93頂循環(huán)30.9431.03一中段回流40.4853.15回?zé)捰?.551.55油漿上返塔63.1568.25油漿下返塔17.529.58合計268.97270.4

12、9表3優(yōu)化前后主分餾塔操作參數(shù)對比項目冷回流量/t? h-1頂循環(huán)抽出溫度/C塔頂溫度/頂循環(huán)流量/t? h-1優(yōu)化前操作值5010595400模型優(yōu)化值181*優(yōu)化后操作值151*表4優(yōu)化前后粗汽油質(zhì)量對比項目優(yōu)化前優(yōu)化后實際值密度 /kg? m-3724.6727.0初餾點35.135.010%54.352.550%94.9101.090%165.6161.5終餾點 203.7186.0從表3可以看出，優(yōu)化調(diào)整后，主分餾塔頂冷回流量由50t/h降到15t/h，頂循環(huán)流量由400t/h降到300t/h，主分餾塔的氣、液相負荷分布趨于合理。頂循環(huán)抽出 溫度由原來的105C上升到125C,塔板漏

13、液明顯減輕；同時解決了裝置原來頂循環(huán) 換熱器換熱后低溫?zé)崴鲅b置溫度低不能利用的問題。優(yōu)化后 ，由于主分餾塔頂冷回流用量大幅度降低，減少了塔頂冷凝冷卻器的負荷，降低了分餾塔頂?shù)綒鈮簷C入口 的壓力降。在實際生產(chǎn)中，氣壓機入口壓力提高了 5kPa氣壓機少用3.5M Pa過熱蒸汽 5t/h。從表4可以看出，優(yōu)化前需要用50t/h的冷回流量和400t/h的頂循環(huán)回流量才能 將粗汽油干點降到2037C （控制指標(biāo)為不大于205C;而優(yōu)化調(diào)整后，只用15t/h的冷 回流量和300t/h的頂循環(huán)回流量就能把粗汽油干點降到 186.0C ,表明分餾塔上部的操作工況好轉(zhuǎn)，操作彈性增加，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。4.2第

14、二次應(yīng)用4.2.1模擬結(jié)果 2006年9月第二次建立第n套催化裂化裝置主分餾塔流程模擬模型。主分餾塔物料的實際流量和溫度與模擬結(jié)果的對比見表1。從表1可以看出，該模型計算結(jié)果基本與實際數(shù)據(jù)吻合，說明該模型可應(yīng)用于該裝置的模擬。4.2.2問題及分析 在模擬過程中，在塔板各點溫度、產(chǎn)品餾程、物料流量與實際數(shù)據(jù)吻合的情況下，仍需將分餾塔頂部2,3,4號塔板效率調(diào)整到20%30%,才能 滿足要求。同時，模擬計算中還發(fā)現(xiàn)塔中部第12、13號塔板效率也只有10%20%。針對以上問題，對主分餾塔頂部2、3號固舌塔板及主分餾塔中部12、13號固舌塔板進行水力學(xué)核算（圖略，結(jié)果發(fā)現(xiàn),主分餾塔頂部2、3號固舌塔板

15、還存在漏液 問題,主分餾塔中部12、13號固舌塔板存在嚴重的霧沫夾帶。通過分析認為，漏液問 題是由于當(dāng)前塔板開孔率下裝置處理量偏低造成的；而霧沫夾帶是由于在目前生產(chǎn) 操作中，采取柴油上抽出（11號塔板、一中段回流下返回（14號塔板的操作模式，主分 餾塔第12、13號塔板液相流率過低。4.2.3優(yōu)化方案的確定流程模擬和塔板水力學(xué)核算結(jié)果表明，在裝置提升管新鮮進料量為160t/h時，主分餾塔上部第2、3號固舌塔板開孔率由目前的15.6%降為13.0%后，這2塊塔板才能正常操作，不出現(xiàn)漏液；在裝置提升管新鮮進 料量提至175t/h（達到設(shè)計值時，必須將2、3號塔板開孔率由15.6%降為13.5%,塔

16、板 才能正常操作，不再漏液；在提升管新鮮進料量提至200t/h、主分餾塔2、3號塔板開 孔率為15.6%的情況下，不存在漏液，但是操作點離液泛線較近，安全系數(shù)低。從以上 結(jié)果可以看出，在進料量不同的情況下，可以通過調(diào)整塔板的開孔率，解決塔板漏液問 題。在裝置提升管新鮮進料為175t/h時,以多產(chǎn)76第11期趙 華等.Aspen Plus流程模擬軟件在RFCCU主分餾塔的應(yīng)用柴油、少甩油漿、降低冷回流量、提高頂循環(huán)抽出溫度為目標(biāo) ，將主分餾塔2、 3號塔板開孔率由15.6%調(diào)整為13.5%。通過流程模擬，計算出開孔率調(diào)整后粗汽油的終餾點和柴油95%餾出溫度,開孔率調(diào)整前后的產(chǎn)品質(zhì)量對比見表 5。

17、從表5可以看出，調(diào)整前后，粗汽油干點和柴油95%餾出溫度基本吻合，產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求。表5調(diào)整開孔率前后產(chǎn)品質(zhì)量對比項 目調(diào)整前調(diào)整后模擬值粗汽油干點（ASTM D86廠C 189192柴油 95%餾出溫度（ASTM D86/C 360361在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，通過流程模擬調(diào)整分餾塔各中段回流取熱負荷，計算分餾塔的操作參數(shù)，來優(yōu)化生產(chǎn)方案。調(diào)整開孔率前后的生產(chǎn)方案見表6。由表6可以看出，調(diào)整開孔率后，可以多產(chǎn)柴油2t/h,少甩油漿0.5t/h提高了目的產(chǎn)品的收率；頂循環(huán)抽出溫度維持在125C左右,而冷回流量由13t/h降為0,減輕了分餾 塔頂冷凝冷卻器的負荷，降低了分餾塔頂?shù)綒鈮簷C入口的

18、壓力降，有利于裝置的節(jié)能 降耗。針對主分餾塔12、13號塔板存在較嚴重霧沫夾帶，建議對主分餾塔柴油抽出位 置進行適當(dāng)調(diào)整，或?qū)σ恢卸位亓鞣祷胤植脊艿奈恢眠M行改動。表6調(diào)整開孔率前后的生產(chǎn)方案對比項目調(diào)整前調(diào)整后模擬值柴油出裝置流量/t? h-143.3845.38粗汽油流量 /t? h-156.4454.70油漿外甩量/t? h-110.510.0冷回流量/t? h-1130頂循環(huán)回流量/t? h-1250330一中段回流量/t? h-1174164回?zé)捰突責(zé)捔?t? h-110.710.7油漿上返塔流量/t? h-1390372油漿下返塔流量/t? h-1150142主分餾塔頂溫度/C 10

19、2.297.0頂循環(huán)抽出溫度/C 126.8124.6柴油抽出溫度/C 192.1192.7主分餾塔底溫度/C 341.7344.75結(jié)束語洛陽分公司第n套重油催化裂化裝置針對主分餾塔實際生產(chǎn)操作中出現(xiàn)的問題 利用Aspen Plus流程模擬軟件對主分餾塔進行流程模擬計算,找出存在問題的原因,尋求最佳工藝條件，從而達到節(jié)能、降耗、增效的目的。該軟件可用于催化裂化主 分餾塔的調(diào)優(yōu)、疑難問題診斷。APP LICATION OF PR OCESS SIMU LATION WITH ASPEN PL USSOFTWARE AT THE MAIN FRACTIONAT OR OF RFCCUZhao Hua1,Me ng Chaopen g1,Li Hon gwei2(1.S I N O P EC L uoy ang Com pan y,L uoy an g471012;2.S han ghai B ranch of Petro2CyberW orks I nf ormati on Tech no logy Com panyAbstract P roblems,such as un stable p roduct quality,high end point of nap h