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:2007203216。作者簡(jiǎn)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(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司,洛陽(yáng)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(duì)中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司第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(diǎn)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Aspen Plus 流程模

2、擬軟件對(duì)主分餾塔進(jìn)行模擬計(jì)算,找出存在問題的原因,提出優(yōu)化和改造方案,實(shí)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(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司(以下簡(jiǎn)稱洛陽(yáng)分公司第套重油催化裂化裝置由洛陽(yáng)工程公司設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)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(lái),通過一系列擴(kuò)能技術(shù)改造,裝置處理能力達(dá)到1.6Mt/a (200t/h 。2005年7月裝置開工運(yùn)行。當(dāng)裝置處理量維持在160170t/h 時(shí),主分餾塔頂冷回流用量(達(dá)到50t/h 左右和頂循環(huán)流量(400t/h 左右都很大的情

3、況下,塔頂產(chǎn)品粗汽油干點(diǎn)偏高,質(zhì)量不易控制,并且頂循環(huán)抽出溫度低,只有105左右,低溫?zé)崂寐实?。針?duì)以上問題,2006年6月和9月洛陽(yáng)分公司兩次利用化工流程模擬軟件Aspen Plus 對(duì)主分餾塔進(jìn)行流程模擬計(jì)算,找出存在問題的原因,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況,提出優(yōu)化改造方案。2主分餾塔概況洛陽(yáng)分公司第套重油催化裂化裝置主分餾塔塔板設(shè)計(jì)采用30層(從上到下編號(hào)雙溢流固舌塔板和6層“人”字擋板,2002年5月裝置進(jìn)行M GD 工藝技術(shù)改造時(shí),將主分餾塔第1,4,5,13,14,17號(hào)塔板更換為Super V1浮閥塔板,同時(shí)將頂部第2、3號(hào)塔板開孔率由13.0%增加到15.0%,中部612號(hào)和15、16

4、號(hào)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(fù)荷生產(chǎn)的需要,對(duì)裝置進(jìn)行擴(kuò)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(hào)塔板開孔率由15.0%調(diào)整為15.6%,將第6,7,8,9,10,11,12號(hào)塔板開孔率由15.6%調(diào)整為16.2%,裝置處理能力達(dá)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(gè)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(jì)的Pet ro Frac 嚴(yán)格計(jì)算模塊,該模塊可以模擬任何數(shù)目的中段回流和側(cè)線汽提結(jié)構(gòu);換熱器

5、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(lái)擬合理論塔板與真實(shí)塔板之間的差異;物性計(jì)算采用B K10性質(zhì)方法,該方法的k 值計(jì)算基于Braun 2K10方法 。圖1系統(tǒng)流程示意建模時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)。在模型計(jì)算過程中,在初步實(shí)現(xiàn)模型收斂的前提下,引入塔板Murp hree 效率來(lái)擬合理論塔板與真實(shí)塔板之間的石油煉制與化工2007年11月PETROL EUM PROCESSIN G AND PETROCH EMICAL S 第38卷第11期差異,不斷調(diào)整塔板效率,直到模擬的塔板各點(diǎn)溫度、產(chǎn)品餾程、物料流量

6、與實(shí)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(duì)裝置進(jìn)行模擬,根據(jù)模擬結(jié)果和塔板水力學(xué)核算結(jié)果,對(duì)裝置提出改造意見。4模型的應(yīng)用4.1第一次應(yīng)用表1物料實(shí)際流量和溫度與模擬結(jié)果的對(duì)比項(xiàng)目第一次應(yīng)用實(shí)際值模擬值第二次應(yīng)用實(shí)際值模擬值 70%。針對(duì)主分餾塔頂部4層塔板效率極低的問題,對(duì)主分餾塔從上到下各塔板的氣液相負(fù)荷分配進(jìn)行模擬計(jì)算( 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(fù)荷基本小于設(shè)計(jì)值,主分餾塔頂部的模擬液相負(fù)荷大于設(shè)計(jì)值,而塔中下部液相負(fù)荷又小于設(shè)計(jì)值。圖2主分餾塔模擬氣相負(fù)荷與設(shè)計(jì)氣相負(fù)荷對(duì)比設(shè)計(jì)值;模擬值圖3主分餾塔

7、模擬液相負(fù)荷與設(shè)計(jì)液相負(fù)荷對(duì)比設(shè)計(jì)值 ;模擬值針對(duì)以上情況,對(duì)主分餾塔頂部第3號(hào)塔板進(jìn)行水力學(xué)核算,結(jié)果見圖4。從圖4可以看出,3號(hào)塔板的操作點(diǎn)處于漏液線下,存在嚴(yán)重的漏液?jiǎn)栴}。對(duì)主分餾塔頂部1,2,4,5號(hào)塔板進(jìn)行水力學(xué)核算時(shí),發(fā)現(xiàn)與3號(hào)塔板出現(xiàn)同樣的問題(圖略。圖4主分餾塔第3號(hào)塔板負(fù)荷性能吹氣線;降液管超負(fù)荷線;漏液線;霧沫夾帶線;液泛線;操作點(diǎn)2006年7月,裝置因停電非計(jì)劃停工,針對(duì)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(hào)和5號(hào)塔板脫落。表2優(yōu)化調(diào)整前后主分餾塔取熱負(fù)荷對(duì)比項(xiàng)目取熱負(fù)荷/G Jh-1優(yōu)化前優(yōu)化后模擬值表3優(yōu)化前后主

8、分餾塔操作參數(shù)對(duì)比項(xiàng)目冷回流量/th-1頂循環(huán)抽出溫度/塔頂溫度/頂循環(huán)流量/th-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(duì)比項(xiàng)目?jī)?yōu)化前優(yōu)化后實(shí)際值餾程/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(fù)荷分布趨于合理。頂循環(huán)抽出溫度由原來(lái)的105上升到125,塔板漏液明顯減輕;同時(shí)解決了裝置原來(lái)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(fù)荷,降低了分餾塔頂?shù)綒鈮簷C(jī)入口的壓力

9、降。在實(shí)際生產(chǎn)中,氣壓機(jī)入口壓力提高了5kPa,氣壓機(jī)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(diǎn)降到203.7(控制指標(biāo)為不大于205;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(diǎn)降到186.0,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第二次應(yīng)用5.6%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(jìn)料量提至175t/h(達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),必須將2、3號(hào)塔板開孔率由15.6%降為13.5%,塔板才能正常操作,不再漏液;在提升

10、管新鮮進(jìn)料量提至200t/h、主分餾塔2、3號(hào)塔板開孔率為15.6%的情況下,不存在漏液,但是操作點(diǎn)離液泛線較近,安全系數(shù)低。從以上結(jié)果可以看出,在進(jìn)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?jiǎn)栴}。在裝置提升管新鮮進(jìn)料為175t/h時(shí),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(hào)塔板開孔率由15.6%調(diào)整為13.5%。通過流程模擬,計(jì)算出開孔率調(diào)整后粗汽油的終餾點(diǎn)和柴油95%餾出溫度,開孔率調(diào)整前后的產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比見表5。從表5可以看出,調(diào)整前后,粗汽油干點(diǎn)和柴油95%

11、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(duì)比項(xiàng)目調(diào)整前調(diào)整后模擬值粗汽油干點(diǎn)(ASTMD86/189192柴油95%餾出溫度(ASTMD86/360361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(fù)荷,計(jì)算分餾塔的操作參數(shù),來(lái)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125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(fù)荷,降低了分餾塔頂?shù)綒鈮簷C(jī)入口的壓力降,有利于裝置的節(jié)能降耗。針對(duì)主分餾塔12、13號(hào)塔板存在較嚴(yán)

12、重霧沫夾帶,建議對(duì)主分餾塔柴油抽出位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,或?qū)σ恢卸位亓鞣祷胤植脊艿奈恢眠M(jìn)行改動(dòng)。表6調(diào)整開孔率前后的生產(chǎn)方案對(duì)比項(xiàng)目調(diào)整前調(diào)整后模擬值冷回流量/th-1130頂循環(huán)回流量/th-1250330一中段回流量/th-1174164油漿上返塔流量/th-1390372油漿下返塔流量/th-11501425結(jié)束語(yǔ)洛陽(yáng)分公司第套重油催化裂化裝置針對(duì)主分餾塔實(shí)際生產(chǎn)操作中出現(xiàn)的問題,利用Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)主分餾塔進(jìn)行流程模擬計(jì)算,找出存在問題的原因,尋求最佳工藝條件,從而達(dá)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。APPLICATION OF

13、PR OCESS SIMU LATION WITH ASPEN PL US SOFTWARE AT THE MAIN FRACTIONAT OR OF RFCCUZhao Hua1,Meng Chaopeng1,Li Hongwei2(1.S I N O P EC L uoy ang Com pany,L uoy ang471012;2.S hanghai B ranch of Pet ro2CyberW orks I nf ormation Technology Com panyAbstractProblems,such as unstable product quality,high en

14、d point of nap ht ha,low outlet temperat ure of top p ump2around reflux and poor utilization of low temperat ure heat,occurred at t he main f ractionator of t he RFCCU II of SINOPEC L uoyang Company.A process simulation model of said main f ractionator was set up wit h Aspen Plus software to st udy t he causes of problems and to propose suggestions for t roubleshooting and p rocess optimization.After adopting