催化裂化主分餾塔和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的全流程模擬與優(yōu)化

趙洪德 劉奇 夏志鵬(沈陽(yáng)石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

石油作為重要的能源物質(zhì)，是含有多種物質(zhì)的混合物，其加工過(guò)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(shí)現(xiàn)油品的輕質(zhì)化。催化裂化是將重油輕質(zhì)化的二次加工過(guò)程之一，此工藝通過(guò)采用催化劑促進(jìn)理想反應(yīng)的進(jìn)行，具有較高轉(zhuǎn)化率，輕油收率比較高。

1 催化裂化主分餾塔和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)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(jiǎn)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(yīng)油氣進(jìn)入分流塔底后，經(jīng)過(guò)人字擋板和循環(huán)油漿換熱后，洗滌催化劑并脫出過(guò)熱量，并向上通過(guò)每層塔板分離，從而得到富氣、柴油、油漿、回?zé)捰偷?。主分餾塔的頂循環(huán)回流、部分回?zé)捰脱h(huán)及中段循環(huán)回流等，可以有效取走塔內(nèi)過(guò)剩熱量。

圖1 催化裂化主分餾塔圖

1.2 流程模擬

通過(guò)分析主分餾塔的情況，可以為工藝參數(shù)的優(yōu)化及設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。廠家結(jié)合自身情況，改造主分餾塔可以獲得不同的餾分。通過(guò)建立模擬流程，可以準(zhǔn)確反映實(shí)際生產(chǎn)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(guò)熱段有8層人字形擋板，上返塔循環(huán)油漿可以經(jīng)擋板頂部進(jìn)入，并將油氣攜帶的焦炭粉末清除掉，分離部分重質(zhì)油，將其作為循環(huán)油應(yīng)用，同時(shí)，循環(huán)油下回流也可以有效避免塔底溫度較高引起的結(jié)焦問(wèn)題。在實(shí)際模擬操作中，可以將8層人字形當(dāng)做2層實(shí)際塔板，1塊理論板。②結(jié)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(yīng)油氣并進(jìn)行計(jì)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(jìn)行石油組分分離的PetroFrac模塊。因PetroFrac模型計(jì)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(wěn)定系統(tǒng)的流程模擬

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)流程具體見圖3。

圖3 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)流程圖

對(duì)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)是基于主分餾塔模擬的前提下建立起來(lái)的，且主分餾塔的模型、操作參數(shù)以及物性方法等都不存在差異。對(duì)于吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的解吸塔、吸收塔、以及穩(wěn)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(duì)催化裂化的分流過(guò)程進(jìn)行模擬分析，催化裂化的分餾系統(tǒng)環(huán)節(jié)比較多，對(duì)多重循環(huán)進(jìn)行模擬計(jì)算有較難收斂，可采用下列措施處理流程中的循環(huán)。一是保留再吸收塔出來(lái)的富吸收柴油和主分餾塔的循環(huán)；二是保留補(bǔ)充吸收劑循環(huán)，將塔底穩(wěn)定汽油送到塔頂，增強(qiáng)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(huán)，將裂化柴油的組成性質(zhì)作為再吸收塔進(jìn)料的依據(jù)。

2 催化裂化主分餾塔和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)化分析

2.1 主分餾塔的優(yōu)化分析

①汽油產(chǎn)品的質(zhì)量控制。汽油是催化裂化的主要產(chǎn)品，對(duì)分餾塔進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，無(wú)法用領(lǐng)回流調(diào)節(jié)熱平衡，增加了操作成本及設(shè)備費(fèi)用。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)塔頂循環(huán)回流量和返回溫度控制汽油干點(diǎn)溫度，模擬結(jié)果顯示，頂循環(huán)回流量和返回溫度都會(huì)對(duì)汽油干點(diǎn)溫度帶來(lái)影響。②柴油產(chǎn)品的質(zhì)量控制。進(jìn)行分離操作時(shí)，可以對(duì)柴油抽出量、中段回流取熱等進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制柴油干點(diǎn)溫度。模擬結(jié)果顯示，柴油抽出量增加后，柴油95%餾出點(diǎn)溫度也會(huì)有相應(yīng)增加。固定分餾塔中段循環(huán)返回溫度情況下，中段循環(huán)抽出量越大，柴油95%餾出點(diǎn)溫度越低。此外，分餾塔中段循環(huán)抽出量為恒值的情況下，其返回溫度越高，柴油95%餾出點(diǎn)溫度也會(huì)越高。

2.2 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)化分析

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)流程比較復(fù)雜，各個(gè)塔直接存在密切關(guān)系，互相影響，對(duì)吸收效果、產(chǎn)品質(zhì)量等帶來(lái)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(nèi)。②解吸塔的操作過(guò)程中，對(duì)解吸效果具有較大影響的因素是解析塔進(jìn)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(wěn)定塔的關(guān)鍵因素是要深度穩(wěn)定，不僅可以回收液化石油氣，還可以提高補(bǔ)充吸收劑的質(zhì)量，獲得良好的吸收效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)模擬主分餾塔，可以看出其余熱分配對(duì)柴油或者汽油的質(zhì)量具有較大影響，且主分餾塔的頂循環(huán)熱量越大，汽油干點(diǎn)越低，柴油95%餾出點(diǎn)溫度越高。通過(guò)模擬吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，可以看出適當(dāng)補(bǔ)充吸收劑用量，可以提高增強(qiáng)吸收效果。因主分餾塔和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)具有一定的關(guān)聯(lián)性，因此，將兩者聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行全流程模擬，具有重要價(jià)值，對(duì)催化裂化分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等有重要意義。

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