渣油加氫分餾塔模擬及汽提蒸汽優(yōu)化

許銘珍（中科（廣東）煉化有限公司，廣東　湛江　524076）

渣油加氫分餾塔模擬及汽提蒸汽優(yōu)化

許銘珍（中科（廣東）煉化有限公司，廣東湛江524076）

通過利用英國(guó)KBC公司開發(fā)的Petro-SIM軟件，建立渣油加氫裝置分餾塔模型，分別模擬采用1.0MPa過熱蒸汽和0.35MPa飽和蒸汽作為汽提蒸汽工況，各塔盤操作數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可以利用飽和蒸汽作為分餾塔汽提蒸汽，試驗(yàn)說明，飽和蒸汽替換過熱蒸汽后對(duì)側(cè)線柴油的產(chǎn)品性質(zhì)無(wú)明顯影響。實(shí)際生產(chǎn)中須采取多項(xiàng)措施后保證飽和蒸汽處于氣相狀態(tài)才可利用。

渣油加氫裝置；汽提蒸汽；優(yōu)化；Petro-SIM軟件

某2Mt/a渣油加氫裝置主要由反應(yīng)、分餾、氣體脫硫及公用工程等部分組成，主體裝置設(shè)計(jì)為2個(gè)反應(yīng)器系列，采用冷、熱高分流程工藝，分餾系統(tǒng)采用單塔汽提工藝，塔頂產(chǎn)品為石腦油餾分，側(cè)線為160～350℃柴油餾分，塔底為大于350℃加氫渣油。同時(shí)裝置副產(chǎn)低溫位的0.35MPa飽和蒸汽。

渣油加氫裝置的分餾部分包含有分餾塔T201，柴油汽提塔T202及相關(guān)的換熱器、機(jī)泵與管線等，分餾部分的主要任務(wù)是將熱低分油與冷低分油進(jìn)行有效的分離，同時(shí)將氣體和溶解在油品中的硫化氫分離出去，生產(chǎn)出合格的柴油和石腦油組分，塔底的加氫常渣一部分去催化作為其熱進(jìn)料，多余的一部分去罐區(qū)。

1　分餾塔模擬

1.1分餾塔流程

分餾塔采用汽提工藝，過熱蒸汽作為汽提介質(zhì)。熱低分油從熱低分底部排出進(jìn)入分餾塔T201的第27層塔盤。經(jīng)換熱器預(yù)熱和反應(yīng)爐F101對(duì)流段加熱后的冷低分油進(jìn)入T201的第24層塔盤。T201共有34層浮閥塔盤，設(shè)一個(gè)柴油抽出側(cè)線和一個(gè)中段回流，塔底采用水蒸汽汽提。未汽提柴油從T201的第17層塔盤抽出進(jìn)入柴油汽提塔T202的第1層塔盤上，T202共有10層浮閥塔盤，塔底用過熱蒸汽汽提。T202塔頂氣體返回到T201的第14層塔盤。中段回流油從T201第17層塔盤的集油箱用中段回流泵抽出，加壓后進(jìn)入分餾塔中段蒸汽發(fā)生器換熱后返回T201的第15層塔盤。流程簡(jiǎn)圖如下：（圖1所示）

表1　分餾部分主要工藝指標(biāo)

1.2PetroI-sim軟件

Petro-SIM流程模擬軟件是英國(guó)KBC公司開發(fā)的桌面煉油廠模擬系統(tǒng)，應(yīng)用該軟件，可以實(shí)現(xiàn)煉油廠工藝過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和開發(fā)。

1.3建立分餾塔模型：

選用distillation column分餾塔模型，塔盤34層。分餾塔的進(jìn)料為該軟件模擬渣油加氫反應(yīng)模型的熱低分油（重?zé)N）和冷低分油（輕烴），性質(zhì)如表2，輕烴進(jìn)料量為28.1t/h，重?zé)N進(jìn)料量為234.8t/h，汽提蒸汽為1.0MPa 200℃蒸汽過熱蒸汽，或0.35MPa 135℃飽和蒸汽。模型計(jì)算的收斂條件如表3：［1］

表2　熱低分油（重?zé)N）和冷低分油（輕烴）性質(zhì)項(xiàng)目API硫含量氮含量鎳釩殘?zhí)繛r青質(zhì)餾程Vol_01餾程Vol_30餾程Vol_50餾程Vol_70餾程Vol_90餾程 Vol_100 wt% wt% ppm wt ppm wt wt% wt%℃℃℃℃℃℃重?zé)N18.9 0.44 0.15 5.5 3.3 6.0 2.2 221.6 453.3 529.2 589.1 715.8 858.3輕烴28.7 0.36 0.02 0.2 0.0 0.2 0.1 19.9 231.3 289.8 351.8 430.3 727.0 表3　塔模型收斂條件

名稱中段循環(huán)量 t/h塔頂頂溫℃數(shù)值67 120柴油95%餾出點(diǎn)℃294冷凝器溫度℃40石腦油終餾點(diǎn) ℃175

1.4模擬分餾塔塔盤工藝參數(shù)對(duì)比

分餾塔分別采用過熱蒸汽和飽和蒸汽作為汽提蒸汽，各塔盤工藝數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)比如表4：

表4　過熱和飽和蒸汽條件下的塔盤模擬數(shù)據(jù)對(duì)比

圖1　分餾塔流程簡(jiǎn)圖

17 11298.1 204.5 26581.8 194. 5 204. 5 210. 0 34 207. 9 342. 5 335. 2 210.0 194.5 28 207. 9 342. 5 335. 1 11298.2 262270. 5 241512. 5 26581.9 241512.6 262270.6 31585.0 31584.6 14397.8 14370.1

對(duì)比表4數(shù)據(jù)，各層塔盤壓力基本是一樣的，頂部是180KPa（絕壓），塔底是210 KPa（絕壓）；在冷凝器溫度一樣情況下，塔底溫度基本一樣，約為335℃。塔頂?shù)奈锪鲾?shù)據(jù)基本一樣，兩種汽提蒸汽條件下冷凝器氣相流量為579.4kg/h，液相8879.8 kg/h；塔底物流數(shù)據(jù)也是基本一樣，液相流量約為241512 kg/h，氣相流量略有差別過熱蒸汽條件下為14370 kg/h，飽和蒸汽條件下為14397.8 kg/h。

1.5模擬過熱蒸汽和飽和蒸汽條件下分餾塔產(chǎn)品性質(zhì)對(duì)比：

塔底油加氫常渣性質(zhì)如表5：

表5　加氫常渣性質(zhì)

飽和蒸汽條件下常渣的流量比過熱蒸汽條件下略微大1.6kg/h，而硫含量約為0.4%和氮含量約為1525ppm。殘?zhí)慷技s為5.85%。

作為副產(chǎn)品的柴油性質(zhì)對(duì)比如表6：

側(cè)線抽出柴油的餾程基本一樣，初餾點(diǎn)都是192.23℃，流量17.08t/h，硫含量0.091%和凝點(diǎn)-10℃，也是基本一樣。

石腦油性質(zhì)對(duì)比如下表7：

表6柴油性質(zhì)對(duì)比表7石腦油性質(zhì)對(duì)比柴油　飽和蒸汽過熱蒸汽　石腦油　飽和蒸汽　過熱蒸汽

餾程1% ℃192.2192.252.6552.65餾程30%℃233.02233.02108.98108.98餾程50%℃249.64249.65125.67125.67餾程70%℃265.66265.67138.46138.46餾程90%℃餾程100%℃流量kg/h含硫wt%凝點(diǎn)　℃285.72285.72150.14150.14 316.79162.19162.19 17079.43℃℃℃℃℃℃℃175.00175.00 0.091403 -10.4348 316.79 17080.7 9 0.09140 5-餾程1%餾程10%餾程30%餾程50%餾程70%餾程90%餾程100%流量kg/h 3926.753926.84 10.4335含硫wt%0.180.18

兩種條件下的石腦油硫含量和餾程基本一樣，流量都約為3.927t/h，含硫0.18 wt%。

1.6模擬結(jié)果

通過模擬，只改變汽提蒸汽的溫度，其他條件不變的條件下，分餾塔的性質(zhì)基本保持穩(wěn)定，每層塔盤的溫度和流量基本一樣。產(chǎn)品：石腦油、柴油、加氫常渣的性質(zhì)基本不變。

2　生產(chǎn)試驗(yàn)

2.1裝置分餾塔汽提蒸汽由過熱蒸汽改用飽和蒸汽后的風(fēng)險(xiǎn)：

由于采用的飽和蒸汽是裝置低溫?zé)崂玫牡偷蛪浩援a(chǎn)的飽和蒸汽，操作上若低低壓汽包的液位失靈或者汽包的水汽分離結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致大量的液態(tài)水隨蒸汽進(jìn)入到分餾塔的話，有可能造成分餾塔操作大幅波動(dòng)，嚴(yán)重的可能造成塔底泵抽空。

基于以上的風(fēng)險(xiǎn)，采取以下措施：

a定期校驗(yàn)低低壓汽包兩個(gè)液位測(cè)量，確保靈活準(zhǔn)確。

b飽和蒸汽的引出點(diǎn)處于管線頂部高處，減少管道冷凝水帶入。

C監(jiān)控汽提蒸汽的溫度，若下降過快及時(shí)切出。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，在生產(chǎn)中，利用低低壓蒸汽低溫位蒸汽的時(shí)候應(yīng)考慮增加一個(gè)換熱器，利用200℃左右柴油或加氫常渣的余熱進(jìn)行過熱，以減少飽和蒸汽冷凝水生成和汽包失靈的時(shí)候進(jìn)行加熱氣化，避免液態(tài)水進(jìn)入到分餾塔。

2.2實(shí)際生產(chǎn)中通過試驗(yàn)，將1.0MPa蒸汽替換為0.35MPa低低壓飽和蒸汽，替換前后分餾塔的主要操作參數(shù)如下表8：

表8　汽提蒸汽調(diào)整前后的操作參數(shù)

通過上表可以知道，分餾塔的進(jìn)料溫度控制平穩(wěn)，輕烴溫度變化稍大，增加8℃，主要原因是裝置的原料配比發(fā)生變化，渣油的配比增加了5%，輕油的收率減少，冷低分油流量減少導(dǎo)致的。分餾塔的頂溫控制平穩(wěn)，塔底溫度降低了1.3℃，幅度不大。側(cè)線抽出柴油性質(zhì)如下：

表9　汽提蒸汽調(diào)整前后柴油性質(zhì)

側(cè)線汽提塔的產(chǎn)品柴油的餾程基本都在工藝卡片控制范圍內(nèi)，飽和蒸汽條件下的柴油初餾點(diǎn)提高了6℃，原因是受原料配比和操作調(diào)整波動(dòng)綜合影響。柴油的硫含量0.026%，基本不受過熱蒸汽調(diào)整為飽和蒸汽的影響，銅片腐蝕（50℃，3h）都為1a。

2.3效益

按裝置運(yùn)行8000小時(shí)考慮，利用低溫位的0.35MPa飽和蒸汽替換高溫位的過熱蒸汽，可以替換出1.0MPa蒸汽3.3X8000= 2.64萬(wàn)噸。

3　結(jié)語(yǔ)

通過利用Petro-SIM軟件對(duì)渣油加氫分餾塔采用過熱蒸汽和飽和蒸汽作為汽提蒸汽進(jìn)行模擬，采用飽和蒸汽對(duì)分餾塔的操作基本沒有影響，但是出于飽和蒸汽帶水風(fēng)險(xiǎn)考慮，利用低溫位飽和蒸汽代替過熱蒸汽時(shí)應(yīng)增加一個(gè)過熱換熱器作為防范措施。

［1］郭昊豫，朱玉旭，加氫精制裝置分餾塔模擬計(jì)算與分析［J］.煉油技術(shù)與工程，2003，33（5）：41－43.