镇海炼化Ⅰ套常减压装置流程模拟优化应用

镇海炼化Ⅰ套常减压装置设计加工规模为8.0Mt/a,采用闪蒸、常压蒸馏和减压蒸馏工艺流程。以该装置为研究对象,以标定数据为基准,应用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与装置实际工况相符合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对常减压装置常压塔和减压塔进行了灵敏度分析,研究了加热炉出口温度与轻油收率和总拔出率之间的关系、常一线汽提吹汽量与常一线5%点馏出温度的关系。以模型为指导,对常减压装置进行优化调整:常一线汽提蒸汽量由1.5t/h提高到2.5t/h,常顶油收率提高0.46%;减压炉出口分支温度由400℃提高到403℃,降低了渣油530℃前馏分含量,减压渣油收率降低0.80%。以模型为指导,优化常减压装置操作后,提高了常顶油收率和减压深拔率,每年实现装置增效432.2万元,本次流程模拟项目优化取得成功。     

基于Aspen Plus的原油蒸馏装置流程模拟及优化

常减压蒸馏是原油加工过程中的第一道工序,常减压蒸馏装置运行的优化程度对炼厂的下游加工流程及经济效益产生重要影响。以荆门石化350×104t/a常减压装置为对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与装置实际工况相符合的三塔全流程稳态模型,利用此模型,对常减压蒸馏装置的初馏塔、常压塔和减压塔进行灵敏度分析,以最佳轻油收率和减压渣油收率为优化目标,对加热炉出口温度、塔底汽提蒸汽量、各塔中段回流量、常压渣油350℃馏出量及减压渣油500℃馏出量,以及各参数之间的关系进行研究,并以计算数据为指导,对装置操作进行如下优化:将常压炉出口温度控制在360℃,将常压塔底汽提蒸汽量控制在2.7t/h,并对常压塔各中段回流量进行调整。经过调整优化,装置每年由于燃料油消耗下降而增加的直接经济效益达299.44万元。     

流程模拟技术在常减压装置上的应用

常减压蒸馏装置是原油加工过程的第一道工序,将原油按馏程切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、润滑油等产品或半成品,或者为下游二次加工过程提供原料,对炼厂的下游加工流程及经济效益具有重要影响。应用AspenPlus流程模拟软件建立常减压装置流程模拟模型,应用模型对装置进行多方面分析、诊断,提出相应的优化改进措施,如优化常压塔、减压塔中段取热比例,提高原油换热终温;优化常压炉出口温度和常压塔底汽提蒸汽量,提高常压拔出率;优化减压炉出口温度、减压塔真空度和塔底汽提蒸汽量,提高装置总拔出率;优化常压塔操作,降低馏分之间的重叠度,实现目标产品产率最大化;优化初馏塔,在满足初顶油终馏点的情况下,尽可能提高初馏塔拔出率。中国石化多套常减压装置应用实践证明,流程模拟技术可为常减压装置效益提升、节能降耗、技改技措提供重要的技术支撑。     

减压蒸馏装置过汽化油设计方案比较

减压蒸馏装置过汽化油设计存在三种方案,即过汽化油引至减压塔底、减压炉前循环和作为侧线产品抽出。以3.0Mt/a燃料型减压蒸馏为例,利用Aspen Plus流程模拟软件,考察上述三种设计方案对于加热炉负荷、炉出口温度、减三线蜡油(HVGO)质量和减压拔出率的影响。对于小规模减压蒸馏装置,在加工轻质原油、不进行减压深拔的条件下,过汽化油引至减压塔底和减压炉前循环两者差别较小;对于大型减压蒸馏装置或加工重质原油的减压深拔技术,减压炉前循环方案更具优势,加热炉出口温度降低,炉负荷减少,能耗降低。过汽化油作为侧线产品抽出时,能显著改善减三线蜡油的产品质量,该方案提高了减压拔出率,但是导致减压炉负荷相应增加,炉出口温度相应提高,同时使减底泵的电耗增加。在实际工程设计中,应根据减压蒸馏装置所加工的原油性质、产品要求和设备投资进行综合比较后,确定适宜的方案。     

基于夹点分析技术的常减压装置换热网络优化

常减压装置是原油深度加工的基础,同时也是炼油企业用能大户。针对国内某企业的常减压装置,应用流程模拟软件Aspen HYSYS,建立装置的换热网络模型。以加工原油性质、初馏塔、常压塔、减压塔模拟过程参数及常减压装置对产品质量的要求作为换热网络调整的基础参数,利用Aspen Pinch软件,对装置原有换热网络进行夹点分析,根据原油常减压装置内部冷、热物流特点,分析装置用能瓶颈,得出换热网络初底原油的最高理论换热终温。按照消除原换热物流跨夹点传热、中高温位热源多次合理利用、调整换热效率偏低的设备、现有设备布置变动小、投资省的原则,对换热网络进行改造优化。通过换热流程优化调整,初底油进常压加热炉温度由原来的278℃提高到288℃;降低常压炉加热负荷及燃料消耗,可节省加热炉负荷约60×10~4kcal/h,装置能耗降低约0.7kg标油/t,折合每年创造效益约126万元。     

常减压蒸馏装置节能优化措施及效果

随着新标准法规的颁布实施,节能增效成为当前炼化行业提高效益及竞争力的主要措施,减排也成为炼化行业重点工作之一。中石油独山子石化10Mt/a常减压蒸馏装置目前平均加工量约900t/h,通过实施各种优化措施,实现了节能、增效、减排的多重目标:通过"蜡油Ⅰ空冷器改为低温水换热器",装置能耗由9.53kg标油/t降至9.291kg标油/t;通过"减压深拔操作优化",减压渣油残炭由14.8%上升到17.20%,降低减压渣油收率约2.93%;通过"利用减顶真空泵富余能力,抽真空操作优化",年创效益440万元;通过"轻烃回收系统双塔流程改为单塔流程",年创直接效益约387万元;通过"更换20台常减压炉低氮燃烧器",实现烟气NO_x含量低于特别排放限制值(100mg/m~3);通过"减顶气脱硫塔操作优化",实现减压炉烟气SO_2含量低于特别排放限制值(50mg/m~3)。     

Petro-SIM在常减压装置的应用

Petro—SIMV3．3是英国KBC公司开发的桌面炼油厂模拟系统,应用该软件,可以实现炼油厂工艺过程的优化设计和开发。洛阳石化利用该软件,通过原油合成,评价合成原油组分,进行常减压装置操作模拟。数据表明,原油性质拟合数据与化验分析一致性高,实沸点蒸馏曲线拟合度好,但轻端模拟需要进行必要的修正;并通过其内置模型建立结焦曲线,从而直观判断油品结焦倾向,判定安全操作区域,指导装置生产。由模型做指导,提高炉出口温度,由394℃提至398℃,再提高到405℃。同时将减压炉注气量由原来的2．5t／h降低至1．0t／h。经过一系列优化调整,实现减压深拔操作,减压渣油530℃含量显著降低,减压拔出率由49．4％提高到53．2％,蜡油收率提高2．01％．当月实现经济效益452．2万元。常减压装置流程模拟能够符合装置实际要求,可以实现指导装置生产、提高经济效益的目的。     

蜡油加氢装置流程设计优化

蜡油加氢为加氢处理工艺的一类,是指通过加氢反应,原料油的分子大小不发生变化,或者只有小于10%的分子变小的那些加氢工艺。蜡油加氢装置主要以常减压蒸馏装置的减压蜡油(VGO)、焦化蜡油(CGO)为原料,通过加氢处理,脱除原料中的硫化物,以及部分脱除氮化物、氧化物及金属杂质。蜡油加氢装置是加工含硫及高硫原料、生产清洁燃料的重要装置之一,但其典型工艺流程能耗较高。优化蜡油加氢分馏系统流程,蜡油加氢操作能耗下降5kg标油/t,产品质量稳定。在中国石化系统11套蜡油加氢装置中,已经有6套装置对分馏系统进行了优化,某些装置更是改造成了蜡油及柴油可以互相切换的原料流程,半成品精制蜡油符合催化装置低硫原料要求,加工柴油时产品质量达到国Ⅳ标准。以某厂1.8Mt/a蜡油加氢装置流程优化为例,停用的较大设备有产品分馏塔、柴油汽提塔、分馏塔进料加热炉,共节约设备费用2090万元,每年节约燃料费用3700万元,每年实际创效2407.29万元。     

550×10^4t／a常减压装置加工俄罗斯原油实践

介绍了中国石油辽阳石化公司550×104t／a常减压蒸馏装置的生产概况及工艺流程中初馏塔、常压塔、减压塔、加热炉、减压转油线、热联合等的主要技术特点。介绍了俄罗斯轻质原油的物理化学性质。分析了该装置加工俄罗斯轻质原油生产运行工况及主要节能措施。通过实施节能措施,装置总能耗为443．453MJ／t,在国内同类型装置中处于较好水平。     

先进控制技术在常减压装置的应用

常减压装置是炼油企业的龙头装置,其平稳控制不仅有利于本装置的优化生产,而且为下游装置的平稳生产创造有利条件。在常减压装置实施先进控制技术,通过预测、解藕、多变量协调等先进控制技术,克服装置运行中的时滞、干扰和耦合,将装置控制得更平稳、更精细,达到提高装置处理量、提高产品收率、节能降耗的目的,可实现加热炉各进料支路的温度平衡、减少局部炉管过热现象的发生、提高炉管的使用寿命。通过软仪表技术可实现质量指标的实时计算,实现常压塔、减压塔侧线产品精准切割,减少质量浪费、提高产品的拔出率,提高经济效益。常减压装置APC项目实施后,常压炉、减压炉、常压塔、减压塔实现了自动协调控制,装置抗干扰能力增强,装置稳定性和主要被控参数的平稳性明显提高,常顶、常一线抽出温度等关键工艺参数实现了卡边控制,石脑油、航煤、柴油等产品质量控制精度均显著提高,降低了操作人员的劳动强度。     

利用流程模拟软件降低常减压装置能耗

以提高常压炉进料温度(原油换热终温)作为生产优化目标,应用Aspen Plus流程模拟软件,建立石家庄炼化Ⅰ套常减压装置流程模拟模型。通过对常压塔取热比例的优化,提高了原油换热终温,降低常压炉瓦斯消耗,进而达到降低装置能耗的目的。在指导实际生产过程中,通过降低塔顶冷回流流量,分别提高顶循、常一中和常二中的取热量。在保证各侧线产品质量和收率的情况下,各变量的调节如下:常顶冷回流流量由30t/h降至19t/h,常顶循流量由68t/h提到80t/h,常一中流量由112t/h提到120t/h,常二中流量由100t/h提到120t/h。原油换热终温提高了2℃,全年节约瓦斯气1470t,节能效益达到367.5万元。需要注意的是,装置操作过程中,由于处理量变化,会造成换热器的换热系数发生改变,因此,在实际改变各中段回流量过程中,应综合考虑各换热器的换热能力。同时,受原油加工量和原油性质变化导致的加工方案的改变,应经常对模型进行修正,否则会偏离优化目标。     

利用信息技术优化常减压装置的用能

原油常减压蒸馏装置耗能极大,约占整个炼油厂炼油用能最的20％～30％,该装置能耗的高低取决于常减压蒸馏塔的操作水平和换热网络能最回收利用的水平．采用流程模拟技术和热集成技术．对常减压装置用能情况进行分析．综合考虑常,减压拔出率与装置用能之间关系,找出两者之间的最佳操作点．可以优化常减压装置操作并提高换热网络热回收水平．提高原油换热终温．降低常减压装置能耗。     

塔河石化重整装置工艺过程模拟和研究

以中国石化塔河分公司15×104t/a固定床半再生重整装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模型软件,建立与装置实际工况相符合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对催化重整装置分馏系统的脱水塔、分馏塔、重整稳定塔以及供热系统进行灵敏度分析,研究各塔分馏效果、热负荷、进料温度、回流比、抽出量等参数间的相互关系,并以模型为指导,对装置进行如下流程模拟分析及装置优化调整:通过定量分析分馏塔、脱戊烷塔、脱水塔的温度、压力和回流量对各塔分馏效果、轻石脑油和液化气产量以及精制油和稳定汽油初馏点等影响,来寻找装置生产瓶颈,优化装置操作条件,降低能耗,离线培训操作人员,加强工艺人员对工艺机理的掌握,从而改善操作,获得最佳经济效益,提高企业的竞争能力。通过以上优化调整,全年实现装置增效140万元,     

青岛炼化蜡油加氢装置流程模拟及优化

应用Aspen Plus软件,对青岛炼化3.2Mt/a蜡油加氢装置进行流程模拟,得到与实际工况相吻合的稳态流程模拟模型,通过对模型进行综合分析,以节能优化和经济效益最大化为目标,对分馏塔侧线抽出量及分馏加热炉出口温度进行操作参数优化,降低全厂柴汽比,年增产汽油7000t。以汽油与柴油差价300元/t折算,优化操作后,每年可多创造经济效益270万元。加氢装置高压空冷器运行工况具有高温高压、油气(氢气)、水三相混合的工艺特点,根据装置实际生产数据以及化验分析数据(主要用来计算NH3浓度),应用流程模拟软件自带的物性方法,对该装置高压空气冷却器进行模拟,准确计算出高压空冷器的物流腐蚀系数,以模拟数据为指导,提出腐蚀预防措施,主要包括:根据原料氮含量,调整注水量;保证缓蚀剂的加入量,减少NH4HS的结垢与沉积。     

济南石化1号催化裂化装置流程模拟应用

济南石化1号催化裂化装置通过流程模拟技术,寻找制约装置生产的瓶颈,以此来优化操作条件,降低能耗,离线培训操作人员,加强工艺人员对工艺机理的掌握,从而改善操作,提高企业的竞争能力。针对主分馏塔顶循环油-热媒水取热点取热能力不足的问题,利用模型,对分馏塔热负荷进行核算和优化,投用1号催化裂化装置主分馏塔顶循环与气体分馏装置的热联合,实现了主分馏塔低温热利用的最大化。热联合流程投用后,与使用蒸汽比较,1号气体分馏装置丙烷塔运转基本无异常;热媒水入装置温度下降3℃,热油入装置温度为145℃,重沸器出口温度为103℃,热油出装置温度为129℃,热油三通阀开度在40%～50%之间,满足装置操作要求。模拟优化后,气分装置丙烷塔底重沸器1.0MPa蒸汽消耗下降4.5t/h,1号催化裂化装置原料从油浆取热增加,油浆减少发汽量1.1t/h;顶循-循环水冷却器上水关小后,循环水消耗降低80t/h,全年实现综合效益338万元。     

荆门石化气体分馏装置流程模拟技术应用

荆门石化总厂气体分馏装置处理能力为55×104t/a,采用脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯塔(两塔)三塔流程。以该气体分馏装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立与装置实际工况相符合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯塔等进行灵敏度分析,研究各塔压力、热负荷、回流比等参数间的相互关系,并以模型为指导,对装置进行如下优化调整:脱丙烷塔顶控制压力由1.85MPa下调到1.40MPa,既能满足产品质量要求,又能大幅降低装置蒸汽消耗,塔顶温度和塔底温度均大幅下降,塔底温度由109℃降到95℃左右,蒸汽流量平均值下降约5t/h,使蒸汽单耗下降到约0.1kg标油/t,该装置综合能耗下降7.6kg标油/t。装置年开工时数按8400h计算,全年减少蒸汽消耗4.2×104t,蒸汽价格按150元/t计算,则全年共创节能效益630万元,装置能耗大幅降低。     

减压深拔技术在常减压装置中的应用

为解决减压渣油后路问题,九江分公司实行减压深拔技术。减压装置拔出率主要受减压塔进料段的油气分压与温度、减压塔内的结焦、进料段雾沫夹带量的影响。减压炉炉管采用逐级扩径的设计．采取转油线本身也吸收部分热胀量的方案,使用1．0MPa蒸汽抽空器,减压塔采用槽式液体分布器及规整填料技术,减四线油南泵抽出后送入减压炉入口循环．操作时,保持塔顶高真空度,提高闪蒸段温度,减压炉炉管适当注汽,减压塔底渣油温度控制在359—362℃．洗涤油流量控制在55～60t／h。实行减压深拨后,装置能耗无大幅变化．产生经济效益达1111．78万元。