热泵精馏在气分装置丙烯塔中的应用

在气分装置的丙烯精馏中应用热泵精馏技术可以显著降低装置的能耗。本文通过Aspen HYSYS软件,对惠州炼油二期中70万t/年气体分馏装置的丙烯塔进行流程模拟。采用三种不同的蒸汽加压式热泵精馏方式:塔顶气体压缩式,分割式和塔釜液体闪蒸再沸式进行模拟,并将模拟得到的能耗与原有常规双塔精馏的能耗进行比较。结果表明,采用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏的节能效率最高,经济性最好。     

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。     

甲醇-醋酸乙烯变压精馏工艺的研究与模拟

甲醇-醋酸乙烯属于共沸物体系,目前分离方法主要有共沸精馏、萃取精馏、变压精馏等操作。与共沸精馏、萃取精馏相比,变压精馏具有工艺简单、无需引入第三组分及通过热耦合降低能耗等优点。在验证了NRTL对甲醇-醋酸乙烯模拟计算精确可靠的基础上,采用Aspen Plus软件对其进行分析,确认该体系属于压力敏感体系,提出了甲醇-醋酸乙烯变压精馏工艺流程。利用灵敏度分析工具分析了理论塔板数、进料位置、回流比及侧采位置等工艺参数对该工艺分离效果的影响,优化后的工艺参数为:减压塔28块理论板,进料位置为第12块板,回流比为0.6;加压塔27块理论板,进料位置为第14块板,回流比为0.575,侧采位置为第23块板。模拟计算结果表明,变压精馏可以有效分离甲醇-醋酸乙烯,甲醇质量分数可达99.89%,醋酸乙烯产品质量分数可达99.61%,与原萃取精馏工艺相比,该工艺可节省蒸汽9.07t/h,可减少废水20.75t/h。     

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。     

芳烃联合装置模拟与优化(Ⅴ)——二甲苯精馏单元的模拟与优化

二甲苯精馏单元是PX联合装置的重要组成部分,其作用是通过精馏的方法,将来自连续重整、歧化及烷基转移和异构化单元的C8+A原料分离成符合吸附分离单元要求的C8芳烃、歧化及烷基转移单元所需的C9+A。采用Aspen Plus流程模拟软件,对芳烃联合装置中二甲苯精馏单元包括二甲苯塔、邻二甲苯塔、重芳烃塔等塔设备及换热流程进行模拟,通过模型对过程的关键参数如回流比、塔底热负荷、塔压、塔顶采出量等进行综合分析,在各塔产品控制指标(PX纯度和OX纯度)达标前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。通过对中国石化四套PX装置中的二甲苯精馏单元进行模拟优化,合计实现装置节能效益881万元,并指导装置产品方案的切换,在降低装置能耗和提升装置经济效益的同时,也提高了中国石化芳烃装置二甲苯精馏单元的精细化操作水平。     

苯乙烯装置苯乙烯精馏单元流程模拟与优化

苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料。苯乙烯装置包括催化干气脱丙烯单元、乙苯分离单元、苯乙烯精馏单元。本文采用Aspen Plus流程模拟软件,对苯乙烯装置的苯乙烯精馏单元进行模拟,精馏塔采用Rad Frac模块,换热器采用Heater模块,分离器采用Flash2模块,混合器采用Mixer模块,分流器采用FSplit模块,泵采用Pump模块;物性方法选用PENG-ROB。模型计算的塔顶温度、塔底温度、产品组成与实际生产控制一致,模拟结果与实际工况非常吻合,可以满足生产优化要求。通过模型对过程的关键参数,如塔的回流比、再沸蒸汽量等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标的前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益;并通过模型对塔板水力学进行核算,确定装置的最大负荷,为装置的扩能改造提供支撑。     

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。     

MVR热泵精馏处理回收稀DMAC水溶液

针对稀DMAC水溶液中DMAC的回收,提出了三种机械蒸汽再压缩(MVR)热泵精馏方案,即MVR-常规两塔精馏工艺、三级MVR单塔精馏工艺和三级MVR三塔精馏工艺.采用Aspen Plus化工流程模拟软件,以能耗最低为目标函数,对以上三种工艺方案分别进行了模拟与优化,得到了每种热泵精馏方案合适的工艺参数和设备参数.研究结果表明:与常规单塔精馏工艺相比,以上三种MVR热泵精馏工艺节能分别为81.7％、69.9％和90.3％;因此就节能而言,采用三级MVR三塔精馏工艺为最佳;基于综合经济效益评价,MVR-常规两塔精馏工艺为处理本体系的最佳精馏工艺.     

中间再沸式热泵甲醇精馏节能及经济分析

典型的年产60万t甲醇双效精馏流程能耗较大,为此提出了中间再沸式热泵精馏方案。采用Aspen-Plus化工流程模拟软件,以能耗最低为目标函数,对甲醇中间再沸式热泵精馏进行了模拟与分析,得到了合适的工艺参数。模拟结果表明:在满足生产要求的条件下中间再沸式热泵精馏相比于双效精馏系统,节能48.34%,运行费用节约24.14%。每年可节省运行费用1 056万元。     

芳烃联合装置模拟与优化（Ⅲ）——甲苯歧化／烷基转移单元的模拟与优化

甲苯歧化与C芳烃烷基转移工艺是大型芳烃联合装置中重要的工艺过程之一,其目的是将直接用途较少、相对过剩的甲苯和C,芳烃转化成用途广泛但供应不足的苯和对二甲苯。采用AspenPlus流程模拟软件。对芳烃联合装置中甲苯歧化／烷基转移单元精馏部分,包括汽提塔、苯塔、甲苯塔和重芳烃塔等进行模拟。通过模拟结果。对过程的关键参数,如回流比、塔底热负荷、塔压、塔顶采出量等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标前提下。选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。中国石化（S1NOPEC）共有PX装置7套,均有甲苯歧化／烷基转移单元．依据流程模拟提出的优化方案,实施后,合计实现装置挖潜增效2200余万元,降低了装置能耗。提升了装置经济效益,也提高了中国石化芳烃装置甲苯歧化,烷基转移单元的精细化操作水平。     

MTO丙烯精馏塔能耗与经济性对比分析

MTO丙烯精馏塔的作用是将丙烯和丙烷进行分离,生产聚合级丙烯。该塔系具有如下特点:丙烯和丙烷的相对挥发度很小;塔顶和塔釜温差小;回流比高;塔板数多;塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热负荷很大,能耗较高。为降低丙烯精馏塔能耗,可采用热泵精馏流程或常规精馏余热利用流程。采用Pro II9.0流程模拟软件,对丙烯精馏塔常规精馏流程与热泵精馏流程分别进行了模拟,比较分析两种流程的能耗和经济性。结果表明,常规精馏流程采用余热利用后节能91.31%,比热泵精馏流程低52.50%;操作费用节约87.06%,比热泵精馏流程低44.78%;两种流程在设备投资方面较接近。在选择流程时,应根据项目实际情况进行综合比较,并考虑整个装置的能量综合利用。当装置内部或周围副产大量低温热时,可考虑采用余热利用流程;当装置内部或周围无大量低温热时,可考虑采用热泵精馏流程。     

镇海炼化连续重整装置流程模拟与优化

中国石化镇海炼化Ⅳ套连续重整装置处理能力为120×104t/a,重整、催化剂再生部分采用美国UOP公司专利技术,其中预加氢分馏部分采用先汽提后分馏的两塔流程,重整油后分馏部分采用先脱丁烷的三塔流程:脱丁烷塔、脱己烷塔、脱戊烷塔,主要产品为高辛烷值重整汽油(芳烃)以及大量副产氢气。以该连续重整装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建成了装置预分馏部分以及重整后分馏部分与实际工况相吻合的稳态流程模拟模型。利用此模型,对重整装置的汽提塔、石脑油分馏塔、稳定塔、脱己烷塔、脱戊烷塔进行综合分析。以节能降耗为目标,对稳定塔和脱己烷塔进行如下操作参数优化:脱丁烷塔顶压力由0.92MPa降至0.80MPa,脱己烷塔顶压力由0.03MPa降至0.01MPa。装置优化后,脱丁烷塔底蒸汽消耗减少2.2t/h,脱己烷塔底蒸汽消耗减少3.0t/h,合计装置节能2.55kg标油/t,全年可产生经济效益727万元。     

加氢裂化装置不同原料方案运行模拟分析

以中国石油化工股份有限公司金陵分公司Ⅰ加氢裂化装置为原型,以装置催化柴油加氢裂化方案与蜡油加氢裂化方案为模型,分别从装置工艺流程、催化剂选型、运行参数、能耗等方面对比分析其加工不同原料(减压蜡油、催化柴油)的运行情况。表明装置具有较高的加工选择性,通过较小的工艺改造即可实现不同方案的切换。在此基础上,利用优化软件Petro-SIM建模计算尾油换热流程对装置蜡油加氢裂化方案分馏系统的影响,计算结果表明：进料温度提升可有效降低脱丁烷塔再沸炉热负荷;随着脱丁烷塔进料温度提高,脱丁烷塔精馏段各塔盘气相及液相负荷均有所增加,提馏段各塔盘气相及液相负荷均有所降低;在本文研究温度范围内,常压塔进料温度提高会少量提升其精馏段气、液相负荷,对其提馏段气、液相负荷无影响。     

芳烃联合装置模拟与优化（Ⅱ）——芳烃抽提单元的全流程模拟与优化

利用AspenPlus流程模拟软件．建立芳烃抽提过程全流程模拟模型,抽提塔和非芳烃水洗塔采用Extract模型,提馏塔、回收塔、水分馏塔、溶剂再生塔采用RadFract模型,两相分离器采用Decanter模型,热力学采用NRTL或UNIQUAC方程,由于软件里溶剂环丁砜与烃类的二元交互作用参数缺失严重,采用试验和文献数据进行回归。通过模型,对芳烃抽提过程的关键参数,如溶剂比、返洗比、水洗比、溶剂温度、溶剂浓度、塔顶回流和塔底热负荷、塔压等进行综合分析,在权衡芳烃回收率和芳烃纯度、溶剂溶解度和选择性基础上,选择最优的操作参数,为芳烃抽提单元操作优化提供技术支撑。中国石化（SINOPEC）共有24套芳烃抽提／苯抽提装置（包括合资企业）,对其中的13套芳烃抽提／苯抽提装置实施了流程模拟优化方案,合计实现装置挖潜增效2900万元／a。     

流程模拟技术在石家庄炼化Ⅰ套催化装置上的应用

通过Aspen Plus软件,建立石家庄炼化Ⅰ套催化装置除反-再部分外的流程模拟稳态模型,包括:分馏塔、吸收塔、解吸塔、稳定塔和再吸收塔流程模型,本流程模拟中的分馏塔、吸收塔、解析塔、稳定塔均采用Petro Frac模型,其中,分馏塔和稳定塔均为板式塔,解析塔为板式、填料混合装填,吸收塔、再吸收塔为填料塔。通过模拟工艺过程计算、灵敏度分析,确定较佳的操作条件,以指导生产,调整操作参数,旨在满足产品质量的前提下,达到节能降耗、提高装置经济效益的目的。实际运用过程中,找到吸收塔、解析塔、稳定塔相关变量的关联度,确定了最佳的优化操作参数,稳定塔顶回流量由70t/h下降至60t/h,塔底热源耗能减少266.714kW/h;解析塔底温度由118℃下降至110℃,重沸器热源减少381.14kW/h,合计节省蒸汽消耗0.73t/h,装置全年实现节能效益71.1万元。     

镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟应用

镇海炼化4号柴油加氢装置设计处理能力为300×104t/a,进料由焦化汽柴油、催化柴油、直馏柴油组成,装置反应部分采用炉前混氢流程,设置热高分、热低分流程。热低分油、冷低分油混合后进入脱硫化氢汽提塔(T-2101)。装置分馏部分为双塔汽提流程。从2002年开工至今,运行情况总体良好。装置希望通过流程模拟,对目前运行参数和换热流程进行优化,改善装置运行工况。应用Aspen Plus软件,对装置分馏部分进行流程模拟,得到了与装置实际操作工况接近的理想模型,为装置优化操作、节能降耗及寻找生产瓶颈提供依据。本次模拟目标为初步应用,主要以模型为指导,研究增产石脑油时分馏塔顶回流比对汽油干点、柴油闪点温度的影响,以及提高T-2101塔汽提蒸汽量对塔顶硫化氢量的影响,实现了汽油产量增加2.37%和T-2101塔汽提蒸汽降低0.1t/h的目标。实施流程模拟优化后,装置全年共产生经济效益132.6万元,表明镇海炼化4号柴油加氢装置流程模拟优化取得成功。     

多晶硅精馏两塔流程和隔壁塔单塔流程对比

多晶硅生产中尾气回收装置送至精馏的回收料，通常需要经过脱重—脱轻或者脱轻—脱重两个塔精馏才能得到合格的产品。最新的精馏工艺采用隔壁塔，用一个塔实现了二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅的分离。应用Aspen Plus软件模拟这三种工艺流程，并从能耗、设备投资等角度进行了对比分析。结果表明,在相同的进料组成、分离要求、操作压力的前提下，隔壁塔流程无论是从能耗方面，还是成本投资方面均是最优方案。研究了隔壁塔流程中回流比、进料位置以及侧采位置对产品质量的影响。     

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。     

溶剂再生装置的流程模拟与优化

天津石化1号溶剂再生装置,设计处理能力310t/h,主要处理来自两套焦化液化气脱硫塔、1号焦化干气脱硫塔、2号焦化干气脱硫塔以及气体分馏装置的富液和瓦斯脱硫塔的富液。以该装置为研究对象,应用流程模拟软件,建立稳态流程模拟模型。利用此模型,对影响装置能耗的参数进行灵敏度分析,研究塔压力、热负荷、进料位置、进料温度、回流比等参数间的相互关系,并以模型为指导,以节能和经济效益最大化为目标,对装置进行优化调整:将胺液浓度由32%提高至38%,再生塔回流比(质量比)由设计值1.91降低至1.0,塔顶压力由0.12MPa降低至0.10MPa,回流温度由44.7℃提高至50℃,既保证塔顶酸性气浓度达标,贫液硫含量也能满足脱硫系统需要。通过调整优化,使再生塔的蒸汽耗量明显降低,节约蒸汽6t/h,溶剂再生装置每月节电2.5×104kW.h,每年创造经济效益771万元。     

石家庄炼化第2套气体分馏装置流程模拟与优化

以石家庄炼化第2套280kt/a气体分馏装置为研究对象。通过Aspen plus流程模拟软件,对该装置精馏过程进行计算机模拟,在建模基础上,利用模型,分析精馏塔压力、回流比、热负荷等性能参数间的关系,在保证产品质量合格前提下,以降低装置能耗,提高装置效益为最大优化目标,对丙烷塔、乙烷塔、丙烯塔进行灵敏度分析。装置优化调整如下:精馏塔尽量采用低压操作,尤其在冬季,当精馏塔顶冷却能力足够时,采取降压操作对于气体分馏装置节能非常有利;脱丙烷塔回流比降至2.3,即可满足生产需要;日常操作中,脱乙烷塔操作压力提至2700kPa以上,冷却器循环水全开,使冷后温度保持在最低,可以降低不凝气中的丙烯含量。通过优化调整,气体分馏装置减少丙烯损失0.00646t/h,减少再沸器热负荷1685MJ/h,装置能耗下降3.71kg标油/t,全年可实现降本增效120.3万元。