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。     

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,     

焦化分馏塔下部塔段的问题探究与操作优化

分馏塔是延迟焦化装置的关键设备之一,具有分馏和换热两个作用。在装置长周期运行过程中,分馏塔下部塔段的结焦现象不可避免,但结焦将影响塔盘的分离效果和装置的处理能力,甚至导致装置停工,严重制约长周期运行。基于延迟焦化装置分馏塔实际运行情况和设备检修中发现的问题,从分馏塔底、洗涤段和蜡油集油箱下7层塔盘三部分入手,对分馏塔下部塔段结焦原因和生产运行中的异常状况进行分析,得出通过调节塔底循环上下返塔分支流量、保持塔底液位45%~60%、维持蜡油下回流流量(20t/h)等优化操作措施,可以降低分馏塔下部塔段结焦概率。提出增加底循环和辐射泵抽出备用过滤器、增加塔底循环上下返塔分支流量调节阀控制、增加洗涤段温度检测点等技改优化建议,为装置安全平稳长周期运行提供保障。     

焦化分馏塔底结焦原因分析与控制

延迟焦化装置分馏塔底循环油系统结焦防治直接关系到装置的长周期运行。以独山子石化1.2Mt/a延迟焦化装置为例,造成分馏塔底结焦的若干因素中,焦炭塔空塔气速偏高、分馏塔蒸发段温度调节不及时、装置加工量过低及分馏塔底循环油返塔流量缺乏有效监控措施等因素对分馏塔底结焦的影响最大。通过降低焦炭塔空塔气速,可以减少进入分馏塔的焦粉和泡沫;通过调整消泡剂注入方式和提高焦炭塔反应温度,可以有效降低焦炭塔泡沫层高度,减少泡沫携带;通过优化调整焦炭塔和分馏塔操作,可以防止分馏循环油中断造成的结焦;通过增加阻焦剂去分馏塔底流程,预期能够减轻并抑制分馏塔底部结焦;通过对原料油和循环油四组分分析,可以有效监控换热器内漏带来的结焦;通过增加分馏塔底循环返塔回流流量计和控制阀,使循环油流量处于监控和控制状态,当发现流量低于15t/h时,及时切换过滤器,防止塔底结焦加重。     

流程模拟技术在催化裂化装置上的应用

催化裂化装置是石油加工过程中重要的二次加工装置,主要是使重质油品在高温和催化剂的作用下发生裂化反应,转变为干气、液化气、汽油和柴油等产品的过程。一般由反应-再生系统分馏系统、吸收-稳定系统三个部分组成。使用AspenPlus流程模拟软件建立催化裂化装置流程模拟模型,通过模型对装置的分馏部分和吸收稳定部分进行分析、诊断,研究分馏塔顶循油量对产品的影响,一中回流量对产品质量的影响,富吸收油对柴品质量、产量的影响,补充吸收剂对干气中C_3~+含量的影响,解吸塔底温度与解析气量和产品质量的关系,吸收稳定系统稳定塔回流比与产品质量的关系,并提出相应的优化调控措施,降低装置能耗,增加操作弹性。目前,流程模拟技术已在中国石化所属25套催化裂化装置上推广应用,合计实现装置挖潜增效6700余万元,实现装置节能降耗的同时也取得了可观的经济效益,提高了中国石化催化裂化装置的精细化操作水平和管理水平。     

延迟焦化装置回炼轻污油技术分析

石油炼制过程中．必然会产生各种轻污油,如何将这些轻污油回收利用,一直是困扰炼厂的难题。延迟焦化装置是炼厂重要的重油加工装置．对原料适应性较强。因此可将轻污油送至延迟焦化装置进行回炼。洛阳石化1400kt／a延迟焦化装置由洛阳石化工程公司设计,采用“可灵活调节循环比”工艺流程。洛阳焦化对轻污油流程进行改造,先后把轻污油回炼至焦炭塔、分馏塔。通过对轻污油回炼流程进行比较,确认轻污油回炼到分馏塔中段油回流最为合适。并通过对产品收率、装置能耗、产品质量进行分析,对回炼前后装置情况进行对比,指出了焦化装置回炼轻污油存在的问题。回炼轻污油后,能增加焦化装置汽、柴油收率,加热炉瓦斯耗量、装置能耗也会适当增大。提出改进措施：加强罐区脱水,关注轻污油组分分析;根据焦炭塔生产节点调整回炼量;加强对分馏塔压力、温度的监控等。     

分馏与吸收稳定系统的关联性分析及优化

由于原料性质不断"变重",影响了长庆石化公司1.4Mt/a重油催化裂化装置分馏与吸收稳定系统的平稳操作。对分馏与吸收稳定系统主要的关联性操作,即分馏塔顶的富气和粗汽油作为吸收塔进料的单向关联、分馏一中回流与稳定塔底温度的双向关联、轻柴油进再吸收塔与富吸收油返分馏塔的双向关联进行了分析,提出了优化措施建议:应适时调整补充吸收剂的量,使之与粗汽油的量之比保持在0.7～1.3的范围内;在减渣进料加工量为110t/h的工况下,将补充吸收剂流量控制在50t/h;稳定塔底重沸器取热量跟踪温度控制应尽快投用;将热量换算更换为流量换算;对一中和稳定塔底的换热流程进行优化;在处理量变化的情况下,应随着贫气量的变化,适时调节贫吸收剂的流量,保证再吸收塔的吸收效果;贫吸收油可改用分馏塔顶顶循油。     

湛江东兴气体分馏装置流程模拟应用

以湛江东兴石化公司10×104t/a气体分馏装置为实施对象,运用Aspen Plus软件,以装置实际操作数据作为基础数据,建立气分装置流程模拟模型。利用模型和软件的灵敏度分析等功能,对脱丙烷塔、脱乙烷塔、精丙烯塔进行模拟分析,指导装置生产,实现装置优化、增效。2009年,根据模拟结果,对脱丙烷塔进行降温降压调整,结果显示:调整后脱丙烷塔顶压力从1.81MPa降至1.50MPa,塔底温度由104℃降至95℃,节约蒸汽0.6t/h,气分装置能耗下降3.8kg标油/t,测算可产生经济效益103.68万元。根据模拟结果,同时对脱丙烷塔、脱乙烷塔、精丙烯塔的回流量进行调整(降低),其中脱丙烷塔顶回流量由13.3t/h降至8.8t/h。另外,通过对脱丙烷塔降温降压操作的成功应用,可推及丙烯塔的操作中,如在催化裂化装置分馏塔低温热供给负荷较低时,可对丙烯塔进行降温降压操作,达到节能的效果。     

先进控制技术(APC)在大型延迟焦化装置的应用

先进控制技术(APC)目前正在复杂化程度高的流程工业中普及应用。Aspen公司的DMCplus技术采用动态矩阵控制算法(DMC)作为核心算法,其基本特征包括预测模型、滚动优化、反馈校正,为典型的多变量模型预测控制算法。某炼化公司延迟焦化装置设计加工规模为420×104t/a,采用两炉四塔工艺路线,采用Aspen公司DMCplus先进控制技术设计了4个先进控制器:加热炉支路平衡控制器、加热炉炉效率控制器、主分馏塔控制器、吸收稳定控制器。先进控制器投运后,能自动过渡焦炭塔预热、切换等过程,并抵御这些过程中带来的干扰,保证24h不摘除,减轻劳动强度;平稳装置操作,大部分工艺参数点标准偏差降低20%以上,关键被控变量的标准偏差降低30%以上;提高加热炉炉效率,优化分馏塔温度分布,并提高高价值产品产率,优化了吸收稳定装置的流量和温度分布,节能降耗;提供相应软测量预测,软仪表计算值与化验值之间的偏差满足工艺要求。每年创造经济效益2600多万元。     

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。     

应用流程模拟技术控制延迟焦化装置干气质量

以青岛炼化公司2.5Mt/a延迟焦化装置吸收稳定部分为研究对象,运用Aspen流程模拟软件,以标定数据为基准,建立吸收稳定部分模型,对焦化干气质量控制进行模拟,并研究了改变补充吸收剂的流量、温度和性质后对干气质量的影响。以模拟结果为依据,对装置操作进行优化,补充吸收剂量控制在105t/h,脱吸塔、稳定塔塔底温度控制在145℃和198℃时,干气中C3以上含量可以控制在1.8%～2.0%,日增液化气6.8t,年增收益600万元以上,同时,装置能耗降低1.02kgEo/t;通过进一步研究表明,降低补充吸收剂温度,能够有效提高干气质量,但是由于受到循环水温度的局限,补充吸收剂温度无法进一步降低。为此,研究了模拟使用深冷技术,将补充吸收剂、吸收塔一中二中回流深冷至20℃后,干气中C3以上含量可以降至1%以内,并可使装置能耗进一步降低,为装置进一步优化指明了方向。     

延迟焦化装置的用能分析与优化策略研究

延迟焦化装置具有工艺成熟、原料灵活、操作和投资费用低等特点,其优化用能的系统化策略包括:要以装置总物料流程优化为基础,优化原料、产品流程以及装置循环比,缩短生焦周期;在保证装置产品质量的前提下,优化装置的反应条件,选取合适的反应温度、压力,优化装置的反应用能;优化分馏系统取热,优化换热网络与发汽量,加强热量回收,提高原料换热终温,降低加热炉负荷;优化吸收稳定系统中各塔操作条件,加强分馏系统与吸收稳定系统的热集成,回收利用稳定汽油的热量,结合全厂实际选择合理的压缩机驱动源;总结延迟焦化装置单元过程与设备节能措施,包括加热炉优化、大吹汽改造、除焦优化等;在对延迟焦化装置进行优化之后,选择合理的措施回收利用装置低温热,加强装置上下游的热联合,实现热供料,装置内部无法消化的低温热纳入全厂低温热系统。     

提高延迟焦化装置原料适应性及轻质油收率的措施

中小型炼油厂常减压蒸馏装置能力不足,原料油不稳定,品种既多且杂,加之下游缺乏焦化蜡油加工手段,如何提高延迟焦化装置原料适应性以及轻质油收率,是面临的问题之一。工艺流程选择上,采取原料油进换热器换热→原料缓冲罐→两级电脱盐→换热器换热→再换热→分馏塔分馏的方案,采用三级电脱盐工艺;焦化分馏塔兼作常压蒸馏塔,原油在焦化分馏塔内进行闪蒸,以拔出其中的直馏轻组分,同时与焦化反应产物一并分离,使装置具有常压蒸馏装置和焦化装置的双重功能。提出了原料油经换热、脱盐再换热后进焦化分馏塔分馏,采用大循环比操作,以及相应的防结盐、防结焦和提高轻质油收率的措施。运行经验表明,优化原料油换热流程,增加电脱盐部分及循环比的调节,可以使延迟焦化装置对重质原料油、常渣、减渣进料都有很好的适应性;完善分馏系统、吸收稳定系统及大循环比操作,可以提高轻质油收率;相应采用有效的防结盐、结焦措施,可以提高装置的运行稳定性。     

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。     

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。     

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。     

苯乙烯装置乙苯单元的流程模拟与优化

苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,是仅次于聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、环氧乙烷(EO)的第四大乙烯衍生产品,用途十分广泛。采用Aspen Plus流程模拟软件对苯乙烯装置的催化干气脱丙烯单元、乙苯分离单元进行模拟,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。通过模型对过程的关键参数,如塔的回流比、进料板位置和侧抽板位置、吸收剂流量温度等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标前提下,选择最优操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。中国石化共有苯乙烯装置10套,其中2套装置依据本文提出的优化方案实施流程模拟后,合计实现装置挖潜增效632万元,提高了苯乙烯装置的精细化操作水平和管理水平。     

先进控制技术在延迟焦化装置上的应用

随着原油价格不断攀升,原油劣质化程度逐渐加重,原油质量大幅降低,炼化加工企业的成本越来越高,不得不以节能降耗为着力点,努力提高装置的生产效益,而采用先进过程控制技术就是一种有效手段。以多变量模型预测控制为主要特征的先进过程控制,在优化装置生产、提高装置运行水平、挖掘装置潜力方面正在发挥着重要作用。针对某石化公司延迟焦化装置的工艺流程及工艺特点,基于Honeywell Profit Controller多变量模型预测先进控制技术,分别对加热炉、分馏塔以及吸收稳定部分设计了4个先进控制器。延迟焦化装置实施先进控制技术后,降低了操作人员劳动强度,提高了装置的运行平稳率和加热炉热效率,优化了分馏塔温度分布和吸收稳定系统运行,提高了高价值产品产率。经初步测算,每年可获得经济效益514.7万元。     

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。     

一种吸收稳定改进流程的模拟分析

提出一种改进的吸收-稳定流程,通过增加稳定汽油与吸收贫气的预吸收罐,提高吸收-再吸收过程的吸收效果。预吸收罐的操作条件:温度为30～35℃,压力为1.1～1.5MPa(表),在此条件下操作不会导致装置冷热负荷的额外增加,易于改造实施。应用流程模拟软件Aspen Plus,对某焦化装置的吸收稳定系统进行对比模拟计算与分析,发现预吸收罐增大了对∑C3组分的吸收,减少了再吸收塔∑C3的进料含量,增强了吸收-再吸收过程,在满足同样的干气产品质量指标要求下,柴油吸收剂的用量将降低。改进后的流程与改进前相比,吸收塔能多吸收6%(体积分数)左右的C3组分,在固定补充吸收剂用量不变时,通过改变柴油的流量,在同样控制∑C3不大于3%(体积分数)的干气质量指标下,柴油用量可从改进前的22t/h降低到改进后的12t/h,生产成本显著降低,从而增加了经济效益。