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。     

基于Aspen Plus的氨法脱硫单塔系统流程模拟

以氨法脱硫单塔系统的化工过程作为研究对象,用Aspen Plus流程模拟软件对其脱硫系统的吸收、中和和氧化过程进行了模拟,得到了各节点的物质流量及组分、化学反应的参数条件、脱硫效率、产品的质量等,并对该工艺主要运行参数对脱硫效率的影响进行了分析.结果表明:脱硫效率随着入口烟气中SO2质量浓度的增加而降低,随着液气比的增大而提高,且液气比在7.5～10L/m3时,脱硫效率高于95%,随着烟气量的增加而降低,随着氨液量的增加而提高,但当氨液量增加到一定量时,脱硫效率反而呈下降趋势.     

基于Aspen Plus加压甲烷化工艺流程模拟与研究

以辽宁大唐国际阜新煤制天然气加压甲烷化工艺为例,介绍加压甲烷化流程。利用Aspen Plus流程模拟软件,对其进行全流程模拟,将模拟结果与设计数据进行对比。通过研究反应器压力与甲烷收率关系、除盐水加热器出口温度与甲烷收率关系、循环比与产品甲烷纯度关系,得出最佳碳氢比。     

金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置流程模拟应用

加氢裂化装置由于涉及高温高压反应,装置能耗较高,而国内加氢裂化装置的用能水平更是参差不齐,用能水平最高与最低的装置之间,其能耗相差达2倍以上。金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置以沙轻直馏蜡油和焦化蜡油的混合油为原料,生产航煤、柴油、液化气、轻石脑油及重石脑油,产品方案为最大量生产优质中间馏分油,也可实现多产重石脑油的工艺方案,实际处理量达到153×104t/a。该装置由反应、分馏、液化气分馏与脱硫、轻烃回收及气体脱硫、溶剂再生五部分组成,投用初期,能耗超过40kg标油/t原料。装置的节能降耗工作主要应从节约瓦斯、节电和节汽三方面展开。主汽提塔进料温度比设计值低、汽提塔底流出温度低,是导致金陵石化Ⅱ套加氢裂化装置能耗较高的重要原因,同时易造成主汽提塔汽提效果不好、产品的硫含量超标。应用Aspen Plus软件,对该装置进行流程模拟,考察了主汽提塔进料温度及目的产品收率对工艺能耗的影响。应用模型,对各塔关键操作变量进行优化,对换热流程进行改造,在满足产品指标前提下,降低装置能耗,提升装置经济效益。实施后可实现装置挖潜增效415万元/a。     

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。     

流程模拟技术在加氢裂化装置上的应用

加氢裂化是重质馏分油深度加工的主要工艺,航煤是加氢裂化装置的主要产品,故重点针对提高航煤产量进行优化应用分析。运用模型灵敏度工具对提高航煤外采量的影响因素进行分析,在操作条件允许的前提下,找出提高航煤产量的最佳控制点。应用Aspen Plus软件建立天津石化1.8Mt/a加氢裂化装置流程模拟模型,以航煤收率最大化为目标,应用模型对航煤收率的影响因素进行综合分析,提出优化措施。通过模拟计算结果对装置进行优化调整,取得了较好的效果:航煤终馏点(均值)由241℃提至253℃(均值),提高了12℃;航煤收率由19.7%提至22.5%,提高了2.8%。调整后,航煤终馏点和航煤收率均达到了预期目标,可实现年效益1234.8万元,在满足下游装置原料需求的同时,释放了加氢裂化装置高附加值产品的产能,提高了装置的经济效益。     

流程模拟技术在荆门聚丙烯装置上的应用

运用Aspen Plus流程模拟软件,建立了荆门石化10×104t/a聚丙烯装置聚合与分离部分稳态流程模拟模型,利用严格的机理模型,更好地理解工艺过程,以及装置操作条件与产率和产品质量的关系,进而优化装置操作条件,提高加工负荷,降低装置能耗。对所建立的模型进行灵敏度分析,确定以"优化三乙基铝加入量,提高装置产能,以及调整给电子体DONOR的加入量,提高产品质量"作为装置优化的方向。将三乙基铝流量提高20%,同时,为抵消产品等规度下降的副作用,适当提高DONOR的流量(提高幅度为10%),这样装置生产成本得以降低,生产负荷提高了10%,而产品的质量指标保持不变。为了更合理的利用DONOR,在保证稳定生产的基础上,依据流程模拟计算结果 ,提高了反应器的密度控制值,同时了提高DONOR的加入量,装置产能得到进一步提升。应用流程模拟技术后,2010年提高聚丙烯产量0.5t/h,装置全年多创效益200万元。     

应用流程模拟技术优化加氢装置分馏系统

Aspen Plus是对生产装置进行稳态模拟的大型通用流程模拟系统。应用Aspen Plus流程模拟软件,对中国石化青岛炼油化工有限责任公司4.1Mt/a柴油加氢装置、0.6Mt/a航煤加氢装置进行装置分馏系统流程模拟,得到了与装置实际操作相吻合的理想模型。通过对模型进行综合分析,以装置节能优化和经济效益最大化为目标,通过降低柴油加氢分馏塔顶部压力及调整航煤加氢分馏塔顶部操作温度等优化手段,柴油加氢装置燃料气消耗量由1500m3/h降至1100m3/h,节能效益达到604.8万元/a;航煤加氢装置通过调整分馏塔顶温度及重沸器热负荷,降低航煤与石脑油组分的重叠度,提高石脑油收率,增产石脑油0.72t/h,增加装置效益172.8万元/a。应用流程模拟技术优化加氢装置分馏系统,共计降本增效777.6万元/a,提升装置的综合效益,实现装置的节能优化生产。     

镇海炼化Ⅱ套气分装置流程模拟技术应用

镇海炼化Ⅱ套气分装置目前加工能力为22×10^4t／a,液化气中丙烯含量为39．89％（物质的量分数）,装置年开工时数为8000h。该装置采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与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、丙烯塔等进行了灵敏度分析,得出最佳的装置优化数据,并依此研究各塔压力、热负荷、进料位置、回流比等参数间的相互关系,实现装置的优化操作。通过调整脱丙烷塔进料位置、降低脱丙烷塔操作压力、清洗丙烯塔顶空冷器以提高冷却效果等手段,使整个装置的能耗由49．471kg标油／t,下降到45．57kg标油／t,下降了3．901kg标油/t,据此推断,每年可实现节能效益257．5万元;同时,装置优化后,丙烯拔出率增加约0．5％,则计算每年增产丙烯约1000t,测算经济效益为347．2万元/a。两项合计,装置优化后,预计每年可创造经济效益为604．7万元。     

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。     

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。     

青岛炼化常减压装置顶循热量利用的流程模拟

青岛炼化常减压装置因受实际工艺操作条件限制,致使常顶循换热器的取热能力下降,常顶循设计取热负荷为20.18MW,而实际运行中的取热负荷只有10.8MW,约50%的热量没有得到有效利用。本文试图利用流程模拟软件来核算和论证是否可以将常顶循多余热量用作全厂轻烃的C4、C5分离,从而达到常顶循热量充分利用的目的。利用流程模拟的DSTWD模型,建立轻烃分馏塔的简捷设计模型,通过质量平衡、热平衡和相平衡原理,求出在要求的分离精度和产品质量条件下,精馏塔所需的塔板数和热负荷;利用流程模拟的Heat Exchangers模型,建立精馏塔重沸器和进料换热器的模型,核算顶循可利用的热量以及重沸器与进料加热器的取热分布。模拟结果表明:利用常顶循的剩余热量作为热源,完全可以将轻烃中的C4、C5组分进行有效分离。常顶循采取先作塔底重沸器热源、再作进料加热器热源的取热方式比较合理。计算结果同时也表明:就原油和轻烃两种介质的取热温位而言,常顶循分流成并列两股,一股作轻烃分馏塔热源,另一股继续作原油加热热源的取热方式可以使常顶循的热量利用最充分。常顶循作分馏塔热源的分支流量最佳为350t/h左右。     

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AspenPlus的CCRs碳捕捉系统过程模拟

采用商业软件AspenPlus对钙基吸收剂循环煅烧／碳酸化法（CCRs）的碳捕捉过程进行了模拟,讨论CCRs碳捕捉系统的能量回收问题,并运用AspenPlus软件进行灵敏度分析,研究补充碳酸钙流量对循环固体量、煅烧燃煤量和CO2捕捉率的影响．结果表明：某600Mw超临界机组引入CCRs碳捕捉系统后,机组效率下降为39．599／6,而将该碳捕捉系统回收的能量用于蒸汽轮机发电,电厂输出功率则从600MW增加到1041．90Mw．     

中国石化流程模拟技术应用现状综述

石油化工流程模拟技术既广泛应用于新技术的研究开发过程,也广泛应用于项目建设过程,还广泛应用于生产过程。中国石化(SINOPEC)自2000年批量引进Aspen Tech公司流程模拟软件并推广应用以来,广泛进行技术人员的培训,在中国石化下属工程设计、科研单位和生产企业进行推广应用。通过10年的推广,流程模拟技术在中国石化下属炼化生产企业、工程设计和科研单位普及应用,完成炼化生产装置建模260余套,累计实现为企业降本增效数亿元,培训各类技术人员超过3500人次。流程模拟技术的推广,在提高工程设计能力和科研水平,实现生产装置的节能降耗、效益提升、潜力深挖等方面发挥了重要作用,已成为石油化工科研、设计和生产部门开发新技术、开展工程设计、优化生产运行不可或缺的辅助工具。流程模拟技术的推广应用,充分体现了科技创新、技术进步的成果,是利用信息技术提升传统产业,创建资源节约型、环境友好型社会的有益实践。     

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。     

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。     

流程模拟技术在镇海炼化2号常减压装置上的应用

镇海炼化600×104t/a常减压装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了与实际工况相吻合的常减压装置稳态流程模拟模型,通过对初馏塔、常压塔、一级减压塔和二级减压塔的模拟,了解各操作参数对装置性能的影响;通过蒸馏塔模型中的气液相负荷分布和温度梯度的分布情况,加深对蒸馏操作的理解。随着重油加工工艺技术的发展,炼厂能够加工更加劣质的渣油,因此常减压装置轻油收率和总拔出率的提高,对提高原油的利用率及炼厂的经济效益极为重要。为此,重点对影响常减压装置轻油收率的关键操作参数进行灵敏度分析,优化操作,实现提高常减压装置轻油收率的目的。经过流程模拟优化后,常减压装置一级减三线蜡油350℃馏出量降低2.3mL/100mL,以一级减三线平均流量为90t/h,以及柴油和蜡油差价300元/t计算,全年可增加装置效益536.544万元。