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。     

蜡油加氢装置节能优化分析

中国石化洛阳分公司220×104t/a蜡油加氢装置设计年开工时数8400h,主要由反应部分(包括新氢、循化氢压缩机、循环氢脱硫)、分馏部分、富氢气体脱硫部分、热回收和产汽系统以及蜡油加氢处理装置公用工程部分等组成。主要生产低硫含量的精制蜡油,为催化裂化装置提供优质原料,同时副产少量石脑油和柴油,富氢气体经脱硫后去制氢装置作原料。装置于2009年5月20日一次开车成功,设计能耗为12.96kg标油/t。开工运行一周年以来,蜡油加氢处理装置通过开展装置优化,节水、节电、节气,增大装置加工负荷,大幅降低了能耗。2009年蜡油加氢处理装置累计综合能耗为12.46kg标油/t,达到设计要求。2010年,通过节能优化措施,综合能耗从2009年的12.46kg标油/t降至8.85kg标油/t,下降3.46kg标油/t,降幅达29%,在中国石化(Sinopec)同类装置中名列前茅。     

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。     

青岛炼化酸性水汽提装置流程模拟与优化

青岛炼化230t/h酸性水汽提装置是环保装置,目前正面临着兼顾环保与节能这一矛盾的难题。装置的环保功能,就是生产出合格的酸性气和净化水产品,保证使硫和氨氮对大气、水体的破坏最小;装置的节能功能,就是使作为汽提塔底热源的主要能耗——低低压蒸汽的消耗量最小。为实现这一目标,使用Aspen Plus流程模拟系统,建立青岛炼化酸性水汽提装置模型,并对模型进行验证和计算。通过模型,对装置各系统关键参数进行灵敏度分析。在此基础上,提出针对装置日常生产数据的优化方案。实施流程模拟优化后,在保证汽提塔顶含氨酸性气和塔底净化水产品质量条件下,通过有效组合、调控控制参数(中段回流量、汽提塔顶压力、中段回流温度),能使汽提塔的蒸汽能耗降低15%以上,有效解决了生产瓶颈,实现装置全年创效300万元以上。     

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。     

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。     

蜡油加氢装置换热网络分析与优化

洛阳石化蜡油加氢装置由反应、分馏、富氢气体脱硫、热回收和产汽系统以及装置公用工程部分等组成,设计年加工能力220×104t/a,以减压蜡油、焦化蜡油和脱沥青混合油为原料,采用抚顺石油化工研究院开发的FFHT蜡油加氢处理工艺技术,催化剂采用FF-18型,主要生产低硫含量的精制蜡油,同时副产少量石脑油和柴油,富氢气体经脱硫后送至制氢装置作原料.利用换热网络优化软件PINCH2.0,对蜡油加氢装置换热网络进行模拟,得出现行工艺条件下换热网络最小冷却公用工程和最小加热公用工程用量,提出以现行换热网络的操作工艺为基础,停运分馏塔进料加热炉,提高反应进料加热炉热负荷,在不增加装置换热网络换热器换热面积前提下,充分利用装置现有换热器换热面积余量,增大换热器的换热负荷.实施换热网络优化方案后,降低蜡油加氢装置耗能105.5kg标油/h,年运行时间以8400h计算,年实现节能886.2t标油,标油价格按照3600元/t计算,年实现经济效益319万元;装置进料量按照295t/h计算,则降低装置综合能耗0.358kg标油/t原料.     

流程模拟技术在湛江东兴柴油加氢装置上的应用

应用Aspen Plus软件,对湛江东兴石化150×104t/a柴油加氢改质装置进行流程模拟,得到了与装置实际操作接近的理想模型,通过模型分析,为装置优化操作、节能降耗、寻找生产瓶颈提供依据。在实际生产中,应用模型对各塔关键操作变量进行优化,在满足产品质量指标的前提下,优化汽提蒸汽量和稳定塔底温度,将硫化氢汽提塔汽提蒸汽量由2.3t/h降至1.8t/h,能够保证脱气效果;将产品分馏塔底汽提蒸汽由4.0t/h降至2.5t/h,柴油闪点温度和石脑油干点温度仍然合格,两项措施共计节约蒸汽2.0t/h,降低能耗(以每天加工原料4000t计算)0.912kg标油/t。将稳定塔底温度控制在175～180℃,吸收稳定系统运行平稳率得到改善,基本杜绝了稳定塔回流罐顶气体经常放火炬线现象,液化气收率由0.3%提高到0.44%。柴油加氢装置实施流程模拟优化操作后,全年实现创效825.1万元。     

连续重整装置流程模拟及优化

以中国石化青岛炼油化工有限责任公司150t/a连续重整装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立了催化重整装置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、脱异戊烷塔、脱戊烷塔、脱丁烷塔、脱C6塔、脱甲苯塔、二甲苯塔进行了综合分析。以节能和经济效益最大化为目标,分别对汽提塔、石脑油分馏塔、脱C6塔、脱甲苯塔和二甲苯塔进行了操作参数优化。连续重整装置优化后,共计节约燃料气300m3/h(标准)、N2(0.7MPa)88m3/h(标准)、1.0MPa蒸汽4t/h,创造节能效益780.36万元/a。同时,脱C6塔底油中苯含量由1.2%下降为0.2%,多回收苯1t/h;二甲苯收率由19.01%提高至19.85%,二甲苯产量增加1.5t/h,按照苯、二甲苯与汽油差价折算,创造效益3360万元/a。两项效益合计为4140.36万元/a。     

济南炼化气体分馏装置流程模拟优化

中国石化济南分公司采用Aspen Plus流程模拟软件,建立两套气体分离装置模型。对其工艺流程进行了模拟,计算结果与装置现场实际参数十分吻合。在此基础上,分析各工艺参数在不同条件下对产品质量及能耗的影响。在保证产品质量达标前提下,根据现有生产条件,离线模拟最佳的操作参数。针对存在的问题,依据模拟结果对操作参数进行优化,达到了降低能耗、提高产品收率的目的。通过在环境温度较低情况下脱丙烷塔降压操作,降低装置能耗,优化脱丙烯塔进料位置,提高丙烯回收率,调整C4塔进料量,增产MTBE,优化脱乙烷塔,停运进料泵,实现装置挖潜增效319.25万元/a。该模型的应用表明,Aspen Plus软件能够根据生产条件的变化,及时分析装置运行状态,模拟最优参数,指导生产,实现装置效益的最大化。     

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。     

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。     

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。     

流程模拟技术在济南炼化聚丙烯装置上的应用

Aspen Plus软件是生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统,该软件经过20多年的不断改进、扩充和提高,已先后推出了10多个版本,成为公认的标准大型流程模拟软件,近年来逐步应用于中国各炼油、石化等过程工业生产装置中来。应用流程模拟技术建立的聚丙烯模型,可用于研究聚合物产量和聚合物密度、熔体流动速率、等规度等聚合物属性与各操作条件之间的关系,从而优化装置操作,提高产品产量和质量;同时可优化丙烯回收单元的操作,最大程度节能降耗。应用该模拟软件,对济南炼化10×104t/a Spheripol工艺聚丙烯装置的部分操作参数进行灵敏度分析,在提高产量、降低原料消耗、减少丙烯排放等方面取得了实效,全年可实现装置挖潜增效264万元,济南炼化聚丙烯装置流程模拟优化项目取得成功。     

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。     

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。