气体分馏装置的流程模拟与优化

国内某石化公司气体分馏装置处理能力为65×104t/a,采用先脱丙烷的四塔流程:脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯塔(两塔)、脱异丁烷塔,主要产品为纯度99.2%(体积分数)以上的工业精丙烯和烷基化原料。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、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,对装置进行如下优化调整:脱丙烷塔顶回流量由60t/h下调到45t/h;脱乙烷塔顶回流量由25t/h下调到22t/h;脱乙烷塔顶压力控制在2.1～2.35MPa;丙烯精馏塔T503AB顶回流量由180t/h降至140t/h,丙烯精馏塔T503CD塔顶回流比(质量比)由23.5降至17,既能满足产品质量要求,又能保证装置能耗最低。提出调整丙烯精馏塔T503AB的进料位置,在125～135层板间再开1～2个进料口,降低装置能耗的建议。通过调整优化,装置能耗由50.26kg标油/t下降到45.28kg标油/t,且每年增产丙烯约1960t,产生经济效益1205万元。     

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。     

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。     

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。     

乙烯装置脱乙烷塔与制冷系统的联合操作优化

中国石化（SINOPEC）某乙烯装置处理量为640kt／a,主流程为前脱丙烷前加氢、双脱丙烷流程,制冷系统为三元混合制冷系统。该制冷系统在为分离系统提供冷量．满足一些低温精馏塔再沸器加热需求的同时．还通过冷剂的预冷及过冷,有效回收工艺物流的冷量。利用流程模拟软件及其他相关优化软件,建立该乙烯装置分离系统和制冷系统的工艺模型,并利用模型分析在当前工况下,脱乙烷塔进料分配量发生变化时,对该塔、冷箱及制冷系统的影响．根据本装置特点,进行脱乙烷塔和三元制冷系统的联合操作优化。将脱乙烷塔的三股进料量分别由45t／h、35t／h及70t／h调整为45t／h、45t／h及60t／h,同时适当降低三元冷剂缓冲罐VB-465的压力,以带走从脱乙烷塔进料物流侧额外回收的冷量,并将这部分冷量用于脱甲烷塔及乙烯精馏塔的冷剂用户。优化调整后,最终减少三元制冷压缩机功率消耗约1117kW,每年节省操作成本505万元,优化效果明显。     

LNG分馏工艺重烃回收参数优化研究

在天然气液化技术工程化研究中,将天然气中的重烃分离出来之后再液化,为了提高C3回收率并保证LNG产品质量和系统能耗要求,需要对工艺参数进行优化研究。先使用HYSYS软件对分馏工艺进行模拟和计算,再改变脱甲烷塔和脱乙烷塔回流比、脱甲烷塔塔板数和操作压力等参数,比较和优化后得到合理的参数。通过优化研究说明,当分流率在0.85时,被天然气携带走的C3最少,C3收率最高;脱甲烷塔最小塔板数为10块时,C3收率开始下降;脱甲烷塔操作压力越低,C3收率增加,但导致压缩机总功耗增加,在保证LNG产品热值的前提下选取操作压力为33 MPa。优化后确定的分馏工艺参数,在保证C3收率的同时控制了装置能耗。     

乙烯压缩机负荷分配优化分析

大庆石化公司600kt/a乙烯装置2012年建成投产,生产乙烯、丙烯等产品。乙烯压缩机一段、二段吸入压力偏离设计值,导致制冷温度偏离、能耗增加。通过分析,出现问题的原因是乙烯压缩机一段、二段负荷分配出现偏差。采取调整预切割塔和脱甲烷塔灵敏板温度、预切割塔回流量以及脱甲烷塔进料冷却器负荷等措施,使乙烯压缩机一段吸入流量从47t/h降低至33t/h,二段吸入流量增加14t/h,乙烯压缩机一、二段负荷分配得到优化,矫正了压力的偏离,稳定了脱甲烷塔的操作。通过对乙烯制冷压缩机一段冷剂用户负荷进行优化调整,降低了一段吸入压力。同时,在二段吸入压力不变的前提下,"三返二"防喘振返回线开度从10%降至5%,实现乙烯制冷压缩机一段、二段负荷优化分配,增加了一段冷剂推动力,稳定了脱甲烷塔操作。     

气体分馏装置节能降耗技术分析

洛阳分公司二套联合气体分馏装置原设计加工能力为30×104t/a,2008年扩能改造为65×104t/a,采用脱丙烷塔(T501)、脱乙烷塔(T502)、丙烯塔(T503AB/CD)、脱异丁烷塔(T504)四塔加工流程,目标产品是从液化石油气中分馏出99.6%的高纯度丙烯和氢氟酸烷基化原料。装置设计能耗为56.53kg标油/t原料。装置改造后,由于加工负荷小于设计值(仅为设计值的60%~80%),导致蒸汽、热水、电等动力能耗比设计值偏高;同时,原料中C2等轻组分多,造成瓦斯大量排放,导致装置加工损耗大,装置实际能耗比设计值高出4.87个能耗单位。为此,通过技术分析及实际论证,采用降压操作、工艺优化、热联合等措施,装置各动力消耗明显降低,装置能耗降低9.31kg标油/t原料。提出预热器E512加热流程改造、停用脱乙烷塔进料预热器、T501塔原料预热流程改造等节能新思路。     

烷基化装置脱异丁烷塔节能优化研究

烷基化装置主要由选择性加氢、脱轻烃塔、烷基化反应、酸烃分离、循环异丁烷塔和脱异丁烷塔等部分组成,而脱异丁烷塔是装置的主要蒸汽用户,对该塔进行用能分析,可进一步挖掘装置潜力。基于某厂烷基化装置的脱异丁烷塔实际数据进行建模分析,考察回流比及进料温度对脱异丁烷塔的影响,并通过热力学分析,提出对该塔增设中间再沸器的优化方案。模拟值与实际值误差在5%以内,模拟值与实际值吻合较好。基于该模型,在第59块板和第60块板之间增设中间再沸器,利用低温热水作为再沸器热源。优化后,回流比为0.766,进料温度为50℃,可节省再沸器热负荷5603kW,折合1.0MPa(表)蒸汽8.52t/h,每年节能效益为1288.22万元。通过新增中间再沸器,可为石化炼油企业提供新的热阱,有利于提高全厂低温热利用率。     

低温热在气体分馏装置上的应用

中国石化洛阳分公司气体分馏装置原设计规模为30×104t/a,采用五塔流程,2008年扩能改造后,加工能力达到65×104t/a,实际采用四塔流程,由脱丙烷塔(T501)、脱乙烷塔(T502)、丙烯塔(T503AB/CD)、脱异丁烷塔(T504)组成。装置设计能耗为56.53kg标油/t原料,2009年装置实际能耗为51.77kg标油/t原料,但与同期中国石化先进装置能耗(37.34kg标油/t原料)相比,在蒸汽和电的单耗上,尚有差距。对此,提出实施催化装置低温热与气体分馏装置深度热联合,以及气体分馏装置内部低温优化,可取消气体分馏装置能级高的蒸汽热源,用低温热替代蒸汽伴热,蒸汽作为装置备用热源,可以节约0.3MPa蒸汽10t/h,降低装置综合能耗0.9个单位。     

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。     

连续催化重整装置节能分析

中国石化洛阳分公司连续催化重整装置分馏塔进料温度偏低、低温余热利用不足,在分析装置目前用能状况后,提出可通过汽提塔改冷、热进料,利用装置余热加热预分馏塔和脱戊烷塔进料以降低能耗,还可通过降低塔压、回流比和氢油比等措施进行节能。模拟结果显示,汽提塔由热进料改为冷、热进料后,其塔顶冷却负荷由187.7×104kcal/h降至62.9×104kcal/h,塔底加热炉负荷由420.5×104kcal/h降至304.1×104kcal/h,综合节能241.2×104kcal/h;在脱戊烷塔进料处增设换热器,利用汽提塔塔顶废热加热进料,脱戊烷塔塔顶冷凝负荷增加7×104kcal/h,塔底加热炉负荷减少66×104kcal/h,综合节能59×104kcal/h;在预分馏塔进料处增设换热器,利用进料/出料换热器E201壳程出口热源废热加热进料,预分馏塔塔顶冷凝负荷增加5×104kcal/h,塔底加热炉负荷减少50×104kcal/h,综合节能45×104kcal/h。     

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。     

液化天然气(LNG)基本参数

<正>LNG主要成分为甲烷(90%以上),还有少量乙烷、丙烷以及氮等其他成分。临界温度为-82.3℃。沸点为-161.25℃,着火点为650℃。液态密度为0.420~0.46t/m3,气态密度为0.68~0.75kg/m3。气态热值38MJ/m3,液态热值50MJ/kg。爆炸范围:上限为15%,下限为5%。辛烷值ASTM:130。无色、无味、无毒且无腐蚀性。体积约为同量气态天然气体积的1/625。     

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。     

液化天然气(LNG)

<正>LNG是液化天然气(Liquefied Natural Gas)的简称。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体,主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至超低温(-162℃),使之凝结成液体。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/600,LNG的重量仅为同体积水的45%左右,热值为52MMBtu/t(1MMBtu=2.52×108cal)。天然气液化后可以大大节约储运空间,而且具有热值大、性能高等特点。LNG是一种清洁、高效的能源,越来越受到青睐。     

天津石化2号溶剂再生装置流程模拟与优化

以天津石化2号溶剂再生装置为研究对象,利用Aspen Plus软件建立稳态流程模拟模型,对影响装置能耗的各参数进行综合分析,研究塔压力、塔温度、回流量、胺液浓度、进料温度等参数间的相互关系,在保证塔顶酸性气和塔底贫液产品质量的前提下,以节能和经济效益最大化为目标,对装置操作进行综合优化。装置优化后,Ⅰ列再生塔(C-201)减少蒸汽消耗3t/h,Ⅱ列再生塔(C-301)减少蒸汽消耗5t/h,两列再生塔共节约蒸汽耗量8t/h。低压蒸汽价格按150元/t计算,装置全年运行时数按8400h计算,每年创造节能效益1008万元。同时,由于各机泵和空冷器的功耗下降,电单耗由1.97kW.h/t下降为1.36kW.h/t,下降了0.61kW.h/t,按照目前两列再生塔合计加工量达800t/h、电价为0.57元/kW.h计算,每年实现节电效益233.6万元。两者合计,全年共实现节能效益1241.6万元。     

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。     

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。