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。     

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。     

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。     

气体分馏装置稳态模拟和操作优化

以广州石化两套气分装置为研究对象,运用Aspenplus流程模拟软件进行离线的稳态模拟,建立了和实际情况相符合的计算机模型。在此基础上,运用总体优化技术,对该系统的操作条件进行了调整,以提高整体经济效益。结果证明,调优后丙烯回收率可提高1．95％,每年可增产精丙烯1895t,增产精丙烯创造效益为164．20万元／a。气分（一）、（二）装置降低的能耗分别为5．24kg标油／t和7．63kg标油／t,节能所创造的效益为170．16万元／a,调优后总体效益为334．36万元／a。     

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。     

气体分馏装置先进控制技术应用

大连石化公司第三套气体分馏装置设计加工能力为50×10^4t/a,生产的粗丙烯纯度为99.5%,原采用美国霍尼韦尔公司的集散控制系统（DCS）,控制方案以单回路和串级回路PID控制为主。为了进一步提高丙烯收率和产品分离精度,实施了先进控制系统应用项目,对影响收率和产品质量的塔进料量、进料温度、塔底温度、塔顶温度、压力、回流量、回流温度、塔液位等参数进行优化控制,特别是对最主要的影响因素塔顶温度和塔底温度进行优化控制。介绍了先进控制系统的控制目标、设计依据、控制方案和应用情况。经过一年的工程开发和现场调试,装置的先进控制系统投用率达到90%以上,丙烯收率提高0.55%,装置综合能耗降低2.36kg标油/t,每年增产丙烯825t,装置每年可创造经济效益730.8万元,同时装置的操作平稳率大幅提高。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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,     

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。     

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。     

催化裂化装置节能分析

利用PROII优化模拟软件、经验计算公式和工业试验．对洛阳石化2号催化裂化装置进行节能分析．依据分析结果对其进行优化改造。原分馏塔柴油换热流程．增加高温柴油与原料油换热流程．促使高温油浆多产生3．5MPa中压饱和蒸汽3t／h。用两种方法分别计算隔离余热锅炉2号省煤器前后的能耗变化,得出隔离2号省煤器后装置能耗分别增加1．256kg标油／t和1．341kg标油／t：对更新并投用余热锅炉2号省煤器进行效益分析。得出每年可增效265万元。对1．0MPa蒸汽系统进行改造,用套筒风代替1．0MPa蒸汽作为套筒提升介质,并对提升管预提升蒸汽用量和柴油汽提蒸汽用量进行调整。三项措施可分别减少1．0MPa蒸汽用量0．88t／h、0．8t／h、0．7t／h,既降低了装置能耗,每年增效187万元,又能减少催化剂的高温水热失活和酸性水排放量,减轻下游污水汽提装置的压力,减少环境污染。     

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.     

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。     

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。     

丙烷脱沥青装置节能改造

南阳石蜡精细化工厂18×104t/a丙烷脱沥青装置是在原1 5×104t/a丁烷脱沥青装置基础上改建而成,改建后能耗高达39.71 kg标油/t。针对能耗高的问题,采取技术改造,优化操作等一系列节能措施,使能耗降低,在同类装置上具有推广应用价值。     

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。