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。     

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。     

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。     

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。     

流程模拟技术在甲醇精馏装置上的应用

粗甲醇中除含有甲醇和水外,还含有醇、醛、酮、醚、酸、酯、烷烃、胺及羰基铁等有机杂质。采用精馏方法将粗甲醇精制成精甲醇,利用甲醇、水、有机杂质的挥发度不同、沸点不同,将杂质、水与甲醇分离。一般采用三塔精馏流程,可以利用加压塔的塔顶蒸汽冷凝热作为常压塔再沸器的加热源,不仅节省加热蒸汽,而且节省冷却用水,能量得到有效利用。采用Aspen Plus流程模拟软件,建立四川维尼纶厂770kt甲醇精馏装置稳态流程模拟模型,通过对预馏塔、加压塔和常压塔的模拟,研究塔压力、回流量、进料温度、加压塔与常压塔采出比、杂醇油采出量等参数间的相互关系。在保证加压塔和常压塔采出产品质量的前提下,以节能降耗和经济效益最大化为目标,对装置操作参数进行系统优化。经过优化调整,装置蒸汽消耗量下降明显,节约蒸汽5.54t/h,每年实现节能效益709万元,优化效果明显。     

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。     

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。     

天津石化聚丙烯装置流程模拟与优化应用

运用Aspen Plus/Aspen Polymers Plus软件,建立了天津石化6×104t/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。本次建模对T30S和EPS30R两个牌号聚丙烯稳态过程进行了定量分析与讨论,结果表明,模型各活性中心数据和解析数据拟合得比较准确,能够准确反映装置的实际生产情况。天津石化聚丙烯装置通过流程模拟模型的指导,对于优化操作参数、提高聚丙烯产品产量和质量、减少牌号切换摸索时间具有较大指导作用,提高了聚丙烯装置的运行水平。优化调整后,每小时提高聚丙烯产量约30kg,按年生产时间8000h、聚丙烯价格14500元/t、原料及能耗物耗成本12500元/t计算,每年产生经济效益达48万元。     

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。     

金陵石化2号芳烃抽提装置流程模拟与优化

中国石化金陵分公司采用Aspen Plus流程模拟软件建立了2号芳烃抽提装置的稳态模型。模拟计算结果与装置现场实际数据十分吻合,相对误差均在可允许范围之内。在此基础上,重点分析了抽提塔(T901)、汽提塔(T903)和回收塔(T904)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的前提下,针对装置实际情况,对装置进行了两方面优化:通过逐步减少进入抽提塔的溶剂量,将抽提溶剂比由标准工况下的2.94下调至2.85,在满负荷的情况下,溶剂循环量较优化前降低4.6t/h,贫溶剂循环泵P904、P907的电耗降低3.60(k W·h)/h,年节约电费1.77万元;通过逐步减少回收塔底重沸器加热蒸汽用量,将回收塔回流比由标准工况下的0.5降至0.42左右,在满负荷的情况下,重沸器中压蒸汽消耗降低0.51t/h,年节能效益为62.86万元。     

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。     

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。     

青岛炼化蜡油加氢装置流程模拟及优化

应用Aspen Plus软件,对青岛炼化3.2Mt/a蜡油加氢装置进行流程模拟,得到与实际工况相吻合的稳态流程模拟模型,通过对模型进行综合分析,以节能优化和经济效益最大化为目标,对分馏塔侧线抽出量及分馏加热炉出口温度进行操作参数优化,降低全厂柴汽比,年增产汽油7000t。以汽油与柴油差价300元/t折算,优化操作后,每年可多创造经济效益270万元。加氢装置高压空冷器运行工况具有高温高压、油气(氢气)、水三相混合的工艺特点,根据装置实际生产数据以及化验分析数据(主要用来计算NH3浓度),应用流程模拟软件自带的物性方法,对该装置高压空气冷却器进行模拟,准确计算出高压空冷器的物流腐蚀系数,以模拟数据为指导,提出腐蚀预防措施,主要包括:根据原料氮含量,调整注水量;保证缓蚀剂的加入量,减少NH4HS的结垢与沉积。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

圆台形空冷单元导流装置优化数值模拟研究

在圆台形空冷单元添加引风环的基础上,为减少空气回流现象以保证最大化地提高空气利用效率,在空冷单元内部添加凹槽和凸槽导流板,利用Fluent软件对导流板的结构进行优化研究,通过分析其温度场和流线分布的情况,得到换热效果最佳的导流板结构,并对不同空冷单元的凝汽器背压和汽轮机煤耗进行计算、分析与比较。研究表明:添加导流板后,空气回流现象得到明显改善;两种导流板均能提高换热效果;换热效果最佳的是凹槽导流板。