苯乙烯装置苯乙烯精馏单元流程模拟与优化

苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料。苯乙烯装置包括催化干气脱丙烯单元、乙苯分离单元、苯乙烯精馏单元。本文采用Aspen Plus流程模拟软件,对苯乙烯装置的苯乙烯精馏单元进行模拟,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。模型计算的塔顶温度、塔底温度、产品组成与实际生产控制一致,模拟结果与实际工况非常吻合,可以满足生产优化要求。通过模型对过程的关键参数,如塔的回流比、再沸蒸汽量等进行综合分析,在各塔产品控制指标达标的前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益;并通过模型对塔板水力学进行核算,确定装置的最大负荷,为装置的扩能改造提供支撑。     

流程模拟技术在延迟焦化装置上的应用

延迟焦化是石油加工中的一种主要加工过程,广泛应用于国内外的炼油厂。采用Aspen Plus流程模拟软件,对延迟焦化装置的分馏塔和吸收稳定单元(包括吸收塔、再吸收塔、解吸塔、稳定塔等)进行模拟,运用模型对过程的关键参数如分馏塔取热、柴蜡重叠度、富吸收油温度、中段回流、柴油回流量、蜡油返塔量、塔压、塔顶回流、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的前提下,选择最优的操作参数,降低装置能耗,提升装置经济效益。对中国石化所属15套装置依据流程模拟提出优化方案并予以实施,每年合计实现装置挖潜增效6546万元,在实现装置节能降耗的同时,也取得了可观的经济效益,提高了中国石化延迟焦化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(Ⅳ)——芳烃吸附分离单元的模拟与优化

对二甲苯(PX)是石油化工生产中的重要基本原料,来源于混合二甲苯。高纯度对二甲苯的分离方法主要有深冷结晶法、络合分离法、吸附分离法、共晶、磺化等,工业上采用的大多为吸附分离法。中国石化共有10套生产对二甲苯的装置,均设有吸附分离单元,大部分采用UOP公司的PAREX工艺技术。通常,为保证产品质量,装置操作往往偏于保守,操作方法以及操作参数设置不甚合理,过分离现象普遍存在,导致装置能耗增加。模拟移动床吸附分离设备的操作尚存在解吸剂用量大、公用工程消耗高、对二甲苯收率低等问题。采用Aspen Chromatography和Aspen Plus流程模拟软件,对芳烃联合装置中芳烃吸附分离单元,主要包括吸附塔、抽余液塔、抽出液塔和产品塔进行模拟,通过模型对过程关键参数如回流比、塔底热负荷、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,以降低装置能耗,提升装置经济效益。     

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。     

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。     

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。     

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。     

流程模拟技术在丙烯腈装置上的应用

国内的丙烯腈装置大多采用丙烯氨氧化工艺,由于该工艺过程循环较多,组分之间的交互作用较强,凭经验难以确定各操作参数对丙烯腈回收率及产品质量的综合影响。应用Aspen Plus软件建立丙烯腈装置回收及精制单元流程模拟模型,包括急冷塔系统、吸收塔系统、回收塔系统、乙腈塔系统、脱氰塔系统和成品塔系统,模型计算值与实际值非常吻合。通过模型对装置运行状况进行分析,在平衡装置能耗和产品经济效益的基础上,判断装置是否处于优化状态下运行,寻找装置能耗和产品之间的操作平衡点,确定装置各系统最优化的操作参数。通过对中石化两套丙烯腈装置进行模拟与优化,方案实施后,每年共实现挖潜增效390.56万元,在降低装置能耗和提升装置经济效益的同时,也提高了丙烯腈装置的精细化操作水平和管理水平。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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,     

多晶硅精馏两塔流程和隔壁塔单塔流程对比

多晶硅生产中尾气回收装置送至精馏的回收料，通常需要经过脱重—脱轻或者脱轻—脱重两个塔精馏才能得到合格的产品。最新的精馏工艺采用隔壁塔，用一个塔实现了二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅的分离。应用Aspen Plus软件模拟这三种工艺流程，并从能耗、设备投资等角度进行了对比分析。结果表明,在相同的进料组成、分离要求、操作压力的前提下，隔壁塔流程无论是从能耗方面，还是成本投资方面均是最优方案。研究了隔壁塔流程中回流比、进料位置以及侧采位置对产品质量的影响。     

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。     

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。     

流程模拟技术在常减压装置上的应用

常减压蒸馏装置是原油加工过程的第一道工序,将原油按馏程切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、润滑油等产品或半成品,或者为下游二次加工过程提供原料,对炼厂的下游加工流程及经济效益具有重要影响。应用AspenPlus流程模拟软件建立常减压装置流程模拟模型,应用模型对装置进行多方面分析、诊断,提出相应的优化改进措施,如优化常压塔、减压塔中段取热比例,提高原油换热终温;优化常压炉出口温度和常压塔底汽提蒸汽量,提高常压拔出率;优化减压炉出口温度、减压塔真空度和塔底汽提蒸汽量,提高装置总拔出率;优化常压塔操作,降低馏分之间的重叠度,实现目标产品产率最大化;优化初馏塔,在满足初顶油终馏点的情况下,尽可能提高初馏塔拔出率。中国石化多套常减压装置应用实践证明,流程模拟技术可为常减压装置效益提升、节能降耗、技改技措提供重要的技术支撑。     

流程模拟技术在催化裂化装置上的应用

催化裂化装置是石油加工过程中重要的二次加工装置,主要是使重质油品在高温和催化剂的作用下发生裂化反应,转变为干气、液化气、汽油和柴油等产品的过程。一般由反应-再生系统分馏系统、吸收-稳定系统三个部分组成。使用AspenPlus流程模拟软件建立催化裂化装置流程模拟模型,通过模型对装置的分馏部分和吸收稳定部分进行分析、诊断,研究分馏塔顶循油量对产品的影响,一中回流量对产品质量的影响,富吸收油对柴品质量、产量的影响,补充吸收剂对干气中C_3~+含量的影响,解吸塔底温度与解析气量和产品质量的关系,吸收稳定系统稳定塔回流比与产品质量的关系,并提出相应的优化调控措施,降低装置能耗,增加操作弹性。目前,流程模拟技术已在中国石化所属25套催化裂化装置上推广应用,合计实现装置挖潜增效6700余万元,实现装置节能降耗的同时也取得了可观的经济效益,提高了中国石化催化裂化装置的精细化操作水平和管理水平。     

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。