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文档简介

1、1lBoiling point analysis : TBP Curve (True Boiling Point)lAlternate methods : ASTM D86 (atmospheric batch distillation, liquid volume basis) ASTM D1160 (vacuum batch distillation, liquid volume basis) ASTM D2887 (chromatography, liquid weight basis)Crude Assay石油的馏分组成石油的馏分组成1.1.馏分馏分 :是指用分馏方法把原油分成的:是指

2、用分馏方法把原油分成的不同沸点范围不同沸点范围的的 组分组分 石油是一个多组分的复杂混合物,每个组分有其各自石油是一个多组分的复杂混合物,每个组分有其各自不同不同 的沸点的沸点 用用分馏分馏的方法,可以把石油馏分分成不同的方法,可以把石油馏分分成不同温度段温度段,如,如200200、200200350350等,称为石油的一个等,称为石油的一个馏分馏分 馏分馏分不等同于不等同于产品产品 2.2.馏分与产品的馏分与产品的区别区别:石油产品是石油的一个馏分,但馏分:石油产品是石油的一个馏分,但馏分并不等同于产品。石油产品要满足油品的并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求规格要求,馏分,馏分要变

3、成产品还必须对其要变成产品还必须对其进一步加工进一步加工 3.3.直馏馏分:从原油直馏馏分:从原油直接分馏直接分馏得到的馏分。它基本保留了得到的馏分。它基本保留了石油化学组成的石油化学组成的本来面目本来面目,如:,如:不含不饱和烃不含不饱和烃,在化学组,在化学组成中含有成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃等等 4.4.石油中含有的馏分,一般规定:石油中含有的馏分,一般规定: 小于小于180180的馏分为的馏分为汽油馏分汽油馏分(也称为低沸点馏分,轻油或(也称为低沸点馏分,轻油或 石脑油馏分)石脑油馏分) 180180350350的馏分为的馏分为煤、柴油馏分煤、柴油馏分(也称中间馏分

4、,(也称中间馏分,AGOAGO) 350350500500的馏分为的馏分为减压馏分减压馏分( (也称高沸点馏分或润滑油也称高沸点馏分或润滑油,VGO) ,VGO) 大于大于500500的馏分为的馏分为减渣馏分减渣馏分(VR) (VR) naphthanaphthaAtmospheric Atmospheric gas oilgas oilVacuum gas oilVacuum gas oilVacuum residueVacuum residue石油馏分的烃类组成石油馏分的烃类组成 含有含有碳和氢碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合两种元素的化合物称为碳氢化合物,简称为烃物,简称为烃(Hydr

5、ocarbon)(Hydrocarbon)石油中烃类的类型及分布规律石油中烃类的类型及分布规律 石油中的烃类主要有石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃烷烃、环烷烃和芳烃 原油中一般原油中一般不含烯烃不含烯烃,炔烃更少炔烃更少 paraffinnaphthenearomaticsolefine石油组分分析方法 蒸馏或精馏按体积或质量采集液体样品记录对应温度分析各个收集馏出样品(馏分)性质 l实沸点(TBP)使用多级间歇精馏设备在相对较高的回流比下操作而得(体积分数)lASTM D86使用没有回流的蒽氏烧瓶进行的间歇精馏,通常适用于轻到中等的石油流体(体积分数)lD1160 精馏使用没有回流的蒽氏

6、烧瓶进行的间歇精馏,通常适用于较重的石油流体曲线可以是常压的或是校正的减压条件(体积分数)lD86_D1160结合了D86 和D1160 精馏数据可以校正热裂化,也能对低于大气压力的条件进行减压精馏(体积分数)lASTM D2887从色谱数据分析得来的模拟精馏(质量分数)l平衡闪蒸汽化(EFV)恒定大气压力条件下,一系列总的气相与未汽化的液相成平衡实验数据l色谱分析对少量完全汽化的油样进行色谱分析得来,分析从C6 到C30 的直链烷烃、芳香烃和环烷烃族组成(体积分数,质量分数,摩尔分数)石油组分复杂,无法完全分析清楚具体组分怎么办?Oil Characterization将油品实验分析数据近似

7、成一系列不连续的烃类假组分,由假组分提供软件流体包(property package)预测油品物性所需的基本数据两个重要参数: Specific gravity is normally presented in units of oAPI, which is defined as follows: A specific gravity curve, as a function of % distilled, is sometimes establishedlImpossibility to identify all the chemical components present decompo

8、sition of cuts and crude into pseudo-componentslTaking into account the available light-ends analysis : light components (C1 to butanes and pentanes have relatively few isomers and are easily separated from each other and from the crude)lDetermine average NBP, SPGR and MW for each pseudo-componentlO

9、nce the pseudo-components have been generated with all their physico-chemical properties, they are treated by the simulator in exactly the same way as conventional componentslDetermine average NBP, SPGR and MW for each pseudo-componentNBP : based on the TBP curveSPGR : if no specific gravity curve i

10、s available, the SPGR of each cut is computed by assuming that the WATSON K factor (measure of the paraffinicity of a stock) of each cut is equal and equal to that of the crudeMW : based on correlation (NBP, SPGR) if no data available l所需最少信息:l实验室精馏曲线(任意一种,至少有5点)实沸点(TBP)ASTM D86D1160 精馏D86_D1160ASTM

11、 D2887平衡闪蒸汽化(EFV)色谱分析轻组分(Light End)组成分析数据(一般C2 n-C5 )物性曲线总体性质(2/3)分子量、密度、特性因子Kl提供的关于样品的信息越多,表征得越精确。原油TBP分析数据(Liquid Volume) 轻端分析数据主体性质 Standard Density 29 API Gravity l原油名称:原油名称:Raw Crudel油品切割时:选油品切割时:选User Ranges. 切割温度分布:切割温度分布: 到 425C (800F),取,取 20点点 到到 620C (1150F),取,取5点点 到 720C (1328F),取2点l定义石油步

12、骤:定义化验分析提供的信息越多,石油表征越精确提供任何或者所有的总体总体分子量、总体密度、总体特性因子K 都将增加虚拟组分性质的精确度还可提供分子量、密度和/或粘度的实验室曲线实验室曲线,那会更精确生成虚拟组分在流程中安装石油定义化验分析l定义Oil具体步骤:1. 在基础环境下定义轻端组分、及原油中存在的其它组分 2. 选择流体包 (如P-R) 3. 进入Oil 环境管理器给本次表征(assay name)命名:如Crudel选择已有的分析数据,输入对应数据选择已有的分析数据,输入对应数据(注意单位)(注意单位)Bulk Properties Assay Data Type TBPLight

13、Ends1)输入轻端组分数据l轻端被定义为低沸点纯组分,通常涉及那些沸点在C2 和n-C5 之间的组分lHysys轻端有三个选项:忽略忽略:把样品中的轻端部分作为虚拟组分定义。这是最不准确的方法,所以,不推荐使用。自动计算自动计算:当没有单独的轻端分析数据,但还想把样品中的低沸点部分用纯组分表示时,选择此选项。Hysys 只使用在流体包中已经选择的纯组分。输入组成输入组成:当有单独的轻端分析数据,且石油分析样品中也含有轻端时选择此选项。Hysys 会提供一个表格,列出你在流体包中选择的纯组分。这是最精确的表述方法。l轻端组分必须在流体包中定义这些轻端组分,才可以在这里使用必须在流体包中定义这些

14、轻端组分,才可以在这里使用2)输入总体性质(如果提供了样品的精馏曲线或色谱分析数据,总体性质可选)摩尔分子量:样品总体摩尔分子量。该值必须大于16质量密度质:量密度必须在250 和2000kg/m3之间特性因子K(UOP)必须在8和15 之间总体粘度:两个参照温度下,典型值37.78和98.89(100 和210 )密度:单位可以是质量密度,API,或规定重度特性因子K:直链烷烃含量的大概指数。K=(平均沸点)1/3/(sp gr 60F/60F水)总体性质质量密度质:29 API603)输入物性曲线lHysys 接受不同类型物性曲线:摩尔分子量曲线密度曲线粘度曲线一般使用以下两种报告之一:独

15、立分析基准: 物性曲线与精馏曲线并不使用一套共用的化验分析分数相关分析基准: 物性曲线与精馏曲线使用一套共用的化验分析分数TBP物性曲线(Distillation)注意单位!注意单位!Liq. Vol.!4. 点击 Calculate,完成,完成assay计算计算l定义石油步骤:2. 生成虚拟组分生成虚拟组分/调和油(Cut/Blend)Hysys中的切割/调和特性是把一个或更多个化验的内部工作曲线分割成虚拟组分。石油表征窗口的调和表页提供了两个功能,把石油切割成虚拟组分并把两个或更多个化验调和成一套虚拟组分。l定义石油步骤:2. 生成虚拟组分生成虚拟组分/调和油l切割范围自动切割l定义石油步

16、骤:2. 生成虚拟组分生成虚拟组分/调和油l切割范围自定义点 规定所需的虚拟组分个数,根据内部权重方案分配切割比例l定义石油步骤:2. 生成虚拟组分生成虚拟组分/调和油l切割范围自定义范围 规定沸点范围和每个范围的切割数l定义石油步骤:2. 生成虚拟组分生成虚拟组分/调和油l切割化验(Cutting the Assay)化验计算完后,你就可以把化验切割成单独的虚拟组分。1)移到石油表征窗口的切割/调和表页。点击添加按钮,创建一个新的Blend2)在名称框中,把名称从缺省的Blend-1改为Crude。3)从可应用的化验列表(应该只有一个)中,选择Crude 并点击添加按钮。 (调和是使用缺省的

17、切割选项,自动切割、计算)4)不使用缺省的自动切割选项,把切割选项改为自定义点数,修改切割数为5。l油品切割时:油品切割时:addadd,选,选User Ranges. 切割温度分布:切割温度分布: 到 425C (800F),取,取 20点点 到到 620C (1150F),取,取5点点 到 720C (1328F),取2点l3. 在流程中安装石油关闭Blend/Cut,返回characterization点Install Oil在在Stream Name列,输入原料物流名称:Raw Crude点点Return to Basis环境环境, 关闭窗口,回到关闭窗口,回到Basis环境环境在在c

18、omponents选项卡中已可看到所生成假组分l例1 数据要保存好,在后面计算原油加工流程时要用原油分析数据轻端分析数据-主体性质 Dependent 馏分切割率与蒸馏曲线相同Independent 馏分切割率与独立输入要一次定义好,切换后将清除已输入数据!选择输入的曲线,条件在右侧选择是用1条曲线还是2条曲线进行计算l原油加工流程:预处理换热常压炉常压蒸馏塔减压炉减压蒸馏塔l预处理流程:预热电脱盐、脱水升温预闪蒸l原油:例1所表征Raw Crudel名称:Water 15C, 21600 kg/h (100% water)或者:59F ,47600 lb/hr.l(进入基础环境,添加H2O组

19、分)l类型:Heaterl出口:65C (149F)l压降:50 kPa (7.25 psi) (组成复制与Raw Crude)1. 在PFD添加 Material Stream.2. 改名 Hot Pumparound.3. 点击 Define from Other Stream 4. 点 Raw Crude5. 只勾选Composition,其它全部 不勾选6. 点 OK,返回,输入,返回,输入Hot Pump Around 的温度、压力、流量: Temperature 180C,Pressure 200 kPa ,Std Ideal Liq Vol Flow of 175 m3/h. (

20、356F,30 psia and 2.6e+04 barrel/day )从Raw Crude物流复制组成,用于模拟一股高温油品l类型:Heat Exchangerl出口温度:算出l压降:Tube:35 kPa (5 psi) Shell: 5 kPa (0.7 psi)l用于模拟原油与热油换热以回收热量,提高换热温度设定换热器的设计规定:设定换热器的设计规定: 点点Add,输入右侧参数,输入右侧参数l模拟电脱盐罐 类型:Three-Phase Separatorl类型:Heaterl模拟预闪蒸塔(初馏塔)类型:Separatorl模拟常压塔加热炉类型:Heatern产生一个物流BubbleT

21、emperature,但只有组成,但只有组成指定BubbleTemperature压力:压力: 915 kPa (133 psia) .l给定BubbleTemperature的的Vapour Fraction 以计算 泡点温泡点温度度.DeSalter进料应为液相,但有时可能会出现两进料应为液相,但有时可能会出现两相,因此增加相,因此增加Balance处理为液相处理为液相l类型:Logicall功能:提供一个通用的热量和物料平衡的平衡设备l优化预闪蒸塔蒸发量:优化预闪蒸塔蒸发量:在在Adjusted Variable点击点击Select Var,从Variable List弹出列表选择 To

22、 Preflash Temperature在在Target Variable点击点击Select Var,从Variable List弹出列表选择 Light Prod Molar Flowl通过调整原油如初馏塔温度,控制塔顶馏出量输入数据:输入数据:200 kgmole/h (440 lbmole/hr)如果计算出现问题,可试着调整如果计算出现问题,可试着调整Maximum Iterationsl模拟的全流程l常压塔的塔环境l返回基础环境,在Oil管理器下填好下表,估算侧线物流收率lCut/BlendViewTablesOil Distributions Straight Runl输入常压塔

23、塔底汽提蒸汽参数:组分:H2O塔底汽提蒸汽塔底汽提蒸汽Mass Flowl模拟常压蒸馏塔:类型:Refluxed Absorberl模拟塔顶冷凝器的气油水三相分离勾选:Water Drawl输入常压塔操作压力:在输入专家系统中l输入常压塔的一些初始设计规定在输入专家系统中:只规定塔顶冷凝器气相量为0l修改塔的默认设计规定:馏出液量( Distillate Rate )为150 m3/hl点specs 或monitor或 specs Summary:Distillate Rate: 150 m3/h (22,500 bbl/day !)请注意物流的相态是液相! 要调整流率单位!激活 Vap Pr

24、od Rate,流率为0 (这是气相!)使Reflux Ratio失效需确保有效的设计规定是: Distillate Rate和Vap Prod Rate点击Run,可以算出结果l增加增加AGO SS(常压抽出油)侧线汽提塔(常压抽出油)侧线汽提塔:(一定要注意侧线抽出的处理类型一定要注意侧线抽出的处理类型)lSide OpsSide Ops Input Expertsteam stripped side stripperAdd Side Stripperl增加中段循环取热增加中段循环取热 (AGO PA):):Side OpsSide Ops Input Expertpump around

25、side stripperAdd Pump around Stripperl输入AGO SS和AGO PA的抽出参数l关闭Side Ops Input Expertl 进入常压塔性质视图,DesignMonitorl设置:设置:l常压侧线抽出油:流量常压侧线抽出油:流量l常压中段取热:流量、取热负荷常压中段取热:流量、取热负荷lAGO汽提蒸汽条件:汽提蒸汽条件:lWork Sheet下设置下设置AGO Steam条件:条件:l还要注意输入组成!组成水为1.0l点击Run,可收敛!Adding the Diesel Side-Opsl增加柴油Diesel侧线抽出l增加柴油中段取热l输入汽提蒸汽参

26、数输入汽提蒸汽参数lWork Sheet下设置下设置Diesel Steam条件:条件:l增加煤油侧线再沸汽提塔l增加煤油中段取热l点击 Run,完成计算烧焦罐(再生器)提升管反应器原料油(350550)产物油气催化剂(结焦)主分馏塔富气粗汽油轻柴油重柴油重循环油再吸收塔干气(H2,C1,C2)解吸塔稳定塔吸收塔稳定汽油液化气富吸收油(C3,C4)l液化气中C2浓度: 2%l液化气中C5浓度: 3%l稳定汽油总C4浓度:4l补充吸收剂流量:40000 kg/hr,40l吸收塔一中流量:50000 kg/hr,返塔温度35l吸收塔二中流量:50000 kg/hr,返塔温度35解题步骤解题步骤l输

27、入已分析出组成的轻端组分l选择流体包常减压系统,PR或者GSHysys推荐使用:PRl单元类型:Mixerl单元名称:MIXER-1l进料物流:YSFQ, JXQ-Rl出料物流:FGJXQl能量流:l说明:JXQ-R为解吸塔顶气相,是循环物流,需迭代其组成,目前可设定其组成、温度、l压力与压缩富气YSFQ相同,但质量流量为0l单元类型:coolerl单元名称:E305l进料物流:FGJXQl出料物流:FGJXQ1l能量流:QC-E305l压降:0l规定:出口温度 55l单元类型:Mixerl单元名称:MIXER-2l进料物流:FGJXQ1, XSTDY-Rl出料物流:FGJXQ2l能量流:l说

28、明:XSTDY-R为吸收塔底油料,是循环物流,需迭代其组成,目前可设定其组成、温度、压力与粗汽油CQY相同,但质量流量为0l单元类型:coolerl单元名称:E306l进料物流:FGJXQ2l出料物流:FedGas1l能量流:QC-E306l压降:0l规定:出口温度 40l单元类型:Separatorl单元名称:D301l进料物流:FedGas1l出料物流:气相FQ;液相 NSYl能量流:绝热l压降:0l单元类型:Absorberl单元名称:C301l塔板数:30;l进料物流: 稳定汽油WDQY-S 1; 粗汽油CQY 10; 富气FQ 30;l出料物流: 顶:吸收气XSQ;底:吸收塔底油:X

29、STDYl压力:塔顶:1370 kPa, 塔底:1380 kPal总塔效率:0.3l能量流:l说明:稳定汽油WDQY-S为循环物流,需现作假设其条件,再进行迭代 现假设其组成与粗汽油相同,其它条件如下:40,1370 kPa, 40000kg/h点击 “RUN”,程序应能计算收敛l单元类型:Pump Aroundl单元名称:PA1-C301l抽出板/返回板: 14/15l流量:50000 kg/hr,返塔温度35l单元类型:Pump Aroundl单元名称:PA2-C301l抽出板/返回板: 21/22l流量:50000 kg/hr,返塔温度35 l单元类型:Recyclel单元名称:RCY-XSYl进料物流:XSTDYl出料物流:XSTDY-Rl说明:程序应该能自动完成RCY-XSY的收敛计算,使得吸收塔底油收敛l单元类型:Absorberl单元名称:C303l进料物流: 塔底:XSQ;塔顶:轻柴油QCYl出料物流: 塔顶:FCCGas; 塔底:富柴油FCYl压力:塔顶:1350 kPa 塔底:1370 kPal塔板数:30l全塔效率: 0.3l收敛方法改为:Modified Inside/Outsidel能量流:l单元类型:Pumpl单元名称:P1l进料物流:NSYl出料物流:NSY2l效率: 50%l出口

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