AspenPlus流程模拟软件在RFCCU主分馏塔的应用.

1、收稿日期:2007201216修改稿收到日期：2007203216o作者简介:赵华，男,1997年 毕业于郑州工业大学化工工艺专业，工程师,主要从事催化裂化装置的生产和技术管 理工作。Aspen Plus流程模拟软件在RFCCU主分馏塔的应用赵华1,孟超鹏1,李宏伟2（1.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，洛阳471012;2石化盈科信息技术有 限责任公司上海分公司摘要 针对中国石油化工股份有限公司洛阳分公司第n套重油催化裂化装置主分馏塔出现的在塔顶冷回流用量和顶循环流量都很大的情况下塔顶产品粗汽油干点高、质量不容易控制、顶循环抽出温度低、低温热利用率低等问题，利用As pen Plus流程

2、模拟软件对主分馏塔进行模拟计算，找出存在问题的原因，提出优化和改造方案，实施后 主分馏塔的操作弹性增加，产品质量容易控制。关键词:催化裂化装置蒸馏塔软件模型应用1前言中国石油化工股份有限公司洛阳分公司（以下简称洛阳分公司第n套 重油催化裂化装置由洛阳工程公司设计，设计处理量为1.4Mt/a，采用单器单段不完 全再生方式，两器同轴式布置，1997年10月投料开车一次成功。几年来，通过一系列 扩能技术改造，装置处理能力达到1.6Mt/a （200t/h 。 2005年7月装置开工运行。当装置处理量维持在160170t/h时，主分馏塔顶冷回流用量（达到50t/h左右和顶循环 流量（400t/h左右都

3、很大的情况下塔顶产品粗汽油干点偏高质量不易控制，并且顶循 环抽出温度低，只有105C左右，低温热利用率低。针对以上问题，2006年6月和9月 洛阳分公司两次利用化工流程模拟软件 As pen Plus对主分馏塔进行流程模拟计算， 找出存在问题的原因，结合实际生产情况，提出优化改造方案。2主分馏塔概况洛阳分公司第n套重油催化裂化装置主分馏塔塔板设计采用30层（从上到下编号双溢流固舌塔板和6层 人”字挡板,2002年5月装置进行M GD工艺技术改造时,将主分馏塔第1,4,5,13,14,17号塔板更换为Super V1浮阀塔板,同时将顶部第2、3号塔板开孔率由13.0%增加到15.0%,中部612

4、号和15、16号塔板开孔率由15.0% 增加到15.6%塔板增加出入口堰等。2005年6月大检修期间，为了适应装置大负荷 生产的需要，对装置进行扩能技术改造，调整主分馏塔中上部塔板的开孔率，将第2、3 号塔板开孔率由15.0%调整为15.6%將第6,7,8,9,10,11,12号塔板开孔率由15.6%调整为16.2%装置处理能力达到1.6Mt/a 。 3 模型建立主分馏塔流程示意见图1,其中主分馏塔设有顶循环回流、一中段回流、油浆上 返塔、油浆下返塔4个中段回流（图略，用以取走多余的热量。主分馏塔模型采用专 为炼油系统设计的Pet ro Frac严格计算模块，该模块可以模拟任何数目的中段回流和

5、侧线汽提结构；换热器模型采用Heater模块,此外还用到了 Split模块;引入塔板Murp hree效率来拟合理论塔板与真实塔板之间的差异；物性计算采用B K10性质方 法该方法的k值计算基于Braun 2K10方法P ETROCH EMICAL S第38卷第11期干气富吸收油液化气汽油柴油混合無中段回流粗汽油轻柴油蒸汽柴油汽提塔图1系统流程示意建模时首先输入设备几何数据、操作条件和所需物料的标定数据和经验数据。在模型计算过程中，在初步实现模型收敛的前提下，引入塔板Murp hree效率来拟合理论塔板与真实塔板之间的石油炼制与化工2007年11月P ETROL EUM P ROCESSIN

6、G AND差异，不断调整塔板效率，直到模拟的塔板各点温度、产品馏程、物料流量与实 际操作数据基本吻合，得到适合该装置的模型。利用模型对装置进行模拟 ，根据模拟结果和塔板水力学核算结果，对装置提出改造意见。4模型的应用4.1第一次应用4.1.1模拟结果2006年6月第一次建立第n套催化裂化装置主分馏塔流程模拟模型。主分馏塔物料的实际流量和温度与模拟结果的对比见表1。从表1可以看出，该模型计算结果基本与实际数据吻合，说明该模型适合该装置。表1物料实际流量和温度与模拟结果的对比第一次应用实际值模拟值第二次应用实际值模拟值新鲜进料量 /t? h-1164.44164.44160.51160.5产品 /

7、t? h-1干气 8.558.557.807.80液化气 24.2324.2329.2529.30汽油 62.1060.6059.1459.17柴油 40.0040.0036.7937.38油浆 10.1310.5010.2910.50回炼油 9.0010.0010.0010.50合计 154.01153.88153.27154.65温度厂C主分馏塔顶9594.9103103.5顶循环抽出105107.9126126.4柴油上抽出191193.0190192.8柴油下抽出230232.7222222.7一中段抽出273275.7262265.2回炼油抽出300303.0293292.5主分馏塔

8、底346348.0339341.84.1.2问题及分析在模型的计算过程中，在调整主分馏塔各塔板效率时，发现分馏塔顶上部4层塔板的效率极低，模型计算的分馏塔顶部温度和顶循环抽出温度 与实际操作温度相差很大，因此引入塔板Murp hree效率来拟合理论塔板与真实塔板之间的差异，将分馏塔顶部4层塔板折合成1块理论板重新计算，发现其效率只有10%20%。而在正常情况下,分馏塔塔板效率一般为60%'|11|.iV.l. 'T*t* 卜11匸4髯兀1IK Juiniil I kG 'OilI"讣luXi"匸叫|i 1丄nJ川70%。针对主分馏塔顶部4层塔板效率极

9、低的问题，对主分馏塔从上到下各塔板的气液相负荷分配进行模拟计算（1|1 I L- T ,1 T J -岀 n . I'iTLjm d |川-IIT Mil ii '将主分馏塔30层塔板折合成19层理论板，结果见图2和图3。从图2和图3可 以看出，主分馏塔的模拟气相负荷基本小于设计值，主分馏塔顶部的模拟液相负荷大 于设计值，而塔中下部液相负荷又小于设计值。图2主分馏塔模拟气相负荷与设计气相负荷对比设计值；模拟值图3主分馏塔模拟液相负荷与设计液相负荷对比设计值250 000200 000150 000aI冲-二伽 blip - 乂匸五Lj 羽W 'fcticjihl电rZ

10、卜血叩毬hIrshiTiE &伽UY 川Hiruits 営：；模拟值针对以上情况，对主分馏塔顶部第3号塔板进行水力学核算，结果见图4。从图4可以看出,3号塔板的操作点处于漏液线下，存在严重的漏液问题。对主分馏 塔顶部1,2,4,5号塔板进行水力学核算时，发现与3号塔板出现同样的问题（图略。图4主分馏塔第3号塔板负荷性能吹气线；降液管超负荷线；漏液线；O雾沫夹带线；液乏线；操乍点2006年7月,装置因停电非计划停工，针对模66石油炼制与化工2007 年第38卷型模拟发现的问题，打开主分馏塔检查,发现主分馏塔顶部1号和5号塔板脱 落。4.1.3优化措施主分馏塔顶部1号和5号塔板恢复后，在操

11、作条件和处理量 不变、并满足产品质量合格的情况下，在模型计算中优化调整主分馏塔的油浆循 环、一中段回流、顶循环回流取热负荷，减少油浆循环取热，增大顶循环和一中段回 流取热，优化调整前后取热负荷对比见表 2。以表2中模拟优化的主分馏塔取热负荷为依据调整分馏塔各中段回流取热量，调整后操作参数对比见表3,粗汽油质量对比 见表4。表2优化调整前后主分馏塔取热负荷对比取热负荷/G J? h-1优化前优化后模拟值塔顶冷凝器115.33106.93顶循环30.9431.03一中段回流40.4853.15回炼油1.551.55油浆上返塔63.1568.25油浆下返塔17.529.58合计268.97270.4

12、9表3优化前后主分馏塔操作参数对比项目冷回流量/t? h-1顶循环抽出温度/C塔顶温度/顶循环流量/t? h-1优化前操作值5010595400模型优化值181*优化后操作值151*表4优化前后粗汽油质量对比项目优化前优化后实际值密度 /kg? m-3724.6727.0初馏点35.135.010%54.352.550%94.9101.090%165.6161.5终馏点 203.7186.0从表3可以看出，优化调整后，主分馏塔顶冷回流量由50t/h降到15t/h，顶循环流量由400t/h降到300t/h，主分馏塔的气、液相负荷分布趋于合理。顶循环抽出 温度由原来的105C上升到125C,塔板漏

13、液明显减轻；同时解决了装置原来顶循环 换热器换热后低温热水出装置温度低不能利用的问题。优化后 ，由于主分馏塔顶冷回流用量大幅度降低，减少了塔顶冷凝冷却器的负荷，降低了分馏塔顶到气压机入口 的压力降。在实际生产中，气压机入口压力提高了 5kPa气压机少用3.5M Pa过热蒸汽 5t/h。从表4可以看出，优化前需要用50t/h的冷回流量和400t/h的顶循环回流量才能 将粗汽油干点降到2037C （控制指标为不大于205C;而优化调整后，只用15t/h的冷 回流量和300t/h的顶循环回流量就能把粗汽油干点降到 186.0C ,表明分馏塔上部的操作工况好转，操作弹性增加，产品质量容易控制。4.2第

14、二次应用4.2.1模拟结果 2006年9月第二次建立第n套催化裂化装置主分馏塔流程模拟模型。主分馏塔物料的实际流量和温度与模拟结果的对比见表1。从表1可以看出，该模型计算结果基本与实际数据吻合，说明该模型可应用于该装置的模拟。4.2.2问题及分析 在模拟过程中，在塔板各点温度、产品馏程、物料流量与实际数据吻合的情况下，仍需将分馏塔顶部2,3,4号塔板效率调整到20%30%,才能 满足要求。同时，模拟计算中还发现塔中部第12、13号塔板效率也只有10%20%。针对以上问题，对主分馏塔顶部2、3号固舌塔板及主分馏塔中部12、13号固舌塔板进行水力学核算（图略，结果发现,主分馏塔顶部2、3号固舌塔板

15、还存在漏液 问题,主分馏塔中部12、13号固舌塔板存在严重的雾沫夹带。通过分析认为，漏液问 题是由于当前塔板开孔率下装置处理量偏低造成的；而雾沫夹带是由于在目前生产 操作中，采取柴油上抽出（11号塔板、一中段回流下返回（14号塔板的操作模式，主分 馏塔第12、13号塔板液相流率过低。4.2.3优化方案的确定流程模拟和塔板水力学核算结果表明，在装置提升管新鲜进料量为160t/h时，主分馏塔上部第2、3号固舌塔板开孔率由目前的15.6%降为13.0%后，这2块塔板才能正常操作，不出现漏液；在装置提升管新鲜进 料量提至175t/h（达到设计值时，必须将2、3号塔板开孔率由15.6%降为13.5%,塔

16、板 才能正常操作，不再漏液；在提升管新鲜进料量提至200t/h、主分馏塔2、3号塔板开 孔率为15.6%的情况下，不存在漏液，但是操作点离液泛线较近，安全系数低。从以上 结果可以看出，在进料量不同的情况下，可以通过调整塔板的开孔率，解决塔板漏液问 题。在装置提升管新鲜进料为175t/h时,以多产76第11期赵 华等.Aspen Plus流程模拟软件在RFCCU主分馏塔的应用柴油、少甩油浆、降低冷回流量、提高顶循环抽出温度为目标 ，将主分馏塔2、 3号塔板开孔率由15.6%调整为13.5%。通过流程模拟，计算出开孔率调整后粗汽油的终馏点和柴油95%馏出温度,开孔率调整前后的产品质量对比见表 5。

17、从表5可以看出，调整前后，粗汽油干点和柴油95%馏出温度基本吻合，产品满足质量要求。表5调整开孔率前后产品质量对比项 目调整前调整后模拟值粗汽油干点（ASTM D86厂C 189192柴油 95%馏出温度（ASTM D86/C 360361在满足产品质量要求的前提下，通过流程模拟调整分馏塔各中段回流取热负荷，计算分馏塔的操作参数，来优化生产方案。调整开孔率前后的生产方案见表6。由表6可以看出，调整开孔率后，可以多产柴油2t/h,少甩油浆0.5t/h提高了目的产品的收率；顶循环抽出温度维持在125C左右,而冷回流量由13t/h降为0,减轻了分馏 塔顶冷凝冷却器的负荷，降低了分馏塔顶到气压机入口的

18、压力降，有利于装置的节能 降耗。针对主分馏塔12、13号塔板存在较严重雾沫夹带，建议对主分馏塔柴油抽出位 置进行适当调整，或对一中段回流返回分布管的位置进行改动。表6调整开孔率前后的生产方案对比项目调整前调整后模拟值柴油出装置流量/t? h-143.3845.38粗汽油流量 /t? h-156.4454.70油浆外甩量/t? h-110.510.0冷回流量/t? h-1130顶循环回流量/t? h-1250330一中段回流量/t? h-1174164回炼油回炼量/t? h-110.710.7油浆上返塔流量/t? h-1390372油浆下返塔流量/t? h-1150142主分馏塔顶温度/C 10

19、2.297.0顶循环抽出温度/C 126.8124.6柴油抽出温度/C 192.1192.7主分馏塔底温度/C 341.7344.75结束语洛阳分公司第n套重油催化裂化装置针对主分馏塔实际生产操作中出现的问题 利用Aspen Plus流程模拟软件对主分馏塔进行流程模拟计算,找出存在问题的原因,寻求最佳工艺条件，从而达到节能、降耗、增效的目的。该软件可用于催化裂化主 分馏塔的调优、疑难问题诊断。APP LICATION OF PR OCESS SIMU LATION WITH ASPEN PL USSOFTWARE AT THE MAIN FRACTIONAT OR OF RFCCUZhao Hua1,Me ng Chaopen g1,Li Hon gwei2(1.S I N O P EC L uoy ang Com pan y,L uoy an g471012;2.S han ghai B ranch of Petro2CyberW orks I nf ormati on Tech no logy Com panyAbstract P roblems,such as un stable p roduct quality,high end point of nap h