流程模拟技术在天津石化3#常减压装置上的应用

（中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部，天津 300271）

流程模拟技术在天津石化3#常减压装置上的应用

柳化增

（中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部，天津 300271）

以中国石化天津分公司1000wt/年常减压装置为研究对象，采用Aspen Plus流程模拟软件，建立了与实际工况相吻合的常减压装置稳态流程模拟模型，通过对闪蒸塔、常压塔和减压塔的模拟，了解各操作参数对装置性能的影响；通过蒸馏塔模型中的气液相负荷分布和温度梯度的分布情况，加深对蒸馏操作的理解。随着重油加工工艺技术的发展，炼厂能够加工更加劣质的渣油，因此常减压装置轻油收率和总拔出率的提高，对提高原油的利用率及炼厂的经济效益极为重要。为此，重点对影响常减压装置轻油收率的关键操作参数进行灵敏度分析，优化操作，实现提高常减压装置轻油收率的目的。

Aspen Plus；流程模拟；常减压轻收能耗

一、概述

中国石油化工股份有限公司天津分公司100万吨/年乙烯及配套项目1000万吨／年常减压蒸馏装置由中国石油化工工程建设公司设计，燕华公司施工，2007年12月动工建设，预计2009年6月建成投产。本装置加工沙特阿拉伯轻油和沙特阿拉伯重油的混合原油（混合比为1：1），处理能力为1000万吨/年，年开工时数按8400小时计。

随着重油深加工工艺技术的发展，使得炼厂可以加工更为劣质的减压渣油[1]。因而减压蒸馏可以合理地提高拔出率，以降低减压渣油的产率，这样不仅可以有效提高原油利用率，同时还能增加炼厂的经济效益。厂高原油的利用率及炼厂的经济效益均流程模拟技术的推广应用，为寻找装置生产瓶颈，优化装置操作条件，提高装置的轻油收率和总拔出率，降低能耗，离线培训操作人员创造了条件。

建模的主要目标是建立生产过程的流程模拟模型，并通过模型计算满足以下要求：

（1）对常减压装置的闪蒸塔、常压塔和减压塔进行全流程模拟。

（2）分析常一线气提蒸汽量与常一线初馏点之间的关系。

（3）分析减压炉出口温度、减压塔底吹汽量、减压塔真空度对渣油520℃馏出量的影响，以达到节能和提高总拔的目的。

二、基本工况模拟

采用Aspen Plus流程模拟软件，建立3#常减压装置流程模型，见图1。根据装置的实际流程，该模型采用三塔流程，即：闪蒸塔（C101）、常压塔（C102）、减压塔（C201）均选用PetroFrac模块。模型的物性方法选择BK-10，依据实际工况对模型进行校核。表1是模型计算数据与实际产品质量的化验分析数据对比。

表1 常压塔操 作数据与计算值对比

表2 常压塔主要产品馏程数据

表3 减压塔操作数据与计算值对比

表4 常一线汽提塔蒸汽用量与航煤初馏点的关系

2.1 常压塔

2.2 减压塔

2.3 验证结果说明

（1）从上面的模拟结果来看计算值和标定值有一些误差，这与所加工原油缺乏详细的实沸点[4]切割数据有关。另外，原油分析可能存在一定的误差，实际加工的原油较化验分析的原油偏重。

模型应用中也还存在部分疑问，主要如下:

减压塔为填料塔，在模型计算过程中，换算成理论板，无法达到正确的分离效果，减压塔下段填料效率不高，造成实际中减压渣油与减三线重叠，渣油520℃馏出偏高。在模型建立中将下部填料分离效率人为调小。

模型结果分析

所建立的模型能一定程度上反映装置的工艺和设备情况，与实际工况及变化基本一致。通过灵敏度分析，研究常一线汽提蒸汽与常一线初馏点及常顶油、航煤收率的关系；减压塔真空度、塔底吹汽、减压炉出口温度与渣油流量和520℃馏出的关系。

下面我们利用所创建的模型进行灵敏度分析，主要数据和模拟数据作图如下：

3.1 常一线汽提塔蒸汽用量与常一线初馏点和石脑油收率关系对比

根据模型模拟计算数据，随着汽提蒸汽量的提高，航煤初馏点有明显提高，降低了常顶油与航煤的分离重叠度。但是，汽提蒸汽量的提高对常顶油和航煤收率影响并不明显，只是当蒸汽量大于2.6t/h时，常顶油收率有轻微提高，但过高的汽提蒸汽消耗会造成整体能耗的增加，为降本增效考虑，汽提蒸汽流量不宜过高。

3.2 减压塔顶压力与渣油流量、渣油520℃馏出关系

减压塔绝压是影响减压深拔效果的重要因素，随着绝压的提高，渣油流量和520℃馏出都有明显上升，但绝压在2KPa以下时，斜率较平缓。因此，考虑到抽真空系统能耗，C201顶绝压应控制在合理范围内。

图1 天津3#常减压装置模拟流程图

表6 减压塔塔底吹汽量与渣油流量、渣油520℃馏出关系

表7 减压塔进料温度与减底油抽出量及520℃馏出比关系

3.3 减压塔塔底吹汽量与渣油流量、渣油520℃馏出关系

由模型计算数据得出，随着塔底汽提蒸汽量的提高，渣油流量和520℃馏出都有明显降低，但在实际操作中，汽提蒸汽的提高会造成减压塔真空度下降、影响减深拔效果。

4减压塔进料温度与减底油抽出量及520℃含量的关系

装置高负荷运行时加热炉出口温度调整余地不大，在低负荷运行时可以考虑适当提高加热炉出口温度，提高装置总拔。

结语

1通过流程模拟，可以对常减压装置关键操作参数或质量指标之间进行灵敏度分析，了解相互关系，明确操作调整后的发展趋势，快速调整产品质量，提高装置轻油收率和总拔出率等技术经济指标，满足生产需要，提高装置经济效益。

2对常压塔和减压塔系统进行模拟计算，可以准确得到模拟流程中各物流的性质、各精馏塔板上气液负荷及温度分布，清楚了解各操作参数的变化及对蒸馏塔各控制目标的影响[5]，加深对蒸馏操作中各变量之间关系的认识，提升对常减压装置操作的理论理解。

[1] V L Rainha,I T E Fonseca．Kinetic studieon the SRB influenced corrosion of steel:afist approach[J]．Corrosion Science,1997,39（04）:807．

[2]中国石油集团经济技术研究院[Z]．石油综合信息，2010．

[3]中国石油化工总公司原油科技情报站[Z]．原油评价方法．1994．

[4]李占武编．原油评价[M]．北京：中国石油化工总公司原油科技情报站，1995 [5]侯祥麟主编．中国炼油技术[M]．北京：中国石化出版社，2001．

TQ02 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A