食品级白油减压汽提精制过程模拟研究

李双涛，倪泽雨，倪嵩波，黄云国，郭超(中建安装集团有限公司，江苏 南京 210049)

0 引言

白油为无色、无味、无腐蚀性的特种矿物油品，脱除芳烃、硫、氮和氧等杂质，主要组分为环烷烃、烷烃，化学惰性好、光热稳定性优，用途广泛[1]。国内白油按品质分工业级、化妆品级与食品级三类。食品级白油在食品加工、医药、日化和化纤等行业具有广泛的应用[2]，需求量增长迅速。目前，有关白油产品生产技术的文章主要集中在催化剂的研究和性能测试方面，对分馏工艺的研究相对较少。本文以某炼厂食品级白油生产装置分馏过程进行建模，提出三步建模方法，产品参数达到国家标准指标值，进一步分析研究了加氢反应初期、末期不同反应温度和减二线采出量对减压汽提精制过程的影响。

1 减压汽提精制过程

减压汽提精制系统，含减压塔和侧线汽提塔两套系统，侧线汽提塔用以切割出窄馏程的白油产品。白油加氢生成物进入减压塔的蒸发段，蒸发段下部设置汽提段和干燥段，减压塔与侧线汽提塔的热源由汽提蒸汽提供，减压汽提精制过程工艺流程如图1所示。

图1 减压汽提精制过程工艺流程简图

白油加氢反应产物原料S1进入减压塔蒸发段，减压塔进料位置下部设置汽提与干燥段，采用过热水蒸汽S2对原料S1汽提脱除轻组分S3，于塔顶移除系统，经塔顶冷凝器冷却缓存于塔顶分液罐。减一线S4抽出分两股物流，S7返回减压塔作为中部回流，另一股物流经冷却再细分为S5、S6两股物流，S5返回减压塔顶，控制减压塔顶温度。S6作为原料返回至加氢反应段。减二线S8分S9、S13两股，S13返回减压塔作为减二线回流，S9进入侧线汽提塔，侧线汽提塔塔底采用过热水蒸气S10汽提，侧线汽提塔顶气相S12返回减压塔，侧线汽提塔底油S11经冷却后作为减二线产品送出装置；减压塔底白油产品S14经冷却后送出装置。

2 模型搭建

2.1 进料参数

本研究中所采用的原料油为经过两段加氢后的低黏度等级的工业白油，具体参数如表1所示。

根据表1中给定的密度、黏度、馏程，在流程模拟软件中对油品组分进行表征，然后再结合进料参数和操作参数，选择适用于白油分馏过程的BK10物性方法进行模拟，进料参数如表2所示。

表1 油品性质

表2 进料参数表

减压塔、侧线汽提塔操作参数如表3所示。

表3 减压塔操作参数

2.2 模型搭建

图1所示，考虑流股S13用以调节进入侧线汽提塔的物料流量，在搭建稳态模型时将其忽略。同理将S7忽略。因分离过程的复杂性，本文提出三步搭建模型方法。

Step1：依据物料平衡，建立减压塔物料平衡流股，S1、S2、S3、S4-1、S5及S14，运行模型。

Step2：继续添加减一线采出S6物流以及中段回流S7物流，运行模型。

Step3：最后添加侧线汽提塔，采出量设定值则逐步增大至650 kg/h，运行模型。

三步模拟结果收敛。依据GB 1886.215—2016《食品安全国家标准食品添加剂白油》[2]，食品级白油共5个牌号，文章模拟对象为1号白油，模拟结果如表4所示。

表4 减底油产品参数模拟值与国家标准值对比

3 模拟分析

3.1 加氢反应温度对产品指标的影响

因加氢催化剂活性随反应进行性能降低，故加氢反应初期反应温度较低为214 ℃，末期则需提高反应温度以保证反应转化率，反应温度为267 ℃。通过比较产品指标数值，分析加氢反应初期、末期反应温度不同的操作工况对减压汽提精制系统的影响，结果如表5所示。

表5 加氢反应温度对产品指标的影响

表5结果显示，加氢反应初期、末期的反应温度升高，减压汽提精制系统的产品除减二线终馏点温度(FBP)降低外，减二线和减底油产品的其他指标均提高，即减压汽提精制系统能够适应加氢反应末期的温度升高工况。

3.2 减二线产品采出量对产品各指标的影响

前述1节过程工艺分析内容已介绍，减压汽提精制过程共有3股物流采出，分别为减一线(S6)、减二线(S11)与减底油(S14)。减底油作为目标产品，而减二线的采出量则对减底油的产量、产品指标皆有影响，针对该点，模拟分析如图2所示。

图2结果显示，减二线采出量增加，则减底油产量减少，且除减二线终馏点温度在一定情况下不满足产品指标外，其他各产品参数均满足指标。因此，以目标产品减底油产量最大化原则，减压汽提精制过程的采出操作参数，应在满足各产品指标的情况下尽量降低减二线产品的采出量。图2(a)结果显示，减二线采出量为370 kg/h时，减二线的终馏点温度临近标准值。因此，减压汽提精制过程的减二线采出量操作参数应控制在接近370 kg/h，塔底减底油产量为5 427 kg/h。

图2 减二线采出量对各产品指标影响图

4 结语

(1)文章采用三步逐级建立了减压汽提精制过程的计算模型，且产物指标模拟计算值满足GB 1886.215—2016《食品安全国家标准食品添加剂白油》[3]，为白油减压汽提精制过程模型建立提供了参考，同时对复杂精馏过程建模提供一定的指导意义。

(2)利用模型分析了加氢反应初期、末期工况和侧采量对减压汽提精制过程的影响，所得结果可指导实际工业操作。