海川化工论坛_应用ASPEN PLUS建立常减压装置的模拟系统

炼 油 与 化 工 第 !" 卷 应用 !"#$% &’(" 建立常减压装置的模拟系统 邹桂娟 ! 熊玉萍 # 马庆生 $ %!&大庆石油化工总厂中心，黑龙江 大庆 !’$()!；*&大庆石化分公司炼油厂，黑龙江 大庆 )’$())+$&龙 风热电厂，黑龙江 大庆 )’$()), 摘要：应用 -./012034 的通用模拟软件 -5678 69:5 对大庆石化分公司常减压装置进行 全流程模拟计算，并利用所建模型进行操作工况分析及在改变生产等方面进行研究。 关键词：原油 ；蒸馏塔 ；模拟计算；工况研究 中图分类号： 2; 文章编号：)’()?@A’*（*<<@）<*?<<$*?<$ 针对大庆石化分公司炼油厂一套常减压装 置，探讨应用 -5678 69:5 软件建立装置基 础模型，并在该基础上进行工况研究等问题。应用 该软件对装置进行操作状况分析、解决生产过程 的瓶颈及在已有装置的优化操作等方面，做了大 量工作。 ) 常减压装置工艺模型的建立 )*) 原油物理性质的确定 原油是复杂的混合物，它的组成不易测定，而 原油的物理性质又是装置生产、设计和科研中不 可缺少的基础数据。有人提出把石油窄馏分作为 虚拟正构烷烃处理，目前为止，应用这种方法的报 道不多。通常把窄馏分当成一个虚拟组分处理，这 种方法的优点是对原油物性的征比较准确，它 所需要的基础数据是实沸点蒸馏曲线，-5678 69:5 软件正是采用这种虚拟组分法来表征原油 的物性。因为原油的物性（包括轻烃含量、折光指 数、密度曲线、凝固点曲线等）大部分是化验数据， 不可避免地存在偏差，所以尽可能多地输入以上 数据，从而提高模拟精度。模型经过多次调试，并 查阅大量资料，发现许多原油物性不具有可加性， 对轻端个别馏分的原油凝固点数据进行了修正， 取得了很好的模拟效果。 )*+ 物性方法 物性方法的选择是流程模拟计算结果准确程 度的关键，对于减压和低压过程的原油模拟，有 $ 种方法：>B)<、CD-E?57-、FG-H5E8。通过 $ 种 方法的计算比较，>B)< 法不仅能得到很好的模拟 结果，而且它比更复杂的 CD-E?57-、FG-H5E8 法计算速度更快，所以采用 >B)<法。 >B)< 方法采用 >IJK1 B?!< 的 B 值关联式， 该关联式是由真实组分和石油馏分的 B!< 图开发 出来的，真实组分包括 (< 种烃和轻气体。它适用 于沸程范围为 !((L@#( M的石油馏分。 )*, 基本模块 -5678 69:5 的单元操作模块能够模拟常减 压装置的物料和热量平衡所需要的全部单元设 备。这些单元操作模块有换热器、闪蒸罐、泵、蒸馏 塔、混合器、分流器。由混合器、分流器定义所有设 备单元间的连接。模型还包括一些处理工况研究 的特殊计算。 该系统主要设备为初馏塔、常压塔、减压塔， 做好 $ 个塔的计算是模拟计算的关键，-5678 69:5 为塔的模拟提供了多种模型，在这次模拟中 选用专为炼油系统设计的 60NIOPIJ3 严格法模型， 它能模拟由一个主塔带任何数目的中段回流和侧 线汽提塔所组成的结构，主塔可以有任何数目的 进料，加热炉可以作为主塔的一部分来模拟，也可 作为一个加热器单独模拟。现把它作为一个简单 加热器来模拟。 蒸馏塔用 60NIOPIJ3 模型，常压塔顶为二级冷 凝冷却，用 P9-5D# 模型，加热炉用 D0JN0I 模型， 泵用 6KQ/ 模型。 模拟减压塔时，由于减压塔的工艺特点，热裂 化、内回流为零等使减压塔的计算不易收敛，为了 能正确模拟，在进料中加入 C#、C$两个轻组分来补 充常底油在减压炉中的裂解，并做调整，直到模拟 结果与装置数据相匹配。 $# !""#年 第 ! 期 对模拟规定，一般规定产品的 $% &点，如产品 前端出现大的偏差，则规定 % &点改善模拟结果。 !"# 利用 $%&’( &)*% 流程模拟软件进行模拟 计算的步骤 !输入原始进料物性、操作条件、设备几何尺 寸及塔底各汽提蒸汽的温度、压力等；" 假定板效 率，对于原油分馏塔，一般板效率为 ’" &()" &， 由实际塔板数计算出理论板数；# 计算；$ 得出 结果；%调理板效率，直到计算结果与实际值符合 为止，从而建立工艺模型，得出第一步结论；& 在 此模型基础上，进行工况分析，得出第二步结论。 + 计算实例及分析 +"! 工艺流程 大庆石化分公司炼油厂一套常减压装置设计 处理量为 * """ +, - .，经过 / 次技术改造，装置的 实际处理量为 ! )"" +, - .，加工大庆原油，原油进 行三段汽化。主要设备为 /个蒸馏塔、!个加热炉、 网络换热器等。产品有汽油、煤油、柴油、润滑油及 供二次加工的原料。 原油进入装置后，经过一系列的换热器，首先 与低温位的热源换热，换热到 !*" 0进入初馏塔， 初顶汽油作重整原料，其中一部分返回塔顶作回 流。侧线一般不出产品，经换热后，与常一中段回 流一起返回常压塔第 /)层塔盘（从下计数）。 初底拔头油首先与温位较高的热源换热，然 后进入常压炉加热到 /’1 2，进入常压塔第四层塔 盘（从下计数），塔顶打入冷回流，控制塔顶温度 *"’ 2，常一线出航煤，常二线为柴油，常三、常四、 常五线为供二次加工的原料，塔顶为汽油，常底油 经减压炉加热到 /11 2后，进减压塔以便分出沸点 较高的组分，提高原油拔出率，产品指标见表 *。 表 * 产品控制指标 项 目 初顶汽油 常顶汽油 常一线航煤 常二线柴油 干点 - 2 *#/(*%" !!"% 密度 - +3·45/ ""6))% 凝固点 - 2 "75) 闪点 - 2 "/$ "’) 恩氏蒸馏 *"&点 - 2 "!"! 冰点 - 2 !5#1 +"+ 模拟计算步骤 +"+"! 收集装置稳态生产时的数据 为得到与装置 相吻合的工艺基础模型，通过采集原始资料，并仔 细筛选，反复进行流程分析，并做好物料平衡和能 量平衡计算，作为模型的输入参数8包括设备的结 构、尺寸、操作条件等9。 +"+"+ 模拟计算 该系统对整个常减压装置进行 了模拟，限于篇幅，仅列出常压塔的模拟结果。 常压塔 :*"! 顶为二级冷凝冷却，塔顶产品罐 压力 "6**1 ;<. ，取塔顶空冷器压力降 "6"!) ;<.， 常压塔顶压力 "6*#% ;<.（绝压）。再由塔顶压力及 进料压力线性分布求出各板压力。常压塔计算结 果与实际数据对比与分析见表 !=/=#=%。 表 ! 常压塔操作条件实际数据与模拟计算结果对比 项 目 标定数据 计算值 常压塔顶温度 - 2 1" 1" 常压塔顶压力 - ;<. "6**1 "6**1 回流比 #6$ #6) 表 / 常压塔产品恩氏蒸馏曲线模拟结果与实际数据对比 计算值 - 2 标定值 - 2 常顶油 航煤 柴油 常顶油 航煤 柴油 *" )/ *’% !’" )% *%’ !%1 /" $" *)1 !)" 1$ *’$ !’$ %" *"" *$" !1) *"" *1* !1# )" **/ !"# /"/ *"$ *$% /"" $" *!) !!* /!# *!! !*% /!# *"" *#) !#" /#) *#% !// /#* 表 # 常压塔产品模拟计算结果与实际数据对比 馏出温度 - 2 流量 - +3·>5* 标定值 计算值 标定值 计算值 常顶油 1" 1" ’ //1 ’ /!/ 航煤 *1" *1/ !) /%" !) )’’ 柴油 !’/ !’# /1 ")" /) )!# 表 % 产品指标的计算结果 项 目 密度（!"2）- +3·45/ 凝固点 - 2 闪点 - 2 冰点 - 2 常一线航煤 "6)$ #’6) 5%* 常二线柴油 5* *"/ 从表 !，/，#，% 看出，! 计算的塔的回流比为 #6)，与实际的回流比 #6$ 相近；" 计算的产品航 煤、柴油的馏程分布与标定值基本一致，常顶油稍 低，航煤密度为 "6))$，不小于 "6))%8见表 *9；闪点 为 #’6) 2，不小于 /$ 2；冰点5%* 2；常二线柴油 凝固点为5* 2，介于 "75) 2之间；闪点为 *"/ 2， 不小于 ’) 2。从以上数据分析看，侧线产品指标均 能满足要求。航煤抽出量为 !) /%" +3 - >，标定值为 !) )’’ +3 - >，相对误差 *6# &，抽出 /1 ")" +3 - >，标 定量 /) )!#+3 - >，相对误差 "6$ &；# ?@?@5 方 法就能得到很好的模拟，模拟的精度更多地取决 于原油进料的特性，原油进料的物理性质（包括实 沸点蒸馏曲线、轻烃含量等）尤其是实沸点蒸馏曲 线是最关键的基础数据。 收稿日期：455835@358 作者简介：邹桂娟，女，讲师，@979 年毕业于大庆石油学院石油加 工专业，现从事仿真及流程模拟软件的工作，已发表论文 4 篇。 $%&’()*%+ ’&,-%.+/0*1 ’23 4’155, 3*%&*))’&*-2 .)’2&% %*,5)’&*-2 %6%&/, 7*&+ 89:$;:<=9 !"#$ %$&’$()* +&#), -$.&),/ 0( 1&),2"3),4 ,@ABCDEFEF= GHF1HC IJ KDLEF= ’H1CIG2HMEGDN OIMPNHQ. KDLEF=. O2EFD @/$6@8: 4A RHJEFHCS IJ KDLEF= ’H1CIG2HMEGDN OIA. KDLEF=. O2EFD @/$6@@: $A *IF=JHF= 2HD1EF= PITHC PNDF1. KDLEF=. O2EFD @/$6@@- 8(%&0’1&> (F1ECH JNIT UEMVND1EIF GDNGVND1EIF 2DU WHHF XIFH IF 12H JECU1 D1MIUP2HCEG DFX YDGVVM XEU1ENND1EIF PNDF1 IJ KDLEF= ’H1CIZ G2HMEGDN OIA. 12H UEMVND1EIF MIXHN 2DU WHHF VUHX IF IPHCD1EF= GIFXE1EIFU DFDNS[EF= DFX 12H CHUHDCG2 IJ CHYDMPEF= PCIXVG1EIF IP1EIFA ?/6 7-03%> GCVXH IEN: XEU1ENND1EIF GINVMF: UEMVND1EIF GDNGVND1EIF: GIFXE1EIFU CHUHDCG2EF= $8