应用FCC-SIM软件模拟催化裂化MIP工艺

第39第2期2021年3
石化技术与应弓
Petrochemical Technology&Application
Vol.39No.2
Mar.2021
DOI：10.19909/ki.ISSN1009-0045.2021.02.0117
工业技术（117-120）
应用FCC-SIM软件模拟催化裂化MIP工艺
李秀琴，陈以俊，张君屹，魏家瑞
（中国石油兰州石化公司自动化研究院，甘肃兰州730060）
摘要：应用FCC-SIM7.0软件对采用MIP工艺的重油催化裂化装置进行了模拟和预测，并与装置实际运行数据进行了对比。

结果表明：所建模型能够准确表征装置当前的生产工况，可以作为化计算的基础模型；利用该模型可以预测原料性质、操作条件、催化剂等不同条件下的分布变化趋势，为优化操作、技术改进、催化剂性能分析等提供可靠的依据;在模型预测数据和装置实际运行数据中，干气、化气、汽油、柴油、油浆和焦炭收率的最大绝对差值为0.62，液化气、汽油、柴油产品性质预测结果的值为2.9。

关键词：催化裂化;FCC-SIM模拟软件;模型；预测;催化剂；MIP工艺
中图分类号：TE624.4+1；TE319 文献标志码:B文章编号:1009-0045（2021）02-0117-04
从20世纪50年代末至今，流程模拟技术已成为推动企业技术进步和提高经济效益的重要手段和工具,是实现数字化工厂不可或缺的支撑
技术叫Petro-SIM软件是基于HYSYS开发的上
下游一体化的炼油工艺模拟软件，它以蒸d与反应器模型为核心［2］，模型涵盖了加氢脱硫、石脑油
加氢、d分油加氢、蜡油加氢、渣油加氢、加氢裂化、催化裂化（FCC）、重整、焦化、减黏等反应过程组件模型库"3#$、、结果可靠，可建立复杂、精细的桌面炼厂模型和反应机理模型,30多年来广泛应用于石油石化行业"I,一炼油工艺模拟技术的领先地位。

全球有200余家炼油厂、催化剂生产商购买,并使用Petro-SIM的催化裂化反应组件FCC-SIM为工艺研究、催化开发的工具;另，FCC-SIM7.0提支，
可以进行二次开发嵌入使用，进MIP,
FDFCC等特殊工艺的研究。

流程模拟技术在FCC
的应，是基于催化工艺的模拟。

本工FCC-SIM7.0软件对采用MIP工艺的重油催化装置进行了模拟和预测，可过建模型，可模拟结果为催化剂的研发提，
索最佳工艺条件的、时间和人$1MIP工艺模拟
MIP工艺是中国石化北京石油化工科学研究
院开发的多产异构烷&的FCC工艺":-9#$该工艺串联变径提升管反应器［10］,2个反应区的设置和不同工艺件的选择，实现可控性、可选择性的裂化反应和氢转移反应［11］o
在模拟MIP工艺时,将提升管分为3段（见图1）：第1段是第1反应区,类似常规的FCC 提升管［12］,以一裂化反应为主,反应苛刻度高，以减少汽油中低辛烷值组分正构烷&和环烷&的生成;第2段是第2反应区，通过扩径、补充待生剂和注入冷却介质等措施，降低油气和催化剂的流速、降低该区的反应温度、满足低重时空速要求,以增加氢转移和异构化反应，在二次裂化反应和氢转移反应的双重作用下,汽油中的烯&转化为丙烯和异构烷&，使汽油中的烯&大幅度下降，而汽油的辛烷值保持不变或略有增加；第3段是径向收缩的出口区,停留时间较短。

收稿日期:2021-01-05；修回日期：2021-01-19
基金项目：中国石油天然气股份限公司资助项目（项目
编号：2016E-0708GF）
作者简介：李秀琴（1979-）,女，辽宁朝阳人，硕士，高级工
程师。

主要炼油化工动控制及模拟化工，已发10余篇。

118石化技术与应用第39卷
图1提升管分段示意
2模型建立
为了研究MIP工艺反应性能，以某石化公司300万t/aFCC装置为例,应用FCC-SIM软件对该装置进行模拟。

该装置以加工减压蜡油和减压渣油为主,产品主要有干气、液化气、汽油、柴油、油浆、焦炭等$反应再生形式采用MIP、重叠式两段再生,催化剂采用MIP专用催化剂LG0(RM),锅炉系统产生6.4MPa次高压蒸汽，主要工艺操作条件如表1所列。

表1FCC装置主要工艺操作条件
操作条件数值操作条件数值加工量/(t-h-1)397.06第2再生器密相温度/!662.5渣油掺炼质量分数/%38.24原料预热温度/!215.6第2反应器出口温度/!503.3第1再生器压力/MPa0.268第1反应器出口温度/!512.0再生器压差/kPa19.8
2.1数据处理
对装置进行72h标定，收集新鲜原料和产品的温度、压力、量数据以及化验室分析数据；收集反应器、再生器、工系统、催化剂等操作数据以及物料平衡、产品分布、平衡等；据装置，装置物数据。

为了化应计量、物平和量平等平：系,对数据进行工,数据。

模拟加了第2反应区催化剂藏量的输入和第2反应量长度，以
MIP度第2应催化剂量，第2应器温度和，以物进行核算(见表2)。

表2当量长度模拟校正值
项目数值
第2反应区催化剂藏量/t 5.00
催化剂当量/(t-m-1)0.49量度系数0.80
第2反应区当量长度/m8.17
第2应度/m8.70
数据以分工如表3所。

表3部分操作条件校正结果
项目来源校正后据
第1再生器分布主
和化风
流量/(m3*m in-1)
标定3382生焦量
第2再生器分布主
量((m3-min-1)
标定2501生焦量
化
蒸汽流量/(t・h-1)
标定+DCS25.75部分无表
沉降器汽提蒸汽标定+DCS17.64部分无表流量/(t-h"1)
根据沉降器、各再生器的催化剂料位、面积、量等数据催化剂量如表4所列。

表4催化剂总藏量估算结果t 催化剂量来源值器DCS+计算108.0
第1再生器DCS+计算201.1
第2再生器DCS+计算149.6
提升管、再生器底部、损失等估算291.3
合估算
750.0
第2期李秀琴等.应用FCC-SIM软件模拟催化裂化MIP工艺119
按焦炭燃烧热的2%〜3%来设定热量损失，
由表5可知，根据标定生焦量，热量损失设定为
8.95MJ/h。

表5热损失设定值MJ/h
热损失设定值
第1再生器
集气室15062
稀相16736
密相2301
第2再生器
集气室837
稀相837
密相418
提升管418
沉降器
稀相0
密相418
汽提段418
合计37445
2.2模型搭建
2・2.1框架搭建
按照装置类型、原料和产品分布进行框架搭建。

在模型框架中录入原料、产品、装置外来物流等工艺流股的组态信息，回炼油和回炼油浆等回炼信息，提升干气、原料预热温度计算等组态信息。

2・2・2操作条件和质量分析录入
将收集、整理、校正后的操作数据和分析数据录入到模型中，中包含原料、干气、气、汽油、柴油、油浆、回炼油、回炼油浆等的族组成、憎程、密度、黏度、量、含硫量等分析信息；反应温度、雾蒸汽流量、压力平衡信息、物料衡信息、外取热信息、理据等。

2・2・3收敛计算
为了使模型能够分段进行提升管计算,除了上述信息的入外，第1反应器、第2反应器、再生器、等进行收的设置，以便于进行物料衡、热量衡、硫衡的计算产品收和量的校正。

量、外热量、入的气量、气中的量等，模型进行反，正。

由2和表6可，标定和模拟计算的曲线合，收在1.50%。

模
理，模型模装置的标定工。

表6标定与模拟结果对比
项目模值标定值值+%干气收率/% 4.05 4.020.030.746
液态桂收率/%16.3716.330.040.245
汽油收+%
48.6848.80-0.12-0.246
柴油收率/%19.1618.990.170.895
油浆收率/% 3.11 3.12-0.01-0.321
焦炭收率/%8.648.74-0.10-1.144 +%77.8177.89-0.08-0.103
液体收率/%84.0184.12-0.11-0.131
反应时间/s7.637.520.11 1.463
裂化热/(J-g-1)209.647209.3000.2470.118
剂油比(质量比) 6.857 6.8100.0470.690
3预测结果验证
为模型的态预度，集装置近2a来的型工据，模型进行模和，计算校正，
装置行工的模型。

为建MIP模型的动态预测性能，对反应温度、ZSM-5添加量、衡等进行度预，20206
装置的收率、产品等进行预测，并与装置运行数据进行分。

由表7和表8可，干气、石油气(LPG)、汽油、柴油、油浆和焦炭表7产品收率实际值与模拟值对比%项目值模值值
原料质量分数
新鲜原料98.5398.530
C5抽余油 1.47 1.470
总进料1001000
产品收率
干气 3.40 3.03-0.37 LPG18.0417.56-0.48汽油49.6150.230.62油17.8218.100.28油浆 2.83 3.010.18焦炭+损失8.008.07
-0.07
120石化技术与应用第39卷
的收率绝对差值最大为0.62；LPG、汽油"柴油各性质参数预测结果绝对差值最大为2.9,满足装置运行要求。

说明该模型能够精准地模拟装置的标定工况和实际运行工况，可以作为装置优化计算的基础模型。

表8产品性质参数模拟值与实际值对比
项目实际值模拟值差值LPG中丙烯体积分数/%33.9335.40 1.47 LPC^异丁烯体积分数/% 6.127.000.88汽油5011出温度/!87.985.6-2.3汽油9011出温度/!165.5162.6-2.9汽油干点/!197.9199.2 1.3
汽油研究法辛烷值87.8588.060.21
汽油烯w体积分数/%22.1020.15-1.95柴油9511出温度/!354.9352.6-2.3柴油硫质量分数/%0.460.35-0.11油浆密度(20r)/(g-cm-3) 1.094 1.068-0.026
4结论
a.利用FCC-SIM7.0软件对采用MIP工艺的FCC装置行了模拟和预测$结果明,模型能够准确模拟装置当前的工况，可以作为装置优计算的础模型。

b.模拟模型预测数据和装置实际运行。

结果表明，干气、LPG、汽油、柴油、油浆和焦炭的收率的绝对差值最大为0.62%LPG"汽油"柴油产品性质参数的绝对差值最大为2.9$参考文献：
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Application of FCC-SIM software to simulate
fluid catalytic cracking MIP process
LI Xiu-qin,CHEN Yi-jun,ZHANG Jun-yi,WEI Jia-rui
(A utomation Research Institute of L anzhou Petrochemical Company,Pe tro C hina,Lanzhou730060,China)
Abstract：The fluid catalytic cracking unit using MIP process was simulated and predicted by FCC-SIM software.The results showed that the model could accurately represent the current conditions of the unit and could be used as a basic model for opti­mal ing this model,technicians could predict the trend of product distribution according to the changing conditions of properties of raw materi­als,operating conditions and catalyst,etc.It also could provide a reliable evidence for further targeted optimization,technical improvement,catalyst perfor­mance analysis and so on.In the prediction data of the model and the actual data of the plant,the maxi­mum difference of the yields of dry gas,LPG,gaso­line,diesel,slurry and coke was0.62,and the maximum difference of the prediction results of the properties of LPG,gasoline and diesel was2.9.
Key words：fliud catalytic cracking；FCC-SIM simulation software；model；prediction；catalyst；MIP process。