乙烯装置裂解汽油加氢系统的Aspen建模优化

乙烯装置裂解汽油加氢系统的Aspen建模优化
闫雨
【摘要】为了改进裂解汽油加氢装置的生产操作,利用Aspen Plus流程模拟软件建立了乙烯裂解汽油加氢装置的C5脱除塔、C+10脱除塔、两段加氢反应器、硫化氢汽提塔的模型,并验证了模型的准确性.在模型的基础上利用灵敏度分析功能对C5脱除塔回流比、C+10脱除塔塔顶压力和硫化氢汽提塔塔顶压力进行分析.通过模型优化,提高了产品质量,优化了工艺参数,从而达到指导装置生产的目的.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2017(045)017
【总页数】3页(P147-149)
【关键词】AspenPlus;裂解汽油加氢;优化
【作者】闫雨
【作者单位】中国石油化工股份有限公司天津分公司, 天津 300271
【正文语种】中文
【中图分类】TE
裂解汽油[1]加氢是乙烯裂解[2]的重要组成部分，主要工艺流程是粗裂解汽油将碳五轻组分和碳九、碳十重组分分别进行分离，剩余的中间馏分进行两段加氢反应，一段加氢除去双烯烃，二段加氢除去单烯烃，再经过硫化氢汽提塔脱除硫化氢后生产合格的加氢汽油(混合苯)。

用Aspen Plus[3]建立预分馏系统及反应系统模型。

利用严格的机理模型，更好地理解工艺过程，掌握装置操作条件与产率和产品质量
的关系。

并进而优化装置操作条件，提高装置负荷、降低能耗。

1.1 流程图的建立
应用Aspen Plus自带的流程图绘制功能绘制出裂解汽油加氢装置流程图，对部分不能详细表达的复杂操作流程采取了简化或变通，力争模拟结果与实际相符。

C5
脱除塔脱除塔DA702、硫化氢汽提塔DA703采用RadFrac模型，两段加氢反应
器DC701、DC702采用RStoic模型，普通换热器采用Heater，进出物料换热器采用HeatX模型，具体模拟流程图如图1～图2所示。

1.2 数据的输入
以某装置提供的实际数据为依据进行建模，数据包括各单元的进料温度、压力、流量及各单元模块操作条件等。

裂解汽油温度：58 ℃，压力：105 kPag，质量流量：13 t/h。

1.3 物性方法的选择及使用的物性常数
整个模型系统选用的物性方法为RK-SOAVE[4]，另外DA703塔选用NRTL-RK。

1.4 模型的验证
模型验证将装置实际操作值与模型计算值作对比，查看误差是否在可允许范围之内。

只有通过模型验证的模型才能用于下一步的优化分析。

利用所建立的模型可以对裂解汽油加氢装置分馏过程的物料平衡、能量平衡、相平衡进行模拟，模拟所得各部温度，产品质量及各物流抽出率与实际值基本相符，两者的比较如表2所示。

可以应用Aspen Plus软件对裂解汽油加氢预分馏系统及产品分馏过程进行模拟分析。

模拟计算结果和实际工况接近。

利用Aspen流程模拟软件的sensitivity[5]即灵敏度分析功能。

2.1 DA701回流比对C5产品纯度、塔釜C5含量的影响
从图3可以看到，在塔压固定的情况下，随着回流比的提高，C5产品纯度逐渐提
高。

随着回流比的降低，塔釜物料中C5组分逐渐增加，将影响混合苯产品质量(混合苯产品中C5含量应不大于4.5wt%)。

实际生产可根据C5产品纯度指标及塔釜物料中C5组分含量来确定最佳回流比的量，以降低塔底热负荷。

另当回流比大于2.6后，C5产品质量无明显变化，但塔底热负荷上升明显。

2.2 DA702压力对塔底C9纯度、塔釜苯乙烯含量及塔釜温度的影响
从图4可以看出，随着塔压力的升高，塔釜温度逐渐升高，C9纯度基本平稳(纯度基本维持在99.6%以上)、苯乙烯含量逐渐升高、塔热负荷逐渐上升。

实际生产可以根据釜温来确定合适的操作压力(目前实际运行中操作压力为-78 kPa，对应的釜温为149 ℃)。

釜温直接影响了塔釜苯乙烯的损失，釜温升高，苯乙烯损失增加。

2.3 硫化氢汽提塔塔顶压力对混合苯产品中硫化氢含量、塔顶温度、塔釜温度、塔顶尾气、再沸器热负荷的影响
从图5可以看出，硫化氢汽提塔顶压力变化，对混合苯产品中硫化氢含量、塔顶尾气中苯含量的影响较小，但对塔顶、塔釜温度有较大影响。

随着硫化氢汽提塔塔顶压力的增加，塔顶温度和塔釜温度逐渐增加。

可根据实际运行要求，在操作允许的条件下，选择较低的压力，以达到节能的目的。

(1)通过调整DA701塔回流比对产品的影响，可知在塔底C5产品纯度尽量卡边的情况下，降低回流比，有助于节能降耗。

对调整操作有可借鉴意义。

(2)通过调整DA702塔压力对产品的影响，可知在满足塔底C9产品纯度尽量卡边的情况下，降低塔压力，使塔釜温度降低，减少结焦，延长塔的运行周期，有助于节能降耗。

对调整操作有可借鉴意义。

(3)通过调整DA703塔压力对产品的的影响，可知在进行实际操作时，要尽量维持较低的塔压，有助于节约汽提蒸汽量，降低装置能耗。

【相关文献】
[1] 赵仁殿,金彰礼,陶志华,等.芳烃工学[M].北京:化学工业出版社,2001.8(7):250-258.
[2] 王松汉,何细藕.乙烯工艺与技术[M].北京:中国石化出版社,2000:1-331.
[3] 熊杰明,李江保.化工流程模拟Aspen plus实例教程.2版[M].北京:化学工业出版社,2015,12(1):1-5.
[4] 孙兰义.化工流程模拟实训——Aspen Plus教程[M].北京:化学工业出版社,2012.
[5] Aspen Plus User Guide[M]. US: Aspen Technology, Inc. 2001,20:1-2.。