减压蒸馏塔模拟与系统设计实现

& 减压塔模拟算法
针对减压塔的结构特点， 利用与常压塔计算 .!/ 相似的单 元模块组合法，把干式操作 （塔底无汽提蒸汽加入）减压 塔作为一个闪蒸过程与多个 复杂吸收过程的串联 .! 0 +/ , 其 信息流程如图 $ 所示 ,
该算法把各中段看作为 吸收过程，用经过外部取热而 过冷的油来吸收下段上升的 饱和油汽 , 这是一个不断循 环、不断收敛的过程 , 如前所 述，对简单的烃类吸收过程， 可采用改进的 12 法，占用内 存少，收敛速度快 .’ / , 所以在 计算过程中，先对进料油品作 闪蒸计算，再逐次用 12 法计 算减四线、减三线、减二线、减 一线和减顶油 ,
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’ 常减压装置流程模拟策略
通过对原油常减压蒸馏装置的流程分析，我们可以发现该流程的主要设备模块之间无循环物流，只 有单元模块内部的交错物流 & 所以，在流程模拟系统的解算策略上可选择序贯模块法，逐一模块进行求 解 & 对脱前换热器、电脱盐装置、脱后换热器及常减压加热炉来说，只需对原油进行物料衡算与热量衡 算，可以将其视为单一物流进行计算8 而对于常减压蒸馏塔来说，需要进行严格计算，所以应对原油进 行虚拟组分切割，将其视为多组分物流，并按照上述本文提出的原油常减压蒸馏塔的模拟进行求解 & 作 者认为应对常底重油进行二次切割后，再用于减压塔计算 3)4& 这样得到的计算结果比较理想 & 具体结果 见表 ’（表中模拟计算结果 " 为一次切割，模拟计算结果 % 为二次切割）&
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通观该流程的模拟，先后两次对石油馏分进行切割，结果比较合理 # 若只对原油进行过细的一次切 割，在整个流程模拟计算中假组分数势必过多，影响计算速度，而且结果不理想 # 所以利用本文提出的 常减压塔的计算流程，并结合对常压塔塔底重油进行假组分切割是方便可行的 #
本文研究的原油蒸馏过程减压塔的基本工艺要求是，在尽量避免油料发生分解反应的条件下，尽 可能多地通过侧线拔出减压馏份 $ 因此减压塔采用了一种特殊结构的填料塔，其进料为经过减压炉加 热部分汽化的常底重油，塔内汽相为连续相，液相为不连续相 $ 侧线产品有减一线、减二线、减三线及减 四线等，它们全部由集油箱采出 $ 塔顶抽出减顶油气，塔釜排出减底渣油 $ 与常压蒸馏塔相比，该塔无 塔顶冷凝器和塔底再沸器，采用多侧线抽出，塔中多段换热方式操作 $ 由于减压塔产品是催化裂化和加 氢裂化的原料，因此产品无严格分离的要求 Z!; "[$ 塔内汽液负荷分布如图 ! 所示 $
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山东理工大学学报
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采用不同的收敛循环进行迭代计算的 , 当分别用上述方法对整个减压塔进行求解时，都会因流量校正 过量而出现负值，导致整个迭代过程失败，显然这些算法无法用于液相流率不连续的全塔模拟计算 ,
对于燃料型减压塔，可认为在闪蒸段进行的是无换热、无上段回流的单级汽液平衡过程 , 从总体上 看，各中段换热，无上段回流，不起精馏作用，也可认为是一级汽液平衡 , 由于有外部循环取热，可作为 等温闪蒸过程 , 因此从实质过程上看，减压塔为一绝热闪蒸过程与多级等温闪蒸过程的串联- 如图 # 所示 , 但是据此进行模拟，只能计算出各段换热负荷，而不能模拟出循环冷凝液流量，而这是进行填料 塔液体分布器设计的基础 , 若采用有循环回流的等温闪蒸模型，虽可解决循环冷凝液流量的计算问题， 但是该法不能模拟出中段换热内的沿塔高温度、汽液负荷的变化，而塔内各段汽液负荷及其变化量是 填料选型的重要参数 ,
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% 考核与分析
对进入减压塔底部的常底重油进料 进行假组分切割 3,4，并按照本文给出的减
表 ! 减压塔进料油品的模拟实沸点曲线数据表
馏出体积比 !# 实沸点温度$ 馏出体积比 !# 实沸点温度$
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压塔的信息流程图进行计算 & 进料常底 重油的模拟实沸点蒸馏数据如表 " 所示 &
由此可将原油减压蒸馏 塔划分为 &* 个功能模块，按流
万方数据
图 ! 减压塔迭代计算框图
%&：两相闪蒸器；%#、%$、%’、%&#：复杂吸收塔 %(、%)、%&$：分流器；%*、%&"、%&(：换热器
%+、%&*：物流传输器 ；%!、%&&、%&!：收敛模块 图 " 减压塔吸收型算法信息流图
孔 玲，等：减压蒸馏塔模拟与系统设计实现
由表 % 的模拟计算结果可以看出，模 拟值与现场标定数据吻合较好，流量的相 对偏差约为 %# 7 ’# ，温度的相对偏差
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程模拟的思想，用序贯模块法进行求解 & 其中，两相闪蒸器、复杂吸收塔、换热器、物流传输器及收敛模块的计算均按前述单元模块的方法进
行 & 而分流器的计算方法是：将多股进口物流加合，再分成多股出口物流；除流量外各出口物流的信息 相同，各分流流量占总进料的分率由模块输入参数给定 &
经过理论上的分析与对实际情况的模拟计算，可以看出这种吸收型算法有下述优点： !由于在每一中段换热中不出现全抽出操作，因而不会出现该算法液相流量为零的现象，这就避免 了因流量校正过量而为负值，保证迭代过程的顺利进行 & "采用该算法时在各吸收与换热段中，汽液负荷较为均匀，变化不很剧烈 & 因此，在该段采用对解 决吸收问题十分有效的 56 法求解，能快速收敛，保证模拟的有效性 & #通过该算法可计算出各段内沿塔高的汽液负荷及循环冷凝液流量，从中可分析汽液负荷的变化 规律 & $该算法调整方案灵活，计算方便实用，为工艺过程的优化分析提供了数学模型 &
万方数据
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山东理工大学学报
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产品项目
常顶油 常 常一线
常二线 压
常三线 塔
常四线 常底重油
表 % 模拟结果分析与现场装置数据比较
模拟计算结果 &
流量 ( D E
温度 F
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减压蒸馏塔模拟与系统设计实现
孔 玲 !，周传光 "，张青瑞 "，赵 文 "，夏茂森 #，李国富 #
（!$ 山东理工大学，山东 淄博 "%%&’(；"$ 青岛科技大学，山东 青岛 "))&’"； #$ 齐鲁石化公司，山东 淄博 "%%’&&）
摘 要：针对减压塔的结构特点，采用减压蒸馏装置的模块化模拟分析策略，把减压塔作为闪蒸
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减顶油
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减底渣油
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从图 ! 可见，塔内汽液负荷变化很大，各换热段之间的液体流量为零，而气体流量由塔底随塔高增 加而逐渐变小 $ \Q 法、G] 法和 LCR0M7 法 Z#，’ [ 都是取各级温度 !" 和各级流量 #" 或 $" 作为迭代变量，而
收稿日期‘ "&&":!":!&
作者简介万‘ 孔方数玲 F据!(^’: T ，女，讲师，博士研究生 $
流量 ./ 0 1
温度 $
物性计算值
密度 ./ 0 2’
分子量
减一线 减二线 减三线 减底渣油 减顶回流 减一中 减二中 轻洗涤油
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第 !^ 卷第 ’ 期 "&&# 年 ^ 月
山 东 理 工 大 学 学 报F自 然 科 学 版T bC8=19N CE G791HC12 510I?=J0DK CE L?M71CNC2K F GM0 c L?M7 T
文章编号：!&&^:!_%^ F "&&# T &’:&&’(:&%
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模拟计算结果"
流量 ( D E
温度 F
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现场数据
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计算流程的可行性与准确性，可进行严格的模拟计算与分析 &
表 " 减压塔计算结果
产品项目
模拟值
流量 ./ 0 1
温度 $
现场数据 3" 4
过程与多个复杂吸收过程的串联流程，然后按照序贯模块法求解 $ 对常减压蒸馏装置的模拟与优
化进行了探讨，建立了该过程的模拟优化分析系统，可用于在线模拟分析、数据校正与优化控制 $
关键词：减压蒸馏；模拟与优化；吸收过程；填料塔
中图分类号：*)(
文献标识码：+
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