韓軍仕

中海油能源發(fā)展股份有限公司惠州石化分公司（廣東惠州　516086）

科研開發(fā)

常壓蒸餾裝置加工裂解汽油的工藝研究

韓軍仕

中海油能源發(fā)展股份有限公司惠州石化分公司（廣東惠州516086）

利用60萬t/a常壓蒸餾裝置加工烯烴廠的裂解汽油，經(jīng)Aspen Plus模擬核算后，裂解汽油中的甲苯、乙苯、二甲苯絕大多數(shù)進入常頂油中，芳烴質(zhì)量分數(shù)由設(shè)計值39.12%變?yōu)?1.45%，為了防止常壓塔底出現(xiàn)干板現(xiàn)象，將常一線、常二線、常三線、常底油質(zhì)量流量由設(shè)計值7.4，18.8，4.7，4.5 t/h分別調(diào)整為6.4，16.8，3.2 和2.1 t/h，同時需要并聯(lián)一個加熱爐，將原負荷由8 MW調(diào)整為16.4 MW。

常壓蒸餾 裂解汽油 Aspen Plus

0　前言

烯烴廠生產(chǎn)過程中會副產(chǎn)大量的加氫裂解汽油，由于其芳烴質(zhì)量分數(shù)高達94.55%，環(huán)丁砜液液抽提裝置很難實現(xiàn)其中芳烴和非芳烴的分離，抽提塔操作液位不平穩(wěn)，容易混相，從而會影響混合芳烴產(chǎn)品純度[1-2]。

使用60萬t/a常壓蒸餾裝置加工這批裂解汽油，利用Aspen Plus模擬軟件模擬核算水力學(xué)后，針對常壓蒸餾裝置加工過程中出現(xiàn)的問題對塔操作和加熱爐負荷進行調(diào)整，以使裝置正常運行。

1　流程簡述

裂解汽油經(jīng)加熱爐加熱至300℃后進入常壓塔第50塊塔盤（常壓塔共56塊塔盤），常頂油氣經(jīng)換熱后部分回流，部分作為重石腦油去芳烴抽提裝置；常壓塔設(shè)一中和二中兩個取熱段，有三個側(cè)線，即常一線、常二線、常三線；常壓塔產(chǎn)品有抽提料、200#溶劑油、特種溶劑油原料、船舶燃料油調(diào)和組分及塔殘油，200#溶劑油、特種溶劑油原料、船舶燃料油調(diào)和組分和塔殘油直接外銷，常底油用來生產(chǎn)渣油。

2　物性方法的選擇

Aspen Plus提供了許多計算熱力學(xué)性質(zhì)的方法，包括：通用關(guān)聯(lián)式，例如Chao-Seader K值法和API液體密度法；狀態(tài)方程，例如計算K值、焓、熵和密度的Soavc-Redlich-Kwong方法；液體活度系數(shù)方法，例如計算K值的正規(guī)量液體（NRTL）方法。在模擬過程中，使用適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)方法是必要的[3-5]。Aspen P1us提供了一個選擇熱力學(xué)方法的決策樹，如圖1所示。

圖1　熱力學(xué)模型決策樹

常壓蒸餾裝置涉及的組分有芳烴、環(huán)烷烴、烷烴等，根據(jù)對烴類體系的模擬經(jīng)驗可知，選用狀態(tài)方程類物性方法能比較準確地預(yù)測氣液平衡。在常壓蒸餾裝置中，單純的狀態(tài)方程不能滿足計算的需要，本文選取BK10方法用于裝置全流程的模擬。

3　模擬結(jié)果

常壓塔設(shè)計有56塊塔盤，質(zhì)量流量為29.8 t/h （25萬t/a）的裂解汽油與41.7 t/h（35萬t/a）的原油混合后進入加熱爐，其他條件參考設(shè)計值：加熱爐出口溫度為300℃，出口物料汽化率約為0.57。常壓塔頂壓力為0.08 MPa(g)，冷回流溫度為40℃，回流比為1.17；常一線采出流量為79.8 t/h，返塔溫度為130℃，常二線采出流量為39.9 t/h，返塔溫度為208℃。常一線、常二線、常三線采出流量分別為7.4，18.8，4.7 t/h時，常三線以下塔盤液相負荷很小，從50#開始出現(xiàn)干板，需要對抽出量進行減量調(diào)整。

裂解汽油中的甲苯、二甲苯、乙苯都被拔到塔頂隨重石腦油出裝置，常頂氣相流量為78.5 t/h，遠大于設(shè)計值（64.6 t/h），重石腦油出裝置流量設(shè)計值約為35.3 t/h，而現(xiàn)工況重石腦油出裝置流量約為42.9 t/h，塔上部氣液相負荷變大，導(dǎo)致塔下部內(nèi)回流量減少，造成液相干板[6]。減量后利用Aspen Plus建立數(shù)學(xué)模型，得到的模擬結(jié)果見圖2。

常一線流量減少1 t/h，常二線流量減少2 t/h，常三線流量減少1.5 t/h，常底流量將達2.1 t/h（具體需根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)作調(diào)整），產(chǎn)品餾程的變化如表1所示，分析方法為ASTMD86。通過表1可以看出，兩種工況下，常一線的餾程區(qū)別比較大，其他產(chǎn)品比較接近?，F(xiàn)工況下，加熱爐的負荷為16.4 MW，而設(shè)計值為8 MW，因此需要并聯(lián)一個加熱爐。

圖2　常壓塔物料平衡圖

表1　不同工況下產(chǎn)品餾程對比℃

4　水力學(xué)計算結(jié)果

利用Aspen Plus模擬后的水力學(xué)數(shù)據(jù)[7]見表2。

表2　現(xiàn)工況常壓塔的氣液相負荷

經(jīng)過核算，現(xiàn)工況下，常壓塔各塔盤操作點在正常范圍內(nèi)不存在漏液、液泛和霧沫夾帶等情況，常三線以下的塔盤液相負荷明顯降低，這說明通過調(diào)整側(cè)線產(chǎn)品量，塔操作保持正常，塔中下部氣液相負荷與設(shè)計工況比較接近。經(jīng)核算，48#塔盤清液層高度為13.5 mm，43#塔盤清液層高度為14.6 mm[8-9]。

5　結(jié)論

選用煉油過程中常用的BK10狀態(tài)方程用于裝置全流程的模擬。在加工裂解汽油時，其中的甲苯、二甲苯、乙苯都被拔到塔頂隨重石腦油出裝置，塔下部內(nèi)回流液量變少，為防止塔盤干板，需要減少側(cè)線抽出量，常一線、常二線、常三線、常底油質(zhì)量流量由設(shè)計值7.4，18.8，4.7，4.5 t/h分別調(diào)整為6.4，16.8，3.2和2.1 t/h；加工時需要并聯(lián)一個加熱爐，將加熱爐負荷由8 MW調(diào)整為16.4 MW。

[1]張哲,盧濤.基于Aspen Plus的常壓蒸餾裝置流程優(yōu)化[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,36(增刊)： 109-112.

[2]楊基和,樂毅,鄒立群,等.原油常壓蒸餾裝置優(yōu)化改造設(shè)計[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),1999,20(2)：30-35.

[3]賈寶硤.常壓蒸餾裝置的改造[J].煉油設(shè)計,2001,31(4)：13-16.

[4]孟祥和,胡國飛.重金屬廢水處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000：158-164.

[5]宋春財,高山,亓玉臺,等.常壓蒸餾裝置有效能分析探討[J].沈陽化工,2000,29(1)：40-43.

[6]茹玉哲.合理利用資源提高經(jīng)濟效益——裂解汽油加工方案的優(yōu)化[J].燕山油化,1986(4)：234-241,245.

[7]Arjmand M,Moreno L,Liu L C.Energy saving in crude oil atmospheric distillation columns by modifying the vapour feed inlet tray from pre-fractionation train[J].Chemical Engineering&Technology,2011,34(8)：1359-1367.

[8]郭新連,錢建兵,葉麗萍.大型常壓塔的工藝模擬計算與設(shè)計優(yōu)化[J].現(xiàn)代化工,2010,30[增刊(1)]：27-31.

[9]劉三華,林漢光,羅姣娥.液環(huán)泵機組在常減壓蒸餾真空系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工設(shè)備與管道,2013,50(2)：47-49, 54.

Study on the Processing of Pyrolysis Gasoline by Atmospheric Distillation Unit

Han Junshi

The pyrolysis gasoline from an olefin plant was processed by a 600 000 t/a atmospheric distillation unit. According to the simulation results by Aspen Plus,most of the toluene,ethylbenzene and xylene in pyrolysis gasoline went into the top oil,the content of aromatic hydrocarbons was increased from the design value of 39.12%to 71.45%.In order to prevent the plates at the bottom of atmospheric tower from drying out,the mass fluxes of the first-line,second-line, third line,and the bottom oil were adjusted from the design values of 7.4,18.8,4.7,4.5 t/a to 6.4,16.8,3.2,2.1 t/a,respectively.A heating furnace needed to be connected in parallel to adjust the heating load from 8 MW to 16.4 MW.

Atmospheric distillation;Pyrolysis gasoline;Aspen Plus

TE 968

韓軍仕 男 1969年生 本科工程師現(xiàn)從事石油化工技術(shù)、高分子材料合成生產(chǎn)相關(guān)工作

2015年8月