HYSYS V10在常減壓裝置上的應用

吳起越

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448000）

由于目前采購的原油品種多樣化，不同產地的原油組成差異較大，而且市場需求變化都導致了煉油廠需要不斷調整生產操作，因此裝置是否平穩優化運行非常關鍵。應用Aspen Plus，Aspen Hysys，SimSci ProII以及KBC Petro-SIM等模擬軟件實現常減壓蒸餾裝置建模已比較成熟，能較好的指導實際生產操作。文章采用HYSYS V10軟件進行常減壓裝置的全流程建模，利用其擁有的龐大原油數據庫，方便的合成原油，模擬原油中各組分的分布情況[1-2]。

1 常減壓裝置運行現狀

某石化公司400萬噸/年常減壓裝置始建于1970年，原設計以加工低硫低酸原油為主，后來裝置加工多種混合油。2005年以來，該裝置重點加工含硫高酸值原油，一般性質如表1所示。

用勝利油和阿曼油進行合成，模擬出的原油組分與原油評價報告基本相似，如表2所示。

2 裝置建模

該裝置包括電脫鹽、初餾塔、常壓、減壓、輕烴回收等五個單元。采用最新版HYSYS V10軟件進行全流程模擬，在模型能較好符合實際情況后，通過模型參數調優用于指導生產。按照以往的經驗，除減壓單元采用BK10方程外，其余采用Peng-Robinson方程。

表1 某煉油廠原油一般性質

續表1

2.1 初餾塔建模

初餾塔共20層塔盤，塔頂設有冷卻器和空冷，塔頂出料進入油水分離罐，部分回流、部分作為重整料外送，模型使用了外循環的模式，見圖1。采用recycle、adjust等工具提高初餾塔模擬的精度，將初餾塔重整料干點控制在175℃，此時抽出量為25 t/h，與實際情況基本相符。

2.2 常壓塔建模

常壓塔共48層塔盤，從第4層塔盤進料，塔底有汽提蒸汽，塔頂設有冷卻器和空冷，塔頂出料進入油水分離罐，部分回流、部分作為重整料外送，常頂循從46層抽出返回到47層，常一中從32層抽出返回到34層，常二中從12層抽出返回到14層，常一線從38層抽出，常二線從26層抽出，常三線從16層抽出，常一、二、三線均設有汽提塔，氣體均返回抽出層，常四線從8層抽出做蠟油。

表2 合成原油組分

續表2

圖1 初餾塔模型

采用嚴格逐板法對常壓塔進行模擬，先根據實際情況，設置從上至下依次設置常頂回流、常頂循、常一線、常一中、常二線、常三線、常二中、常四線，各側線收斂變量設置為抽出量，各中段回流收斂變量設置為回流流量和返塔溫度。通過調節側線流量，使產品質量接近化驗分析數據，然后將側線的收斂條件由流量改為產品質量。需要注意的是，常二線的收斂條件不能切換成質量約束，因為常二線質量本身對下游裝置沒有影響，并且當所有的側線收斂條件都為質量，模型較難收斂，可調節的余地不大，因此在模型中適當的放寬一下收斂條件，以便有較大的操作優化空間。常壓塔模型如圖2所示，常壓塔的收斂條件如表3所示。

2.3 減壓塔建模

圖2 常壓塔模型

表3 常壓塔收斂條件

減壓塔共9層填料，集油箱抽出油部分作為減頂回流返回塔頂，部分出裝置，另設有減一中、減二中等回流，側線有減二線、減三線、減四線。在HYSYS中，用理論塔板高度換算成一般的板式塔很難收斂，并且減壓塔對產品的質量沒有太大的要求，因此將減壓塔分成7個串聯的小塔進行模擬。需要注意的是，各下返塔的物流采用外循環方式模擬，需要先給一個自定義物流，只能保留350℃以下的組分，否則不收斂，減壓塔的收斂條件見表4。

表4 減壓塔收斂條件

3 模型使用

根據市場狀況，需要航煤基礎料穩產，增產重整料，少產直餾柴油，以此作為目標對常壓塔單元進行優化。優化前溫度分布見表5。由表5可知，重整料尾部90%點134.2℃與航煤基礎料初餾點140℃相近，有5%～10%重疊，航煤基礎料尾部70%點202.4℃與直餾輕柴油初餾點206.2℃相近，有25%左右的重疊。為穩產航煤基礎料、增產重整料，應通過生產調整，將重整料和航煤基礎料的重疊部分擠入重整料，將直餾柴油量和航煤基礎料的重疊部分擠入航煤基礎料，減少重整料和航煤的重疊度以及航煤和常二線輕柴油的重疊度。

表5 優化前溫度分布

通過HYSYS模型的優化，得到常壓塔側線抽出量與常頂回流量關系，見圖3。由圖3可知，當航煤基礎料干點被約束的情況下，調整常頂回流量和常二線流量，航煤基礎料流量略有下降，重整料抽出量和干點上升，常三線直餾重柴油抽出量上升。

在常頂回流28 t/h、常二線43 t/h時，優化后溫度分布如表6所示。由表6可知，重整料干點170.1℃與航煤基礎料初餾點169.1℃基本不重疊，航煤基礎料干點242.6℃與直餾輕柴油初餾點241.6℃也基本不重疊。

分析優化前后常壓塔每層塔盤的取熱分布情況，優化后全塔熱量向塔頂轉移，重整料的產量增加。

將優化后的參數運用到實際操作中，實際數據與優化后的參數進行對比見表7。由表7可知，雖然實際結果沒有完全符合模擬優化的預期，但數據證明該次優化嘗試合理，達到了預期目標。

圖3 常壓塔側線抽出量與常頂回流量關系

表6 優化后溫度分布

表7 優化前后參數與實際值對比核算

4 結論

用HYSYS V10軟件建立的常減壓裝置全流程模型，即可比較準確的模擬各側線產品的性質，又可用來優化操作條件，對生產操作進行實際的指導。通過對常壓塔的模擬優化，將重整料干點從158.9℃提高至169.8℃，重整料和航煤、航煤和輕柴油之間基本上不重疊，重整料增產3.1 t/h，輕柴油減產12 t/h，重柴油增產14.2 t/h，每天增效9.9萬元。