HYSYS V10在常減壓裝置上的應(yīng)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(chǎn)地的原油組成差異較大，而且市場需求變化都導(dǎo)致了煉油廠需要不斷調(diào)整生產(chǎn)操作，因此裝置是否平穩(wěn)優(yōu)化運行非常關(guān)鍵。應(yīng)用Aspen Plus，Aspen Hysys，SimSci ProII以及KBC Petro-SIM等模擬軟件實現(xiàn)常減壓蒸餾裝置建模已比較成熟，能較好的指導(dǎo)實際生產(chǎn)操作。文章采用HYSYS V10軟件進(jìn)行常減壓裝置的全流程建模，利用其擁有的龐大原油數(shù)據(jù)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(xiàn)狀

某石化公司400萬噸/年常減壓裝置始建于1970年，原設(shè)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(zhì)如表1所示。

用勝利油和阿曼油進(jìn)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(jìn)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(shù)調(diào)優(yōu)用于指導(dǎo)生產(chǎn)。按照以往的經(jīng)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(zhì)

續(xù)表1

2.1 初餾塔建模

初餾塔共20層塔盤，塔頂設(shè)有冷卻器和空冷，塔頂出料進(jìn)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(huán)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(jìn)料，塔底有汽提蒸汽，塔頂設(shè)有冷卻器和空冷，塔頂出料進(jìn)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(shè)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(xù)表2

圖1 初餾塔模型

采用嚴(yán)格逐板法對常壓塔進(jìn)行模擬，先根據(jù)實際情況，設(shè)置從上至下依次設(shè)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(cè)線收斂變量設(shè)置為抽出量，各中段回流收斂變量設(shè)置為回流流量和返塔溫度。通過調(diào)節(jié)側(cè)線流量，使產(chǎn)品質(zhì)量接近化驗分析數(shù)據(jù)，然后將側(cè)線的收斂條件由流量改為產(chǎn)品質(zhì)量。需要注意的是，常二線的收斂條件不能切換成質(zhì)量約束，因為常二線質(zhì)量本身對下游裝置沒有影響，并且當(dāng)所有的側(cè)線收斂條件都為質(zhì)量，模型較難收斂，可調(diào)節(jié)的余地不大，因此在模型中適當(dāng)?shù)姆艑捯幌率諗織l件，以便有較大的操作優(yōu)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(shè)有減一中、減二中等回流，側(cè)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(chǎn)品的質(zhì)量沒有太大的要求，因此將減壓塔分成7個串聯(lián)的小塔進(jìn)行模擬。需要注意的是，各下返塔的物流采用外循環(huán)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(jù)市場狀況，需要航煤基礎(chǔ)料穩(wěn)產(chǎn)，增產(chǎn)重整料，少產(chǎn)直餾柴油，以此作為目標(biāo)對常壓塔單元進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)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(chǔ)料初餾點140℃相近，有5%～10%重疊，航煤基礎(chǔ)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(wěn)產(chǎn)航煤基礎(chǔ)料、增產(chǎn)重整料，應(yīng)通過生產(chǎn)調(diào)整，將重整料和航煤基礎(chǔ)料的重疊部分?jǐn)D入重整料，將直餾柴油量和航煤基礎(chǔ)料的重疊部分?jǐn)D入航煤基礎(chǔ)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(yōu)化前溫度分布

通過HYSYS模型的優(yōu)化，得到常壓塔側(cè)線抽出量與常頂回流量關(guān)系，見圖3。由圖3可知，當(dāng)航煤基礎(chǔ)料干點被約束的情況下，調(diào)整常頂回流量和常二線流量，航煤基礎(chǔ)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(yōu)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(chǔ)料初餾點169.1℃基本不重疊，航煤基礎(chǔ)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(yōu)化前后常壓塔每層塔盤的取熱分布情況，優(yōu)化后全塔熱量向塔頂轉(zhuǎn)移，重整料的產(chǎn)量增加。

將優(yōu)化后的參數(shù)運用到實際操作中，實際數(shù)據(jù)與優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行對比見表7。由表7可知，雖然實際結(jié)果沒有完全符合模擬優(yōu)化的預(yù)期，但數(shù)據(jù)證明該次優(yōu)化嘗試合理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

圖3 常壓塔側(cè)線抽出量與常頂回流量關(guān)系

表6 優(yōu)化后溫度分布

表7 優(yōu)化前后參數(shù)與實際值對比核算

4 結(jié)論

用HYSYS V10軟件建立的常減壓裝置全流程模型，即可比較準(zhǔn)確的模擬各側(cè)線產(chǎn)品的性質(zhì)，又可用來優(yōu)化操作條件，對生產(chǎn)操作進(jìn)行實際的指導(dǎo)。通過對常壓塔的模擬優(yōu)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(chǎn)3.1 t/h，輕柴油減產(chǎn)12 t/h，重柴油增產(chǎn)14.2 t/h，每天增效9.9萬元。