Petro-SIM模擬柴油凝點控制

丁棚格

(中國石化濟(jì)南煉化公司，山東 濟(jì)南 250101)

1 問題的提出

根據(jù)市場需要，中國石化濟(jì)南煉化公司第I套常減壓蒸餾裝置(簡稱：常減壓裝置)于2020年2月安排生產(chǎn)0#柴油，凝點按不大于2℃控制。調(diào)整前后常三線柴油凝點分布見圖1。其中2月10日-2月12日為調(diào)整前的常三線柴油成績，2月13日之后為調(diào)整后的常三線柴油成績。

圖1 常三線柴油凝點分布

調(diào)節(jié)前柴油凝點為-16℃左右(按-10#柴油控制)，通過對常壓各側(cè)線抽出量及中段回流等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)后，常三柴油凝點有了明顯提高，但距離實現(xiàn)0#柴油凝點(≯2℃)還有較大差距。由于通過再次提高常三線抽出量(調(diào)整常三線凝點最主要的手段)來調(diào)節(jié)柴油凝點時，常三線汽提塔出現(xiàn)了抽空現(xiàn)象。所以決定通過Petro-SIM優(yōu)化軟件來探尋問題的關(guān)鍵。

2 模型構(gòu)建

本次模擬主要是探究原油油品性質(zhì)及常壓各操作參數(shù)對常三線柴油凝點的影響，因此在Petro-SIM模型構(gòu)建過程中主要包括兩個關(guān)鍵點：原油模型構(gòu)建和常壓塔模型構(gòu)建。

2.1 原油模型構(gòu)建

常減壓裝置加工管輸原油，管輸原油為混輸原油，即勝利原油與進(jìn)口原油按一定比例混輸進(jìn)廠，其中進(jìn)口原油包含凱薩杰原油、罕戈原油、杰諾原油、南巴原油、芒都原油等。 常減壓裝置加工原油性質(zhì)見表1。2020年2月付裝置的原油中勝利油與進(jìn)口油的比例為1∶3，參照表1中原油的主要參數(shù)，在Petro-SIM中對原油環(huán)境進(jìn)行模擬，最終根據(jù)按表2。

所示原油比例完成原油環(huán)境的擬合，盡量接近生產(chǎn)所需要的油品性質(zhì)。

表1 常減壓裝置原油數(shù)據(jù)

表2 Petro-SIM擬合原油比例

模擬的原油環(huán)境中付裝置原油性質(zhì)見表3。

表3 模擬原油性質(zhì)

表3(續(xù))

2.2 常壓塔模型構(gòu)建

根據(jù)2020年2月0#柴油調(diào)整后常壓塔操作參數(shù)進(jìn)行常壓模型構(gòu)建，常壓塔主要操作參數(shù)見表4。

表4 常壓塔主要操作參數(shù)

模型構(gòu)建完畢后運行收斂。

3 模擬調(diào)節(jié)影響柴油凝點的各參數(shù)

3.1 柴油凝點影響因素分析

構(gòu)建模型完畢后，模擬及實測常三線柴油成績見表5。

表5 常三線柴油成績對比

如表5所示，Petro-SIM模型中模擬的常三柴油初餾點、95%點較之實測值偏高，凝點均為-7.0℃左右。常三線柴油作為加氫料，95%點≯365℃，因此將95%餾出溫度(≯365℃)和凝點(無限趨近于2.0℃)作為標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)。影響常三柴油凝點的主要參數(shù)包括常二線抽出量、常三線抽出量、常壓各中段取熱、常底吹汽等，因此逐項通過空白對照試驗進(jìn)行探究。

3.2 調(diào)節(jié)常二線抽出量

在實際生產(chǎn)操作中上一側(cè)線產(chǎn)品對下側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，因此在Petro-SIM中通過調(diào)節(jié)常二線抽出量來控制常三線柴油的凝點，通過給定常二線不同的抽出量，發(fā)現(xiàn)常三線柴油凝點及餾程變化明顯，常二線抽出量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線成績見表6。通過對比成績不難看出，雖然常二線抽出量提高至30t/h時柴油凝點在-0.13℃(距離0#柴油凝點卡邊成績2.0℃差距較大)，但其95%餾出溫度為378.76℃，超出了工藝指標(biāo)近14℃，如果繼續(xù)提高常二線抽出量，柴油的95%餾出溫度將偏離工藝指標(biāo)更多，因此只通過調(diào)節(jié)常二線抽出量不能實現(xiàn)常三線0#柴油凝點的卡邊操作。

表6 常二線抽出量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

3.3 調(diào)節(jié)常三線抽出量

實際生產(chǎn)過程中側(cè)線成績調(diào)節(jié)手段之一就是調(diào)節(jié)本側(cè)線的抽出量以影響其抽出溫度，因此在Petro-SIM中通過調(diào)節(jié)常三線抽出量來控制常三線柴油凝點，通過給定常三線不同的抽出量，也能觀察出常三線柴油凝點及餾程的明顯變化，常三線抽出量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績見表7。

表7 常三線抽出量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

如表7所示，將常三線抽出量提高至95t/h時柴油凝點已經(jīng)為-0.68℃，但其95%餾出溫度高達(dá)384.30℃，超出工藝指標(biāo)近19℃，如果繼續(xù)提高常三線抽出量，柴油的95%餾出溫度也將偏離工藝指標(biāo)更多，因此只通過調(diào)節(jié)常三線抽出量也不能完成常三線0#柴油凝點的卡邊操作。

3.4 調(diào)節(jié)常一中參數(shù)

常一中在常壓塔20層抽出、22層返塔，常三線抽出層為14層，在Petro-SIM中通過分別大幅度調(diào)節(jié)常一中返塔量及返塔溫度(此時的調(diào)節(jié)接近于極限操作)發(fā)現(xiàn)常三線柴油凝點及餾程變化明顯，常一中參數(shù)變化對應(yīng)的常三線柴油成績見表8，如表8所示，將常一中返塔量從調(diào)整前的168t/h降低至1t/h(即模擬取消常一中取熱)，或?qū)⒊Ｒ恢蟹邓囟葟漠?dāng)前的198℃逐次提高至220℃,常三線柴油凝點分別提高至-3.42℃和-3.91℃。本裝置常一中跟脫后原油換熱，調(diào)節(jié)前常一中取熱量為8.45GJ/h，當(dāng)返塔量降至1t/h時相當(dāng)于常一中段無取熱，脫后原油從常一中取到的熱量為零，或常一中返塔溫度調(diào)整為220℃時取熱量僅為調(diào)節(jié)前取熱量的13.4%，故上述兩種極限操作只能存在于理想狀態(tài)下，而即使存在上述極限操作，0#柴油凝點距離卡邊操作成績2.0℃還有6℃左右的差距，因此可以得出結(jié)論只通過調(diào)節(jié)常一中參數(shù)也不能完成0#柴油凝點的卡邊操作。

表8 常一中參數(shù)調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

3.5 調(diào)節(jié)常二中參數(shù)

常二中在常壓塔第10層抽出，12層返塔，距離常三線抽出層僅兩層塔盤，在Petro-SIM中分別大幅度調(diào)節(jié)常二中返塔量及返塔溫度，觀察對常三線柴油的凝點的影響。常二中參數(shù)變化對應(yīng)的常三線柴油成績見表9。

表9 常二中參數(shù)調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

如表9所示，將常二中返塔量從調(diào)整前的66t/h降低至1t/h，或?qū)⒊６蟹邓囟葟漠?dāng)前的245℃逐次提高至300℃，此時常三線柴油凝點能分別提高至-3.82℃和-4.31℃，但對兩種極限操作條件下常二中的取熱量進(jìn)行對比，相當(dāng)于常二中無取熱，或?qū)⒎邓囟忍岣咧?00℃時，常二中取熱僅為調(diào)節(jié)前取熱量的17.4%，故該操作也僅存在于理想狀態(tài)下，而即使存在上述極限操作，0#柴油凝點距離卡邊操作成績2.0℃還有6.5℃左右的差距，因此可以得出結(jié)論只通過調(diào)節(jié)常二中參數(shù)不能實現(xiàn)常三線0#柴油凝點的卡邊操作。

3.6 調(diào)節(jié)常頂回流量

常頂回流提供常壓塔塔板上的液相回流，使塔內(nèi)汽、液兩相充分接觸，達(dá)到傳質(zhì)、傳熱的目的，因此常頂回流量能明顯影響常壓各側(cè)線成績，在Petro-SIM中模擬通過大幅度調(diào)節(jié)常頂回流量發(fā)現(xiàn)常三線柴油凝點及餾程變化明顯，常頂回流量參數(shù)變化對應(yīng)的常三線柴油成績見表11。

表11 常頂回流量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

如表11所示，將常頂回流量從調(diào)整前的17t/h降低至最低3t/h時，常三線凝點能升高至-3.66℃，但其95%餾出溫度也超出工藝指標(biāo)，同時模型中常頂汽油干點也由調(diào)整前的178℃升高至192.2℃，超工藝指標(biāo)14.2℃，如果繼續(xù)降低常頂回流量，汽油干點將偏離工藝指標(biāo)更遠(yuǎn)，因此可以得出結(jié)論只通過調(diào)節(jié)常頂回流量也不能實現(xiàn)常三線0#柴油凝點的卡邊操作。

3.7 調(diào)節(jié)常底吹汽量

常底吹汽是為了降低塔內(nèi)油氣分壓，進(jìn)而降低油品沸點，理論上常底吹汽量對常壓各側(cè)線成績影響明顯，在Petro-SIM中模擬通過調(diào)節(jié)常底吹汽量發(fā)現(xiàn)常三線柴油凝點及餾程有一定程度的變化，常底吹汽變化對應(yīng)常三線柴油成績見表13。

表13 常底吹汽量調(diào)節(jié)對應(yīng)常三線柴油成績

如表13所示，將常底吹汽從調(diào)整前的3.5t/h提高至5t/h或降低至3t/h時，常三線凝點分別升高至-6.19℃、-4.86℃，但兩種操作的模型中常頂汽油干點也由調(diào)整前的178℃分別升高至182.9℃和192.0℃，遠(yuǎn)超出工藝指標(biāo)，如果繼續(xù)降低常底吹汽，汽油干點將偏離工藝指標(biāo)更遠(yuǎn)，因此可以得出結(jié)論只通

過調(diào)節(jié)常底吹汽量不能完成常三線0#柴油凝點成績的卡邊操作。

4 討論

(1)借助Petro-SIM優(yōu)化軟件逐項改變影響柴油凝點的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)即使模擬各參數(shù)的極限調(diào)節(jié)也難以完成常三0#柴油凝點的卡邊控制，因此可以得出結(jié)論：只改變其中一項影響柴油凝點的參數(shù)不能完成0#柴油凝點的卡邊控制。

(2)該常壓模型構(gòu)建時的初始參數(shù)為常減壓裝置完成了0#柴油調(diào)節(jié)后的參數(shù)，只是未實現(xiàn)0#柴油凝點的卡邊控制，因此調(diào)節(jié)彈性已經(jīng)受限，而Petro-SIM模擬了各參數(shù)的極限值，在實際生產(chǎn)操作中更是不可能實現(xiàn)的，通過上述模擬操作只是確定各參數(shù)對常三線柴油凝點的影響程度，若將兩個以上的參數(shù)同時進(jìn)行調(diào)節(jié)時，也難以實現(xiàn)常三0#柴油凝點的卡邊控制。

(3)常三0#柴油凝點卡邊控制的限制因素是0#柴油95%餾出溫度、中段取熱量、汽油干點等參數(shù)。

(4)本次Petro-SIM模擬對于實際生產(chǎn)中影響常三柴油凝點的主要參數(shù)已全部完成了模擬調(diào)節(jié)，綜上所述得出結(jié)論：該混輸原油按目前的比例付裝置難以實現(xiàn)常三0#柴油凝點的卡邊操作。