食品級白油減壓汽提精制過程模擬研究

李雙濤，倪澤雨，倪嵩波，黃云國，郭超(中建安裝集團有限公司，江蘇 南京 210049)

0 引言

白油為無色、無味、無腐蝕性的特種礦物油品，脫除芳烴、硫、氮和氧等雜質，主要組分為環烷烴、烷烴，化學惰性好、光熱穩定性優，用途廣泛[1]。國內白油按品質分工業級、化妝品級與食品級三類。食品級白油在食品加工、醫藥、日化和化纖等行業具有廣泛的應用[2]，需求量增長迅速。目前，有關白油產品生產技術的文章主要集中在催化劑的研究和性能測試方面，對分餾工藝的研究相對較少。本文以某煉廠食品級白油生產裝置分餾過程進行建模，提出三步建模方法，產品參數達到國家標準指標值，進一步分析研究了加氫反應初期、末期不同反應溫度和減二線采出量對減壓汽提精制過程的影響。

1 減壓汽提精制過程

減壓汽提精制系統，含減壓塔和側線汽提塔兩套系統，側線汽提塔用以切割出窄餾程的白油產品。白油加氫生成物進入減壓塔的蒸發段，蒸發段下部設置汽提段和干燥段，減壓塔與側線汽提塔的熱源由汽提蒸汽提供，減壓汽提精制過程工藝流程如圖1所示。

圖1 減壓汽提精制過程工藝流程簡圖

白油加氫反應產物原料S1進入減壓塔蒸發段，減壓塔進料位置下部設置汽提與干燥段，采用過熱水蒸汽S2對原料S1汽提脫除輕組分S3，于塔頂移除系統，經塔頂冷凝器冷卻緩存于塔頂分液罐。減一線S4抽出分兩股物流，S7返回減壓塔作為中部回流，另一股物流經冷卻再細分為S5、S6兩股物流，S5返回減壓塔頂，控制減壓塔頂溫度。S6作為原料返回至加氫反應段。減二線S8分S9、S13兩股，S13返回減壓塔作為減二線回流，S9進入側線汽提塔，側線汽提塔塔底采用過熱水蒸氣S10汽提，側線汽提塔頂氣相S12返回減壓塔，側線汽提塔底油S11經冷卻后作為減二線產品送出裝置；減壓塔底白油產品S14經冷卻后送出裝置。

2 模型搭建

2.1 進料參數

本研究中所采用的原料油為經過兩段加氫后的低黏度等級的工業白油，具體參數如表1所示。

根據表1中給定的密度、黏度、餾程，在流程模擬軟件中對油品組分進行表征，然后再結合進料參數和操作參數，選擇適用于白油分餾過程的BK10物性方法進行模擬，進料參數如表2所示。

表1 油品性質

表2 進料參數表

減壓塔、側線汽提塔操作參數如表3所示。

表3 減壓塔操作參數

2.2 模型搭建

圖1所示，考慮流股S13用以調節進入側線汽提塔的物料流量，在搭建穩態模型時將其忽略。同理將S7忽略。因分離過程的復雜性，本文提出三步搭建模型方法。

Step1：依據物料平衡，建立減壓塔物料平衡流股，S1、S2、S3、S4-1、S5及S14，運行模型。

Step2：繼續添加減一線采出S6物流以及中段回流S7物流，運行模型。

Step3：最后添加側線汽提塔，采出量設定值則逐步增大至650 kg/h，運行模型。

三步模擬結果收斂。依據GB 1886.215—2016《食品安全國家標準食品添加劑白油》[2]，食品級白油共5個牌號，文章模擬對象為1號白油，模擬結果如表4所示。

表4 減底油產品參數模擬值與國家標準值對比

3 模擬分析

3.1 加氫反應溫度對產品指標的影響

因加氫催化劑活性隨反應進行性能降低，故加氫反應初期反應溫度較低為214 ℃，末期則需提高反應溫度以保證反應轉化率，反應溫度為267 ℃。通過比較產品指標數值，分析加氫反應初期、末期反應溫度不同的操作工況對減壓汽提精制系統的影響，結果如表5所示。

表5 加氫反應溫度對產品指標的影響

表5結果顯示，加氫反應初期、末期的反應溫度升高，減壓汽提精制系統的產品除減二線終餾點溫度(FBP)降低外，減二線和減底油產品的其他指標均提高，即減壓汽提精制系統能夠適應加氫反應末期的溫度升高工況。

3.2 減二線產品采出量對產品各指標的影響

前述1節過程工藝分析內容已介紹，減壓汽提精制過程共有3股物流采出，分別為減一線(S6)、減二線(S11)與減底油(S14)。減底油作為目標產品，而減二線的采出量則對減底油的產量、產品指標皆有影響，針對該點，模擬分析如圖2所示。

圖2結果顯示，減二線采出量增加，則減底油產量減少，且除減二線終餾點溫度在一定情況下不滿足產品指標外，其他各產品參數均滿足指標。因此，以目標產品減底油產量最大化原則，減壓汽提精制過程的采出操作參數，應在滿足各產品指標的情況下盡量降低減二線產品的采出量。圖2(a)結果顯示，減二線采出量為370 kg/h時，減二線的終餾點溫度臨近標準值。因此，減壓汽提精制過程的減二線采出量操作參數應控制在接近370 kg/h，塔底減底油產量為5 427 kg/h。

圖2 減二線采出量對各產品指標影響圖

4 結語

(1)文章采用三步逐級建立了減壓汽提精制過程的計算模型，且產物指標模擬計算值滿足GB 1886.215—2016《食品安全國家標準食品添加劑白油》[3]，為白油減壓汽提精制過程模型建立提供了參考，同時對復雜精餾過程建模提供一定的指導意義。

(2)利用模型分析了加氫反應初期、末期工況和側采量對減壓汽提精制過程的影響，所得結果可指導實際工業操作。