吴凡
（中国石化天津分公司 天津 300271）
摘要：以某公司 130万吨/年催化裂化装置为研究对象，采用Aspen Plus流程模拟软件，建立了与实际工况相吻合的催化裂化装置稳态流程模拟模型，通过对分馏塔、吸收塔、解吸塔、再吸收塔、稳定塔的模拟，了解各操作参数对装置性能的影响；通过对影响催化裂化装置汽油、柴油收率的关键操作参数进行灵敏度分析，优化操作，实现提高催化裂化装置效益的目的。
关键词：Aspen Plus;流程模拟;催化裂化
1、前言
通过Aspen流程模拟技术可以寻找装置生产瓶颈，以此来优化装置的操作条件，降低装置能耗，加强工艺人员对工艺机理的掌握，从而改善操作，获得经济效益，提高企业竞争力。本次流程模拟的主要目标，是建立催化裂化装置分馏系统和吸收稳定系统的Aspen Plus流程模拟模型，并进行如下研究：对催化裂化装置的分馏系统和吸收稳定系统的5个塔进行流程模拟；对装置操作进行优化分析；对影响装置汽柴油收率的关键操作参数进行敏感度分析，给出操作指导性方案。
2、基本工况模拟
本次模拟采用Aspen Plus流程模拟软件，建立催化裂化装置的流程模型。该催化裂化装置的主分馏塔选用PetroFrac模块，吸收塔、再吸收塔、解吸塔、稳定塔选用RadFrac模型。模型的物性方法分馏部分选用MXBONNEL,吸收稳定部分选用GRAYSON，依据实际工况对模型进行校核。
对分馏系统和吸收稳定系统进行模拟，模拟结果与实际比较如下：
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从上表计算结果可以看出用Aspen Plus建立的分馏和吸收稳定模型计算出来的模拟数据与装置的实际数据基本吻合，说明该模型对装置生产有一定的指导作用。
通过对比分析，得出以下初步结论：
（1）装置操作参数（流量、温度）、产品化验分析数据的准确性对模型的建立影响较大，此次建模中，经多次确定数据，反复验证，最终使各塔温度分布、产品馏程、流量与操作实际较为符合。（2）流程模拟中馏程、蒸汽压等分析方法可能与实际分析方法存在一定误差，对模拟有一定影响。（3）模型建立过程以现场操作参数为主，各塔侧线温度、流量与装置基本上相符，考虑各中段回流量为孔板测量，存在一定误差，调整流量具有一定合理性，同时须进一步对催化塔各中段回流量进行校核，以确定模型准确性。（4）在模拟时发现，模型建立过程中受限较大，数据更改空间较小，致使模型不易收殓。同时发现现有结果虽然和实际较为符合，但塔板效率分布不均匀。
3、模型分析
3.1对分馏系统主要质量控制指标进行敏感度分析
（1）增大顶循回流量，粗汽油干点降低，粗汽油流量下降。控制合适的顶循流量，在满足汽油干点合格的前提下，多产汽油。（2）提高顶循返塔温度汽油干点上升，粗汽油流量增大，选择合适的顶循返塔温度，在保证汽油干点合格的前提下，最大限度的增产汽油。（3）增大一中流量，柴油干点(95%)下降， 在不影响分馏塔总体热平衡和热量分布的前提下，控制合适的一中流量，保证柴油95%在合理的范围内。（4）增大一中返塔温度,柴油干点(95%)上升。
3.2对吸收稳定稳定系统主要控制指标做敏感度分析
（1稳定塔压力增高，汽油蒸汽压增大。稳定塔塔底温度升高，汽油蒸汽压下降。（2）稳定塔回流比增大，汽油蒸汽压下降，液态烃C5以上组分含量下降。选择合适的回流比，既能保证汽油蒸汽压合格，又能最大限度的减少液态烃中C5的含量。（3）吸收塔补充吸收剂流量增加，干气C3以上组分含量降低，但增大补充吸收剂流量会增加装置能耗,流量的增加要保证在一定的限度,在C3质量合格的前提下，减少稳定汽油补充吸收剂，降低装置能耗，实现产品质量合格和经济效益的平衡。
4、经济效益评估
4.1间接效益
(1)对分馏系统汽油和柴油干点质量调整，参考汽油和柴油干点的灵敏度曲线，使调整汽油干点变得更加简单直接，提高了汽油和柴油的质量合格率。(2)在满足干气C3质量的前提下，使用合适的补充吸收剂的量，减少汽油内循环，达到降低装置能耗的目的。(3)根据稳定塔压力、稳定塔底温度、稳定塔回流比对汽油蒸汽压的灵敏度分析曲线，可以使调节汽油蒸汽压变得更加的简单直接，提高汽油质量的合格率。
4.2直接效益
调整分馏塔的操作，降低汽油和柴油的重叠度。通过调整分馏塔的精馏效果入手，提高分馏塔的分离精度，使柴油中的汽油组分进一步的分离，减少汽柴油的重叠现象，增加汽油产率。措施：
(1)优化工艺参数，相应提高分馏塔的塔底气相温度，由以前的375℃提高到385℃以上，使分馏塔的热负荷上移，增加中上部分离过程所需的热量，提高精馏效率。(2)对分馏塔顶部温度实施精确控制，范围在±1℃，并且靠控制指标上限。通过对塔顶温控的调整，保证塔顶温度的稳定。(3)在满足工艺条件的情况下，根据实际情况适当降低分馏塔顶循环回流量，将顶循返塔液相温度从70 ℃降低到67 ℃，确保汽油组分充分分离。通过模拟优化操作，调整操作条件，使得汽油和柴油的重叠度大大降低，每月直接效益达40万元。
5、结语
（1）通过流程模拟，可以对催化装置关键操作参数或质量指标之间进行灵敏度分析，了解相互关系，明确操作调整后的发展趋势，快速调整产品质量，提高装置轻油收率等技术经济指标，满足生产需要，提高装置经济效益。
（2）通过对分馏系统和吸收稳定系统进行模拟计算，可以准确得到模拟流程中各物流的性质、各精馏塔板上气液负荷及温度分布，清楚了解各操作参数的变化及对分馏塔各控制目标的影响，加深对分馏操作和吸收稳定操作中各变量之间关系的认识，提升对催化装置操作的理论理解。
（3）根据不同的生产方案调整分馏中段及顶部取热负荷，在满足质量要求下做到汽油尾部和柴油头部的转换。利用灵敏度分析可以量化，为快速调整提供依据。
参考文献
[1]陈俊武 ,许友好.催化裂化工艺与工程（第三版）[M].北京:中国石化出版社
[2] 熊杰明，李江保.化工流程模拟Aspen Plus实例教程（第二版）[M]：化学工业出版社
作者简介：吴凡，工学学士，工程师，毕业于天津大学。目前主要从事炼油催化裂化装置工艺技术管理工作。