焦化富气的流程模拟和改进课程模板.doc

焦化富气步骤模拟和改善摘 要在石油加工过程中产生碳二组分（C2）、液化气组分（LPG）等组分，加以回收会对经济效益和社会效益产生很大影响。各炼油厂多年来逐步对C2、LPG等有用组分回收技术进行改造,经过采取新工艺和新型催化剂，使产气率大幅度提升，取得了显著经济效益。某厂采取吸收稳定系统回收焦化富气，因为扩产原因，该厂存在着严重“干气不干”问题。关键表现在两方面：1、该吸收稳定系统产出干气中LPG组分严重超标，干气中LPG浓度平均在10%左右，远超出设定浓度指标，造成液化气损失增大。2、解析塔底富液中C2含量超标，造成稳定塔塔顶产生大量不凝气。稳定塔顶不凝气流量约1700Nm3/h，含有大量LPG组成，返回压缩机前入口，增加了整个系统负荷，深入造成干气不干现象。所以有必需对该系统进行改善以克服以上问题。本文采取HYSYS模拟软件，对该富气吸收稳定步骤进行步骤模拟和步骤改善，并经过步骤调整，确定优化步骤。本论文在模拟原步骤基础上，采取了低温/冷凝-精馏过程改善原步骤，使干气中碳三以上组分（C3+）含量降至5%；针对降低干气中LPG损失率、增加C2吸收率目标，确定解吸塔塔底温度控制在160为宜；针对C2作为产品从新增精馏塔产出要求，为提升C2和LPG在新增塔收率，优化新步骤，吸塔塔底温度控制在155为宜，经济性显著增加。 关键词：焦化富气；干气回收；延迟焦化；HYSYS模拟目 录摘 要I第1章 引 言11.1 焦化富气回收步骤改善及模拟关键意义11.2 中国外发展情况21.3 中国外发展情况31.3.1 各企业发展现实状况31.3.2 中国石油加工工艺技术发展51.3.3 延迟焦化51.4 焦化富气处理系统71.4.1 焦化富气71.4.2 吸收稳定系统71.4.3 吸收稳定过程同传统吸收过程比较91.4.4 选择合适吸收条件91.4.5 解吸塔进料方法101.4.6 控制适宜解析温度101.4.7 分析吸收和解析过程111.4.8 焦化产品介绍121.5 HYSYS介绍121.5.1 HYSYS模拟计算系统特点和功效131.5.2 HYSYS模拟计算系统关键物性计算方法151.5.3 HYSYS模拟计算系统中不足161.6 设计总体构想16第2章 步骤模拟182.1 设计任务182.2 原步骤图介绍182.2.1 原步骤设计参数202.3 新步骤介绍282.3.1 经济评价312.3.2 环境影响31第3章 步骤优化323.1 优化干气组分323.1.1 参数调整对系统影响323.1.2 结果分析433.2 优化C2、LPG收率443.2.1 参数对系统影响443.2.2 结果分析50结 论51参 考 文 献52致 谢53第1章 引 言1.1 焦化富气回收步骤改善及模拟关键意义炼油工业中，延迟焦化是一个关键原油二次加工过程。吸收-稳定过程在催化裂化中作用是将富气、粗汽油分离成干气、液化气和蒸汽压合格稳定汽油。各炼油厂多年来逐步对反应-再生系统进行技术改造，经过采取新工艺和新型催化剂，使产气率大幅度提升，取得了显著经济效益。和此同时，各炼厂还试图深入提升催化加工量，因为产气量和处理量增加，吸收-稳定系统往往不能适应这种改变，取得更大经济效益和社会效益1。多年来，为了面向市场需求深入提升产品综合经济效益，又以生产液化石油气和柴油为关键产品生产方案组织生产，要求熄灭火炬，降低干气中C3 及其较重组分(C3 及其较重组分含量3 %(V) )。这就要求吸收稳定系统必需进行优化操作技术，优化控制条件，以增加目标产品，最大程度节能增产，提升经济效益。焦化富气回收步骤，加工催化裂化分馏塔塔顶油气分离器粗汽油和富气，将干气(C2和C2以下) 分离，得到蒸汽压满足要求汽油和残留物指标合格液化气。为了确保产品质量和平稳操作，吸收稳定系统需达成以下指标：干气尽可能干，C3含量小于3%(体积分数) ; 液化气中C2 含量小于2 %(体积分数) 。以往，我们比较重视系统操作对总液收(汽油+ 柴油+ 液化气收率) 影响，忽略了吸收稳定系统操作对于总液收影响。实际上，吸收稳定系统不仅决定汽油、液化气产品质量，而且对装置液收有一定影响.关键是干气带走C3 及其以上组分， 所谓干气“不干”， 其对装置液收影响没有引发足够重视。某厂从现在现场运行数据显示，因为实际操作中富气和粗汽油处理量远大于设计能力，造成吸收塔，解析塔分离效率远低于设计值，虽将塔板形式进行了改善，仍达不到理想效果。现在系统效果差关键表现在两方面：1、干气不干，该吸收稳定系统产出干气中液化气（LPG）组分严重超标，干气中LPG浓度平均在10%左右，远超出设定浓度指标。2、解析塔底富液中C2含量超标，造成稳定塔塔顶产生大量不凝气。稳定塔顶不凝气流量约1700Nm3/h，含有大量LPG组成，返回压缩机前入口。所以，需对该厂装置进行改造。1.2 中国外发展情况石油加工工艺研究能够追溯到19世纪90年代，当初炼油界先驱者McAfee在试验室发觉采取三氯化铝作催化剂能够促进裂化反应，从而提升汽油产率。Gulf石油企业据此于19建立了第一套工业化装置。采取固体酸性催化剂Huodry催化裂化工艺开发是炼油技术中一个空前成就。美国Vacuum石油企业利用这一技术于1931年建成3500t/a中型装置，取得了工业化数据。1936年4月6日，第一套100kt/a固定床催化裂化工业装置开始运转。固定床催化裂化存在无法克服缺点:设备结构复杂，操作繁琐，控制困难。为克服固定床工艺缺点，实现催化剂在反应和再生操作之间循环，移动床催化裂化工艺应运而生2。1948年HPC企业开发了Huodriflow移动床催化裂化过程，并于1950年投产了第一套350kt/a工业化装置。其关键特点是反应器放在再生器顶部。然而移动床忽略了催化剂颗粒过大带来传质阻力，所以被流化催化裂化逐步替换。流化催化裂化开发最初是从螺旋输送粉剂这一开发项目开始，粉剂应用是发明流化催化裂化和多种流化床关键。早在本世纪二十年代，美国麻省理工学院W.K.Lewis就提出“利用磨粉催化剂沉降分离特征，采取一个密相流化床”。第一套工业流化催化裂化装置于1942年建成投产，到1952年W型流化催化裂化装置投产。50年代前后不少大石油企业推出了自己两器配置形式，使采取密相流化床反应器催化裂化技术趋向成熟。50年代中期，UOP企业就推广直提升管高低并列式装置设计，这种装置已靠近于现代提升管装置，它可采取密相操作，也能够在催化剂床层低到汽提段内情况下操作。伴随沸石催化剂推出，这种型式演变成全提升管催化裂化工艺3。1.3 中国外发展情况1.3.1 各企业发展现实状况1）Kellogg企业重油催化裂化(HOC)是Kellogg企业推出技术，这种装置和垂直外提升管经横管和分离器相通，出口有粗旋风分离器。再生器装有内取热盘管和外取热器。2）UOP企业UOP企业设计高效再生流化催化裂化装置特点是:提升管出口装有催化剂和油气快速分离设施，降低其接触时间，降低反应器内旋风分离器催化剂负荷;形状独特快速床再生器(烧焦罐)能使空气和催化剂接触良好，大幅度地提升了烧焦强度;这种装置降低了催化剂藏量，为维持催化剂活性所需加入新鲜催化剂量能够降低。RCC技术也是以UOP企业为主开发一个工艺。其技术特点是:再生器为两段逆流再生，第一段采取逆流烧焦不完全再生，焦炭中全部氢和80%一90%碳被烧掉。第二段采取高氧完全再生，使再生催化剂含炭量降低;催化剂上重金属是经过高温烃类气流和水蒸汽作用而达成钝化；采取新雾化喷嘴，较低反应压力，注入稀释剂，尽可能缩短反应时间，以降低生焦，提升液体产品收率;提升管出口设有效果很好弹射式快分，降低二次反应；再生器设置有下流式外取热器。90年代初UOP企业又推出了CCC工艺(可控制催化裂化)。可控制催化裂化集工艺设计、催化剂配方和工艺操作条件之大成，以生产质量最好产品。3）Shell石油企业投产第一套重油催化裂化装置特点为:采取高效进料催化剂混合系统和短接触时间提升管反应器，使之降低焦炭和气体生成量，同时使用了钝化剂;采取分段汽提，包含从分离出来催化剂中快速汽提出烃类和第二段汽提器中高效地解吸出剩下烃类;采取高效再生器限制焦炭放热量，许可热量以C0形式传输给C0锅炉;采取性能可靠取热器，调整装置热平衡。4）Stone&Wbester企业建成投产重油催化裂化装置，增设了第二再生器，掺炼渣油百分比提升到30%一40%。1982年又将同轴式催化裂化装置改成重油催化裂化工艺，新设叠置式两段再生器及反应器，采取了优异进料喷嘴及其它技术结果特点有：(1)认为原料中残炭和生焦率无关，当处理残炭原料时，生焦率为6%一7%，装置不设取热设施。(2)采取两个再生器进行再生。催化剂从第一再生器到第二再生器，两个再生器烟气自成系统。第二再生器旋风分离器设在器外，再生器内无其它构件，可承受高温。(3)使用金属钝化剂，效果很好。(4)要求原料中氢含量在12%很好，最低为8%。(5)使用了高效雾化喷嘴。(6)推荐采取超稳沸石(USY)催化剂。5）其它企业Lumus企业开发催化裂化装置1998年已经有13套建成投产。在设计中采取了优异反应系统和高效催化剂汽提器，和专有进料喷嘴。再生系统为快速床单段再生。一个采取被称为下一代催化裂化(NExcc)技术催化裂化装置在芬兰Nesteoy企业实现工业化，它采取两个组合循环流化床反应器，其中一个作为裂化反应器，另一个作为催化剂再生器，两个流化床反应器同用一个承压外壳，而且裂化反应器放在再生反应器之内。另外，用多入口旋分器替换了常规旋分器4。NEXCC装置反应温度为600650，汽油和轻烃产率可达85%90%，设备尺寸只有相同规模催化裂化装置三分之一左右，建设费用估量低40%50%。1.3.2 中国石油加工工艺技术发展1965年5月5日，中国第一套流化催化裂化装置在抚顺石油二厂建成投产，处理量为0.6Mt/a，两器型式采取同高并列式。1977年12月，在洛阳石油化工工程企业(LPEC)试验厂建成投产了中国第一套50kt/a同轴式器内两段再生催化裂化装置。1978年武汉石油化工厂(0.6Mt/a)、乌鲁木齐石油化工总厂(0.6Mt/a)和镇海石油化工总厂(1.2 Mt/a)相继建成高低并列式提升管催化裂化装置。北京设计院和荆门石油化工总厂合作把该厂原有催化裂化装置改造成提升管快速床再生催化裂化装置，采取了含有外循环管烧焦罐，取得了很好效果。为了深入增加再生系统处理能力，洛阳石油化工工程企业为高桥石油化工企业炼油厂和锦州炼油厂装置改造设计中采取了后置烧焦罐式两段再生，提升了装置处理能力。中国原油大多偏重，所以，重油催化裂化早就引发中国炼油界重视。大庆常压渣油催化裂化技术攻关成功，推进了中国渣油催化裂化技术发展，而且已扩展应用于其它原油常压渣油和高残炭原料。中国渣油催化裂化技术，经过多年研究和生产实践，已经掌握了原料雾化、内外取热、提升管出口快速分离、重金属钝化、催化剂预提升等整套渣油催化裂化基础技术，同时系统地积累了很多成功操作经验5。1.3.3 延迟焦化延迟焦化和热裂化相同，只是在短时间内加热到焦化反应所需温度，控制原料在炉管中基础上不发生裂化反应，而延缓到专设焦炭塔中进行裂化反应，“延迟焦化”也正是所以得名。延迟焦化装置关键由8个部分组成：（1）焦化部分，关键设备是加热炉和焦炭塔。有一炉两塔、两炉四塔，也有和其它装置直接联合。（2）分馏部分，关键设备是分馏塔。（3）焦化气体回收和脱硫，关键设备是吸收解吸塔，稳定塔，再吸收塔等。（4）水力除焦部分。（5）焦炭脱水和储运。（6）吹气放空系统。（7）蒸汽发生部分。（8）焦炭焙烧部分。中国选定炉出口温度为495500，焦炭塔顶压力为0.150.2 Mpa。延迟焦化原料能够是重油、渣油、甚至是沥青。延迟焦化产物分为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。对于国产渣油，其气体收率为7.010%，粗汽油收率为8.216.0%，柴油收率为22.028.66%，蜡油收率为23.033.0%，焦炭收率为15.024.6%，外甩油为13.0%。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化关键产品，但其质量较差。焦化汽油辛烷值很低，通常为5164（MON），柴油十六烷值较高，通常为5058。但两种油品烯烃含量高，硫、氮、氧等杂质含量高，安定性差，只能作半成品或中间产品，城经过精制处理后，才能作为汽油和柴油调和组分。焦化蜡油因为含硫、氮化合物、胶质、残炭等含量高，是二次加工劣质蜡油，现在通常掺炼到催化或加氢裂化作为原料。石油焦是延迟焦化过程关键产品之一，依据质量不一样可用做电极、冶金及燃料等。焦化气体经脱硫处理后可作为制氢原料或送燃料管网做燃料使用6。正是因为延迟焦化上述优点，使得延迟焦化在中国得到了快速发展，这关键是因为：（1）延迟焦化是处理柴汽比供需矛盾有效手段。这是因为中国原油普遍偏重，且含蜡量高，柴油收率低，中国原油柴油馏分收率比国外原油平均低57百分点。所以现在中国每十二个月大约进口80104t柴油，同时不得不出口30104t汽油，以求中国供需平衡。其次是因为中国炼油企业二次加工均以催化裂化为主，柴汽比低（延迟焦化为1.94，催化裂化为0.56），所以发展延迟焦化是处理柴汽比供需矛盾，增产柴油有效措施。（2）延迟焦化和加氢裂化相比，延迟焦化尽管存在轻质油产品安定性差、操作费用低（加工费约为加氢裂化操作费用1/21/3），使其含有较强竞争力。因为延迟焦化含有投资少，操作费用低，转化深度高等优点，延迟焦化已发展成为渣油轻质化最关键加工方法之一。所以，在现在中国资金担心，轻油产品尤其是柴汽比供需矛盾突出情况下，延迟焦化是处理这一矛盾较理想手段之一7。因为延迟焦化工艺原料适应范围广、轻油收率高、投资和操作费用低，已成为当今石油加工关键手段。依据 年美国SFA 太平洋企业统计，世界渣油加工能力约占原油一次加工能力20%，其中焦化加工能力占渣油加工能力31%， 热裂化和减黏裂化占26%，渣油加氢占17%， 渣油催化裂化占24%， 剩下为溶剂脱沥青。可见延迟焦化是世界上最关键加工工艺之一。伴随原油供给劣质化、重质化，中国延迟焦化加工能力不停增加关键是因为：（1）延迟焦化是处理柴汽比供需矛盾有效手段（2）延迟焦化和加氢裂化相比，延迟焦化尽管存在轻质油产品安定性差、操作费用低（加工费约为加氢裂化操作费用1/21/3），使其含有较强竞争力。1995年中国延迟焦化装置加工能力1348万吨，1999年达成2063万吨， 年超出5000万吨，估计将达成7000万吨。延迟焦化加工能力已经远远超出催化裂化加工渣油3500万吨能力，位居中国渣油加工首位8。1.4 焦化富气处理系统1.4.1 焦化富气石油产品经延迟焦化，从催化分馏塔塔顶将流出粗汽油和焦化富气。其中焦化富气中含有大量甲烷、乙烷等有用物质。经加工能够得到焦化干气、液化石油气等有用物质。1.4.2 吸收稳定系统吸收稳定系统是催化裂化装置中后处理部分，它未来自催化分馏塔顶粗汽油和富气加工成干气、液化气和稳定汽油产品。吸收稳定系统任务是以压缩富气中生产质量合格稳定汽油，液化石油气和干气。其关键控制指标是稳定汽油蒸汽压、干气中C3 及其较重组分含量3 % ，和液化石油气中硫化氢含量。多种气体在液体中全部有一定溶解度， 当气体和液体接触时，气体溶解于液体中浓度逐步增加直至饱和。当溶质在气相中分压大于它在液相中饱和蒸气压时， 此压力差即是吸收过程推进力; 反之，溶质自液相逸入气相时， 即为解吸过程。八十年代对吸收稳定提出以下技术指标：(1)干气中C3含量为3%(V/V);(2)液化气中C2含量为3% (V/V);(3)正常操作条件下停出不凝气，并使C3回收率达92%以上，C4回收率达97%以上9。吸收解吸系统工艺步骤经历了两个关键发展阶段: 单塔步骤阶段和双塔步骤阶段。单塔步骤即吸收、解吸两个相反过程在同一塔内进行，因为相互影响，操作难以稳定，分离效果差10。60年代，国外开始出现双塔步骤工艺，70年代末中国新建催化裂化装置也陆续采取了这一工艺。同时，对已经有装置进行改造时也纷纷将单塔步骤改为双塔步骤。该工艺特点是:吸收、解吸两个工艺过程分开进行，解吸气、富吸收油经冷却后同时进入汽液平衡罐，和压缩富气接触，进行两相间传热、传质操作。这么，汽液平衡罐相当于一块理论板，在提升吸收效果同时，使解吸塔操作更易于调整，乙烷解吸率提升。而且因为吸收塔气相进料因温度下降而对应降低，所以相对降低了吸收剂用量和吸收塔和稳定塔负荷。进入90年代，中国部分炼厂对吸收解吸系统改造及研究侧重于用规整填料替换浮阀塔板、优化换热步骤、解吸塔双股进料和解吸塔低温进料。吸收稳定特点：(1) 压力越高对吸收越有利，但压力增至一定后，对提升吸收率作用并不显著，反而会显著地增加气体压缩所需动力消耗。(2) 温度对吸收效率影响很大，温度愈低，效率愈高。为了降低吸收温度， 通常设置中间冷却器，从吸收塔中部移出吸收过程产生热量。(3) 理论塔板数越多，越有利于达成吸收和解吸气液相平衡，但工程投资也越大。其中富气吸收稳定装置步骤关键由吸收塔、解吸塔、再吸收塔和稳定塔组成。现在生产中使用单塔步骤， 其特点为：富气经压缩冷却后，在平衡罐分为气液两相， 分别进入吸收段和解吸段。吸收段底部富吸收油直接进入解吸塔段， 解吸段顶部解吸气直接进入吸收段。这种单塔步骤吸收效果最差11。1.4.3 吸收稳定过程同传统吸收过程比较利用传统吸收工艺分离干气中H2S过程中，H2S在胺液中溶解度较干气中其它烃类组分大得多，在吸收塔底得到富胺液(H2S富集，烃类含量很低)，塔顶得到净化干气。富胺液经过一个低压闪蒸罐就能够将胺液中溶解少许烃类脱除。富胺液进人再生塔再生得到贫胺液和H2S气体。也就是说传统吸收操作过程是:吸收塔(或加闪蒸罐)、再生塔。富气中C2和LPG组分分离采取吸收稳定工艺，富气进人吸收解吸系统得到C2组分(干气)和脱乙烷汽油。然后在稳定塔内用分馏工艺将稳定汽油和LPG分离，稳定塔即是吸收剂再生塔。催化裂化富气分离步骤是:吸收解吸系统一稳定塔(吸收剂再生塔)。相比于分馏过程中气液相之间双向传质，传统吸收操作中关键进行是气相到液相单向传质。富气吸收塔采取汽油作为吸收剂，必需有一个配套解吸C2组分解吸塔，和设置解吸气返回吸收塔步骤，是因为汽油对C2和C3等组分吸收选择性不很高物性所决定。所以，吸收解吸系统在压缩富气中C2:和LPG组分和分离过程中起到类似传统吸收过程单独吸收塔(或加闪蒸罐)作用。经过解吸气不停在吸收和解吸之间循环实现选择性吸收，填补吸收剂对气相各组分吸收选择性差缺点，以完成有效分离过程12。1.4.4 选择合适吸收条件在吸收压力不变情况下，吸收温度是影响吸收效果关键原因。吸收温度低，气体溶质溶剂度大，吸收速度快，有利于提升吸收率。降低循环水温度，增加吸收塔一中、二中回流，兼顾气压机工况和能耗，控制粗汽油冷后温度在4045 ，控制稳定汽油温度，全部能够控制吸收温度。控制贫吸收油温度， 使再吸收塔温度小于45 ，确保再吸收塔吸收效果。确保足够油气比。油气比是指吸收油(粗汽油和补充吸收剂) 量和进塔压缩富气量之比。当催化装置处理量和操作条件一定时，吸收塔进气量基础不变，分馏来粗汽油量基础不变，油气比大小就取决于补充吸收剂量，增加补充吸收剂量，油气比增加，吸收推进力大，有利于吸收。通常可认为压缩富气密度是2kg/ m3 ，通常吸收油和压缩富气重量比约为2，由压缩富气量就能够推算出适宜补充吸收剂量;还有一个算法是补充吸收剂量和粗汽油量之比为0.71.313 。1.4.5 解吸塔进料方法解吸塔按进料方法可有以下多个 ：（1）热进料料方法经过凝缩油和稳定汽油换热后进人解吸塔。优点是能够降低塔底再沸器热负荷但解吸气量较大，增大了吸收系统负荷及冷却负荷， 使吸收效果差。（2）冷进料方法进料不预热进入。优点是解吸气较少，吸收效果好缺点是解吸塔底再沸器所需热量增加。（3）冷热双股进料方法：凝缩油分为冷热两股， 冷热进料分别进入到解吸塔顶部和中上部。该步骤在一定程度上综合了冷、热进料优点。（4）中间换热步骤采取冷凝缩油直接进解吸塔顶部， 在解吸塔中部设置一个利用稳定汽油热源中间再沸器， 避免双股进料步骤存在轴向传质返混问题， 更充足结合了冷、热两种进料方法优点。塔底再沸器热负荷和热进料靠近， 吸收效果及吸收系统冷却负荷和冷进料几乎相同14。1.4.6 控制适宜解析温度控制适宜解吸温度，不仅能确保稳定塔平稳操作，确保液化气中C2 含量小于2 %(体积分数)，对于确保吸收塔吸收效果相关键意义。因为本装置吸收、再吸收塔负荷以至设计极限，解吸温度高，富气量多，就会影响吸收和再吸收塔吸收效果，所以解吸温度不宜太高。另外，反再系统操作条件改变，影响气体组成改变，解吸温度应作合适调整。实践证实，热旁路控制阀能够完全关闭，稳定塔操作压力由解吸塔底温控制，这么既能确保液化气中C2 含量不超标，也能使干气中C3 及以上组分含量尽可能低，在一定程度上提升总液收。1.4.7 分析吸收和解析过程吸收解吸系统进行分离关键组分是C2/C3，若将C2/C3分离改用蒸馏操作，依据蒸馏分离原理，在塔顶C2必需使组分冷凝成液相，所以需要更高压力及进行深度冷冻” 。这里，前面第一句对关键组分认定是正确，后面见解就值得商榷了。从理论和数据两方面进行。第一， 从蒸馏基础理论进行分析。也即依据分离原理和相平衡基础知识进行分析。采取油吸收蒸馏塔替换吸收塔，只要压力相同，塔顶采出物料组成基础相同， 其塔顶温度应该是差异不大。依据相律，自由度等于组分数减相数加。对于二元气液平衡体系，自由度为2。也即只要压力、组成一定，温度就一定多元体系自由度大部分，但近似来看， 若压力一定、轻重关键组分浓度相近， 其平衡温度也会大致靠近。新老两种步骤，塔操作压力相近，贫气组成类似， 所以两种步骤塔顶气相采出温度也是相近，根本无需使大量C2组分冷凝成液相。另外，需要着重指出是新步骤所提出蒸馏塔不一样于常规蒸馏塔，而是油吸收蒸馏塔，因为补充吸收剂作为重组分从塔顶加入，较大改变了塔顶相平衡，所以塔平衡温度并不会很低。第二， 从具体模拟数据分析。对中国套不一样规模催化裂化生产装置吸收稳定系统进行过新步骤和现有步骤模拟计算和比较工作，模拟结果均表明新步骤要优越得多。新老步骤塔顶压力、温度相近，液相中摩尔分数全部在64， 这说明上述理论分析是正确。新老步骤粗汽油和补充吸收剂进料温度均为40，老步骤塔顶无冷凝器，因为吸收热影响，塔顶温度较高为45.5 新步骤塔顶设冷凝器， 冷后温度能够降到39.8，该温度水冷即可达成，在工程实施上无任何困难。贫气能够降到较低温度也是新步骤优点之一。1.4.8 焦化产品介绍干气是以甲烷为主，同时含有氢气、C2和少许一氧化碳等，是易燃易爆窒息性气体，比重比空气轻，极易燃烧。液化石油气(LiquefiedPetroleumGas，简称LPG)关键组分是丙烷（超出95%），还有少许丁烷。LPG在合适压力下以液态储存在储罐容器中，常被用作炊事燃料。在国外，LPG被用作轻型车辆燃料已经有很多年。稳定汽油，化工过程中蒸出，脱去C3和C4气态烃类汽油。1.5 HYSYS介绍Hyprotech 企业创建于 1976 年，是世界上最早开拓石油、化工方面工业模拟、仿真技术跨国企业。其技术广泛应用于石油开采、储运、天然气加工、石油化工、精细化工、制药、炼制等领域。它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导地位。 Hyprotech 已经有 17000 多家用户，遍布80多个国家，其注册用户数目超出世界上任何一家过程模拟软件企业。现在世界各大关键石油化工企业全部在使用 Hyprotech 产品，包含世界上名列前茅前 15 家石油和天然气企业，前 15 家石油炼制企业中 14 家和前 15 家化学制品企业中 13 家。 化工步骤模拟软件是由化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法及计算机技术等多学科理论在计算机上实现综合模拟系统。大家为了分析实际工况，找出最好操作条件，不得不冒极大风险用实际装置做试验，而得到只是一些特定条件下回归公式。动态软件将时间变量引入系统，即系统内部性质随时间而变。它将稳态系统、控制理论、动态化工、热力学模型及动态数据处理有机地结合起来，经过求解巨型常微分方程组进行动态模拟。这种软件要求计算机含有强大计算功效及多任务操作系统，过去只能在大型机上运行，且因操作复杂，只能少数人享用。HYSYS因其优异集成式工程环境、强大动态模拟功效、内置人工智能、数据回归包等一系列特点而广泛应用于化工过程模拟计算中。现已经成为世界上最优异化工模拟软件之一，它含有操作简单、功效强大、模拟正确等优点，是模拟复杂化工过程关键工具。HYSYS以含有十几年世界各地化工、石油领域应用历史HYSIM为坚实基础。HYSYS包含更多、更复杂物性计算包及单元操作14。为了能愈加快速、正确地得到计算结果，增加了强大初始化及快速迭代计算工具。同时还增加了系统优化、反应蒸馏、优异变量计算表、用于控制研究控制器和传输函数发生器。利用HYSYS功效即可完成对焦化富气回收步骤改善模拟。1.5.1 HYSYS模拟计算系统特点和功效HYSYS模拟计算系统含有以下特点和功效：最优异集成式工程环境：在这种集成系统中，步骤、单元操作是相互独立。步骤只是多种单元操作这种目标集合，单元操作之间靠步骤中物流发生联络。在工程设计中稳态和动态使用是同一个目标，然后共享目标数据，不须进行数据传输。所以在这种优异且易于使用系统中用户能够得到最大效益，对复杂工艺步骤往往要分成多个部分模拟。强大动态模拟功效：动态模拟方法及过程是步骤稳态模拟收敛后，首先定义单元操作动态数据（如分离器几何尺寸、液位高度等），安装控制仪表，然后就能够进入动态，开始动态模拟。动态模拟过程中，能够随时调整温度、压力等多种工艺变量（这就是Windows多任务），观察它们对产品影响和改变规律。还能够随时停下来，转回静态。干板开车：任何容积式设备全部能够在没有物料条件下开车开启。分馏塔干板开车（尤其是分凝器塔）是动态模拟技术中一大难题。HYSYS能实现这一功效，这对装置开工方案研究有着十分关键意义。内置人工智能：在系统中设有些人工智能系统，在全部过程中全部能发挥很关键作用。当输入数据能满足系统计算要求时，人工智能系统会驱动系统自动计算。当数据输入发生错误时，该系统会告诉你哪里出了间题。数据回归包：数据回归整理包提供了强有力回归工具。用试验数据或库中标准数据，经过该工具用户可得到焓、气液平衡常数K数学回归方程（方程形式可自选）。用回归公式能够提升运算速度，在特定条件下还可提升计算精度。物性计算包：HYSYS提供了一组功效强大物性计算包，它基础数据起源于世界富有盛名物性数据系统，并经过严格校验。这些数据包含16000个交互作用参数和1500多个纯物质数据。物性估计系统：对于HYSYS标准库没有包含组分，可经过定义假组分，然后选择HYSYS物性计算包自动计算基础数据。事件驱动：在研究方案时，须要将很多工艺参数放在一张表中。当改变一个或多个变量时，另部分也要随之而变，算出结果也要在表中自动刷新。这种几处显示数据随计算结果同时自动改变技术就叫事件驱动。经过这种路径能使工程师对所研究步骤有更根本了解。DCS接口：HYSYS经过动态链接库DLL和DCS控制系统链接。装置DCS数据能够进入HYSYS，而HYSYS工艺参数也能够传回装置。工艺参数优化器：软件中增加了功效强大优化器，它有五种算法供您选择，可处理无约束、有约束、等式约束及不等式约束问题。其中序列二次型是比较优异一个方法，可进行多变量线性、非线性优化，配合使用变量计算表，可将愈加复杂经济计算模型加入优化器中，以得到可获最大经济效益操作条件。夹点分析工具：利用HYSYS夹点分析技术可对步骤中热网进行分析计算，合理设计热网，使能量损失最小。方案分析工具：一些变量按一定趋势改变时，其它变量改变趋势怎样，了解这些对方案分析很关键。多种塔板水力学计算：HYSYS增加了浮阀、填料、筛板等多种塔板计算，使塔热力学和水力学同时处理。任意塔计算：以前接触软件中全部分馏塔全部是软件商提供一个最全塔，然后让用户自己选择保留部分。在HYSYS中，因为采取了面向目标编程工具，塔板、重沸器、泵、回流罐等全部是相互独立目标，大家能够任意组合这种目标，而完成多种多样任意塔，十分方便。非序贯模拟技术：序贯模拟是指模拟软件中多种单元操作入口和出口是固定，即数据不能在出口给定，而反算入口状态，即所谓倒推式计算，因为HYSYS系统中物流是智能，物流数据是能够沿任意方向传输，所以就能够完成倒推式计算，这就是非序贯模拟技术，这种方法最普遍实例之一就是在计算火炬放空系统中，已知尾部压力而倒推出上游应含有压力。1.5.2 HYSYS模拟计算系统关键物性计算方法正确选择物性计算方法，对步骤模拟正确性和可靠性起着至关关键作用。在实际工厂步骤模拟中，对于不一样物系应选择和之相对应物性计算方法，才能得到和实际工况比较靠近计算结果，这么建立起模拟平台才是可靠和有意义。HYSYS可提供物性计算方法有很多，鉴于石化工厂分离组分繁杂，气液平衡数据匮乏情况，采取HYSYS提供灵活可估计性状态方程集。HYSYS模拟系统热力学方程有：Peng Robinson方程、PRSV方程和Sour PR方程等20余种热力学方程。该集关键针对于极性和非极性及轻气相混合物。这些方法对高温、高压，混合物靠近临界点，和液液高压分离情况均能适用。HYSYS中物性包应用能够估计理想和非理想状态下多种混合物物性。HYSYS提供方程（PR和PRSV）应用于严格烃类处理系统、重烃系统蒸汽压力模型、蒸汽相关性用于估计实际蒸汽物性等实际化工系统中模型。全部这些方程有她们固有限制条件，用户能够依据具体条件选择方程。1.5.3 HYSYS模拟计算系统中不足现在困扰气体膜分离关键问题是模拟计算。膜分离步骤设计和运行需要经过模拟计算指导，所以就需要应用到化工模拟计算软件辅助。HYSYS因其优异集成式工程环境、强大动态模拟功效、内置人工智能、数据回归包等一系列特点而广泛应用于化工过程模拟计算中。现已经成为世界上最优异化工模拟软件之一。对于气体膜分离过程模拟中必需包含部分设计参数，比如原料流量、膜两侧压力、各组分摩尔分率、温度、膜面积、渗透系数和膜组件种类等等。所以，这就要求模拟计算系统含有很强大能量、动量和质量衡算功效。HYSYS模拟系统含有数据回归整理包，提供了强有力回归工具。用试验数据或库中标准数据，用户能够选择适适用于计算特定条件下焓、气液平衡常数K等数学回归方程。用这些回归方程不仅能够提升运算速度，而且在特定条件下还可提升计算精度。HYSYS模拟系统还提供了一组功效强大物性计算包，它基础数据起源于世界富有盛名物性数据系统，并经过严格校验。这些数据包含16000个交互作用参数和1800多个纯物质数据，其物性估计系统包含了绝大部分现有物质物性数据，对于HYSYS标准库没有包含组分，可经过定义组分，然后选择HYSYS物性计算包自动计算基础数据15。所以，HYSYS动态模拟系统含有膜分离过程模拟计算条件。不过，因为膜分离操作是较新化工单元操作，大家对它在HYSYS中模拟计算问题研究还比较潜。到现在为止还未见到HYSYS模拟计算系统中开发多组分气体膜分离单元模块报道。1.6 设计总体构想针对化工生产中碰到“干气不干”等问题，对某厂进行模拟。模拟关键分两个部分进行：第一部分使干气组分C2增加，LPG损失减小。这部分设计会使原来干气不干等问题得四处理，能够得到较纯净干气，另外还会降低LPG损失量，愈加好回收LPG等有用组分。第二部分使C2、LPG等有用组分尽可能在新增塔多吸收。现在工业对C2等有用组分需求越来越大，所以尽可能多吸收C2等有用组分会提升该厂整体经济效益。为了能优化设备，在原来设备基础上新增加了精馏塔等设备对C2、LPG等有用组分进行回收。具体步骤以下面框图：焦化富气步骤改善及模拟焦化富气原步骤模拟焦化富气步骤改善干气C3+降低步骤优化C2、LPG作为产品产出步骤优化第2章 步骤模拟2.1 设计任务 为了提升该厂经济效益，针对两部分任务：（1）让干气尽可能纯净，处理干气不干等问题（2）尽可能多回收C2、LPG等有用组分。为了得到最优设计方案，在原设备上新增了个精馏塔，得到新步骤。新步骤和原步骤进行比较，并选出最好设计方案。2.2 原步骤图介绍原吸收稳定系统步骤见图2.1。由分馏塔顶分离出来富气，经富气压缩机（K-100）压缩后，和富气洗涤水泵（P-1）来富气洗涤水混合，进入富气冷却器（E-1）冷却到40，进料平衡罐（V-1）。经气液平衡后分离出来气体进入吸收塔底（T-1）；V-1分离出来凝缩油经换热到70进入解吸塔顶部。V102来粗汽油送到吸收塔第27层作为吸收剂，吸收塔第30层回由稳定汽油泵抽送稳定汽油作补充。吸收塔顶部出来贫气（1.2Mpa、40）进入再吸收塔（T-3），用柴油作再吸收剂，以回收吸收塔塔顶携带出来汽油组分。再吸收塔底出来富吸收油经换热后，返分馏塔第25层；再吸收塔顶干气送到脱硫部分。吸收塔底凝缩油，自压冷却至40，再进入平衡罐（V-1）。为了确保吸收塔吸收效果，吸收塔设两个中段回流，分别从24层、8层抽出，以取走在吸收过程中放出热量（在吸收塔各段温度满足工艺指标时，可不开一中、二中）。解吸塔（T-2/下）底重沸器以分馏来柴油回流供热，经过解吸以除去凝缩油中被过分吸收下来炭二组分，解吸塔顶解吸气经冷却至40后进入平衡罐（V-1）。解吸塔底脱乙烷汽油进入稳定塔（T-4）第15、19或23层。稳定塔底重沸器以分馏来中段回流为热源，塔底稳定汽油被加热至188左右以脱除汽油中C3、C4组分。有稳定塔底出来稳定汽油经换热后，进汽油空冷器、稳定汽油后冷器冷却至40，然后分两路，一路出装置，另一路经升压后送到吸收塔30层作为补充吸收剂。稳定塔顶出来液态烃经空冷器，冷却后，进入稳定塔顶回流罐，再由抽出，一部分作为稳定塔顶回流，另一部分送至脱硫系统，脱硫后出装置。原吸收稳定系统见图2.1。图2.1 原吸收稳定系统表2.1 步骤中各塔介绍塔名塔径塔体积塔板组成塔温塔压产品吸收解析塔1600/1800*56456*16/20/26上50.5下58.6上：浮阀塔盘30层下：复合DJ塔盘26层上45/45下90/165上1.42Mpa下1.45 Mpa油气、富气再吸收塔1200*16152*1214.8浮阀塔盘14层顶47底54顶1.2 Mpa底1.25 Mpa干气、柴油稳定塔1400/1600*36756*14/1655浮阀塔盘14层复合DJ塔盘23层顶72底241