催化裂化吸收穩定系統模擬與優化

催化裂化吸收穩定系統模擬與優化

摘要：使用Aspen Hysis模擬軟件建立催化裂化系統模型，通過模擬結果與

標定數據的比對，確定模型的有效性，依此模型為基礎研究影響液化氣C含量和

2

干氣丙烯含量的主要影響因素，優化操作參數，提高裝置運行效益。

關鍵詞：催化裂化；吸收穩定；模擬；優化

催化裂化裝置吸收穩定系統是將催化主分餾塔頂富氣及粗汽油分離為干氣、

液化氣、穩定汽油的過程，常規催化裂化吸收穩定系統為四塔流程，催化裂

[1][2]

化裝置吸收穩定系統承擔輕質油氣分離的主要任務，分離的好壞將直接影響生產

效益，丙烯作為優質產品，如果其混入干氣中的組分越多，將造成越大的經濟損

失。為此，確定最佳的操作條件是提高吸收穩定系統經濟效益的有效途徑。

1 吸收穩定系統工藝簡介

某公司3.5Mt/a重油催化裂化裝置，吸收穩定系統設有四塔，分別是吸收

塔 、再吸收塔 、解吸塔 、穩定塔，主要工藝流程為：粗汽油罐的富氣經過氣

壓機兩級壓縮后，經過冷卻分液后進入吸收塔，粗汽油作為吸收劑、穩定塔來的

穩定汽油作為補充吸收劑進入吸收塔，吸收塔設有兩段冷回流，氣液逆向接觸，

完成C以下組分吸收后，塔頂貧氣進入再吸收塔；再吸收塔采用輕柴油作為吸收

3

劑，主要吸收汽油組分、部分吸收C以上組分，完成吸收后塔頂出干氣去精制脫

3

硫；吸收塔底出富吸收油，與氣壓機出口來富氣混合后至凝縮油罐分離，液相至

解吸塔；解吸塔設有中斷熱回流和塔底重沸器，中斷回流熱源為穩定汽油、塔底

重沸器熱源為1.0MPa過熱蒸汽，凝縮油自塔頂向塔底流動，經過解吸后，塔頂

解吸氣返回氣壓機出口，與富氣混合，塔底脫乙烷汽油經過換熱后進入穩定塔；

穩定塔為典型的塔頂帶冷凝、塔底帶重沸器的精餾塔，液化氣自塔頂餾出，塔底

出穩定汽油。

2 模擬計算

2.1模型簡介

根據某廠實際流程，由于重點研究吸收穩定系統操作，所以用Aspen Hysis

模擬軟件模擬了粗汽油罐至穩定塔系統流程，如圖1所示，吸收塔（T1301）、

再吸收塔（T1303）、解吸塔（T1302）、穩定塔（T1304）均選用Radfrac模型。

該模型所用物性方法為PR方程，四種塔模型采用塔板 Murphree 效率以體

現理論塔板與真實塔板數之間的差異。

圖1 催化裂化吸收穩定系統模擬模型

2.2模擬策略

吸收穩定系統流程復雜，且有多股物料在系統循環，模擬過程如果方法不當

易造成模型難以收斂。為了確保模型準確且易收斂，主要策略如下：

（1）進料采用產品經過混合器擬合，即包括穩定汽油、液化氣、干氣和水。

（2）為了貼近實際，氣壓機采用兩級壓縮，中間設分液罐，液相進凝縮油

罐。

（3）由于吸收塔底富吸收油、解吸氣均返回至氣壓機出口不同換熱器前，

所以流程上設置2個混合器。

（4）該流程較為復雜的是解吸氣、吸收塔底富吸收油、穩定塔補充吸收劑

的循環，一般來講，在模擬的過程中，對于一個較復雜的流程系統，原則上是應

該進行逐塔模擬，即給每個塔賦準確的物料組成性質的初值，這樣將加速收斂。

也可以建立完整的流程后再進行模擬運行，通過調節計算方法和收斂方式也是可

以收斂的，或者更改某些設計規定，也可以將其調至收斂，只是過程較為復雜。

[3]

該模型在建立過程中，結合實際進行方法選擇，對于補充吸收劑采用的是逐塔模

擬，即賦初始值，然后再穩定塔模擬完成后再建立循環。解吸氣和吸收塔底富吸

收油則是在吸收塔和解吸塔分別模擬完成后，建立循環 ，通過調整參數從而實

現結果的收斂。

2.3模擬核算

2.3.1模擬條件

表1 建立模型初始工藝條件

項目數項目數

值值

吸收塔塔頂壓力1再吸收塔塔頂壓力1

/MPa.29/MPa.3

吸收塔塔板數1再吸收塔塔板數9

2

解吸塔塔頂壓力1穩定塔塔頂壓力1

/MPa.32/MPa.053

解吸塔塔板數1穩定塔塔板數4

22

補充吸收劑流量1穩定塔回流比1

/t/h20.88

2.3.2模擬結果

按照以上條件得到如下表2所示模擬結果，Aspen Hysis 軟件計算的吸收穩

定模型的模擬數據與裝置的標定數據基本吻合， 其偏差均處于工業操作的可接

受范圍內， 利用該模型進行催化裂化吸收穩定單元優化技術分析對裝置的優化

操作具有現實指導意義。

表2 模擬結果和標定數據對比表

項目模擬標定偏差

數據數據

吸收塔頂溫度/℃32.330.41.86

4

吸收塔底溫度/℃42.139.32.77

3

再吸收塔塔頂溫度/℃27.127.1-

80.08

再吸收塔塔底溫度/℃35.139.1-

74.07

解吸塔頂溫度/℃48.249.1-

30.93

解吸塔底溫度/℃113.112.0.72

138

穩定塔頂溫度/℃55.154.60.41

9

穩定塔底溫度/℃158161.-

193.19

穩定汽油10%點/℃49.649.7-0.1

液化氣C含量（v）/%0.8≤1--

2

液化氣C及以上含量0.03≤1.--

5

（v）/%5

干氣丙烯含量（v）/%0.87≤1--

干氣C及以上含量（v）1.03≤3--

3

/%

2.4催化裂化吸收穩定裝置優化技術分析

某石化企業催化裂化吸收穩定裝置存在干氣中丙烯含量偏高及液化氣中C脫

2

除不凈的問題， 利用模型分析工具對其影響因素進行了模擬，結合實際，分析

采用單一變量法，通過模型中案例研究進行分析，分析了操作壓力、溫度、吸收

劑量等影響因素，以下為影響較大的幾個參數。

2.4.1貧吸收油流量對干氣中丙烯含量的影響

該裝置實際采用柴油作為再吸收塔吸收劑，模型采用貧吸收油與實際一致，

通過改變貧吸收油流量，可以發現隨著貧吸收油流量的增加，干氣中丙烯含量逐

漸降低，所以，實際生產中如果干氣中丙烯含量高，可以采用提高貧吸收油流量

來回收干氣中丙烯。

圖2 貧吸收油流量對干氣中丙烯含量的影響

2.4.2補充吸收劑流量對干氣中丙烯含量和液化氣中C含量的影響

2

增加補充吸收劑流量，可以增加吸收塔的氣液比，對改善吸收效果有利。

[4]

模擬結果如圖3所示，隨著補充吸收劑的增加，干氣中丙烯含量逐漸降低，液化

氣中C含量逐漸增加，當補充吸收劑超過130t/h后，液化氣中C含量將超過1%。

22

圖3 補充吸收劑流量對干氣中丙烯含量和液化氣中C含量的影響

2

2.4.3解吸氣量對干氣中丙烯含量和液化氣中C含量的影響

2

解吸氣量的多少直接影響穩定塔進料中C組分的含量，解吸氣量的增加有利

2

于液化氣C組分含量的降低，但是增加了吸收塔負荷，會增加干氣中丙烯含量。

2

如圖4所示，為模型模擬結果，可以看出隨著解吸氣量每增加1t，液化氣中C

2

含量降低0.18%左右，干氣中丙烯含量增加0.02%左右。

圖4 解吸氣量對干氣中丙烯含量和液化氣中C2含量的影響

3 優化策略及經濟性分析

結合以上分析，提高補充吸收劑量對降低干氣中丙烯含量有效，但是隨之帶

來的是液化氣C含量的增加，可以造成產品質量不合格，由上面分析可以明確，

2

提高解吸氣量可以有效規避該風險。所以，為了降低干氣丙烯含量、有效控制液

化氣C含量，較為有效的策略之一為將補充吸收劑提高至140t/h，解吸氣量提

2

高至30t/h，再吸收塔貧吸收油量提高至85t/h，可以有效降低干氣丙烯含量

0.4wt%。

提高補充吸收劑、貧吸收油量增加了系統負荷，能耗略有增加，考慮實際這

兩個流程所用熱源均為低溫位熱流，不考慮其經濟性影響，但需要關注熱負荷是

否滿足；由于解吸塔采用1.0MPa過熱蒸汽，該優化調整實施后，相應會增加

1.0MPa蒸汽消耗，該部分作為直接經濟核算部分，另外，通過優化干氣中丙烯含

量降低的部分假設全部回收，作為經濟效益主要來源，干氣流量按照13t/h計算，

現階段1.0MPa蒸汽工廠價格為120元/t，丙烯市場價格為7100元/t，每天增效

1300元。當然如果蒸汽價格上漲或者丙烯價格降低，沒有經濟賬可算，則可以降

低解吸氣量，適當降低各吸收劑量，以達到最大化效益目標。

參考文獻：

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展[J].化工進展，2008,27（9）：1316-1322.

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[4] 代廣超，程明.化裂化吸收穩定系統流程模擬與優化［J］．化學反應工

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