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基于全流程模拟的加氢处理装置流程技改与操作调优

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摘要

引言

1 文献综述

1.1 加氢技术发展

1.1.1 国外加氢技术的发展

1.1.2 国内加氢技术的发展

1.2 加氢处理反应过程

1.2.1 加氢脱硫反应

1.2.2 加氢脱氮反应

1.2.3 加氢脱氧反应

1.2.4 芳烃加氢饱和反应

1.3 加氢精制反应工艺介绍

1.3.1 加氢反应典型工艺

1.3.2 加氢反应工艺参数影响

1.4 化工过程模拟技术介绍

1.4.1 概述

1.4.2 化工过程模拟技术发展

1.4.3 化工过程模拟功能

1.4.4 化工过程模拟系统结构

1.4.5 Aspen Tech公司软件简介

1.5 论文的研究思路和主要内容

2 加氢处理反应器模拟与参数优化

2.1 集总反应动力学

2.1.1 加氢脱硫反应动力学模型

2.1.2 加氢脱氮反应动力学模型

2.1.3 加氢脱芳烃反应动力学模型

2.2 反应工艺描述

2.2.1 反应工艺流程

2.2.2 催化剂

2.2.3 反应器尺寸与操作参数

2.3 反应器建模与分析

2.3.1 模拟结果

2.3.2 参数分析及优化

2.4 本章小结

3 加氢处理分离工艺模拟与操作调优

3.1 分离工艺流程模拟

3.1.1 分离工艺描述

3.1.2 物性方法选择

3.2 高低分系统分析与技改

3.2.1 高低分模拟分析

3.2.2 冷高低分析技改

3.3 塔参数分析与调优

3.3.1 精馏塔计算模型

3.3.2 精馏塔模拟分析

3.3.3 脱硫化氢塔塔顶冷凝温度优化

3.3.4 脱硫化氢塔加热方式优化

3.4 本章小结

4 加氢处理工艺换热网络综合

4.1 夹点技术

4.1.1 基本概念

4.1.2 夹点规则

4.2 换热网络综合

4.2.1 原流程换热网络分析与优化

4.2.2 技改流程换热网络综合

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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摘要

近年来,随着全世界工业和经济的迅猛发展,世界各国对石油以及高品质轻质燃料油的需求量与日俱增。而随着世界范围内油田的不断开采,轻质低硫原料油的供应量越来越少,开采原油中硫含量高的重质原料油越来越多。而目前,出于环境污染和环保要求的考虑,汽油、煤油和柴油等产品质量等级在不断提升。因此采用加氢处理提高产品质量的工艺过程在整个炼油工艺中的作用不断提升,近年来国内汽柴油加氢装置处理量也不断提高。
  加氢处理过程能够有效地降低原料油中硫、氧和氮的含量,并能选择加氢芳香烃与烯烃,脱出金属与沥青等物质,从而提高产品品质。加氢反应为放热反应,反应条件为高温高压,其装置能耗较高,因此通过调整操作参数、技改工艺流程及优化换热网络可达到大幅度节能的目的。
  本文的研究对象为某炼厂80万吨/年汽柴油加氢装置,通过模拟该装置全流程,提出相应技改与操作优化方案。主要研究内容及创新特色包括以下三个方面:
  (1)加氢处理反应器模拟与参数优化:根据实际生产中原料与产品信息和设备与操作参数,使用HYSYS中提供的加氢集总反应动力学模型,对加氢反应系统进行建模。通过校核各集总反应常数,使模拟结果与现场生产结果相一致。并在此基础上重点分析改变氢油比与各反应床层温度对反应效果的影响,用于指导实际生产运行。
  (2)加氢处理分离工艺模拟与操作调优:模拟分析加氢处理分离工艺,主要包括高低分系统、脱硫化氢塔与分馏塔。并提出以下三点技改方案:1.技改原流程的高低分系统,增加热高压分离罐与热低压分离罐,在分离效果一定的情况下,大幅度降低该部分工艺能耗。2.模拟脱硫化氢塔并优化塔顶冷凝温度。3.脱硫化氢塔底加热方式由间接汽提改为直接汽提,并优化汽提蒸汽量,实现脱硫化氢塔优化操作。
  (3)加氢处理工艺换热网络综合:分析综合原工艺流程中换热网络,并对原换热网络进行优化,优化后冷公用工程降低27.7%并省去反应器加热炉。重新设计技改冷热高低分后流程换热网络,与原换热网络相比大幅度降低公用工程用量,从而提高装置热回收。

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