基于分子集总的催化裂化柴油轻重切割优化研究.pdf
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1、基于分子集总的催化裂化柴油轻重切割优化研究张瑞桥(中国石化北海炼化有限责任公司,广西 北海 )摘要:针对某炼油厂催化裂化柴油(催柴)加工氢耗高的问题,基于分子集总进行加氢反应及精馏切割的研究。通过 软件对现场实际工况进行建模,利用分子集总进行催柴的原料表征,基于分子集总分析催柴精馏切割后对不同分子的提浓作用,并通过加氢反应建模评价分子提浓后氢耗、产品性质及下游综合利用的变化,从而定量计算轻、重催柴分炼后的产品性质及整体效益。结合现场工况,将 的催柴以 为切割点进行精馏切割,其中轻催柴送至加氢精制装置,重催柴送至加氢改质装置,从而可提高催化柴油加氢过程的选择性,有效避免单环芳烃、环烷烃分子过度饱
2、和、开环。通过建模分析及优化计算,催柴加氢过程纯氢耗量降低 ,折合全厂催柴加工氢耗降低 。结合轻重切割能耗等成本,方案综合效益约为 万元 。关键词:分子集总催化裂化柴油原料表征加氢精制加氢改质反应模型轻重切割效益评价针对某炼油厂催化裂化柴油(催柴)改质 过程氢耗较高 的问题,使用 软件进行基于分子集总 的反应与分离过程建模,提出通过催柴轻重切割实现分子结构的提浓与分炼的方案。该方案可避免部分组分的过度加氢,实现降低全厂柴油加工过程氢耗的目标。企业柴油加工现状某燃料油型炼油厂柴油加氢精制装置、柴油加氢改质装置处理的原料包括直馏柴油、焦化汽油和柴油共计 ,催柴 。其中,催柴送至柴油加氢改质装置,所
3、得的精制柴油送至催化裂化装置柴油提升管,裂化为干气、液化石油气、汽油等产品;直馏柴油与焦化汽柴油送至柴油加氢精制装置加工,该装置的精制柴油作为车用柴油外售。为降低柴油加工过程的氢耗,加氢精制装置的原料掺炼了 的催柴,掺炼比为 。全厂柴油加工流程见图 ,其中柴油加氢精制装置的纯氢耗量为 ,柴油加氢改质装置的氢耗为 ,全厂柴油加工氢耗合计为 ,占全厂总用氢的 。相关研究表明,常规柴油加氢精制掺炼约 的催柴,相同处理量下的氢耗增加约 。据此可以说明,现场柴油加氢精制装置氢耗中约 用于精制催柴。综上,全厂加工 催柴的氢耗合计为 ,占全部柴油加工氢耗的 ;加工 直馏柴油、焦化汽柴油的氢耗为 ,占全部柴油
4、加工氢耗的 。可见,催柴虽然加工量较少,但其加工氢耗显著高于直馏柴油、焦化汽柴油。优化催柴加工氢耗对于炼油厂降低用氢成本极为重要。分子集总反应建模计算 分子集总原料表征利用 软件,分别对柴油加氢精制、柴油加氢改质装置进行反应建模计算。考虑到改质反应器中主要发生开环、裂化等反应,且精制反应器内也发生少部分开环、裂化反应,故选择采用 模块进行建模,物性方法选用 。为准确表征关键分子对反应过程及反应产物的影响,建模过程中采用分子集总进行计算。参考现场各油品的质谱分析数据,通过分子集总表征原料油的族组成分布,并确保表征后原料油的馏程、密度与现场基本一致,从而确保分子集总表征的原料油能准确反映现场原料的
5、特性。建模采用的分子集总组成见表 。分子集总表征收稿日期:。作者简介:张瑞桥,工程师,学士,年毕业于广东石油化工学院化学工程与工艺专业,从事炼油生产运行管理工作。联系电话:,:。后的原料性质与实际原料性质的比较见表 。由表 可知,表征后用于计算的原料硫含量、链烷烃含量、环烷烃含量、芳烃含量、多环芳烃含量与实际值一致,且密度、馏程也与实际值基本一致,证明后续采用该原料计算能准确反映原料的特性。图 全厂柴油加工流程 表 原料分子集总组成 ,分子集总模型化合物柴油加氢精制原料柴油加氢改质原料 ,链烷烃 ,环烷烃 ,芳烃 链烷烃 单环环烷烃 十氢萘 四氢萘 非碱性氮 碱性氮 、正构烷烃 、异构烷烃 、
6、单环环烷烃 、双环环烷烃 、单环芳烃 硫代环烷烃 苯并噻吩 三环环烷烃 双环芳烃 双环芳烃 环烷烃 链烷烃 单环芳烃 十氢萘 四氢萘 双环芳烃 ,二甲基二苯并噻吩 多环芳烃 表 表征原料性质与实际原料性质比较 项目柴油加氢精制实际值 表征值柴油加氢改质实际值 表征值原料密度()()(原料硫),(原料链烷烃),(原料环烷烃),(原料芳烃),(原料多环芳烃),馏程 初馏点 分子集总反应建模在原料油表征准确的基础上,建立柴油加氢精制、柴油加氢改质的反应模型,并根据现场生产数据校核模型的动力学修正系数,计算结果见表 。两套装置一反入口温度按现场数据输入,计算得各反应器的 (加权平均床层温度),与现场基
7、本一致,证明计算所得加氢反应的深度及总反应热基本准确;两套装置的氢油比按现场数据输入,计算得柴油加氢精制新氢耗量误差为 ,柴油加氢改质新氢耗量误差为 ,总纯氢耗量误差为 ,证明计算所得氢耗及氢平衡基本准确;由两套装置精制柴油流量、性质的计算结果可知,计算所得各类反应转化率、选择性基本准确。综上,计算结果能够准确地反映两套加氢装置的现场运行工况,建立的模型可以作为后续柴油加工分析、优化的依据。表 柴油加氢精制和加氢改质反应模型计算结果 项目柴油加氢精制实际值计算值柴油加氢改质实际值计算值新鲜原料量()循环量()一反入口压力 一反入口温度 一反总温升 二反总温升 氢油比 新氢纯度(摩尔分数),新氢
8、耗量()纯氢耗量()精制柴油流量()(精制柴油硫)()(精制柴油多环芳烃),精制柴油密度()催柴轻重切割分炼优化 催柴轻重切割催柴中的有机硫主要以二甲基二苯并噻吩类硫化物的形式存在。以 ,二甲基二苯并噻吩为例,其沸点为 。分子集总表征催柴中双环芳烃碳数主要分布在 左右,其沸点为 。因此,以 为切割位置进行催柴的精馏切割。催柴轻重切割流程见图 。图 催柴轻重切割流程 通过 软件建立精馏分离模型,催柴分馏塔共计 层理论塔板,催柴精馏过程中重沸炉有效热负荷为 ,余热回收后可发生中压蒸汽 ,低低压蒸汽 。催柴轻重切割后,的轻催柴与 的重催柴均换热至 向下游装置进行热供料。精馏切割后,所得轻 重柴油性质
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