论文总字数：23370字

摘 要

石油是用来衡量一个国家经济发展、国家稳定的重要指标之一。催化重整是近代炼油化工生产芳烃和高辛烷值汽油的加工工艺之一，而作为催化重整装置的精馏塔是非常重要的。由于流程模拟及优化技术在化工生产中被广泛的应用，于是运用Aspen plus软件对催化重整装置脱戊烷塔、脱丁烷塔进行模拟，使得各项数据接近实际工况后、再对脱丁烷塔和脱戊烷塔做灵敏度分析和设计规定。本课题根据灵敏度分析和设计规定的结果对催化重整装置脱丁烷塔、脱戊烷塔提出优化建议。

关键词： Aspen plus；脱戊烷塔；脱丁烷塔；模拟；优化

Simulation and Optimization of Catalytic Reforming Unit Debutanizer and Depentanizer

Abstract

Oil is one of the important indexes of national stability to measure a country"s economic development。Catalytic reforming process is one of modern refining and chemical production of high-octane gasoline and aromatics, fractionator is very important in a catalytic reforming unit. Process simulation and optimization techniques are widely used in chemical production. So we use Aspen plus software for catalytic reforming unit depentanizer and debutanizer simulation, make the date close to the actual condition, and then make sensitivity analysis and design requirements in the model. This thesis according to the results of sensitivity analysis and design requirements for debutanizer and depentanizer, We propose optimization recommendations.

Key words: Aspen Plus; Depentanizer; Debutanizer; Simulation; Optimization

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 催化重整 1

1.1.1催化重整装置现状 1

1.2 Aspen plus 1

1.2.1化工流程模拟方法 1

1.2.2 Aspen Plus模拟催化重整 2

第二章 基础模型的建立 3

2.1 工艺流程 3

2.2 Aspen plus模型的建立 5

2.2.1 数据处理 5

2.2.2 物性方法的选择 7

2.2.3模块的设定 8

2.3基础模型的完善 8

2.3.1实际工况对比 8

2.3.2 原因分析 9

2.3.3 解决方法 9

2.4 最终模型 11

第三章 脱戊烷塔和脱丁烷塔工艺分析 16

3.1 脱戊烷塔的灵敏度分析 16

3.2 C₄/C₅分馏塔的灵敏度分析 21

3.3结论 27

第四章 脱戊烷塔和脱丁烷塔的工艺优化 28

4.1 脱戊烷塔的工艺优化 28

4.2 C₄/C₅分馏塔的工艺优化 29

4.3 结论 30

第五章 总结 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 引言

石油是衡量国家经济实力和发展水平的重要指标之一。在石油、化工生产中，化工、石油化工和炼油等生产工艺系统中占有重要地位的就是塔。它是用过塔内气液两相接触，使得两相间发生传质和传热。作为精馏单元操作的精馏塔是利用塔内不同组分间的不同相对挥发度的原理，用来分离和提纯物质。精馏塔工艺操作的稳定性直接关系到整个装置的产品产量、质量、生产能力、消耗定额以及环保问题等方面。^[1]

1.1 催化重整

在有催化剂情况下，使得汽油馏分中的烃类发生重排成新的分子结构的过程叫催化重整。催化重整的产物只要为高辛烷值汽油和芳烃，芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。石油炼制工艺中加氢精制、加氢裂化中的氢大部分来自副产物中的氢气。

1.1.1催化重整装置现状

截止到2005年底，国内共有连续重整装置20套，加工能力为12.69 Mt/a，其中中石油系统有7套，加工能力为3.50 Mt/a；国内共有固定床重整装置48套，加工能力为10.00 Mt/a，其中中石油系统有17套，加工能力为4.47 Mt/a。中石油系统催化重整装置的加工能力为7.97 Mt/a，仅占原油总加工能力的7%，装置的平均加工能力为0.33 Mt/a。目前正在运行的催化重整装置最大设计加工能力为0.6 Mt/a，加工能力在0.15 Mt/a以下的装置有6套，占现有装置总数的25%，大部分装置加工能力在0.20-0.40 Mt/a，占现有装置总数的54%。^[2]

1.2 Aspen plus

Aspen plus起源于20世纪七十年代后期，但是美国内院资源部在麻省理工学院MIT组织会战，要求开发新型第三代流程模拟软件。这个项目成为“先进过程工程系统”（Advance System for Process Engineering），简称Aspen。该项目于1981年年底完成，1982年Aspen Tech公司成立将其商品化，称为Aspen plus。Aspen plus是基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程软件。它为用户提供了一套完成的单元操作模型，用于模拟各种操作过程，从单个操作单元到整个工艺流程的模拟。^[3]

1.2.1化工流程模拟方法

对于庞大的工艺过程系统，流程模拟一直沿着两条平行的技术路线发展，即序贯模块法和联立方程法(面向方程法)。序贯模块法就是先将各个设备编辑成为计算机子程序，将加工流程抽象为信息流图，再根据信息流图的流向逐级计算，后一股的输入是由前一股输出决定，遇到循环流股后计算机进行迭代收敛，一直计算到信息流图的最后。其优点是便于使用和通用化，技术难度小且计算机内存开销不大；但它处理多循环的复杂流程、设计型问题和过程优化问题时，收敛速度很慢，计算效率不高。而联立方程法正是为克服序贯模块法的不足而提出的，它把针对过程系统模拟为目的所列的全部方程同时联立求解。该方法避免了复杂的迭代收敛,大大提高收敛效率,可以有效处理过程设计、操作和优化。但这种方法要求可靠的大型非线性方程组解算方法。^[4]

1.2.2 Aspen Plus模拟催化重整

Aspen Plus流程模拟软件具有丰富的化工单元模型库、物性数据库以及算法库，可以方便地实现灵敏度分析、设计规定以及优化等操作。全流程模拟不仅可以提供主要设备的输出结果，还可以得到各单元设备的温度分布、虚拟组分的组成分布以及热负荷、各流股和塔内流体的物性数据。这些数据可以加深对工艺流程的认识，指导日常的生产操作。^[5]

本课题利用Aspen Plus软件模拟催化重整装置脱戊烷塔、脱丁烷塔，并利用其灵敏度分析软件分析模块输入参数对轻重组分含量的影响程度，找出最主要的影响因素。进而利用Aspen Plus软件的设计规定工具，在优化条件规定的组分含量的情况下，找出最主要影响因素的输入数值，最终达到优化模型的效果。

第二章 基础模型的建立

2.1 工艺流程

重整生成油，与脱庚烷塔塔顶气相换热至82℃，然后经过重整汽油脱氯罐脱除其中少量氯后，再与脱戊烷塔进料/塔底换热器换热后，进入重整生成油脱烯烃反应器，进行选择性加氢脱烯烃，再进入脱戊烷塔。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：23370字