论文总字数：27848字

摘 要

催化重整是化工行业中的重要工艺过程之一。在一定的操作条件下催化重整工艺以石脑油为原料，经过催化剂的催化作用使得烃类分子进行重排，不仅可以提高汽油辛烷值也可以制备低分子芳烃，为不同化工生产过程提供芳烃原料，同时催化重整的副产物氢气可以作为加氢过程的原料。

本文主要是对重整装置脱戊烷塔及脱庚烷塔进行了模拟分析和优化，并找出影响脱戊烷塔以及脱庚烷塔产品组成质量的一些因素，在保证产品能达到质量要求的前提下，利用化工模拟软件Aspen Plus对过程进行模拟，并根据所建立的准确工业过程模型进行了操作条件优化，最后得到即可达到产品标准又可满足设计任务的结果。

关键词：催化重整； 脱戊烷塔； 脱庚烷塔； Aspen Plus；模拟优化；

Process Simulation and Optimization of C₅ and C₇ Separation System

in Catalytic Reforming Unit

Abstract

Catalytic reforming is an important process in the chemical industry.Under certain operating conditions of catalytic reforming process using naphtha as raw materials, through the effect of catalyst makes hydrocarbon molecular rearrangement, not only can improve the gasoline octane number can also be the preparation of low molecular aromatic hydrocarbons, aromatic raw material for different chemical production process, at the same time, catalytic reforming by-product hydrogen gas can be used as a hydrogenation process of raw material.

This article is mainly to the reforming depentanizer and heptane tower has carried on the simulation analysis and optimization, and find out affect depentanizer and heptane tower off some of the factors of product quality, under the premise of guarantee the products can meet the quality requirements, the use of chemical process simulation software Aspen Plus, to simulate the process of accurate and based on the established industrial process model to optimize the operating conditions and the resulting product could be achieved with standard and can meet the result of design tasks.

Keywords: Ethylene Glycol; Aspen Plus; Process Simulation; Sensitivity Analysis; Optimization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 催化重整 1

1.1.1 催化重整的发展史 1

1.1.2 催化重整的概念 1

1.2 催化重整装置 1

1.2.1 催化重整装置简介 1

1.3 扬子石化催化重整C₅、C₇塔流程简介 1

1.4 绘制工艺流程图 2

1.5 模拟软件Aspen Plus 2

1.5.1 Aspen Plus的简介 2

1.5.2 Aspen Plus的功能 2

1.6 本文的设计方案和研究内容 2

第二章 工艺流程模拟与调整 4

2.1 收集处理工艺参数 4

2.1.1 工艺参数的收集 4

2.1.2 工艺参数的处理 6

2.2 模型的选择及流程的建立 9

2.2.1 选择模型 9

2.2.2 建立流程 9

2.3 数据输入 10

2.3.1 定义单位制 10

2.3.2 定义组分 11

2.3.3 选择物性方法 12

2.3.4 输入进料流股 13

2.4 脱戊烷塔的模拟 14

2.4.1 脱戊烷塔工艺参数设置 14

2.4.2 脱戊烷塔的运行结果与现场分析数据的对比 15

2.5 脱戊烷塔模型调整 16

2.5.1 考察进料温度对脱戊烷塔温度的影响 16

2.5.2 考察脱戊烷塔塔顶采出量对塔顶温度的影响 17

2.5.3 考察脱戊烷塔回流量对塔顶温度的影响 18

2.5.4 调整后的脱戊烷塔 18

2.6 脱庚烷塔的模拟 20

2.6.1 脱庚烷塔工艺参数设置 20

2.6.2 脱庚烷塔的运行结果与现场分析数据的对比 21

2.7 脱庚烷塔的模型调整 22

2.7.1 考察脱庚烷塔塔顶采出量对塔顶温度的影响 22

2.7.2 考察脱庚烷塔回流量对塔顶温度的影响 22

2.7.3调整后的脱戊烷塔 23

第三章 工艺分析与优化 25

3.1 影响精馏操作因素 25

3.2 脱戊烷塔的工艺分析及优化 25

3.2.1 脱戊烷进料位置对塔温的工艺分析 25

3.2.2 脱戊烷进料位置对塔底C₅以下含量的工艺分析 26

3.2.3 脱戊烷进料位置对能耗的工艺分析 26

3.2.4 脱戊烷塔塔顶采出量对冷凝器、再沸器能耗的工艺分析 27

3.2.5 脱戊烷塔塔顶采出量对塔底C₅^-含量的工艺分析 28

3.2.6 脱戊烷塔回流量对塔底C₅^-含量含量的工艺分析 29

3.2.7 脱戊烷塔塔压对能耗的工艺分析 30

3.2.8 脱戊烷塔塔底C₅^-含量的优化 31

3.3 脱庚烷塔的工艺分析及优化 32

3.3.1 脱庚烷进料位置对塔温的工艺分析 32

3.3.2 脱庚烷进料位置对塔底甲苯和塔顶C₈含量的工艺分析 33

3.3.3 脱庚烷进料位置对能耗的工艺分析 34

3.3.4 脱庚烷塔塔顶采出量对塔底甲苯和塔顶C₈含量的工艺分析 35

3.3.5 脱庚烷塔回流量对塔底甲苯和塔顶C₈含量的工艺分析 36

3.3.6 脱庚烷塔塔压对能耗的工艺分析 37

3.3.7 脱庚烷塔塔底T含量达标情况下采出量的优化 38

3.3.8 脱庚烷塔塔顶C₈含量达标情况下回流量的优化 40

第四章 结 论 41

4.1 模型调整后的结论 41

4.2 影响的因素 41

4.3 优化后的结论 41

致 谢 42

参考文献 43

附 录 44

引言

1.1 催化重整

1.1.1 催化重整的发展史

20世纪40年代在德国建成了催化重整装置氧化钼（或氧化铬）/氧化铝催化剂（见金属氧化物催化剂），因为催化剂的活性不高，设备复杂，已被淘汰。1949年，美国宣布与建于第一套密歇根州的工厂的贵金属铂作为催化剂，在同年11月新的重组过程中，此后原料，催化剂性能，方法和反应器结构的预处理不断改进。1965年，中国的铂重整装置大庆炼油厂生产的发展。1969年，在催化重整采用铂铼双金属催化剂，提高了重整反应，增加了汽油，芳烃和氢气产量，深度催化重整技术达到一个新的水平。^[1]

1.1.2 催化重整的概念

催化重整是化工行业中的重要工艺过程之一，在一定的操作条件下,催化重整工艺以石脑油为原料，经过催化剂的催化作用发生一系列的化学反应，不仅可以提高汽油辛烷值,也可以制备低分子芳烃，为不同化工生产过程提供芳烃原料，同时催化重整的副产物氢气可以作为加氢过程的原料。

1.2 催化重整装置

1.2.1 催化重整装置简介

催化重整是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要手段，是现代石油炼厂和石油化工联合企业中最常见的装置之一。据统计所示，1984年全世界催化重整装置的年处理能力已超过350Mt，其中大部分用于生产高辛烷值汽油组分。中国现有装置则多用于生产芳烃，生产高辛烷值汽油组分的装置也正在发展。^[2]

1.3 扬子石化催化重整C₅、C₇塔流程简介

重整生成油，与脱庚烷塔顶气相换热至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。^[3]

脱戊烷塔顶气经脱戊烷塔空冷器、脱戊烷塔顶后冷器冷凝冷却后进入脱戊烷塔回流罐进行分离。罐顶干气在塔顶压力控制(0.95MPa)下作为本装置燃料使用；罐底液相经脱戊烷塔回流泵升压后，一部分在精馏段灵敏板温度（111℃）和流量串级控制下作为回流返回脱戊烷塔顶，其余部分在回流罐液位和流量串级控制下，经C₄/C₅分馏塔进料/塔底换热器换热后进入C₄/C₅分馏塔。脱戊烷塔底物为脱戊烷油，大部分经脱戊烷塔重沸炉泵升压后经脱戊烷塔重沸炉加热至50%汽化后返回塔底，其余经管程与脱戊烷塔进料换热后，在塔底液位和流量串级控制下送至脱庚烷塔。

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