基于HYSYS软件的连续重整装置模拟分析

2019-08-20周庆舟刘春柳秦卫龙

天津化工 2019年4期

周庆舟，刘春柳，秦卫龙

（中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛266500）

1 连续重整装置现状

某公司连续重整装置处理量180 万t/a，装置生产高辛烷值汽油调和组分（RON 为102）及混合二甲苯和苯等芳烃产品，同时副产纯度大于90%的氢气、脱异戊烷油、C6 抽余油、液化气及燃料气等产品。装置由预处理、重整、催化剂再生和苯抽提四个部分组成。利用HYSYS 软件对连续重整装置建立模型，并对模型进行验证分析。

2 工艺流程简介

精制石脑油与氢气混合后经与反应产物换热、进料加热炉加热后进入重整反应器，反应产物经冷凝冷却后进入反应产物分离罐进行气液分离，罐顶含氢气体经重整循环氢压缩机升压后，一部分在重整反应系统中循环使用，其余部分进入重整氢增压机进行二级压缩。经过压缩的重整氢气与来自重整产物分离罐的液相物料混合再接触，混合物料进入再接触罐中进行气液分离。再接触罐顶氢气进入氢气系统，罐底液相进入稳定塔进行后续的产品分离。

3 重整反应系统模型标定

HYSYS 软件针对连续重整反应有单独的计算标定模块，对特定装置反应进行标定，可以得到适用于此装置的计算因子，进而用于重整反应的全流程模拟。利用HYSYS 软件对装置数据进行标定，建立可靠的重整反应器模型。对现场实际采样样品进行色谱分析，其重整反应进料组成如表1 所示。

表1 重整原料性质表

HYSYS 软件中重整反应模型物性方法为PR方程[1]，模型收敛误差设定为1e-004，收敛次数为150 次，蠕变计算次数为30 次，步长为1e-002。

对反应系统标定，需要对目标函数的精确度进行调整，目标函数中sigma 越小表示其精确程度越高，模型目标函数sigma 数值如表2 所示。

经两次系统性标定，部分操作参数如表3所示。

表2 模型目标函数sigma 数值

表3 重整反应系统操作参数

3.1 HYSYS 反应模型验证

对模拟计算数据与实际工业数据进行比较，结果如表4 所示：HYSYS 模型计算值与实际数据偏差较小，其中，C5＋液收模拟值与实际值相差仅0.0590%，总芳收率二者相差0.6457%，氢气纯度相差0.0055%，重整反应器温度实际值与模拟值误差在0.5℃之内，其余项目误差均较小。对于模型中误差较大的P2、P5、P10 组分，其原因主要是装置标定过程中化验分析次数较少，样品分析结果可能存在误差[2]。

表4 模型预测值与实际对比

3.2 重整反应温度对生成油的影响

利用标定完成的重整反应模型对不同反应温度下生成油各类参数进行模拟测算，分析连续重整反应系统各参数随温度变化规律，见表5，图1～3。

C5＋液收随着温度升高下降，反应温度上升5℃，液收下降约1%，符合一般经验规律，液收下降程度与催化剂、原料油等性质有关。

表5 不同反应温度下各类参数变化

图1 C5＋液收与反应温度关系

图2 辛烷值与反应温度关系

图3 总芳收率与反应温度关系

对于重整生成油辛烷值，在温度范围为510～530℃时，辛烷值上升1 个单位，重整反应温度需要提高4～5℃，对此模型，生成油辛烷值由99 上升至100，反应温度由517℃上升至521℃，符合一般经验规律。

生成油总芳收率随温度上升而升高，反应温度上升5℃，总芳收率上升0.7%，同时随温度上升，总芳收率上升逐渐平缓[3]。

4 重整反应系统全流程模拟

将标定的重整反应模型导入HYSYS 软件中，进行装置HYSYS 全流程模拟，重整反应部分至反应产物换热器为PR 方程，再接触至稳定塔部分利用EO 模块对其进行建模[3]，以便在以后的生产模拟中实现多参数变量的优化调节，物性方法选择为Aspen 流体包中的SRK 方程[4]。重整反应进料族组成见表6 所示。

装置进料情况与目前的操作参数见表6 及表7 所示。