摘 要

武汉石化催化重整处理能力为 30×10⁴t/a，装置采用国内成熟的半再生重整工艺。其中预加氢分馏部分采用先先分馏后加氢流程，重整反应部分采用用PRT-A/PRT-B组合催化剂混装和二段混氢技术，重整油后分馏部分采用稳定塔前设LPG回收罐的流程，主要产品为高辛烷值重整汽油以及大量副产氢气。

本文的主要工作包括两个方面：一是应用通用流程模拟软件ASPEN PLUS对装置实际生产工况进行全流程模拟。二是对流程中的预分馏塔、蒸发塔、稳定塔进行灵敏度分析，灵敏度分析中先用精馏塔的简捷设计模块DSTWU确定塔板数及进料位置，再将确定的塔板数及进料位置应用于原油蒸馏严格计算模块PETROFRAC，用ASPEN PLUS自带的灵敏度分析工具研究了各塔顶温度、塔底温度、塔顶重关键组分量、塔底轻关键组分量、塔底热负荷与回流量的关系。

本文建立的ASPEN PLUS稳态流程模拟模型拟结果与实际生产工况较为吻合，各关键操作参数的灵敏度分析得到的曲线规律，可满足工业分析的要求。模型可用于该半再生催化重整装置反应条件与操作参数的优化，也可用于装置的扩能改造和新装置的工艺设计，流程模拟软件的实用性在本论文中得到很好体现。

关键词：半再生催化重整，ASPEN PLUS，全流程模拟，集总组分

Simulation and Analysis for Wuhan Petrochemical Company’s Catalytic Reforming Unit

Abstract

The catalytic reforming unit of Wuhan Petrochemical Company has a processing capacity of 30×10⁴t/a.The process is designed with the domestic mature semi-regenerative reforming process.The prehydrogenation fraction section operate as fraction followed by hydrogenation process.The catalyst of the reforming reaction is the composite PRT-A/PRT-B catalyst and this section uses the secondary mixing hydrogen process.And the fraction of reforming oil section adopt the LPG recovery tank followed by stabilization tower process.the main products produced by the unit are gasoline with high octaine value and a large amount of hydrogen as a byproduct.

The main content in this paper divided as two part.firstly, a whole industrial catalytic reforming process is simulated on Aspen plus platform.Secondly,Based on this whole industrial catalytic reforming process,we analyzed the parameters of the fraction tower, the evaporation tower and the stabilization tower.forthright block DSTWU was used to determine the stage number and feed stage.Then the result would be applied to detail crude oil distillation model PETROFRAC and good agreement should be obtained between simulated and reported commercial values.Then we use the sensitivity analysis tools to present the plot of condensation temperature, reboiler temperature, heavy key component fraction in tower top, light key component fraction in tower bottom and reboil heat duty as function of the mass reflux flowrate.

The comparison of simulated and actual value indicates that the ASPEN PLUS steady model predictions match well with the information reported in the commercial reforming unit. The plot in the sensitivity analysis showed no difference with the fractionating tower discipline.It is accurate enough to meet the requirements of industrial application.The developed model can be used to optimize the reaction condition and the operation parameter and escalate unit and design process .The practicability of the process simulation software.

keywords：semi-regenerative Reforming process,ASPEN PLUS, a whole industrial catalytic reforming process ,Pseudo components

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 5

1.1. 引言 5

1.2. 催化重整工艺 6

1.2.1. 催化重整发展概述 6

1.2.2. 催化重整装置分类 7

1.3. 化工流程模拟软件 8

1.3.1. 流程模拟软件的发展 9

1.3.2. 流程模拟软件的分类 9

1.4. 催化重整过程数学建模 11

1.5. 催化重整过程模拟软件 12

1.6. 本文的任务及预期目标 13

第2章 重整过程全流程ASPEN模拟 14

2.1. 半再生催化重整生产工艺流程描述 14

2.1.1. 预加氢精制部分 14

2.1.2. 重整反应及稳定部分 15

2.2. 进料状态及各模块操作参数确定 16

2.2.1. 装置全流程模拟单元划分流程框图 16

2.2.2. 预加氢精制部分 16

2.2.3. 催化重整反应及稳定部分 19

2.3. 集总组分划分 21

2.3.1. 集总组分的详细划分情况 22

2.3.2. 集总划分时考虑的因素 22

2.4. 重整装置模拟模块的选择 22

2.5. 模拟主要过程描述 24

2.6. 模拟结果与实际结果误差分析 28

第3章 主要塔设备灵敏度分析 30

3.1. 预分馏塔分析 30

3.2. 蒸发塔分析 33

3.3. 稳定塔分析 36

第4章 结论与展望 39

参考文献 40

致谢 42

绪论

引言

催化重整是重要的炼油工艺之一，其原料多为直馏石脑油，产品主要为重整汽油、氢气和芳烃，现有装置多采用半再生重整和连续重整两种工艺。重整汽油是重要的汽油调和组分，具有高辛烷值、低烯烃含量和硫含量等特点；重整氢气是炼厂重要的氢源，具有纯度高、成本低等优点；重整芳轻则是工业苯、甲苯和二甲苯的主要生产来源。

近几年，世界能源短缺情况逐步加重、国际市场竞争越来越激烈，我国与国际接轨后产品规格和环保规定要求更加严格，而许多国内石化炼油企业生产设备陈旧、工艺复杂、操作成本高等问题仍十分严重，可见石化行业正面临着极其严峻的挑战。因此，如何加快企业技术改造，改善现有工艺和新技术开发；如何在技术达标后，进一步使我国企业的生产能力和效率追上世界先进水平，是企业制定战略决策时需要迫切考虑的问题。在这一背景下，将现代信息技术应用于石油化工工艺技术而产生的流程模拟技术将给我们提供一个崭新的机会。

流程模拟技术综合了如化工热力学、化工单元操作、化学反应工程等化工方面基础学科的知识，并使用数学的方法建立炼油和化工的工艺过程的数学模型，然后通过计算机技术对组分进行平衡、物理分离、化学反应等计算，并对流程或模块进行复杂的物料、能量、相平衡等工艺计算，从而得到原工艺过程关于操作、经济、环境等多种条件的最优解，为工艺设计和过程分析提供指导性指标。比起传统的实验室的小试与中试，它节省了大量的人力和物力，受到许多的化工工作者的青睐。化工流程模拟技术在石油化工工业的应用主要有：新装置的设计和旧装置的改造、生产操作参数调优、疑难问题诊断、开停车指导、操作人员的教学培训等。如：雪弗隆公司应用ASPEN PLUS流程模拟软件对合成氨装置进行调优，装置年效益为96×10⁴美元；ASPENTECH公司应用ASPEN PLUS和换热优化软件模拟研究三个炼油厂的混合原油加工过程及产品性质，其中一个500×10⁴吨/年炼厂一年获得的经济效益为100-400万美元；SimSci公司使用PRO-Ⅱ和换热优化软件模拟分别计算10万和15万桶/日炼厂常减压装置，获得的年效益为160×10⁴美元和470×10⁴美元。以上这些应用情况均可以表明，化工流程模拟技术具有风险小、投资少、效益大等优点，必然会在企业中得到广泛应用。