论文总字数：15546字

摘 要

化工生产中，化工流程模拟软件已经被越来越多的运用。Aspen Plus软件在参考精馏在实际生产过程中运行的数据建立了模型，此模型能够非常好描述催化裂化分馏塔装置的实际运行工况的，通过对比现场值标定值和模拟结果，确立模型的准确性和正确性。再基于模型，利用灵敏度分析工具研究了回流量、回流温度和塔顶采出量，粗汽油，轻柴油和重柴油等变量的变化对产品初馏点和终馏点的影响，从减少热负荷和增大轻柴油采出量方面提出了优化建议。在符合产品质量要求的情况下，增加产量节约能耗，增加轻柴油的产率，以便获得最大的经济效益。

关键词：催化裂化分馏塔；Aspen Plus；流程模拟；优化

Process Simulation and Optimization of FCCU Column

Abstract

Chemical flow sheeting software has been used more and more in chemical production. Aspen Plus software builds the model according to the function data of actual operation process .The model can well describe the actual operation of the catalytic cracking distillation tower and can determine the accuracy and correctness of the model by comparing the values and the simulation results. Then, based on the model, it uses sensitivity analysis tool to study the quantity of reflux and temperature of reflux and output of tower. What’s more, it also studied the impact of the changes in naphtha, light diesel oil and heavy diesel oil and other variables for early product boiling point and final boiling point. The paper put forward optimizations to reduce the thermal load and increase quantity of light diesel oil. In the case of compliance product quality, increase production, save the energy consumption and increase the yield of the light diesel oil to achieve maximum economic benefits.

Keywords: FCC; Aspen Plus; Process Simulation; Optimization

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 催化裂化技术的发展简介 1

1.2 Aspen Plus流程模拟软件 1

1.3催化裂化分馏塔的基本概述及分馏的基本原理 2

1.4 本课题研究目的及方案 3

第二章 催化裂化分馏塔的工艺流程 4

2.1催化裂化分馏塔的简介 4

2.1.1 扬子石化催化裂化分馏工艺流程简介 4

2.1.2分馏塔循环回流的概述 5

2.1.3 绘制工艺流程图 5

第三章 催化裂化分馏塔的流程模拟 8

3.1 模型建立 8

3.1.1 单元模块的选择 8

3.1.2 单位的建立 9

3.1.3 组分设定 9

3.1.4 物性方法选择 12

3.2 流程模拟 13

3.2.1 进料设置 13

3.2.2 分馏塔设置 15

3.2.3 循环设置 17

3.2.4 汽提塔设置 19

3.3 模拟结果 20

3.4灵敏度分析 20

3.4.1对塔顶冷凝器温度做的灵敏度分析 20

3.4.2 对轻柴采出量进行灵敏度分析 23

3.4.3 对重柴侧线采出进行灵敏度分析 24

3.4.4 对塔顶采出量的灵敏度分析 25

3.4.5 塔顶循环温度的灵敏度分析 26

3.4.6 中段循环温度的灵敏度分析 27

3.4.7 底部循环温度的灵敏度分析 29

3.4.8 塔顶循环流量的灵敏度分析 30

3.4.9 中段循环流量的灵敏度分析 30

3.4.10 底部循环流量的灵敏度分析 31

3.5模型的调准 32

第四章 催化裂化分馏塔系统的模型优化 35

4.1优化目标 35

4.2用设计规定进行优化 35

结论 39

致 谢 40

参考文献 41

第一章 绪 论

1.1 催化裂化技术的发展简介

催化裂化技术是由E.J.胡德利发明研究成功，并在1936年由美国的两家石油公司合作改进，进而实现工业化，固定床反应器是早期催化裂化技术的主要应用方式，其生产需要在反应一段时间后再进行催化剂再生。这种工艺一直延续到需要高压缩比的汽油发动机的出现才出现改变，发动机要求生产出高辛烷值的汽油，因此催化裂化技术开始分为移动床和流化床两个方向，进行发展。然而移动床的催化裂化因技术落后，逐渐退出石油生产的舞台；流化床催化裂化却设备的结构简单、处理的能力大、操作简单，得到了相当大程度的发展。随后，出现了活性高的分子筛催化剂，是催化裂化反应能够在管式反应器中进行，并将这种工艺并称之为提升管催化裂化。然而我国的原油与国外原油品质有较大的区别。石油的品质相对较差。比如我国的大庆原油中，大于500℃的减压渣油重组分约占整个原油的42.8％（质量分数），而大于350℃常压渣油组分更是高达68.8％。因此，这就要求我国石油行业必须有足够的原油二次加工能力，才能够有效，经济的利用原油，最大限度从原油中获得轻质原油。另外，我国的原油有较高的碳氢比，金属含量较低，所以在我国石油行业的这种前提下，催化裂化的地位就显的尤为突出了重要。中国石油化工行业起步较晚，中国在1958年在兰州建成了第一套移动床催化裂化装置，抚顺在1965年建成了流化床催化裂化装置，1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。而本课题运用Aspen plus软件进行流程模拟。并进行优化。流程模拟作为能够切合实际、拥有较宽的使用范围、不受现场因素影响，受约束因素少的技术手段，能够从技术层面上直接挖潜增效。全球各个范围的许多行业领域也将流程模拟作为工程设计，分析和优化的一种重要的手段。

1.2 Aspen Plus流程模拟软件

Aspen Plus起源于20世纪70年代后期，当时美国希望开发一款新型的工程模拟软件。其能源部在麻省理工组织这个项目研发，该软件被称为 “先进过程工程系统”（Advanced System for Process Engineering），简称Aspen。1981年底完成了软件的研制。他的运行模拟准确性和实用性得到许多同行的认可。Aspen Plus软件自身经过三十多年不断的吸取各方面反应的情况，不断的改进优化和提高，使自身功能更加完备和强大，并且先后退出了数十款受到全球各界共同认可的标准大型流程模拟软件，其在现实生产中的应用案例数以万计。他具有一套完整的操作过称，用户在使用Aspen plus时可以选择使用。

1.3 催化裂化分馏塔的基本概述及分馏的基本原理

催化裂化装置是石油产业中最重要的二次加工装置之一。分为反应-再生系统、分馏系统和吸收稳定系统三部分。其工作目的是把常压渣油、蜡油、脱沥青渣油等重质馏分油转化成为干气、液化气、汽油、轻柴油、重柴油和油浆等。反应油气由反应塔进入分馏塔中，保证富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、油浆等馏分的质量符合要求的前提下，根据沸点的差异分离出来。

分馏是利用气液两相中各个组分的相对挥发度不同来进行各组分分离等一种物理分离方法。在分馏装置中，过热水蒸气从塔底通往塔顶，油气从塔顶进入向塔底流动。导致气液两相可以在每层塔板上充分接触，气相产生部分冷凝，液相产生部分气化。使得气相中轻组分相对增多，而液相中的重组分增多，同一层塔板上相互接触等气液两相趋于平衡。

1.4 本课题研究目的及方案

本课题应用Aspen Plus软件对催化裂化分馏塔进行模拟与优化，利用灵敏度分析找出影响产品质量和产品产量的主要因素，在保证产品质量的情况下，确定各种合适的操作参数。目的是查找最经济的工艺运行点，以指导生产优化装置运行，降低能耗，提高粗气油和轻柴油的产量，为装置在实际生产过程提供参考依据。提出了以下方案：

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