脱丁烷塔设计方案优化探讨
摘要：国内某石化厂拟建设80万吨/年加氢裂化装置，反应部分采用UOP两段加氢裂化工艺，文章对装置分馏部分脱丁烷塔提出了三种不同流程方案，并应用Pro/ II 模拟软件建立了计算模型，进行模拟计算，通过比较投资，运行成本等因素，确定了最优的设计方案。最终确定脱丁烷塔采用冷低分油和热低分油分别汽提方案，建设投资约1000万元，运行成本约3080.85元/小时。
关键词：加氢裂化脱丁烷塔流程模拟计算
1前言
加氢裂化是油料轻质化的有效方法之一,且原料适应性强,它可以将馏分油到渣油的各种油料转化为更轻的产品[1]。随着环保要求的提高，加氢裂化技术的应用日益广泛，加氢裂化主要包含加氢反应，产品分馏，产品精制等几部分构成。加氢裂化装置是炼厂能耗大户，占炼油综合能耗约6%~8%[2]，综合能耗中电耗占46%~49%，燃料消耗占23%~29%[3]，电耗主要由于加氢裂化压力较高，因此新氢压缩机、循环氢压缩机、进料泵等设备都是耗电大户，可通过改进催化剂，降低反应苛刻度，进料泵增设液力透平，新氢机采用无级变速等措施达到节电的目的。加氢裂化装置燃料消耗主要来自反应进料炉，分馏加热炉等供热设备，可以通过设置热高分流程，优化分馏换热流程等措施，提高换热效率来达到节约燃料消耗的目的。因加氢裂化反应放热量大，反应进料加热炉通常只保证安全设计的最低要求即可，正常操作时燃料消耗较低，加氢裂化装置的燃料消耗主要来自于产品分馏部分。产品分馏部分采用合理工艺流程，可以显著降低装置整体能耗。
国内某炼油企业拟建80万吨/年加氢裂化装置，原来采用VGO+DAO，其中反应部分采用UOP 两段串联裂化工艺，反应产物采用热高分流程进行初步分离，分离后的冷低分油，热低分油进入产品分馏部分，产品分馏部分采用脱拟丁烷塔+常压分馏塔工艺。本文利用PROII流程模拟软件对该脱丁烷塔设计方案进行分析对比。通过不同方案的能耗，投资等因素确定最优的设计方案。
2工艺方案比选
2.1工艺方案描述
2.1.1单塔再沸炉方案（方案1）
自反应部分来的冷低分油经换热进入脱丁烷塔12层塔盘，自反应部分来的热低分油进入第20层塔盘，脱丁烷塔设40层塔盘，塔顶气相经冷凝后进入分液罐，罐顶气体至脱硫精制部分，罐底轻石脑油经脱丁烷塔顶回流泵升压后分两路，一路返回脱丁烷塔，另一路至吸收稳定部分。脱丁烷塔底设再沸炉，脱丁烷塔底油分两路，一路经与反应部分热源换热后进入再沸炉加热后返回塔内，一路进入分馏进料加热炉加热升温后进入常压分馏塔，分离出石脑油，柴油，加氢尾油等产品。详见图2.1.
图2.1 单塔再沸炉方案分馏部分流程图
Fig.2.1 Single tower flow diagram of fractionation section with re-boiling heater
2.1.2单塔汽提方案（方案2）
工艺流程与方案1类似，将脱丁烷塔底通过再沸炉直接供热更改为中压蒸汽汽提，因该厂无中压蒸汽系统。汽提蒸汽采用装置需要装置自产，脱丁烷塔底油经与反应部分热源换热后进入分馏进料加热炉加热后进入常压分馏塔，分离出石脑油，柴油，加氢尾油等产品，其中加氢尾油换热流程增设设中压蒸汽发生器。流程图见图2.2.
图2.2 单塔汽提方案分馏部分流程图
Fig.2.2 Single tower flow diagram of fractionation section with steam stripping
2.1.3双塔汽提方案（方案3）
脱丁烷塔分成上部塔和下部塔两部分，自反应部分来的冷低分油经换热进入脱丁烷塔上部第10
层塔盘，脱丁烷塔上部设20层塔盘，脱丁烷塔上部气相经冷凝后进入分液罐，罐顶气体至脱硫，罐底轻石脑油至吸收稳定。脱丁烷塔上部油相经换热后进入分馏塔第26层塔盘。自反应部分来的热低分油进入脱丁烷塔下部第1层塔盘，脱丁烷塔下部设20层塔盘，脱丁烷塔下部气相进入脱丁烷塔上部第10层塔盘，脱丁烷塔下部油相进入分馏进料加热炉加热升温后进入常压分馏塔，分离出石脑油，柴油，加氢尾油等产品。脱丁烷塔上部和下部分别设置汽提蒸汽入口。详见图2.3.
图2.3 双塔汽提方案分馏部分流程图
Fig.2.3 Double tower flow diagram of fractionation section with steam stripping
2.2模拟模型建立
2.2.1原料性质
分馏部分进料为冷低分油和热低分油，性质通过模拟软件计算得到，见表2.1
表2.1 冷低分油与热低分油的物性
Table 2.1 The property of code flash oil and hot flash oil