催化裂化吸收稳定系统模拟与优化

催化裂化吸收稳定系统模拟与优化

摘要：使用Aspen Hysis模拟软件建立催化裂化系统模型，通过模拟结果与

标定数据的比对，确定模型的有效性，依此模型为基础研究影响液化气C含量和

2

干气丙烯含量的主要影响因素，优化操作参数，提高装置运行效益。

关键词：催化裂化；吸收稳定；模拟；优化

催化裂化装置吸收稳定系统是将催化主分馏塔顶富气及粗汽油分离为干气、

液化气、稳定汽油的过程，常规催化裂化吸收稳定系统为四塔流程，催化裂

[1][2]

化装置吸收稳定系统承担轻质油气分离的主要任务，分离的好坏将直接影响生产

效益，丙烯作为优质产品，如果其混入干气中的组分越多，将造成越大的经济损

失。为此，确定最佳的操作条件是提高吸收稳定系统经济效益的有效途径。

1 吸收稳定系统工艺简介

某公司3.5Mt/a重油催化裂化装置，吸收稳定系统设有四塔，分别是吸收

塔 、再吸收塔 、解吸塔 、稳定塔，主要工艺流程为：粗汽油罐的富气经过气

压机两级压缩后，经过冷却分液后进入吸收塔，粗汽油作为吸收剂、稳定塔来的

稳定汽油作为补充吸收剂进入吸收塔，吸收塔设有两段冷回流，气液逆向接触，

完成C以下组分吸收后，塔顶贫气进入再吸收塔；再吸收塔采用轻柴油作为吸收

3

剂，主要吸收汽油组分、部分吸收C以上组分，完成吸收后塔顶出干气去精制脱

3

硫；吸收塔底出富吸收油，与气压机出口来富气混合后至凝缩油罐分离，液相至

解吸塔；解吸塔设有中断热回流和塔底重沸器，中断回流热源为稳定汽油、塔底

重沸器热源为1.0MPa过热蒸汽，凝缩油自塔顶向塔底流动，经过解吸后，塔顶

解吸气返回气压机出口，与富气混合，塔底脱乙烷汽油经过换热后进入稳定塔；

稳定塔为典型的塔顶带冷凝、塔底带重沸器的精馏塔，液化气自塔顶馏出，塔底

出稳定汽油。

2 模拟计算

2.1模型简介

根据某厂实际流程，由于重点研究吸收稳定系统操作，所以用Aspen Hysis

模拟软件模拟了粗汽油罐至稳定塔系统流程，如图1所示，吸收塔（T1301）、

再吸收塔（T1303）、解吸塔（T1302）、稳定塔（T1304）均选用Radfrac模型。

该模型所用物性方法为PR方程，四种塔模型采用塔板 Murphree 效率以体

现理论塔板与真实塔板数之间的差异。

图1 催化裂化吸收稳定系统模拟模型

2.2模拟策略

吸收稳定系统流程复杂，且有多股物料在系统循环，模拟过程如果方法不当

易造成模型难以收敛。为了确保模型准确且易收敛，主要策略如下：

（1）进料采用产品经过混合器拟合，即包括稳定汽油、液化气、干气和水。

（2）为了贴近实际，气压机采用两级压缩，中间设分液罐，液相进凝缩油

罐。

（3）由于吸收塔底富吸收油、解吸气均返回至气压机出口不同换热器前，

所以流程上设置2个混合器。

（4）该流程较为复杂的是解吸气、吸收塔底富吸收油、稳定塔补充吸收剂

的循环，一般来讲，在模拟的过程中，对于一个较复杂的流程系统，原则上是应

该进行逐塔模拟，即给每个塔赋准确的物料组成性质的初值，这样将加速收敛。

也可以建立完整的流程后再进行模拟运行，通过调节计算方法和收敛方式也是可

以收敛的，或者更改某些设计规定，也可以将其调至收敛，只是过程较为复杂。

[3]

该模型在建立过程中，结合实际进行方法选择，对于补充吸收剂采用的是逐塔模

拟，即赋初始值，然后再稳定塔模拟完成后再建立循环。解吸气和吸收塔底富吸

收油则是在吸收塔和解吸塔分别模拟完成后，建立循环 ，通过调整参数从而实

现结果的收敛。

2.3模拟核算

2.3.1模拟条件

表1 建立模型初始工艺条件

项目数项目数

值值

吸收塔塔顶压力1再吸收塔塔顶压力1

/MPa.29/MPa.3

吸收塔塔板数1再吸收塔塔板数9

2

解吸塔塔顶压力1稳定塔塔顶压力1

/MPa.32/MPa.053

解吸塔塔板数1稳定塔塔板数4

22

补充吸收剂流量1稳定塔回流比1

/t/h20.88

2.3.2模拟结果

按照以上条件得到如下表2所示模拟结果，Aspen Hysis 软件计算的吸收稳

定模型的模拟数据与装置的标定数据基本吻合， 其偏差均处于工业操作的可接

受范围内， 利用该模型进行催化裂化吸收稳定单元优化技术分析对装置的优化

操作具有现实指导意义。

表2 模拟结果和标定数据对比表

项目模拟标定偏差

数据数据

吸收塔顶温度/℃32.330.41.86

4

吸收塔底温度/℃42.139.32.77

3

再吸收塔塔顶温度/℃27.127.1-

80.08

再吸收塔塔底温度/℃35.139.1-

74.07

解吸塔顶温度/℃48.249.1-

30.93

解吸塔底温度/℃113.112.0.72

138

稳定塔顶温度/℃55.154.60.41

9

稳定塔底温度/℃158161.-

193.19

稳定汽油10%点/℃49.649.7-0.1

液化气C含量（v）/%0.8≤1--

2

液化气C及以上含量0.03≤1.--

5

（v）/%5

干气丙烯含量（v）/%0.87≤1--

干气C及以上含量（v）1.03≤3--

3

/%

2.4催化裂化吸收稳定装置优化技术分析

某石化企业催化裂化吸收稳定装置存在干气中丙烯含量偏高及液化气中C脱

2

除不净的问题， 利用模型分析工具对其影响因素进行了模拟，结合实际，分析

采用单一变量法，通过模型中案例研究进行分析，分析了操作压力、温度、吸收

剂量等影响因素，以下为影响较大的几个参数。

2.4.1贫吸收油流量对干气中丙烯含量的影响

该装置实际采用柴油作为再吸收塔吸收剂，模型采用贫吸收油与实际一致，

通过改变贫吸收油流量，可以发现随着贫吸收油流量的增加，干气中丙烯含量逐

渐降低，所以，实际生产中如果干气中丙烯含量高，可以采用提高贫吸收油流量

来回收干气中丙烯。

图2 贫吸收油流量对干气中丙烯含量的影响

2.4.2补充吸收剂流量对干气中丙烯含量和液化气中C含量的影响

2

增加补充吸收剂流量，可以增加吸收塔的气液比，对改善吸收效果有利。

[4]

模拟结果如图3所示，随着补充吸收剂的增加，干气中丙烯含量逐渐降低，液化

气中C含量逐渐增加，当补充吸收剂超过130t/h后，液化气中C含量将超过1%。

22

图3 补充吸收剂流量对干气中丙烯含量和液化气中C含量的影响

2

2.4.3解吸气量对干气中丙烯含量和液化气中C含量的影响

2

解吸气量的多少直接影响稳定塔进料中C组分的含量，解吸气量的增加有利

2

于液化气C组分含量的降低，但是增加了吸收塔负荷，会增加干气中丙烯含量。

2

如图4所示，为模型模拟结果，可以看出随着解吸气量每增加1t，液化气中C

2

含量降低0.18%左右，干气中丙烯含量增加0.02%左右。

图4 解吸气量对干气中丙烯含量和液化气中C2含量的影响

3 优化策略及经济性分析

结合以上分析，提高补充吸收剂量对降低干气中丙烯含量有效，但是随之带

来的是液化气C含量的增加，可以造成产品质量不合格，由上面分析可以明确，

2

提高解吸气量可以有效规避该风险。所以，为了降低干气丙烯含量、有效控制液

化气C含量，较为有效的策略之一为将补充吸收剂提高至140t/h，解吸气量提

2

高至30t/h，再吸收塔贫吸收油量提高至85t/h，可以有效降低干气丙烯含量

0.4wt%。

提高补充吸收剂、贫吸收油量增加了系统负荷，能耗略有增加，考虑实际这

两个流程所用热源均为低温位热流，不考虑其经济性影响，但需要关注热负荷是

否满足；由于解吸塔采用1.0MPa过热蒸汽，该优化调整实施后，相应会增加

1.0MPa蒸汽消耗，该部分作为直接经济核算部分，另外，通过优化干气中丙烯含

量降低的部分假设全部回收，作为经济效益主要来源，干气流量按照13t/h计算，

现阶段1.0MPa蒸汽工厂价格为120元/t，丙烯市场价格为7100元/t，每天增效

1300元。当然如果蒸汽价格上涨或者丙烯价格降低，没有经济账可算，则可以降

低解吸气量，适当降低各吸收剂量，以达到最大化效益目标。

参考文献：

[1] 李晓红，钟思青，周兴贵，等.催化裂化制乙烯、丙烯催化剂的研究进

展[J].化工进展，2008,27（9）：1316-1322.

[2] 陈俊武，徐友好.催化裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，

2015.

[3] 陈建娟，杨祖杰，丛山，等.催化裂化吸收稳定系统模拟优化研究［J］.

天津化工，2019，33（3）：42-47.

[4] 代广超，程明.化裂化吸收稳定系统流程模拟与优化［J］．化学反应工

程与工艺，2012，28(6)：489－492.