1.引言
　　大連石化公司是一個(gè)年煉油能力高達(dá)2050萬(wàn)噸/年的大型煉油化工企業(yè)。在公司生產(chǎn)丙烯的流程中，催化裝置生產(chǎn)的液化氣進(jìn)入氣體分餾裝置進(jìn)行精餾分離，將高附加值的丙烯產(chǎn)品從液化氣中分離出來(lái)。大連石化三套催化裝置總計(jì)能力580萬(wàn)噸/年，氣體分餾裝置總設(shè)計(jì)能力120萬(wàn)噸/年，裝置處理量大，且丙烯產(chǎn)品與液化氣產(chǎn)品價(jià)格差異巨大，使氣體分餾裝置穩(wěn)定高效的運(yùn)行對(duì)公司的效益影響非常大。而普通的工藝管理關(guān)注的是一般運(yùn)行指標(biāo)，缺乏對(duì)裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的要求，使得裝置的優(yōu)化潛力沒(méi)有得到發(fā)揮。因此，利用流程模擬軟件建立吸收穩(wěn)定和氣體分餾裝置的模型，對(duì)氣體分餾裝置與催化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，從定量分析的角度，為生產(chǎn)操作的改善指明方向，獲得合理的操作條件，突破裝置生產(chǎn)的效益瓶頸具有十分重要的意義。

　　2.解決方案
　　大連石化公司OTS（操作員培訓(xùn)系統(tǒng)）項(xiàng)目的工藝模型計(jì)算由Unisim軟件提供。該流程模擬軟件是國(guó)際上主流的流程模擬軟件之一，具有熱力學(xué)機(jī)理建模的強(qiáng)大功能，可進(jìn)行復(fù)雜流程的建模，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行定量分析和研究。
　　為了使工藝模型與實(shí)際操作條件進(jìn)行相互印證比對(duì)，明確模型優(yōu)化的實(shí)際效果，選擇350萬(wàn)噸/年催化裂化裝置與60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置作為研究對(duì)象。
　　通過(guò)建立60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置的工藝模型，定量地分析進(jìn)料中乙烷的成分對(duì)氣體分餾裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，并將模擬結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比，校正模型參數(shù)，使其準(zhǔn)確反映生產(chǎn)實(shí)際，獲得運(yùn)行參數(shù)的定量敏感性分析數(shù)據(jù)。
　　建立350萬(wàn)噸/年催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的工藝模型，通過(guò)吸收穩(wěn)定的操作優(yōu)化，改善效益敏感性參數(shù)的狀況，從而獲得裝置聯(lián)合優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。

　　3．氣體分餾模型研究
　　根據(jù)60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置的設(shè)計(jì)資料，結(jié)合裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況，建立了氣體分餾裝置的工藝模型。建立模型的意義在于進(jìn)行工藝研究，因此在搭建模型的時(shí)候并沒(méi)有拘泥于某固定的流程，采用虛擬換熱器來(lái)表示換熱器，以利于模型的收斂和穩(wěn)定性。
　　根據(jù)化驗(yàn)室50個(gè)氣體分餾進(jìn)料樣本的分析結(jié)果，取其平均值作為氣體分餾裝置模擬采用的進(jìn)料。通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)，所建立的模型主要運(yùn)行指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)相差很小，可作為工藝研究之用。
　　氣體分餾流程中，脫乙烷塔用于脫除液化氣中的乙烷以確保丙烯產(chǎn)品的純度。原料中的乙烷只能從脫乙烷塔塔頂排出，根據(jù)模型的計(jì)算結(jié)果，脫乙烷塔的塔頂外排氣體中丙烯濃度高達(dá)64%，排放乙烷的過(guò)程便會(huì)伴隨著高濃度丙烯氣體的排放，造成丙烯的大量損失。
　　根據(jù)一般工況下的模擬計(jì)算，在設(shè)計(jì)工況下，丙烯損失的80% 都是在脫乙烷塔發(fā)生。因此降低脫乙烷塔的丙烯損失，是提高丙烯吸收率的關(guān)鍵手段。但是由于丙烯純度的要求，原料中的乙烷如果不脫除將嚴(yán)重影響丙烯純度，不能滿足丙烯的質(zhì)量要求，因此要降低丙烯損失必須降低原料中的乙烷含量。
　　利用工藝模型，進(jìn)行進(jìn)料乙烷濃度對(duì)外排丙烯量影響的工況研究得到如圖1所示曲線。
　　由圖1可知，乙烷的濃度每增加0.1個(gè)百分點(diǎn)，將導(dǎo)致氣體分餾中77kg/h的丙烯損失。如果帶入大量乙烷，一旦達(dá)到脫乙烷塔塔頂外排能力的極限，將會(huì)導(dǎo)致塔壓增加，嚴(yán)重影響分離的精度，從而影響到丙烯的質(zhì)量，由此會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此原料中的乙烷含量的控制是氣體分餾裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。提高催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)操作穩(wěn)定性，降低液化氣中乙烷含量，才能使氣體分餾高效運(yùn)行。
　　4．催化裂化裝置吸收穩(wěn)定部分模型研究
　　以350萬(wàn)噸/年催化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立模型，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)校，保證模型的準(zhǔn)確性，然后以典型的生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對(duì)建立的模型進(jìn)行修訂，使之與實(shí)際工況相吻合，所用裝置物料平衡數(shù)據(jù)取自裝置標(biāo)定期間的數(shù)據(jù)，完成的工藝模型完全收斂。
　　根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及理論分析，篩選出若干可能的影響因素，在建立的模型上依次進(jìn)行敏感工況研究。研究的方法：進(jìn)行研究對(duì)象變量與液化氣乙烷純度及干氣丙烯含量的工況研究。對(duì)象變量的測(cè)試范圍均為設(shè)計(jì)允許范圍，以觀察不同變量對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的影響方向和影響程度。
　　如上篩選方法獲得主要敏感因素為：穩(wěn)定塔底重沸器溫度，穩(wěn)定塔頂回流比，解吸塔底重沸器溫度。故建立模型優(yōu)化器（該優(yōu)化器為Unisim自帶優(yōu)化工具），以液化氣中C2含量最小化為目標(biāo)，穩(wěn)定塔底重沸器溫度、穩(wěn)定塔頂回流比和解吸塔底重沸器溫度作為調(diào)節(jié)手段，對(duì)工藝模型進(jìn)行尋優(yōu)，獲得的優(yōu)化操作條件，見(jiàn)右表。
　　根據(jù)模型的優(yōu)化結(jié)果，在實(shí)際裝置中，確保裝置生產(chǎn)平穩(wěn)、產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，緩慢調(diào)整到優(yōu)化操作條件，并跟蹤觀察，同時(shí)考察改變操作條件對(duì)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能耗的影響，持續(xù)跟蹤各相關(guān)產(chǎn)品的化驗(yàn)成績(jī)，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，得出以下結(jié)論：
　?。?）穩(wěn)定塔底重沸器溫度、解吸塔底重沸器溫度和穩(wěn)定塔頂液化氣回流比按優(yōu)化后條件進(jìn)行調(diào)整，未對(duì)裝置的生產(chǎn)造成影響，產(chǎn)品質(zhì)量合格。
　?。?）操作條件優(yōu)化后，液化氣中乙烷含量較優(yōu)化前有了較大幅度的下降，1～4月份液化氣中乙烷的平均含量為0.684%(v)，從5月份模擬優(yōu)化結(jié)果實(shí)施開(kāi)始，至11月份，液化氣中乙烷的平均含量為0.061%(v)，下降了0.623%(v)?；?yàn)成績(jī)具體見(jiàn)圖2。
　　（3）操作條件優(yōu)化后，干氣中丙烯含量較優(yōu)化前有了一定的下降，1～4月份干氣中丙烯平均含量為0.238%(v)，從5月份模擬優(yōu)化結(jié)果實(shí)施開(kāi)始，至11月份，干氣中丙烯的平均含量為0.136%(v)，下降了0.102%(v)，具體見(jiàn)圖3。
　　如上所述，持續(xù)半年的化驗(yàn)成績(jī)的跟蹤，表明優(yōu)化的操作在裝置上獲得很好的執(zhí)行，操作調(diào)整的效果非常明顯，得到了理想的結(jié)果。

　　5．效益計(jì)算
　　根據(jù)氣體分餾裝置的模型研究結(jié)論，乙烷的濃度每增加0.1個(gè)百分點(diǎn)，將導(dǎo)致77kg/h的丙烯損失，吸收穩(wěn)定部分通過(guò)優(yōu)化操作條件后，液化氣中乙烷含量較優(yōu)化前下降了0.623%，干氣中丙烯含量較優(yōu)化前下降0.102%，共減少丙烯損失超5600噸/年，按照丙烯與液化氣市場(chǎng)價(jià)差約3566元/噸（稅后）計(jì)算，一年可獲得的效益超2000萬(wàn)元。
　　如果氣體分餾裝置帶入大量乙烷，達(dá)到塔頂外排能力的極限，將會(huì)導(dǎo)致塔壓的增加，影響分離的精度，從而影響到丙烯的質(zhì)量，將帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)損失。這個(gè)現(xiàn)象通常出現(xiàn)在夏季冷卻負(fù)荷不足的情況下。本項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)歷了整個(gè)夏季，而液化氣中的乙烷含量沒(méi)有如以往般超高，可以控制在非常理想的狀態(tài)，使氣體分餾裝置脫乙烷塔塔頂閥門(mén)長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀態(tài)，基本無(wú)需外排。

　　6．結(jié)論
　　利用流程模擬軟件建立較高精度的裝置工藝模型，對(duì)350萬(wàn)噸/年催化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)及60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。通過(guò)模型研究獲得關(guān)鍵的效益敏感參數(shù)，并利用模型的優(yōu)化器對(duì)眾多參數(shù)的影響因素進(jìn)行較高精度的分析和運(yùn)行條件的優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果指導(dǎo)操作，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益明顯。             

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　責(zé)編/楊芳