摘要： 石油炼化工厂催化裂化装置的吸收稳定系统是利用吸收和精馏的方法加工粗汽油和富气，分离得到干气（C2及C2以下）、液化气（C3和C4）和稳定汽油。在模拟过程中，由于物料组分复杂而无法使用真实组成。本文根据恩氏蒸馏系数采用虚拟组分法确定物料组成，确定采用SRK热力学方法，过程模拟结果与生产标定结果基本一致，说明虚拟组分法在催化裂化吸收稳定系统在流程模拟分析过程中有良好的适用性。
Abstract： In petroleum refining plant， the absorption stabilization system of catalytic cracking unit uses absorption and distillation method to separate rich gas and crude gasoline， to get dry gas （C2 and the following）， liquefied petroleum gas （C3 and C4） and stable gasoline. In the process of simulation， we can"t use real data due to the material complex composition. According to Engler distillation data， we had used pseudo-component method to determine the material composition， and applied the thermodynamic method of SRK. Process simulation results was basically identical with the production calibration results. The pseudo-component method had good applicability in the process of simulation.
关键词： 吸收稳定系统；恩氏蒸馏系数；虚拟组分法；流程模拟
Key words： the absorption stabilization system；Engler distillation data；pseudo-component method；process simulation
中图分类号：O643.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）25-0036-03
1 概述
催化裂化（FCCU）是炼油厂中重要的二次加工过程[1]。催化裂化主要作用是在加热和催化剂的共同作用下，将常压渣油、蜡油、脱沥青渣油等重质馏分油转换成高质量的干气、液化气、汽油和柴油等轻质油品的主要过程。催化裂化吸收稳定系统的作用是将富气与粗气油分离成干气（C2及C2以下）、液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油（C4以上）。所谓吸收稳定，目的在于将来自分馏部分的催化富气中C2以下组分与C3以上组分分离以便分别利用，同时将混入汽油中的少量气体烃分出，以降低汽油的蒸气压，保证符合商品规格。该系统主要有吸收塔、解吸塔、稳定塔、再吸收塔以及相应的换热器等辅助设备组成。吸收稳定系统的工艺流程已经从最初的吸收和解析在一个塔中完成的“单塔流程”逐渐发展成“双塔流程”，所谓的双塔流程即为将富气吸收和凝缩油解吸，分别放在两个塔中进行，从而提高吸收效率和解吸能力[2]。
吸收稳定系统的工艺设计与优化已经越来越多的采用过程模拟优化手段来完成。主要集中于工艺过程塔器作用的调整、工艺参数的优化和设备效率提高等[3][4]。但在实际模拟中发现主要物料组成复杂，工厂提供的标定报告往往仅有恩式蒸馏系数数据而没有具体组成，这对过程模拟产生了一定影响，在物料组成设定和热力学方法选择上如不能与真实物料性质一致就会导致模拟结果的较大偏差，为未来装置建设或生产改进带来难以预料的影响[5]。本文拟通过采用青海地区炼油企业吸收稳定系统实际标定的物料数据，采用虚拟组分法确定物料组成，确定热力学方法，对现有吸收稳定系统过程进行模拟，将模拟结果与生产实际相比较，来确定说选择的虚拟组分法和热力学方法的适用性。为未来工厂采用流程模拟的方法进行流程改造和设备升级奠定基础。
2 基本工艺
本文采取模拟对象为青海地区某炼油厂，其基本工艺如图1所示，气压机压缩后的富气与来自吸收塔底部凝缩油、解吸塔顶解吸气体、酸性水一起进入空冷器冷却至50℃后进入冷凝器冷却至40℃进入油气分离器，进行平衡分离；分离后气体进入吸收塔底部，与来自塔顶的粗气油和稳定汽油逆流接触，经过吸收后的干气自吸收塔顶馏出后经干气分液罐送至高压瓦斯管网；吸收塔塔底凝缩油用解吸塔进料泵抽出，先进入油气分离罐，经分离后一部分直接进入解吸塔上部，另一部分经解吸塔进料换热器加热后送入解吸塔；解吸塔塔底脱乙烷汽油由稳定塔进料泵送到稳定塔进料/稳定汽油换热器加热，根据不同操作情况进稳定塔的不同层；稳定塔塔顶液化石油气自塔顶进入稳定塔塔顶空冷器、冷凝器冷凝冷，进入稳定塔顶回流罐，液化气由稳定塔顶回流罐经稳定塔顶回流泵加压后，一部分返回稳定塔顶作回流，另一部分作为产品送至液化气脱硫系统；稳定汽油由稳定塔底流出经稳定塔进料换热器、解吸塔进料换热器、热媒水换热器冷却后分两路，一路经空冷、稳定汽油循环水换热器冷却后，送到吸收塔作补充吸收剂；一路送至汽油醚化装置，在汽油醚化装置停工期间，稳定汽油送至罐区[6][7][8]。
3 吸收稳定系统的工艺流程模拟
流程模拟软件Aspen是常用的过程模拟工具，在石油化工中有较广泛的应用[9][10]，本研究采用该软件作为模拟工具，应用工厂的具体数据，进行模拟以检验所采用虚拟组分法的效果。
3.1 质量指标 本次分析采用的基本数据青海地区的炼油企业数据。其吸收稳定部分的主要原料为来自分馏部分的粗气油、富气；主要产品为至脱硫车间的干气、液化气以及至醚化车间的稳定汽油。
3.2 虚拟组分的确定 所谓虚拟组分法一般针对复杂混合物，如石油组分，其没有明确的分子量，沸点等，将其当做一种虚假的物质，通过蒸馏曲线和重度将其分割为一系列虚拟组分，即是说这个组分可能实际不存在，根据其馏分温度虚拟出来的一个组分[12]。用于模拟设计代替复杂的物料组成，减少计算数量，降低设计难度。由于原油以及过程产品是由多种物质组成的混合物，而在流程模拟计算中，将这些物质一一输入是不现实的，所以将原油切割为数目有限虚拟组分，虚拟组分被看作纯净物。用这些虚拟组分所组成的假多元体系来代替复杂的原油特性[13]。
本文模拟所采用的恩氏蒸馏数据如表1所示，主要是在对应的恩氏蒸馏数据点将对应的蒸馏温度选择物质，再在所选的物质中选择与数据中比重一致的物质作为虚拟的纯物质在模拟中使用，转换成的具体物料组成如表2所示。
3.3 热力学方法 Aspen模拟软件提供了包括流体气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其它传递性能参数的多种热力学方法[14][15]，不同的方法具有不同的适用体系及范围。热力学方法的合理选择是正确模拟工艺过程的关键。SRK方法是在RK方法基础上的修正，提高了对极性物质和量子化流体P-V-T计算的准确度，同时可用于饱和液体密度的计算；吸收稳定系统物性体系是在低压条件下烃类和某些非烃类气体形成的非极性体系，因此本文的过程模拟采用SRK方法。
4 模拟分析
4.1 模拟结果 根据实际吸收稳定工艺流程，SPEN界面下建立了相应的模拟流程。将流程中物料量和操作参数的模拟计算结果与标定值进行比较，结果见表3和表4。从表3和表4可以看出，模拟计算结果与标定值基本一致，产品标满足要求。表明所采用的物料组分和物性计算方法能较准确地反映该过程的分离操作。
4.2 结果分析 模拟结果数据表明，根据吸收塔进料气和贫气组成数据，C3、C4组分的吸收率分别为83.35%、79.51%，吸收塔的吸收效果良好；从解吸塔进料及出口气相可得出解吸塔解吸率为2%，凝缩油中，气体组分较少；从液化气组成数据来看，C2为0.09%，含量较低，稳定塔的分离效果达到要求。该模拟结果表明流程模拟可以较真实的反应实际生产过程，为未来过程模拟优化奠定了一定的基础。
5 结论
催化裂化吸收稳定系统组分复杂，获得真实组成困难，可采用虚拟组分法，根据恩是蒸馏数据确定对应的蒸馏温度与比重的虚拟纯组分，该组分可采用SRK热力学方法确定物性。对生产过程进行流程模拟，在采用虚拟组分和SRK方法时所获得的模拟结果与真实生产标定结果基本一致，结果分析也满足生产要求。因此说明虚拟组分的确定在选择合适的热力学方程的情况下，可用于吸收稳定系统过程模拟与未来流程优化分析。
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