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劣质残渣油是重质原油或超重油经过常减压蒸馏、催化裂化等常规加工手段得到的一部分劣质残渣,目前主要作为燃料油的调和组分或直接作为重质燃料油使用,经济效益和能量利用率低。流化床热解-气化技术是一种新的劣质残渣油处理方式,具有原料适用范围广,生成的产物液态轻油和合成气利用价值高的优点,应用前景广泛,目前仍处于实验室研究阶段。本文旨在利用流程模拟软件AspenPlus对该热解气化系统进行模拟分析,为建立中试装置提供技术支持。本文的主要内容有: (1)根据减压渣油的热解气化实验数据,利用AspenPlus对热解气化系统进行模拟,成功的对系统中油品混合物(原料油、汽油、柴油、中间馏分油)、固体混合物(热解反应生成的焦炭和气化反应生成的灰)、热解反应、气化反应和轻质烃类分馏进行了模型的建立。 (2)基于反应模型,应用AspenPlus分析了热解反应温度、剂油比、原料预热温度、热解汽提蒸汽温度、原料性质和气化介质流量六个因素对反应系统的热负荷和产品组成的影响。结果表明:热解最适反应温度应为500-550℃,原料最佳预热温度在200-400℃。当热解反应温度为535℃,原料预热温度为380.65℃,汽提蒸汽温度为250℃,原料油热解产物焦炭产率为20wt%时为保证热解气化反应系统自热平衡,所需剂油比值为2,每吨原料油使用水蒸气用量为441.75kg,氧气用量为215.47kg,此时反应系统中反应器热负荷均为零。 (3)基于反应分离模型,选择一组使系统保持自热平衡的工况,利用夹点分析法对整个热解气化系统进行能量分析。分析结果表明:当选取最小夹点温度15℃时,该系统为阈值问题,仅需冷却公用工程,且最小冷却公用工程量为0.41GJ/吨原料油。根据夹点分析的基本准则和经验规则设计取得了一组较优的系统换热网络方案,该方案的总成本为0.1727cost/s,换热面积为81460m2,换热器和冷却器的总单元数为25个。该系统每吨原料油总共需要空冷0.20GJ,且每吨原料油还额外产生了0.11GJ的低压蒸汽和0.096GJ的中压蒸汽。