催化裂化主分馏塔的模拟
摘要：本文运用Aspen Plus软件对催化裂化主分馏塔进行了模拟。原料用各组分混合结果进行代替，主
分馏塔采用PetroFrac模块。对模拟结果进行分析，模拟取得了较为理想的结果。本模拟为分馏塔的设计
提供理论基础，为工艺条件的优化提供理论依据。
关键词：Aspen Plus 模拟催化裂化主分馏塔
THE SIMULATION OF MAIN FRACTIONATION COLUMN OF
FLUIDIZED CATALYTIC CRACKING
ZHOU Yeyang, HU Pengcheng, DENG Chun
(Department of Chemical Engineering, China University of Petroleum, Beijing, 102249)
Abstract: This paper mainly talks about the simulation of main fractionation column of fluidized catalytic
cracking with Aspen Plus. We substitute feed with the mixture of all kinds of components. In terms of main
fractionation column, we use PetroFrac model. After analyzing the results of simulation, we find that the results
are perfect. The simulation which provides theoretical bases is good for the design of main fractionation column.
Besides, the simulation is also beneficial for the optimization of process conditions.
Key Words: Aspen Plus, simulation, FCC, main fractionation column
1 前言
催化裂化是我国最重要的重质石油馏份轻质化的装置之一。它由反再、主分馏及吸
收稳定系统三部分所组成。分馏系统的任务是把反再系统来的反应产物油汽混合物进行
冷却，分成各种产品，并使产品的主要性质合乎规定的质量指标。分馏系统主要由分馏
塔、产品汽提塔、各中段回流热回收系统，并为吸收稳定系统提供足够的热量。
其中主分馏塔是分馏系统最关键的部分。由反应器来的反应产物（油气）从底部进
入分馏塔，经底部的脱过热段后在分馏塔分割成几个中间产品：塔顶为富气及汽油，侧
线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油和重柴油分别经汽提后，再经
换热、冷却后出装置[1]。
本文就是对分馏塔进行模拟，为分馏塔的设计提供理论基础，为工艺条件的优化提
供理论依据。
2 工艺特征
催化裂化主分馏塔的工艺特征在于它的进料组成和状态。塔的进料直接来自催化裂
化反应器, 其中包括干气( H2、C1、C2烃及少量的N2、CO、CO2 , H2S 等) 、液化气(C3 ,
C4烃) 、汽油、柴油、循环油和油浆, 此外, 还含有附有焦炭的催化剂粉末。这些反应
产物通过分馏塔分离为富气、粗汽油、轻柴油和油浆等, 即分馏塔的进料中除油气外, 还
有相当数量的烃类气体。进料状态大概460～510 ℃的高温过热油气[2]。
模拟采用的工艺流程图如图1所示。
图1模拟采用的工艺流程图
FEED进分馏塔油汽； SS塔底汽提蒸汽；GAS塔顶气；COIL轻柴油；SS1柴油
汽提蒸汽；HOIL回炼油；YJ油浆；GGOIL原料中汽油组分；
对于此流程图，M1代表的是油气进料混合器。催化裂化反应器出口物料复杂，它
是由多种物料混合而成。在本模拟中，我们用不同原料的混合结果来代替进分馏塔的油
气组成。进分馏塔油气可以假设由以下七种组分混合而成：汽提蒸汽SS0、干气GGAS、
液化气LPG、汽油GGOIL、柴油CCOIL、回炼油HHOIL、油浆YYJ。
T201代表的是催化裂化主分馏塔。原料从塔下部进入，汽提蒸汽从塔底通入，可
以得到产品干气、柴油、回炼油和油浆。其中柴油是从汽提塔底部得到。
3 工艺参数
1） 进料数据
混合器M1原料进料数据见表1。
表1 混合器M1原料进料数据
组分 温度℃ 压力kg/cm2 流量kg/h
GGAS 480 2.7 788
LPG 480 2.7 3500
SS0 480 2.7 2000
CCOIL 480 2.7 5075
GGOIL 480 2.7 6650
HHOIL 480 2.7 2888
YYJ 480 2.7 3535
干气和液化气的具体组成比较复杂，其中包含有多种化合物，此处关于其组成的介
绍略去。
2） 虚拟组分
原料中的柴油、汽油、回炼油和油浆都是组分复杂的混合物，在此处我们把它们当
作虚拟组分。在Aspen Plus中component选项里，我们把其类型选为Assay型。同时在
Assay/Blend选项里，输入虚拟组分的比重和恩氏蒸馏温度。虚拟组分具体信息见表2。
表2 虚拟组分的比重和恩氏蒸馏温度
馏程 IP 10% 30% 50% 70% 90% EP 比重
CCOIL 212 241 258 277 297 313 344 0.8932
GGOIL 35 57 82 114 151 189 202 0.7318
HHOIL 341 356 369 440 468 0.884
YYJ 280 396 451 510 0.947
3） T201单元操作参数
两股汽提蒸汽的工艺数据见表3。
表3 两股汽提蒸汽的工艺数据
组分 温度℃ 压力kg/cm2 流量kg/h
SS 240 11 50
SS1 240 11 100
T201塔共有15块塔板，没有塔顶循环回流。塔顶的压力为2.5kg/cm2，全塔压降为
0.5kg/cm2。塔的原料物流进入位置与产品物流抽出位置见表4。
表4 塔的原料物流进入位置与产品物流抽出位置
原料物流 产品物流
名称 塔板 状态 名称 塔板 状态
FEED 14 塔板上 GAS 1
气态
SS 15 气态 YJ 15
液态
HOIL 13
液态
其中回炼油HOIL的质量流量为2888kg/h。
T201塔上设有四段中段循环回流。中段循环回流的具体信息见表5。
表5 中段循环回流的具体信息
中段回流 抽出板 返回板 标准体积流量，m3/h 温度，℃
1 2 1 31.4 65
2 9 8 39.1 120
3 15 14 13.7 305
4 15 15 13.7 305
下面介绍柴油汽提塔。柴油汽提塔共有2块塔板。液体从主分馏塔的第7块塔板被
抽出，进入汽提塔。汽提塔塔底通蒸汽SS1，目的是把柴油中的轻组分汽提出去，被汽
提的轻组分返回主分馏塔的第5块塔板。汽提塔的塔底产柴油，质量流量为5075kg/h。
主分馏塔的塔板尺寸随着位置不同而产生变化。第1至第6块塔板直径为1.4m，塔
板间距为0.6m。而第7至第15块塔板直径为1.6m，塔板间距为0.6m。
4） 设计规定
本模拟采用的热力学状态方程为BK10，因为BK10专门适用于石油体系。同样，
因为是石油体系，本模拟采用的模块是columns-PetroFrac-CDU12F。
4 模拟结果
模拟结果显示没有错误和警告。具体模拟结果见表6。
表6 模拟结果
FEED GAS COIL HOIL YJ
温度℃
470.8 108.0 192.1 340.4 344.4
压力，kg/cm2
2.7 2.5 2.6 2.9 3.0
质量流量，kg/h
24436.0 11980.5 5075.0 2888.0 4642.5
气体分率
1.0 1.0 0.0 0.0 0.0
平均分子质量
74.3 41.7 184.3 297.3 382.4
5 结果分析
原料FEED是各原料组分经过M1混合而成的。M1的各原料组分温度均为480℃，
而混合之后温度降为470.8℃，此处可能存在问题。主分馏塔各产品的温度和压力均符
合规律，即越靠近塔釜的塔板，其温度越高，压力越大。抽出位置越低的物流，其相对
平均分子质量越大。这在一定程度上，也说明了本模拟的合理性。
参考文献：
[1]徐春明, 杨朝合.石油炼制工程(第四版). 北京: 石油工业出版社, 2009.
[2]杨科. 催化裂化装置主分馏塔工艺模拟与分析. 化工进展, 2003, 22(9):988