原油常减压蒸馏装置炼油工艺过程方案评价

n1998年6月PETROL EUM PRO CESS IN G AND PETRO CH EM ICAL S常减压蒸馏装置加工国外轻质原油的工艺路线选择范晓梅(镇海炼油化工股份有限公司工程设计公司, 宁波 )第29卷第6期2019整理的各行业企管，经济，房产，策划，方案等工作范文，希望你用得上，不足之处请指正1前言摘要结合镇海炼油化工股份有限公司3套常减压蒸馏装置的改造, 对加工伊朗原油、沙特原油等国外轻质原油中所采用的闪蒸流程、轻油回收、减压深拔等工艺路线进行了探讨。主题词: 原油常减压蒸馏装置炼油工艺过程方案评价国外轻质原油的改造, 装置从加工2. 5 M ta胜利原镇海炼油化工股份有限公司 (下称镇海公司) 自1989年开始加工国外原油以来, 国外原油的比例逐年上升。根据总体规划, 1999年原油加工能力将为12M ta, 到2003年原油加工能力将扩大至16 M ta, 其中约70% 为沙特轻质原油 (下称沙特轻油) 和伊朗轻质原油 (下称伊朗轻油)。本文结合镇海公司在3套常减压蒸馏装置改造中, 对有关加工国外轻质原油的工艺路线选择作一探讨。2装置概况及原油性质21装置概况镇海公司目前共有3套常减压蒸馏装置。其中,第套常减压蒸馏装置原设计能力为2. 5 M ta (以胜利原油为设计依据) , 后经1986年及1987年两次扩能改造, 处理能力达到3 M ta (以管输油为设计依据)。为使装置能适应日益增加的中东含硫轻质原油的需要, 1995年对该装置进行了4 M ta ( 以伊朗轻油+沙特轻油为设计依据) 的技术改造, 改造的重点在常压部分和换热系统。常压部分由原来的初馏塔流程改为目前国内尚属首次使用的二段闪蒸流程,换热系统由原来的二路换热流程改为多路换热流程。根据总体规划,为使装置处理能力达到5 M ta,因此, 套常减压蒸馏装置在1997年5月大修期间,对装置的瓶颈部位 电脱盐、常压炉及减压塔等进行了改造。该装置大修后, 投料试车一次成功。套常减压蒸馏装置原设计能力为2. 5 M t a(以胜利原油为设计依据)。于1990年1月进行了单炼油改造为加工1 M ta 的阿塔卡原油。为使能达到更大加工轻质原油的处理能力, 1992年7月对该装置进行了第二次改造, 在改造中将减压塔改为第二初馏塔, 装置中其它设备未作任何改动, 装置的处理能力由单炼阿塔卡原油1 M ta提高到2 M ta。为回收轻质原油中液化气, 在改造中还增设了罗茨鼓风机回收液化气系统。根据总体规划, 该装置又在1997年7月进行了以卡宾达和渤海混合原油为设计依据的3M ta 改造。套常压装置原设计为1. 5 M ta的常压拔头装置, 加工原油以阿塔卡、塔皮斯等轻质原油为主。根据总体规划, 该装置将在1999年在原地消除瓶颈改造成加工8 M ta 沙特轻油的常减压蒸馏装置。22原油性质由于在第套和套常减压蒸馏装置的改造设计中, 是以伊朗轻油和沙特轻油为设计依据, 因此,表1、2分别列出了这两种原油的一般性质。这两种原油的密度、粘度、残炭、酸值、蜡含量均较低, 但硫含量较高, 按硫含量及关键组分分类为含硫中间基原油。两种原油轻烃含量多、轻油收率高。伊朗轻油的350前 馏 分 达 到 54. 57% , 565前 馏 分 为收稿日期: 。作者简介: 范晓梅, 工程师, 毕业于华东理工大学石油炼制专业,目前在镇海炼油化工股份有限公司工程设计公司工作, 任副总工程师, 曾发表论文2篇。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第6期范晓梅.常减压蒸馏装置加工国外轻质原油的工艺路线选择82. 21% , 其中小于60 馏分收率为4. 88%。沙特轻采用闪蒸流程。国外炼油厂使用亦较普遍。油的355前馏分达到50. 95% , 565前馏分为31闪蒸流程的4种方案784. 07% , 其中小于70 馏分收率为5. 14%。由于轻组分多, 所以液化气、汽油、煤油、柴油、蜡油收率均高, 减压渣油只占20% 左右。表1伊朗轻油的一般性质方案一, 一段闪蒸2常压塔方案 (见图1)。该方案的优点是可降低炉子的热负荷, 降低能耗; 可减少常压塔第二中段回流段抽出板下的气相负荷, 使常压塔塔径缩小, 减少投资; 减少了闪蒸后原油换热的压A P I分析项目数值33. 5降及常压炉的压降。密度(20)粘度凝点残炭酸值硫%氮%水%胶质A P I密度粘度凝点酸值硫%氮%A P Imm2(30(50%原油类别(15. 6(15. 6(37. 8%原油类别闪蒸流程大于s2sgg雷氏蒸汽压一 般 认 为g- 1表)- 1)- 1,cm- 3)m gKO Hg- 1沥青质蜡含量盐含量(m gN aC l) L- 10. 853 67. 624. 67- 5. 03. 690. 118. 01. 490. 12痕迹9. 130. 554. 31含硫中间基图1一段闪蒸2常压塔方案方案二, 二段闪蒸2常压塔方案 (见图2)。方案二与方案一对比, 该方案可进一步降低炉子的负荷; 由于预闪蒸塔、再闪蒸塔塔顶气体分别进入常压塔的不同部位, 更均匀了常压塔的负荷, 缩小了常压塔的2沙特轻油的一般性质塔径。但由于闪蒸量的增加, 可能会影响常压塔产品mm分析项目g cm- 3数值33. 40. 858 112. 86. 14- 34. 4的质量, 而且二段闪蒸后, 需增加2台再闪蒸塔底泵,投资和电耗都将增加。3m gKO Hg- 1盐含量(m gN aC l) L- 1水及渣硫醇硫kPa0. 0722. 831. 80. 0870. 111528. 96含硫中间基图2二段闪蒸2常压塔方案方案三, 初馏塔2一段闪蒸2常压塔方案 (见图3)。该方案与方案一相比, 由于增设了初馏塔系统,(加 工 原 油 相 对 密 度 小 于 0. 860 233) 的轻质原油时, 常压蒸馏部分增多可增加了操作弹性, 而且初馏塔提压操作, 为无压缩机回收轻烃提供了条件。该流程特别适合于原设计有 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.8石油炼制与化工1998年第29卷初馏塔的老装置改造。图3初馏塔2一段闪蒸2常压塔方案方案四, 初馏塔2二段闪蒸2常压塔方案 ( 见图4)。该方案兼有方案二及方案三的优缺点, 由于流程较为复杂, 使用时应慎重考虑。的气相负荷降低, 因此每吨原油可降低能耗约合标准燃料油0. 068 kg。4轻烃回收由于国外轻质原油中轻烃含量比国内原油高出很多, 因此, 在大规模加工国外原油时, 对其轻烃进行充分的回收是十分必要的。表3几种国外原油和胜利原油中轻烃含量的比较原油C1轻烃收率(质量分数)C2C3i0. 040. 420. 060. 360. 00. 240. 080. 460. 010. 07而国内原油一般在0. 3%回收一般有三个方法。进入吸收稳定系统回收液化气及轻汽油等组分。该流程用于老装置改造,此方案需依托其它装置,只、缓冲罐1年两年多的运行来看,C40. 330. 260. 130. 190. 08必须对轻烃加以回收,后送至催化裂化装置富气压缩机入口C1、投资少,采用此方案经济合理,年瓦斯平衡数据测算,第蒸馏装置每年被加热炉烧掉的液态烃达只及冷却器%-10133伊朗轻油0. 0n左右。因此2套常减压蒸馏装置在月增设了轻烃回收系统1效果很好C4合计1. 091. 88伊朗重油0. 00. 881. 56沙特轻油0. 00. 821. 19沙特重油0. 00. 861. 59胜利原油0. 00. 160. 32由表3可见, 国外原油的轻烃含量一般在1. 0%-18880以上-18866,在加工国以提高综合经外轻质原油时,济效益。根据我国目前加工国外轻质原油的情况, 轻烃41将初顶油气、常顶油气引入催化裂化装置这种方法通常是将初、常顶油气用鼓风机升压图4初馏塔2二段闪蒸2常压塔方案32闪蒸馏程的选择在第套常减压蒸馏装置 (4 M ta)改造中, 为次升压后,C4, 经压缩机再C干气和 C3、流程简单。特节省投资并最大程度地降低常压炉和常压塔的负别是在催化裂化气体压缩机和吸收稳定系统能力有荷, 以适应加工中东轻质原油的需求, 因此, 选用了二段闪蒸2常压塔流程 (即方案二)。该装置在1997年富裕的情况下,简单可行。但催化裂化原料或处理量的5月进行的进一步扩能改造中, 在未对常压塔作改造的情况下, 运用该二段闪蒸流程, 使装置加工能力达到了5 M ta。在常压塔直径只有4 400 mm的工况变化都会直接影响常减压蒸馏装置轻烃的回收, 而常减压蒸馏装置气体量的变化也同样会影响催化裂化的平稳操作。下, 生产出合格的汽油、煤油、柴油。二段闪蒸流程大镇海公司第1990年1月大缓解了常压塔超负荷问题, 创造了良好的经济效单炼国外轻质原油后, 初、常顶瓦斯大大增加。根据益。在第套常减压蒸馏装置 (8 M ta ) 改造设计1990年到1991套常减压10 k t 以上。中, 经过多方案技术经济比较, 并根据该装置原有设为此, 在1992年7, 为了节省备的情况, 保留了初馏塔和无压缩机回收液化气系统, 在初馏塔后设置了闪蒸塔, 即初馏塔2一段闪蒸2投资、缩短施工周期, 将该装置的初、常顶瓦斯引入催化裂化装置进行回收。该措施只需增加罗茨鼓风常压塔 (方案三)。设计中, 对无闪蒸流程和有闪蒸流程进行了比较。结果表明, 常压塔第二中段回流段下机2台、脱液罐1年至1994台。从1992, 有效地回 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第6期范晓梅.常减压蒸馏装置加工国外轻质原油的工艺路线选择收了液态烃组分和轻汽油组分。设计要求。942设压缩机回收轻烃在原油种类变化频繁、轻烃含量不稳定情况下,可采用将初、常顶油气直接用压缩机压缩回收的方案。设压缩机回收轻烃, 常减压蒸馏装置可按常规操作条件运转, 初馏塔不须提压操作, 不会影响初馏塔拔出率, 并可对初顶气和常顶气中的轻烃同时回收, 而且液化气回收率较高, 装置灵活性较强。轻烃回收系统是否正常开工, 常减压蒸馏部分均不受影响。但由于设置了压缩机, 使工艺流程趋于复杂, 占地面积增加, 操作人员增多, 设备投资较高, 操作和维护费用提高。43无压缩机轻烃回收无压缩机方案是通过初馏塔提压操作, 使初顶油在较高的压力下能溶解初顶气体中的 C 3、C 4 组分, 然后用初顶油泵将含有轻烃组分的轻石脑油送入气体回收系统回收液化气。由于该流程省去了压缩机, 因而流程简单, 操作方便, 设备投资较低, 占地面积减少, 设备维修方便。但初馏塔提压操作, 给初馏塔拔出率带来不利影响。应用该流程回收液化气, 影响液化气收率的主要因素为初馏塔顶的压力和初顶油中液化气与石脑油的比率。初馏塔顶压力越高, 初顶油中液化气与石脑油的比率越大, 液化气在石脑油中的溶解度越大。但过高的初馏塔顶压力, 会降低分馏精度, 增加能量消耗, 同时也会增加设备投资和操作费用。而液化气与石脑油的比率则和装置的换热流程以及产品的收率有关。根据计算表明, 较为合理的方案为: 初馏塔顶压力 (绝) 控制在0. 4 M Pa, 液化气与石脑油的比率控制在10% 左右。洛阳石化工程公司为镇海公司设计的第套1.5 M ta 的常压蒸馏装置, 以印度尼西亚的阿塔卡原油和马来西亚的塔皮斯原油为设计依据, 该两种原油 含有的小于 C 4 组分 (占原油, 体积分数) 约为 3.76%。因此, 必须对这部分轻烃加以回收。在设计中,对加压缩机和不加压缩机两种方案进行了详细的比较, 计算结果表明, 不加压缩机方案比加压缩机方案可节约能量约8 243 kW , 节电约200 kW , 节省投资337万元。根据比较结果, 该装置率先在国内应用了无压缩机回收轻烃, 并通过脱丁烷塔实现液化气和石脑油分离的单塔流程 (见图5)。该装置在1994年4月投料试车一次成功, 产品质量和产品收率均达到根据镇海公司总流程安排, 第套能力为1. 5M ta的常压蒸馏装置将在 原 地 改 造 成 能 力 为 8M ta 的常减压蒸馏装置。在改造设计中, 保留了原设计的无压缩机轻烃回收系统。由于受到重整能力的限制, 需将轻、重石脑油分开, 因此, 在原设计的基础上, 增设了脱戊烷系统, 使回收部分成为脱丁烷塔和脱戊烷塔的双塔流程 (见图6)。在以沙特轻油为原料的8 M ta常减压蒸馏装置设计中, 初馏塔顶压力(绝) 为0. 4 M Pa, 液化气与石脑油的比率为10. 6%。将初顶油和常顶的二级冷凝油送入脱丁烷塔, 脱丁烷塔顶回收液化气, 脱丁烷塔底油进入脱戊烷塔, 再分割出轻石脑油。如果原料中 C2 含量较多, 并对液化气的质量及回收率有较高的要求, 可采用脱丁烷和脱戊烷的双塔流程, 该流程对脱丁烷塔顶排放的 C3、C 4进行了吸收, 使得液化气收率、干气和液化气的质量都有较大的提高。图5脱丁烷塔单塔流程图6脱丁烷塔和脱戊烷塔的双塔流程5减压深拔对伊朗、沙特等这类含硫原油的减压渣油, 由于 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.10石油炼制与化工1998年第29卷密度大、残炭高、重金属含量多、含硫高, 一般只能作焦化或溶剂脱沥青原料。在这种情况下, 应尽量深拔, 减少渣油收率, 增加作为加氢裂化或催化裂化进料的 V GO收率, 以增加全厂经济效益。如果在深拔条件下, 能直接用减压渣油生产合格的道路沥青, 经济效益更为显著。影响减压拔出率主要有温度、压力和汽提蒸汽量3个因素。影响拔出率的第一个因素是温度。根据实验室中试和工业试验证明, 塔进料段温度每提高10 ,总拔出率可提高2% 4%。由于炉出口的温度受油品热稳定性的限制, 一般燃料型减压塔炉出口温度控制在不大于400 410。对改造项目, 炉出口温度还受原设计减压炉负荷的限制。要提高进料段的温度, 除了提高炉出口温度外, 更重要的还应尽量降低转油线的温降, 如取消炉出口阀门, 缩短转油线长度等, 这样就可以在炉出口温度不变的前提下, 提高塔进料段的温度。设计良好的转油线温降应小于10。在温度确定以后, 压力是影响拔出率的第二个因素。一般来说, 绝对压力愈低 (真空度愈高) , 降低压力的作用就愈大。高真空度的必要条件是塔顶可能达到的最低压力和塔顶至进料段之间可能达到的最小压力降。根据目前国内的技术水平, 塔顶一般采用带增压器的三级抽空系统。塔内件由传统的板式塔改为全填料塔, 采用设计良好的新型填料塔总压降只有板式塔的20% , 塔顶至进料段的压力降可达到小于1. 33 kPa。工业试验表明, 进料段压力降低0.133 kPa, 相当于提高进料段温度1 2。因此, 对于以压力降为控制因素的减压塔, 用填料代替塔板,是减少压力降, 提高拔出率的重要途径。当进料段的压力和温度确定以后, 影响拔出率的第三个因素是汽提蒸汽量。国外干式减压蒸馏装置为了防止炉管结焦, 也向炉管注入约0. 15% 的水蒸气, 以减少高温炉管内的停留时间。塔底也可注入适量的汽提蒸汽, 进一步降低油气分压。搞好汽提操作, 提高汽提效率是提高拔出率的有力手段。此外, 减压系统的优化操作, 还与进料气体分布器、液体分布器及洗涤段的设计有很大的关系。目前, 我国较为常用的进料分布器有多孔直管式、切线号角式及双切向环流式。多孔直管式一般在低速转油线的减压塔中采用, 进气管从径向进入塔内延伸至塔的中央, 管下方开长条孔, 开孔面积为进料口的截面积的2. 8倍。冷模试验表明, 该分布器压降大、气体分布不均匀、液沫夹带量大 (约5. 3% )。切线号角式一般在高速转油线的减压塔中采用, 进气管切向进入塔体, 管口有一向下倾斜的“号角”形导流罩。冷模试验表明, 该分布器自身压力降小, 液沫夹带量小, 但气体分布不均匀, 转油线压力降大。双切向环流式一般在低速转油线的减压塔中采用, 进气管径向进入塔体, 进口处有导流板使气流分为两股进入环室, 由弧形叶片导流向下, 再折流向上。它具有分布器压力降小、气体分布均匀、液沫夹带量小等优点。工业运行结果表明, 该分布器液沫夹带量小于1% 。液体分布器对于使用规整填料的减压塔尤为重要。80年代, 我国燃料油型减压塔基本上采用喷头式分布器。这种分布器由于喷淋圆之间部分重叠、部分脱空, 难以做到均匀。而且喷头的弹性范围较小 (一般为2)。特别对于温度较高、馏分较重的部位, 喷头旋芯易堵塞。近几年来, 我国已成功地开发应用了窄槽式分布器和槽盘式分布器, 这种分布器逐渐由原来的点状分布改进为线状分布, 分布较为均匀, 而且弹性可达到3 4, 只要设计合理, 一般不易堵塞。洗涤段的设计对最下侧线产品质量和收率的影响很大。目前为了减压深拔, 一般在洗涤段安装3 4块理论板。在第套5 M ta常减压蒸馏装置改造中, 为节约投资, 保留减压塔筒体尺寸不变, 对减压系统作了全面的改造:(1)减压塔由原来的大浮舌塔盘改为 M e lla2p ak 规整填料, 全塔填料总高为5 647 mm , 从上至下共设4个床层, 减一线床层高度为1 296 mm , 减二线床层高度为876 mm , 减三线床层高度为1 110 mm ,洗涤段床层高度为2 365 mm , 改造后既增加了理论板数又降低了全塔压降, 使全塔压降控制在1. 0 kPa以下。(2)减一线选用喷嘴式液体分布器。减二线、减三线、洗涤油选用 V EP型重力式液体分布器, 以保证液体分布效果。(3)进料分布器选用压力降小、气液分离效率高、气体分布均匀的 GD P 型双切环流分布器(4)减压炉出口炉管从下出改为上出, 由炉管吸 收 热 膨 胀 量,同 时 炉 管 进 行 3 次 扩 径,分 别 为5152 mm 5219 mm 5273 5325 mm , 并取消出口阀, 降低了高速段的压降。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第6期范晓梅.常减压蒸馏装置加工国外轻质原油的工艺路线选择经过上述改造后, 1997年大修后投产, 减压操作表5重交通道路沥青检测结果工况大大改善。为考核第套常减压蒸馏装置改造11后的生产情况, 炼油厂在1997年5月26 27日进行了检验项目针入度(25, 100 g)软化点(环球法)延度2515闪点密度造中,mm5率,为37. 9 m布,cm薄膜烘箱试验重量损失针入度比2515(25,焦,结果,cm(苯)用衍架结构98. 7 kPa,%)g%,(163%cm- 3在镇海公司第减压转油线的距离53,1 10 mm检验结果A H756048. 044 150 1500. 1162. 6 150 13152. 1 2302. 701. 016 299. 8a将减压塔与减压炉布置在一个区域内,6 000 mm55个床层,9 000 mm并利用集油箱的空间,M V GO,。所有液体分布器均采用7080大处理量试生产, 加工原油为伊朗轻油, 处理量提高至5 M ta的设计要求。表4为减压部分的操作数据。-10093表4第进料温度塔顶温度塔底温度减二线350减三线500减渣500从表后,加工约10 th ,0% ,538第平。另外,析,到3号,在4套常减压蒸馏装置减压部分的操作数据项目名称设计值测量值塔顶真空度kPa9696. 3塔顶回流量th- 177. 160塔顶回流温度4543减一线温度减二线温度减三线温度6减一线流量th- 115. 825混合蜡油流量th- 1144. 8143减压拔出率%26. 9829. 22馏出%3. 0馏出%33馏出%5. 04. 0可以看出,第套减压蒸馏装置进行改造5. 0 M ta的伊朗轻油,减压系统的操作条件已达到设计要求。减一线的拔出量比设计提高了而且减二线中的350馏分含量仅为3.减一线的柴油质量全部合格。减压渣油的500前馏分仅为4. 0% ,比原设计值降低了一个百分点。通常确定我国目前的深拔标准是减压渣油中小于500含量不大于8% ,小于含量不大于10%。国内目前很多炼油厂减压渣油中小于500馏分含量在10%以上。镇海公司套常减压蒸馏装置的深拔已达到了国内先进水从减三线的500前馏分为33%进行分减三线的500后馏分为67% ,而且蜡油比色达说明减压塔经改造后既保证了产品质量,又达到了深拔的设计要求。1997年8月加工伊朗重油渤海原油为31的工况下。第套常减压蒸馏装置的减压渣油经深拔后生产出合格的70号重交通道路沥青。为镇海公司创造了更显著的经济效益。该重交通道路沥青送上海市市政工程质量监督检测站检测。结果见表5。延度软化点开口式 含蜡量 蒸馏法)溶解度, 5 h)54 100 55 50实测记录 230 99. 0套8 M t常减压蒸馏装置改充分吸取了第套常减压蒸馏装置改造的成功经验并利用该装置为新建减压系统的有利条件,对减压深拔作了更为优化的设计。在平面布置上, 打破了传统的减压塔与减压炉横跨一排管架的格局,大大缩短了, 减少了转油线的温降和压降。新设计的减压塔直径为 59 0005 400 mm。为进一步提高减一线的质量和收减一线设有精馏段, 全塔共7. 736 m。为减少塔体高度, 5。根据多次方案比较, 将填料总高度处的大梁使塔体总高仅为段填料设计设置在缩径段6 000 mm处可节约板材近10 t,节省填料47. 24 mV EP 型重力液体分布器将传统的点式分布改进为线状分提 高 了 分 布 的 均 匀 度。低 速 转 油 线 为52 200 mm , 进料分布器采用 GD P型双切环流分布器。为了达到深拔目的, 设计要求塔顶真空度为全塔压降小于1. 33 kPa, 闪蒸段温度380并在炉管及塔底注入适量的水蒸气。洗涤油采用外回流控制,能有效地控制洗涤油流量。为防止结减压塔底注入约20 th的急冷油。根据模拟计算减一线的柴油收率为4. 8% 左右;在保证蜡油 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.12石油炼制与化工1998年第29卷质量合格的前提下, 减压渣油的500 前馏分小于3% ; 装置的总拔出率可达到81% 以上。6结语随着我国加工国外轻质原油比例的增加, 常减压蒸馏装置进行改造势在必行。镇海公司在加工国外原油对第套、第套、第套常减压蒸馏装置改造中的某些成功经验, 值得在同行中推广应用。SEL ECT IO N O F SCHEM ES FO R PROCESS ING O FFO RE IGN CRUD E O IL S AT ATM O SPHER IC ANDVACUUM D IST ILLAT IO N UN ITSF an X iaom e i(E ng ineering D esig n C om p any ,Z henha i R ef in ing& C hem ica l C om p any ,N ibg bo )Abstrac tT he revam p ing o f th ree a tm o sp he ric and vacuum d is