137 九江减压深拔技术在常减压装置的应用--九江x

减压深拔技术在常减压装置的应用王绣程中石化九江分公司常减压车间332004摘要九江分公司套常减压装置设计采用了多项先进技术和设备，具备了减压深拔的条件。在实际运行中，开展了适度的减压深拔，通过采取提高减压炉出口温度，减压塔底适当注汽，保持塔顶高真空度等措施，使渣油500前馏出量由45ML降低到20ML，深拔效果显著。关键词减压深拔蒸发段500馏出量真空度中石化九江分公司套常减压装置于1980年投产，原设计加工能力250万吨/年。2007年10月31日，装置停工拆除，实施就地改造，除部分冷换设备和机泵利旧外，主体设备全部更新。整个改造历时138天，2008年3月17日，一次开车成功。装置改造由洛阳石油化工工程公司设计，设计加工能力500万吨/年，设计加工“仪长”管输原油，其混合比例为胜利原油进口原油11（其中进口原油包括阿曼原油）。装置设计采用了洛阳石油化工工程公司的成套技术，其中包括了减压深拔技术。九江分公司以加工管输原油为主，装置改造后，受二次加工装置负荷的限制，减压渣油处于过剩状态。而管输原油的减压渣油密度大、残炭高、重金属及硫含量高，不适合做催化裂化的掺炼料，需用作焦化原料。为了实现九江分公司“做大炼油，做好化肥，发展化工”的目标，套常减压装置实行减压深拔是解决渣油后路问题的有效途径。1影响减压深拔的主要因素影响减压装置拔出率的主要因素是减压塔进料段的油气分压和温度。进料温度越高或烃分压越低，则进料段的汽化率越大，总拔出率越高。减压塔内的结焦问题也是一个不容忽视的因素，减压塔内的生焦是由烃的热裂解产生的，热裂解的程度受烃在加热炉、塔底、塔的闪蒸区和回流区的温度和停留时间的影响。因此，为了避免油品分解，保证减压蒸馏的产品质量，对减压炉出口温度要加以限制，可见深拔主要通过降低进料段的油气分压来实现。影响减压深拔的另一个因素是进料段的雾沫夹带量。雾沫夹带量主要影响减压塔最底侧线产品的质量。另外，被夹带上去的油滴还会使闪蒸段以上部分的塔内件严重结焦。减少进料段雾沫夹带量的途径主要有三个一是降低气相动能因子，二是提高分离空间高度，三是设计合理的进料分布器。目前，许多工程公司和专利商都不断推出新设计和新结构，使减压塔重蜡油侧线的质量不断得到改善1。中石化九江分公司套常减压装置节能改造中，设计上采用了洛阳石油化工工程公司的成套减压深拔技术，为实施减压深拔奠定了基础。2减压深拔技术的设计与采用21合理的减压炉炉管设计充分合理地利用平面占地，减压炉采用方箱炉，按照8路进料设计，对称合理的布置炉管。炉管逐级扩径，减压炉炉管经四次扩径141168219273，这样的设计可以降低炉管（出口几根）流速和压降，降低炉出口温度。对流段扩面管部分炉管材质选用CR5MO，辐射段炉管材质采用316L，炉管材质能够满足深拔所需的炉温需要。在每路炉管辐射室入口设有蒸汽注入点，增加炉管在对流室出口流速，减少常压重油在炉管中的停留时间以防炉管结焦。22低压降、低温降转油线设计减压深拔所需炉出口温度较高，因此减压炉炉管吸收转油线的热胀量不宜太多，设计上采用转油线本身也吸收部分热胀量的方案。转油线按照低速转油线设计，转油线的过渡段，采用逐级扩径布置技术，降低流速，防止震动，吸收部分转油线热胀量。转油线过度段经四次扩径2733508002600，这样的设计可防止提高炉温造成炉管和转油线热胀变形，又可以减少转油线压降和温降，降低减压炉出口温度。23抽空系统高真空度设计抽真空系统设计采用10MPA蒸汽抽空器，抽真空系统由增压器、一级抽空器和二级抽空器组成的三级抽真空系统，抽真空系统设计两套，一大、一小，可以进行组合，根据不同处理量的需要进行组合，设计塔顶真空度可达到996KPA（13MMHG柱）。24减压塔低压降设计减压塔采用了北洋国家精馏技术工程发展有限公司开发的槽式液体分布器和规整填料技术，以降低全塔压降，减压系统设计具有以下特点（1）全塔由上而下采用五段压降低、传热传质效果好的ZUPAC规整填料，设计全塔压降可达到1067KPA（8MMHG柱），具体特性参数见表1；（2）减一线生产柴油，减一线集油箱下增加一段填料，作净洗段，设计低液量分配均匀的槽式分布器，以保证柴油产品质量；（3）减三线集油箱下增加一段填料，作洗涤段，采用格栅和规整填料组合，设计低液量分配均匀的槽式分布器，降低减四线蜡油（过气化油）中的残炭和重金属含量；（4）进料口设置双切向环流气液分布器，使上升气体均匀分布，提高气相分布质量，减少蒸发层的雾沫夹带；（5）塔底设急冷油线，控制塔底温度小于365，防止塔底油大量裂化；（6）汽提段设置6层大固舌塔盘，塔底设计03MPA蒸汽分布管，满足减压深拔微湿式吹汽需要。表1减压塔规整填料特征参数比表面积高度孔隙率等板高度体积堆积密度压降填料位置填料型号M2M3MMM1M3KGM3KPAM1减一线（床层）ZUPAC152002000972393150018净洗油（床层）ZUPAC202502400972447220002减二线（床层ZUPAC152001600972805150018填料位置填料型号比表面积高度孔隙率等板高度体积堆积密度压降M2M3MMM1M3KGM3KPAM1）减三线（床层）ZUPAC10125190098141006100015ZUPAC15200200972101150018ZUPAC15200800972402150018ZUPAC101256009814302100015减四线（床层）TUGRID1012580098140210001325设计灵活的过汽化油（减四线油）流程过汽化油（减四线油）由泵抽出后可送入减压炉入口循环，以保证在需要时，减压塔最下一条侧线的质量能够满足下游装置质量的要求，也可直接与减三线油一起到催化裂化装置或与渣油一起送出装置。3减压深拔的操作条件及措施31塔顶真空度及全塔压降减压深拔的前提是保持塔顶高真空度，在闪蒸段温度一定的情况下，提高塔顶真空度，即提高了汽化率。实际操作时为进一步优化操作，提高真空度，减压塔全塔压降最高不超过16KPA，闪蒸段绝压低于25KPA。主要采取以下措施（1）抽真空器优化组合。抽真空系统设计有两套，一大、一小，大的一组为120负荷设计，小的一组为60负荷设计。满负荷生产时，投用大的一组，消耗10MPA蒸汽消耗80T/H，塔顶真空度可以达到1005KPA。根据生产负荷变化优化组合抽真空器，调整蒸汽用量，防止蒸汽消耗过多而增加冷却负荷；（2）尽量提高常压拔出率。先进控制软件的投用，可以实现常三线质量实行卡边操作，减少柴油组分进入减压塔而增加减顶抽真空的负荷。常压汽化油（常四线）抽出槽低液位控制，常四线油直接进减三中回流，既可以回收其中的柴油又可以降低减压炉的负荷；（3）根据季节变化调整减顶温度。减顶温度冬季控制在6570，夏季控制在5055；（4）减顶瓦斯进压缩机。减顶瓦斯既可以进减压炉燃烧也可以送压缩机回收，通过摸索将减顶瓦斯改进压缩机送催化气压机入口，控制压缩机入口压力002003MPA，既不影响减顶真空度，又可以保证压缩机的平稳操作，保证减顶瓦斯后路畅通。32减压塔进料温度在闪蒸段压力一定的条件下，提高闪蒸段温度，可以减少渣油收率、提高切割点温度。但是过高的闪蒸段温度，会导致油品的热裂解和结焦，影响闪蒸段真空度和系统长周期运行。在闪蒸段压力不变的情况下，以不形成结焦和过热裂化为前提，应尽量提高闪蒸段温度2。套常减压装置减压炉出口分支温度设计为409414，设计加热炉燃料气流量与总出口温度组成串级控制，但实际操作时，总出口温度调节滞后，分支温度波动大。为此，将八路分支温度的算术平均值虚拟一块温控表，将其与加热炉燃料气流量组成串级控制，改用这种控制方案后减压炉出口分支温差小，减压炉总出口温度控制平稳。在实施减压深拔试验过程中，对减压炉出口分支温度、总出口温度和减压塔进料温度进行摸索，减压炉出口分支温度分两次进行调整，首先将减压炉出口分支温度由393提到395，稳定一段时间后，再提到398。减压炉总出口温度、减压塔进料温度和蒸发段温度对应关系如表2所示。表2减压系统各点温度关系减压炉出口分支温度减压炉总出口温度减压塔进料温度转油线温降蒸发段温度393375437411337053953776376511372839838063794123756从运行情况看，减压炉出口温度对渣油收率和性质影响较大，当减压炉出口分支温度从393提到398时，减底渣油500馏出量由45ML下降到20ML，渣油收率明显下降。闪蒸段温度升高，减压拔出深度提高，但闪蒸段温度的提高受限于炉子的结焦和高温进料的过热裂化倾向。33减压炉炉管注汽量和减压塔底吹汽量减压炉进料为8路设计，每路在辐射室入口处设计有注汽点。减压炉总出口温度提高后，为防止油品在炉管内结焦、裂解，可以通过注入少量蒸汽。但根据运行情况来看，在总出口温度低于390时，不会发生结焦，因此减压炉总出口温度在380左右时，减压炉炉管没有注汽。如进一步深拔，可以适当注汽。减压塔塔底吹汽的主要目的在于降低闪蒸段的油气分压，以尽量提高进料的汽化率，根据运行情况来看，塔底吹汽0204T/H既可以降低减四线蜡油中的残碳，又可以降低减底渣油500馏出量，降低渣油粘度，提高总拔出率。34减压塔底温度由于减压塔进料温度的提高，塔底温度随之上升，为了降低减压塔底高温渣油裂解和结焦的机率，控制渣油在塔底的停留时间和温度是关键。塔底液位采用两套液位计，一套浮球液位计，一套外浮筒液位计，塔底液位与外甩渣油流量组成串级控制，通过控制塔底液位在45，减少渣油在塔底停留时间。塔底渣油温度通过急冷油（温度在200左右）来控制塔底温度，塔底温度控制在359362。35洗涤油流量减压塔设置洗涤段的目的，是从闪蒸段上升的蒸汽中脱除所携带的焦油残液。这些蒸汽中含有的焦油会使洗涤段上方的侧线产品中带有金属镍、钒和残碳，从而造成减三线蜡油残碳高。洗涤油从减三线泵出口直接打回流返塔，温度在315325，为保证洗涤段填料能够被充分润湿，不使洗涤段结焦，洗涤油量控制在5560T/H。洗涤油中大部分在冲洗段填料中蒸发，部分未蒸发的洗涤油进入减四线集油箱，作为重蜡油组分抽出。4不同操作条件下减压拔出结果对比与分析41不同操作条件下的减压拔出情况在减压塔顶真空度较高的操作条件下，开展减压深拔试验，随着炉温的提高，真空度略有下降，但确保塔顶真空度不低于995KPA，只有在较高的真空度下，开展深拔才有实际意义，将不同操作条件下的减压拔出情况列于表3中。表3不同操作条件下减压拔出情况减压炉出口分支温度塔底吹汽量塔顶真空度蒸发段真空度渣油500馏出量渣油540馏出量T/HKPAKPAMLML393010029874590393031002986408539501001986407539503100985306539809979823570398039959792060开展减压深拔试验分两种情况进行，一是减压炉炉管和减压塔底不注汽，仅仅通过提高炉温进行干式减压深拔；二是减压炉炉管不注汽，减压塔底吹汽03T/H，通过提高炉温进行微湿式减压深拔。从两种情况的深拔效果可以看出（1）减压炉管和减压塔底未注汽，减压炉出口分支平均温度从393提温到398。从减底渣油分析结果来看，500馏出量从45ML降至35ML，540馏出量从90ML降至70ML，按照500以前的组分为蜡油，深拔前渣油收率335，则可以降低渣油收率0335。（2）减压塔底吹汽03T/H，减压炉出口分支平均温度从393提温到398。从减底渣油分析结果来看，500馏出量从45ML降至20ML，540馏出量从90ML降至60ML，按照500以前的组分为蜡油，深拔前渣油收率335，则可以降低渣油收率0838。试验结果表明，实行减压深拔，提高炉温是主要手段，减压塔底吹汽有利于降低蒸发段油气分压，减少渣油中轻组分含量。42产品质量情况减二线、减三线、减四线产品的馏程变化不大，但提高炉出口温度和减压塔底吹汽对减压侧线的残碳有明显的影响，将不同操作条件下减压侧线和渣油的残碳变化列在表4中。表4减压侧线和渣油的残碳变化减压炉出口分支温度（塔底未吹汽）减压炉出口分支温度（塔底吹汽03T/H）项目393395398393395398减二线007012015004005008减三线095107125067078089减四线1034111313588389981225减底渣油166417361789164817081735混合蜡油094124136086116128注混合蜡油包括减二线、减三线、减四线蜡油。从表4中可以看出随着减压炉出口温度的上升，减压侧线和渣油的残碳质量百分率上升，当减压塔底吹汽03T/H后，减压侧线和渣油的残碳质量百分率明显下降，尤其是减二线、减三线蜡油的残碳质量百分率下降幅度较大，而且蜡油的颜色明显好转，减四线蜡油的残碳质量百分率下降也明显下降，但残碳质量百分率仍较高。当减压炉出口分支温度在395以上时，减压渣油的残碳基本上保持在17以上，满足焦化原料要求。塔底吹汽03T/H后，减二线、三线、四线混合蜡油的残碳百分率下降，能够满足催化裂化原料的要求。43装置能耗变化情况实施减压深拔后，减压炉出口温度提高35，减压炉燃料气的消耗增加100M3/H左右。减压塔底吹汽为自产03MPA蒸汽，相当于增加03T/H除氧水能耗，对装置能耗影响不大。实施减压深拔后，渣油收率下降，影响了原油换热，但是由于减压中段回流的流量增大，原油换热终温提高2，保持在305左右，相应常压炉燃料气的消耗减少100M3/H左右。因此实施减压深拔后，装置总能耗没有大幅变化。44经济效益实施减压深拔后，减底渣油500馏出量由45ML降至20ML，500以前的馏分全部进入减三线和减四线，减三、四线蜡油与渣油差价按295元/T计算，加工量按45MT/A计算，实施减压深拔前装置渣油收率为335，则可产生效益335450（4520）/100295111178万元。5存在问题及解决措施实施减压深拔后，渣油收率明显下降，取得了一定的效果。但是，在运行过程中，发现系统存在一些问题。51冷却负荷不足满负荷生产时，抽空器投用大的一组，冬季塔顶真空度可以达到1005KPA，但夏季气温高时，抽空器冷却器的冷却负荷明显不足，末级冷却器油气出口温度达到50以上，循环水量调到最大也无法降低冷后温度，塔顶真空度降到985KPA，为了提高真空度，只有降低炉出口温度和塔底吹汽量，因此夏季生产时，减压深拔深度受到影响。运行中也发现末级冷却器的冷却能力不足，计划下次检修将二级抽空器冷却器更换两台负荷大的冷却器。52减四线油（过气化油