（化学工程专业论文）常减压蒸馏装置改造设计.pdf

摘要 论文介绍了国内外常减压蒸馏的技术现状，分析了原有常压蒸馏装置的操作状况， 新设计了减压部分，根据尽量利旧原有设备，节省投资的原则，使装置的常压部分在主 体设备利旧的前提下，尽可能的提高装置的处理量，并配套新增减压部分。 根据原油性质和产品方案，对5 0 0 万吨年常减压蒸馏全装置进行a s p e n 模拟计算， 根据计算结果对装置实施了改造，常压部分主要改造内容有：原闪蒸塔内增加塔盘改为 初馏塔并新增初馏抽出侧线；常二中段由塔盘改造为填料；常压炉由4 管程改为6 管程， 增加辐射中间盘管，更换高强度燃烧器。新上配套规模的减压部分，包括减压塔、减压 炉及减项抽空系统。 改造后对5 0 0 万吨年常减压蒸馏装置进行了标定，标定结果是常压部分主体设备利 旧的情况下，装置处理量达到4 5 4 万吨年，产品质量满足指标要求。换热终温为3 0 8 。c 与设计值接近，常、减压炉出口温度较设计值低。减顶压力5 3 k p a ( a ) ，低于设计值； 装置能耗9 6 k g e o t 原料，比设计能耗低。装置的标定结果显示，本次改造无论从处理 量、换热终温、装置能耗、产品收率，还是设备正常运转等方面，都接近、达到或者超 过了设计值，取得了较好的经济效益和社会效益。 关键词：常减压蒸馏装置，改造，设计，标定 r e v a m p m e n td e s i g no fc r u d e d i s t i l l a t i o nu n i t w a n gx u e l i a n ( c h e m i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f x i a oj i a z h i a b s t r a c t t h e p r e s e n ts i t u a t i o no fc r u d ed i s t i l l a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ee x i s t i n gt e c h n i c a l e q u i p m e n to fo u rr e f i n e r yw a sf i r s t l ya n a l y s e di nt h i sp a p e r , a n ds t a t e dt h en e wa d d i n g p a r to f v a c u u ms y s t e m i no r d e rt or e d u c ei n v e s t m e n to u t l a y ，r e u s et h eo l de q u i p m e n t a n dr a i s et h ep r o c e s sc a p a c i t yo ft h ee q u i p m e n ta sm u c ha sp o s s i b l e ，o u rr e f i n e r ya d d n e wv a c u u ms y s t e m a c c o r d i n gt ot h ep r o p e r t i e so fc r u d eo i la n dp r o d u c t sp r o g r a m ，a s p e ns i m u l a t i o - nc o m p u t a t i o nw a st a k e nt ot h ew h o l ec r u d ed i s t i l l a t i o ns y s t e mw i t hac a p a c i t yo f5 m t o n y e a r ，a n dr e v a m pt h es y s t e mb a s e do nt h er e s u l to ft h ec o m p u t a t i o n t h em a i n r e v a m p m e n t so ft h ea t m o s p h e r i cp a r t ：a d d i n gc o l u m nt r a yt ot h ef l a s hd i s t i l l a t i o n c o l u m ni n s t e a do ft h e 面m a r yd i s t i l l a t i o nt o w e ra n da d d i n gan e wf o r e r u n n i n gs i d e l i n e ；c h a n g i n gc o l u m nt r a yt op a d d i n gi nt h em i d d l eo f t h es e c o n da t m o s p h e r i c t o w e r ； c o n v e r t i n gt h ef o u rp a t h sp r e s s u r e 虹l nt 0s i xp a t h si na t m o s p h e r i cf u m a c e ；a d d i n g m i d d l ec o i l s i nr a d i a t i o nr o o m ；u s i n gh i g h - i n t e n s i t yi n f l a m e r s ；a d d i n gn e wa s s o r t e d v a c c u mp a r t si n c l u d i n gv a c u u mt o w e r , v a c u u mf u r n a c ea n dv a c u u m - p u m p i n gs y s t e m a tt h et o po ft h ev a c u u mt o w e r t h ee q u i p m e n tw i t ht h ec a p a c i t yo f5m t o n y e a ri sc a l i b r a t e da f t e rt h e r e v a m p m e n t t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h ep r o c e s sc a p a c i t yo ft h ee q u i p m e n tr e a c h e s 4 5 4m t o n y e a rw i t ht h ep r o d u c tq u a l i t ym e e t i n gt h ed e m a n d t h ef i n a lt e m p e r a t u r e a f t e rh e a te x c h a n g i n gi s 3 0 8 。c ，a p p r o x i m a t i n gt h ed e s i g n e dv a l u ea n dt h ee x i t t e m p e r a t u r e so ft h ea t m o s p h e r i cf u m a c ea n dt h ev a c u u mf u r n a c ea r el o w e rt h a nt h e d e s i g n e dv a l u e t h ep r e s s u r eo ft h ev a c u u mt o w e r st o pi s5 3 k p a ( a ) w h i c hi sl o w e r t h a nd e s i g n e dv a l u e ；t h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni s9 6 k g e o tm a t e r i a lw h i c hi sa l s o l o w e rt h a nt h ed e s i g n e dv a l u e s oac o n c l u s i o nc a nb ed r a w nt h a tt h er e v a m p m e n t ， f o rw h e t h e rt h eh a n d l i n gc a p a c i t y 、t h ef i n a lt e m p e r a t u r eo fh e a te x c h a n g i n g 、t h e e n e r g yc o n s u m p t i o n 、p r o d u c t i v i t yo rt h eo p e r a t i o no ft h ee q u i p m e n t ，a c h i e v e so r e x c e e d st h e i rd e s i g n e dv a l u e sa n dh a sm a d eg o o de c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s k e y w o r d s ：c r u d ed i s t i l l a t i o nu n i t ，r e v a m p m e n t ，d e s i g n ，c a l i b r a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中小包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 签名：耖一g 年f 2 具f lb 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件及电予版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：盛垒沙矿年，z 月 ，日 导师签名： 益鑫五盘加。g 年f2 月f l 日 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第1 章背景 常减压蒸馏装置是炼厂原油加工的第一道工序，装置规模的扩大可以提高劳动生产 率和经济效益，降低能耗和物耗。各炼油厂根据原油资源和市场等分布情况，尽可能提 高装置的处理能力，扩大装置规模，以实现全厂的大型化。 大港石化分公司( 原大港油田炼油厂) 始建于一九六五年。目前原油加工能力为2 5 0 万吨年，二次加工装置有1 6 0 万吨年重油催化裂化装置、4 0 万吨年催化重整装置，5 0 万吨年柴油加氧改质装置、1 0 0 万吨年延迟焦化装置、1 6 万吨焦化石脑油加氧精制装 置以及6 5 t h 酸性水汽提装置及公用工程配套设施。大港石化公司有充足的原油资源和 优越系统配套资源，其地理位置优越，地区市场缺口大，原料、产品运输便利，但由于 原油一次加工能力不配套( 常压为2 5 0 万吨年，减压为3 0 万吨年) ，二次加工装置结 构不合理，部分装置规模偏小，影响了大港石化公司全厂的产品结构、产品质量和经济 效益。为了充分利用企业现有的区位优势、市场优势，以较少的投入，实现一、二次加 工能力的配套，通过优化装置结构、优化产品结构、完善加工手段，提高产品质量，增 强企业的市场竞争力和抗风险能力，从而使企业走出困境、走向自我完善、自我壮大的 发展之路。大港石化分公司决定进行全厂的完善配套改造工程，其中之一即将原2 5 0 万 吨年常压蒸馏装置改造为5 0 0 万吨年常减压蒸馏装置。装置改造的主要内容为将2 5 0 万吨年常压蒸馏装置改造为5 0 0 万吨年常减压蒸馏装置，新增配套减压部分，改造后 原3 0 万吨年减压蒸馏装置停开。 第2 章常减压蒸馏技术现状 第2 章常减压蒸馏技术现状 2 1 单套装置的j n - r 能力 炼油厂的大型化是提高其劳动生产率和经济效益，降低能耗和物耗的一项重要措 施。随着炼厂规模的扩大，单套蒸馏装置的加工规模也日益大型化。在炼油技术发达的 国家，单套蒸馏装置的规模一般在5 0 0 万吨年以上，有的已达到1 0 0 0 万吨年以上。目 前，世界上最大的常减压装置为印度贾拉加炼厂常减压装置，其单套加工能力为1 5 0 0 万吨年，美国e x x o n m o b i l 公司贝汤炼油厂的一套蒸馏装置规模为1 3 0 0 万吨年，常压 塔直径为9 7 5 米1 2 1 。 我国的蒸馏装置与国外蒸馏装置相比规模较小，但近年来，我国在常减压蒸馏装置 大型化设计、施工、生产等方面都取得了重大技术进展。近几年，中石油、中石化分别 建设了多套1 0 0 0 万吨年的常减压蒸馏装置，其中中国海洋石油总公司惠州炼油厂_ j f u 中 国石油广西石化公司常减压蒸馏装置的设计规模均达到了1 2 0 0 万吨年。以下为国内已 开工或已建设的人型常减压蒸馏装置概况。 表2 - 1 广西石化12 0 0 万吨，年常减压蒸馏装置概况 t a b l e 2 1g e n e r a ls i t u a t i o no fl2 m t ac d ua n dv d ui ng u a n g x ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 设计规模( 万吨年) 1 2 0 0 加_ t 原油 采用技术 闪蒸塔( m m ) 常压塔( m m ) 常一线汽提塔( m m ) 常二线汽提塔( m m ) 常三线汽提塔( m m ) 常压炉 减压塔( m m ) 减压炉 电脱盐罐( 二级) ( m m ) 设计能耗( k g 标油吨原料) 减压拔出深度( ) 苏丹1 2 4 区混合原油( r t 况1 ) 、沙轻沙中混合原油( 工况2 ) u o p 技术 i p 8 5 0 0 x l6 8 0 0 ( 切) 内设旋流分离器 i p 7 9 0 0 8 6 0 0 6 0 8 0 0 ( 切) 4 5 层浮阀塔盘l 段规整填料 p 2 6 0 0 1 3 9 0 0 ( 切) 1 0 层浮阀塔盘 巾2 6 0 0 l1 0 0 0 ( 切) 6 层浮阀塔盘 由2 6 0 0 3 3 0 0 x 9 5 0 0 ( 切) 6 层浮阀塔盘 1 2 9 4 m w 立管圆筒炉 m 7 9 0 0 p 10 7 0 0 13 7 0 0 7 2 0 0 5 0 0 0 3 7 0 0 6 0 5 5 0 切) 内设5 段规整填料和7 层筛孔塔盘 6 0 m w 卧管箱式炉 巾4 4 0 0 3 2 0 0 0 ( 切) ( 卧) 内件成套供戍 1 2 5 1 ( 工况1 ) 川7 9 ( 2 1 2 况2 ) 5 6 0 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 表2 2 惠州炼油厂1 2 0 0 万吨年常减压蒸馏装置概况 t a b l e 2 - 2g e n e r a ls i t u a t i o no f1 2 m t ac d ua n dv d ui nh u i z h o ur e f i n e r y 设计规模( 万i r , , g 年)l2 0 0 加丁原油 采用技术 c i j 蒸塔( f f l l t i ) 常压塔( m m ) 常压汽提塔( m m ) 常压炉 减压塔( m m ) 减j 玉炉 电脱盐罐( 三级) ( m m ) 渤海2 号原油 国内技术 巾3 0 0 0 1 6 0 0 0 2 5 0 0 0 ( 切) 内设4 层塔盘 巾6 8 0 0 4 7 9 0 0 ( 切)4 4 层浮阀塔盘 由2 8 0 0 x 3 1 7 0 0 ( 切)上段8 中段6 下段0 层浮阀塔盘 8 1 8 m w ( 操作负荷) 巾6 4 0 0 1 2 8 0 0 6 4 0 0 4 4 0 0 5 4 4 10 ( 切) 内设5 段规整填料和4 层筛 孔塔盘 4 6 4 m w ( 操作负荷) 巾5 8 0 0 16 0 8 0 ( 切) ( 卧) 表2 3 大连石化10 0 0 万吨年常减压蒸馏装置概况 t a b l e 2 - 3g e n e r a ls i t u a t i o no f1 0 m t ac d ua n dv d ui nd a l i a np e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 设计规模( 万吨年) 1 0 0 0 加上原油 采用技术 初馏塔( m m ) 常压塔( m m ) 常一线汽提塔( m m ) 常线汽提塔( m m ) 常三线集油罐( m m ) 常压炉 减压塔( m m ) 减压炉 电脱盐罐( m m ) 设计能耗( k g 标油吨原料) 拔出深度 阿拉伯轻油( 工况1 ) 俄罗斯轻油( 工况2 ) s g s l 技术 由3 4 0 0 5 7 0 0 2 6 2 4 0 ( 切)2 5 层高效塔盘 巾6 10 0 8 0 0 0 5 0 0 0 5 6 5 4 0 ( 切) 5 7 层高效塔盘 巾2 5 0 0 x1 18 2 0 ( 切) 8 层高效塔盘 巾2 0 0 0 1 5 0 0 0 ( 切)l o 层高效塔盘 巾2 2 0 0 1 7 4 0 0 ( 切) 10 4 2 m w 立管立式炉 m 7 8 0 0 细13 8 0 0 2 5 8 7 0 切) 内设无段规整填料 7 4 5 m w 立管立式炉 币4 0 0 0 2 7 5 0 0 ( 切) ( 卧) 10 9 3 2 9 1 5 7 s ( 说明：减压部分进料包括本装置常压重油和另一套6 0 0 万吨年常压蒸馏装置的常压重 油，本减压部分规模为6 3 0 万吨年。) 3 第2 章常减压蒸馏技术现状 表2 - 4 独山子石化1 0 0 0 万吨年常减压蒸馏装置概况 t a b l e 2 4g e n e r a ls i t u a t i o no f1 0 m t ac d ua n dv d ui nd u s h a n z ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 设计规模万吨年1 0 0 0 加t 原油 采用技术 初馏塔( m m ) 常压塔( m f f l ) 常压汽提塔( 咖) 常压炉 减压塔( m m ) 减压炉 设计能耗( k g 标油吨原料) 拔出深度( ) 哈萨克斯坦原油 s g s i 技术 巾4 0 0 0 1 5 6 0 0 3 0 0 0 0 ( 切) 2 8 层浮阀塔盘 由7 8 0 0 x5 5 0 0 0 ( 切) 6 0 层浮阀塔盘 巾2 4 0 0 x 3 0 0 0 0 ( 切) ，1 6 层浮阀塔盘 立管立式方箱炉 巾7 6 0 0 10 6 0 0 12 6 0 0 3 2 0 0 0 ( 切) 立管立式方箱炉 1 0 5 4 5 7 5 表2 5 青岛大炼油1 0 0 0 万吨，年常减压蒸馏装置概况 t a b l e 2 5g e n e r a ls i t u a t i o no f10 m “ac d ua n dv d ui nq i n g d a op e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 设计规模( 万吨年)1 0 0 0 加f t 原油 采用技术 闪蒸塔( m m ) 常压塔( m i l l ) 常压汽提塔( t u r n ) 常压炉 减压塔( m m ) 减压炉 电脱盐罐( m m ) 设计能耗( k g 标油吨原料) 拔出深度( ) 沙轻和沙重混合原油 k b c 减压深拔技术 巾5 2 0 0 6 2 0 0 2 5 0 0 0 ( 切) 6 层浮阀塔盘 中7 6 0 0 5 5 1 0 0 ( 切) 5 1 层浮阀塔盘 由3 2 0 0 x 2 9 6 0 0 ( 切)分三段，共1 6 层浮阀塔盘 5 7 8 3 m w 立管 t p 6 0 0 0 t p ! 0 8 0 0 i p 5 4 0 0 巾4 0 0 0 4 4 9 9 5 ( 切) 进料段上设五段填料及集油箱等相应内件 进料段下设四层固舌塔盘 4 7 m w 卧管箱式炉 巾4 4 0 0 3 2 0 0 0 ( 切) ( 卧) 内件成套供应 1 1 2 5 6 5 2 2 常压拔出率及馏分质量 常压拨出率和馏分质量影响着直馏柴油的收率，对仝厂的经济效益有重大的影响。 直馏柴油l 。六烷值高，加工费用低。对于低硫低酸值原油，直馏柴油不需任何精制，就 是优质柴油组分：对于含硫原油，直馏柴油也只需压力较低，空速较高的加氢精制，就 口，以达到符合世界燃料规范1 l 类和i i i 类优质柴油的要求。如果直馏柴油馏分混入减压蜡 4 中国石油大学( 华东) 硕l = 学位论文 油中，就需要用催化裂化或加氢裂化的方法加t ，不仅需要增加二次加丁装置的规模， 从而增加投资和操作费用，降低了柴汽比，而且催化裂化的柴油十六烷值低，质量差， 后续加工费用高1 1 8 】。 从目前国内常减压装置的实际情况看，直馏柴油的收率和潜含量之间存在较大的差 距。在常压拔出率和馏分质量上普遍存在着较大的改进余地。一方面在减顶和减。线馏 分中，含有较大量的3 5 0 以前的馏分，有些常减压装置减一线3 5 0 以前的馏分含量 占到6 0 以上。因而，有些炼厂采用在减压塔设置柴油分馏段，或将部分减一线与常二 中一起打回常压塔的方法，以提高直馏柴油的收率。但是，在减压塔设置柴油分馏段， 实际上是将一部分本应在常压塔进行的分馏作用移到减压塔，会增加减压塔的全塔压 降，不利于提高减压拔出率。减一线回炼到常压塔，则会增加塔和加热炉的负荷，增加 能耗，属于一种无奈的选择。另一方面，常压塔的下部侧线，如常三线( 或常四线) ， 往往又含有大量的重质馏分。许多常减压装置普遍有这样的现象：常= 二线( 或常四线) 往往比减一线还要重，无法作为柴油组分而被迫进入二次加工装置。即使在常压塔拔出 来，也未能取得应有的效益，只能作为二次加工装置的原料，既减少了直馏柴油的收率， 又增加了二次加工装置的负荷，增加了操作费用。常压拔出率和拔出馏分的质量，已经 成了国内常减压装置进一步提高效益的一个重要瓶颈。为了消除这一瓶颈，充分发挥常 减压装置作为原油加工第一道工序的作用，可以考虑采取以下一些措施。 ( 1 ) 新设计或改扩建的常减压装置应增加常压塔的塔盘数，特别是常压塔下部的 塔盘数，以改善常压塔轻重馏分的分割精度。目前，常压塔的发展趋势是塔盘数4 i 断增 加，塔盘效率4 i 断提高。新设计的常压塔，其精馏段的塔盘数小应少于5 0 层。适当增 加塔盘数投资增加不多，得到的经济效益却非常显著。 ( 2 ) 改进常压塔汽提段的设计和操作【3 j 。常压塔汽提段的设计和操作，对提高常压 拔出率，改善轻重馏分的分割起着重要的作用。从水力学条件上看，常压塔汽提段和精 馏段有重人差别，汽提段的液相负荷人而气相负荷很小，尤其是常压拔出率低的重质原 油，气、液相负荷的差别更为悬殊，需要针对不同的原油精心设计。从流程模拟的结果 可以看出，增加汽提段的理论板数，可以便常压拔出率和直馏柴油的收率提i 亩1 3 。 适当增加常压汽提段的汽提蒸汽量，可以降低塔底的油气分压，改善汽提段的水力 学条件，有利于提高常压拔出率和改善轻、重馏分的分割情况。 ( 3 ) 保持必要的常j 玉塔过汽化率。为了给常压塔下部的分馏创造条件，常j 玉塔应 保持必要的过汽化率。不能单纯强调节能而减少必要的常压塔过汽化率。从提高全厂柴 第2 章常减胜蒸馏技术现状 汽比和全厂优质柴油观点来看，保持必要的常压塔过汽化率往往是代价较小的措施之 一。 对于不同的原油和不同的常压塔，最佳的过汽化率是不同的。过汽化油量应有测量 手段，实际生产中，可根据产品质量的分析情况来调整过汽化油量，一般来说，保持2 3 的过汽化率是适宜的1 4 1 。 2 3 减压拨出率和馏分质量 对于不同的原油，减压拔出率的要求和意义是完全不同的。对于低硫低金属石蜡基 原油的燃料型常减压装置，由于其减压渣油町以全部进入重油催化裂化装置加工，因此 不必追求减压拔出率，甚至可以不需要减压蒸馏，全部常压渣油都可以直接进入重油催 化裂化装置加工。对于生产润滑油的常减压装置，减压拔出率应根据对润滑油的粘度要 求和丙烷脱沥青装置的情况来决定减压拔出率。对于生产道路沥青的常减压装置，减压 拔出率应根据沥青的生产要求而定。但是，对于硫含量高，金属含量高的原油来说，减 压拔出率的意义就完全不同了。硫及金属含量高的减压渣油，很难直接用催化裂化装置 加工，这种渣油一般只能用溶剂脱沥青或焦化的方法。如果进入催化裂化装置，则需进 行渣油加氢预处理，而渣油加氢装置的投资和操作费用都很高。在这种情况下，减压拔 出率和拔出的馏分质量对全厂的经济效益就会有重大的影响。拔出的蜡油，可以作为加 氢裂化装置的原料，即使作为催化裂化装置的原料，其加氢预处理的投资和操作费用也 要比渣油加氢低得多1 5 j 。 在减压拔出率问题上，目前国内常减压装置的技术水，f 和国外存在较大的差距。国 外常减压装置的标准设计足将减压渣油的切割点定在1 0 5 0 。f ，即5 6 5 6 。c 。有国外文 献讨论减压深拔问题，他们所指的深拔，是指减压渣油的实沸点切割点在5 6 5 。c 以上。 据报导，有些国外常减压装置的实沸点切割点已经达到6 0 0 。c 以上，而国内多数常减压 装置的实沸点切割点都在5 4 0 * c 以下，有一些常减压装置的实沸点切割点还在5 2 0 。c 以 下【1 0 1 。 决定减压拔出率的关键是减压塔汽化段的温度和压力。国外最新设计的燃料型减压 塔，在各中段同流取热段采用了空塔喷淋取热技术，大大降低了全塔压降，使减压塔汽 化段的压力可以降低到1 0 m m h g 左右。新设计的燃料型减压塔汽化段的温度已提高至 4 1 5 左右。由于改进了减握炉和转油线的设计，在减压塔汽化段温度为4 1 5 情况下， 减j 玉炉的不烧焦连续运转周期可达5 6 年。和旧式减j 玉塔相比，加t 中东原油时，减 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 压蜡油的收率可以提高5 1 2 。 国内已经开工或已经建设的几套大型常减压蒸馏装置，均按减压深拔设计，其中广 西石化1 2 0 0 万吨年常减压蒸馏装置采用美国u o p 公司技术，大连石化和独山子石化的 1 0 0 0 万吨年常减压蒸馏装置采用荷兰s g s l 公司技术，青岛大炼油1 0 0 0 万吨年常减压 蒸馏装置采用k b c 公司技术。以上三种减压深拔技术的特点如下： 1 ) s g s l 减压深拔技术 设计独特的闪蒸设施，为高真空、高减压炉出口温度的空塔喷淋减压深拔工艺，除 减压炉炉管需少量注汽外减压塔塔底不需注汽；另外，减压塔采用其独特的空塔喷淋工 艺技术，减压塔中段回流取热段不采用填料。减压转油线工艺采用高压降。过渡段较长、 弯头较多且不扩径，压力降较大，使得油气在过渡段内不汽化；低速段直径较大。 2 ) k b c 减压深拔技术 在常规减压蒸馏的基础上，采用该公司所开发的系统软件将原料油切割成非常窄的 窄馏分，然后按照各切割点的要求将窄馏分进行合成。根据合成后的模拟油品性质配以 适当高度的填料，减压炉及减压塔底注入蒸汽量，即所谓的软硬件结合达到“减压深拔” 油品技术要求。 3 ) u o p 减压深拔技术 减压塔下部呈锥体结构，可以最大限度地提高汽提段塔板效率和减少液体在塔盘上 的停留时间以降低结焦趋势。减压炉管和减压塔底注入蒸汽减少结焦倾向。减压转油线 压降介于s h e l l 公司的高压降和传统低速转油线压降之间。 各装置采用的减压炉和减压转油线犁式见表。 表2 - 6 减压炉和减压转油线型式 t a b l e 2 - 6t y p eo fv a c u u mf u r n a c ea n dt r a n s f e rp i p e 目前，国内还未真正掌握减压深拔成套技术，虽然少数几套装置从国外s h e l l 、 u o p 和k b c 公叫引进了减压深拔工艺包，但对该项技术的吸收掌握还需要一段时间。 影响减压深拔的主要原因足汽化段压力偏高、加热炉出口温度偏低和雾沫夹带较人。针 第2 章常减胜蒸馏技术现状 对减压拔出率的问题，借鉴国际先进技术，进行了有益探索，在加热炉、转油线和塔内 件的设计等方面取得了较多的成果。 减压拔出深度的提高需要高的炉出口温度、高的进料段真空度，炉出口温度的提高 受限于炉管的结焦和减压原料的过热裂化倾向，为了减少炉管和减压塔底的结焦，还需 要增加注气量和增设急冷油流程等，因此蒸馏装置的能耗相应会有所上升。 减压深拔时，减压蜡油，特别是重质蜡油的质量会发生变化。不同的原油，其罩金 属在窄馏分中的分割是不同的，应根据不同原油的特性决定拔出深度。影响深拔蜡油质 量的关键在于尽量减少雾沫夹带量。为了减少雾沫夹带量，在减压塔进料段的设计上， 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改 善。 2 4 “干式“减压蒸馏技术 二十世纪七十年代，国外开发了“干式”减压蒸馏技术，其特点是在塔和炉内不注 入水蒸气，通过塔顶采用三级抽真空系统，使减压塔的进料段和炉mu 获得较高的真空 度，在较低的操作温度下获得相同的拔出率。“干式”减压蒸馏技术可大幅度降低装置 能耗，但是由于不吹水蒸气，使得减压蜡油产品质量较差，减压渣油中含有较多的蜡油 组分。针对“干式”减压的缺点，发展了“微湿式“减压蒸馏技术，在减压塔底和减压 炉管内注入少量水蒸气( 注入量比”湿式“减压少) ，塔顶采用三级抽真空技术，实现 高真空减压蒸馏。“微湿式”减压蒸馏与“干式“减压蒸馏相比，产品质量和减压拔出 率都有一定的提高1 6 j 。 2 5 电脱盐 作为原油预处理的电脱盐技术，对于常减压装置的腐蚀防护和长周期运行，对于下 游二次加工装置，如重油催化裂化、渣油加氢等装置的操作和经济效益都有重要影响， 一般均要求脱后含盐小于3 m g l 1 9 】。我国自八十年代从p e t r o l i t e 公司和h o w b a k e r 公 司引进9 套电脱盐设施后，电脱盐的技术水平有了很大提高。包括高h 抗防爆变压器、 复合绝缘高压电极棒、油浸式十字套筒、预组装式电极板、界面测量仪、混合伐、静态 混合器等在内的一批性能好的电脱盐设备迅速国产化，新型破乳剂不断研制成功，使我 国电脱盐技术接近了当时的国际先进水平。此后又发展了交直流电脱盐技术，过滤电脱 盐技术和原油脱钙、脱重金属技术以及平流卧式电脱盐技术，反映了我国电脱盐技术的 8 中国年i 油大学( 华东) 硕士学位论文 不断发展和进步。 九十年代以前，电脱盐技术丰要是低速电脱盐技术。近十年来国外电脱盐技术有了 迅速的发展，特别值得注意的是p e t r o l i t e 公司的b i l e c t r i c 高速电脱盐技术，这一技术在 电脱盐的理念上有许多重大的突破和创新。b i l e c t r i c 高速电脱盐技术采用三层电极板， 形成两个强电场：油水混合物通过特殊的分配器分成两股直接进入两个强电场内，而不 是按照传统的方法进入水相；特殊结构的分配器可以加速乳化液的聚集，加上两个强电 场的同时作用，处理能力可以提高约1 0 0 ：由于进料直接进入两个强电场，脱盐罐内 油水界位较高，增加了水相的停留时间，有利于降低脱盐排水的含油量；脱盐电耗可以 有较大幅度降低。该技术与低速电脱盐技术相比具有脱盐技术先进、脱盐效率高，单罐 处理能力大、电耗低、占地面积小等优点。 为了提高脱盐效果，除了不断改进硬件设备外，破乳剂的评选以及工艺操作条件的 制定也是一项重要的关键因素。采用合适的破乳剂和工艺操作条件，可有效降低脱后原 油含盐量和含盐污水的带油量【2 2 】，保证本装置和下游装置的安全、平稳、长周期运行。 2 6 换热网络优化技术 常减压装置的换热网络系统是石油化工装置中最复杂的热交换系统之一。它的热物 流主要是常压塔和减压塔的各侧线产品及中段回流，有时还会有其他装置的热物流( 如 催化裂化装置的油浆等) ，一般热物流的数目在十个以上：它的冷物流是需要加工的原 油、闪底油和重沸器所需的热源以及预热水和发生蒸汽用水。换热网络设计的好坏直接 影响到装置的能耗水平和设备投资。 换热网络设计研究三十年来一直足热量利用系统工程学科中最活跃的研究领域二 十世纪七十年代，换热网络设计方法主要是启发探试法，即在数以百计的换热组合中， 根据工程经验逐一排除不可行的换热网络设计方案，这种方法的缺点是数学计算量特别 大而且还容易漏掉较好的方案。 八十年代，l i n h o f f 等人提出了“窄点”的概念并采用“窄点技术”合成换热网络， 该技术以较强的系统性和实用性得到了广泛的应用。换热网络设计大多以窄点为分界 点，分别将换热网络分为两部分进行设计，最后合并为一个完整的换热网络。九十年代， 换热网络设计技术得到了进一步完善和提高，t r i v i d i 等人又提出了改进双温差设计法： y e c 等人利用纯粹数学规划法构造包含各种匹配与案的超结构模型，不用窄点及窄点温 差将系统分解，直接通过求解模型而得到最优化的换热网络结构【7 1 。 9 第2 章常减压蒸馏技术现状 2 7 装置之间的热联合 常减压装置的中间物流如减压蜡油和减压渣油等，在换热到一定程度后，如果直接 作为下游装置的热进料，可以减少常减压装置的冷公用工程用量和下游装置的热公用工 程用量。催化裂化装置的油浆用于常减压装置的的换热可以提高原油换热的终温，减少 常减压装置的燃料消耗量，和发生蒸汽相比，可以提高全厂的用能水平。工程设计时， 主要应充分考虑可能发生的情况，在常减压装置设置必要的冷却手段，使装置始终能保 持正常运行l 引。 2 8 塔内件技术 塔设备是石油化工工业中最重要的分离设备，它的性能对工艺过程的能耗、收率及 产品质量均有直接关系。最常用塔的气液接触元件有筛孔塔板、浮阀塔板和泡罩塔板。 泡罩塔板的最大优点是不漏液，但价格高，能力低【9 1 。自5 0 年代以来，筛板和浮阀塔板 实际上己取代了泡罩塔板；筛孔塔板易于制造，价格最低，但最重要的缺点就足操作弹 性低，这种塔板的极限负荷常常只能达到它的设计流量的5 0 左右；浮阀塔板兼顾了泡 罩塔板和筛板两者的特点，具有灵活性，所以在液体和蒸汽流量易变的情况下常常选用 它。 近年来，随着塔内部构件的开发，塔盘新品种不断产生，并已逐步取代传统的园浮 阀塔盘。 2 8 】浮阀类塔板 1 条形浮阀塔板1 m l ：以n u t t e r 公司的b 型浮阀为代表，国内的t 排条阀、h t v 船 型浮阀和导向浮阀塔板均在此类。它们都是长条形阀片，除t 排条阀外，都沿液流错排 布置，气流喷出方向与液流方向垂直，相邻阀孔喷出的气流不互相碰撞。液体返混小， 雾沫夹带小。冷模实验的水力学性能都略优于v - 1 型圆形浮阀塔板。 b 型浮阀f 1 1 】：美国n u t t e r 公司在v - l 型浮阀塔板的基础上进行了结构上的改进， 除保留了v 1 型浮阀塔板的高弹性等优点外，尚南于其自身结构特点又具有传质效率高、 压降低、通量大、耐磨损、不脱落、成本低等性能。 t 型排列的条型浮阀塔板：t 型条阀开发最早由菲利普公司e n u t t e r 于1 9 4 5 年 研究提出，t 型条阀具有夹带少、结构简单、操作范围宽的优点。t 型排列避免了阀与阀 之间的气相对冲，起到了抑制雾沫向上层塔板输送的作用。水力学性能与f 1 浮阀相当 l o 中国石油_ 人学( 华东) 硕士学位论文 操作时，t 排条阀不会出现f 1 浮阀那样的旋转现象。其使用情况表明：效率和节能效 果均优于其它对比试验塔盘。兰州石化研究所的t 型条阀用于武汉石化厂的实践证明： 拔出率高、雾沫夹带低、处理能力大。 l l 条形浮阀塔板：由洛阳石化公司设备研究所研制开发的大通量、高效率的l 1 条形浮阀塔板具有如下优点：每层塔板压力降减少2 0 0 p a ；处理能力可提高2 0 左右； 操作弹性为f l 型浮阀塔板的1 1 倍；塔板效率可提高5 ；阀体不会旋转，能长期安全 运转；经济方便。自1 9 8 5 年工业化以来，成功用于初馏塔、常压分馏塔、催化裂化的 二f 气脱硫、吸收稳定等塔器。 h t v 船型塔板【1 2 】：石油大学研制的h t v 船型塔板是一种处能力大、分离效率 高、安装简便、操作弹性大的新型高效浮阀塔板。在南京炼油厂中的实际应用证明这种 塔板在改善产品分割精确度，提高轻质油收率，改进操作弹性，降低塔板效率，节省安 装时间等均有一定优势。 2 导向浮阀塔板：其结构为矩形，两端设有阀腿，浮阀上设有1 个或2 个导向孔。 试验研究和工业应用表明：导向浮阀塔板与f 1 型浮阀相比，处理能力可提高2 0 3 0 ， 塔板压降减少2 0 左右。对常压或加压操作条件下，气液传质设备用导向浮阀代替f l 型浮阀可获得明显的经济效益。如：梯形浮阀，以导向梯形浮阀b v t 为代表，它在结 构上吸取了v 型栅板及条型浮阀塔板、固舌塔板、导向筛板等优点，将原来的条形浮阀 改为梯形结构，这样气体从阀孔的两侧吹出并与液流方向构成锐角，故可对塔板上的液 体起到一定推动作用，降低了板上清液层高度，同时也降低了塔板压力降。适用于大液 体负荷情况，工业应用表明：采用梯形浮阀塔板对塔器改造后，改善了产品分割质量， 提高了轻质油拔出率，经济效益显注。 2 8 2 填料 随着工业发展对塔设备提出的要求，填料也有了很大的发展18 1 。填料塔结构简单、 阻力小、操作灵活。大多数填料塔在分离效率、压降等方面优于板式塔。填料除了效率 高、压降低、通量大之外，还有如下优点【1 3 】： 1 操作弹性大，可在更宽的气液流率范围操作而不会液泛、泄漏或夹带。 2 能处理起泡物系，填料单元能使泡沫破碎，所以填料比塔板吏适合高起泡性物 料。 3 能处理含固体的物料，大空隙率填料( 如格栅类) 可以处理含大量悬浮固体的 第2 章常减压蒸馏技术现状 物料，而一般的错流塔板会被阻塞。 4 持液量小，大多数板式塔气体是分散相，液体是连续相，具有同定的净液层， 所以持液量大。而填料塔在操作过程中，液体是分散相，气体是连续相，气液呈膜式接 触，不但阻力小，而且持液量少。 目前，规整填料已经取得了广泛应用【1 4 】。 1 2 中国白油大学( 华东) 硕f ：学位论文 3 1 原装置概况 第3 章改造内容 3 1 1 装置规模及产品方案 装置原设计为常压蒸馏装置f ”1 ，由中石化北京设计院设计，加工大港管输原油，设 计公称能力1 5 0 万吨年，最大操作能力2 0 0 万吨年，主要设备按2 5 0 万吨年能力配套。 2 0 0 0 年经改造，装置处理能力达到2 5 0 万吨年，加工原油为大港高凝混合原油，生产 方案以汽油或重整料、2 0 0 # 溶剂油、轻柴油、重柴油、催化蜡油、常压重油为主，同时 兼顾汽油或重整料、3 航空煤油、轻柴油、重柴油、催化蜡油、常压重油生产方案i6 1 。 3 1 2 采用的工艺技术方案 装置采用一炉二塔的常压蒸馏技术，设闪蒸塔、常压塔和常压炉。 电脱盐采用低速交直流电脱盐技术； 常压塔采用导向浮阀塔板。 3 1 3 主要设备汇总 原装置的主要设备见主要设备汇总表。 表3 一l 主要设备汇总表 t a b l e 3 - 1s u m m a r ys h e e to f g e n e r a le q u i p m e n t 1 3 第3 章改造内容 3 1 4 装置消耗指标 原装置的主要消耗指标见表。 表3 2 装置消耗指标 t a b l e 3 - 2c o n s u m p t i o ni n d e xo fu n i t 装置能耗为7 9 万千卡吨原料。 3 1 5 装置平面布置 装置位于大港石化分公司老厂区东南端，装置区占地1 1 5 6 5 = 7 4 7 5 m 2 ，包含装置 控制室和配电室共占地1 5 5 6 5 = 1 0 0 7 5 m 2 ，装置根据按流程式布置和同类设备相对集 中的原则布置为三条，北侧为管桥，管桥下设泵房，中间为塔区和框架，南侧为加热炉 和电脱盐。加热炉根据风向布置在装置西南角。其平而布置见下图。 3 1 6 设备和管道选材 原装置加工原油为大港高凝混合原油，根据当时的原油评价数据硫含量为0 1 2 3 7 ，酸值0 6 5 7 m g k o h g ，装置内主要设备和管道选材均未考虑防腐，材质均为碳钢。 3 2 改造设计概况 3 2 1 装置改造范围 根据中国石油大港石化分公司设计委托书要求，装置改造范围为：2 5 0 万吨年常压 蒸馏装置进行改造使其处理能力达到5 0 0 万吨年( 常压塔、常压炉等最大处理能力为 4 5 0 万吨年) ，新增与其配套的减压蒸馏部分1 1 6 】，换热流程作相应调整。新增减压部分 布置在厂区原8 0 万吨年常压蒸馏装置的位置。 改造及新设计内容包括原油换热、一脱三注、初馏、加热炉、常压蒸馏、减压蒸馏 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 等部分。 由于装置改造投资的限制，并结合大港石化分公司的会议记要要求，常压塔、常压 炉、及部分大型机泵就地利旧改造，最大处理能力可达到4 5 0 万吨年。年开工时间为 8 4 0 0 小时。其它机泵及设备满足5 0 0 万吨年生产能力，减压部分按5 0 0 万吨年配套。 年开工时间为8 4 0 0 h 。 3 2 2 装置改造原料和产品方案 3 2 2 1 原料性质 装置设计加工7 0 大港高凝混合原油和3 0 米纳斯原油的混合原油。原料性质见 表3 3 、表3 - 4 和表3 5 。 表3 3 原油的一般性质 t ab l e 3 3c h a r a c t e r i s t i c so fc r u d eo i l 第3 章改造内容 表3 - 4 大港混合原油实沸点蒸馏及窄馏分性质 t a b l e 3 4b o i l i n gp o i n to fd a g a n gc r u d e 1 6 中国石油大学