常减压装置减压流程节能优化改造.pdf

第 4 5卷第 1期 2 0 1 6年 1月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mica l I n d u s t r y V o 1 4 5 N 0 1 J a n u a r y 2 0 1 6 常减压装置减压流程节能优化改造 宋双 明 王 恩廷 扬子石化泰州石油化工有限责任公司 江苏 泰州 2 2 5 3 0 0 摘 要 为提高减压拨出率和改善减压侧线的产品分布 将减压塔塔内件由舌形塔盘更换为新型规整填料 并对相应的工艺流程进行优化 改造后减压塔压降降低 1 1 5 k P a 侧线馏程宽度下降 2 0 减压蜡油拔出率 提高 4 7 8 换热终温提高 3 5 装置能耗降低 1 9 1 k g 标f h t 关键词 减压塔 拔出率 塔内件 能耗 中图分类号 T Q 0 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 6 0 1 0 1 7 5 0 4 En e r g y Co n s e r v a t io n Op t imiz a t io n o f t h e De co mp r e s s i o n P r o ce s s o f t he At m o s phe r ic a nd Va cuum Dis t il l a t io n Unit S ONGS h u a n g min W A NGEn t in g YP C Co mp a n y Li mit e d T a i z h o u P e t r o ch e mi ca l Br a n ch J ia n g s u T a i z h o u 2 2 5 3 0 0 C h i n a Ab s t r a ct I n o r d e r t o i n cr e a s e t h e d e co mp r e s s i o n y ie l d a n d imp r o v e t h e p r o d u ct d is t r ib u t io n o f d e co mp r e s s i o n l i n e c o l u mn in t e r n a l s o f d e co mp r e s s io n t o we r we r e r e p l a ce d b y n e w s t r u ct u r e d p a ck in g an d t h e r e l a t e d p r o ce s s fl o w wa s o p t i mi z e d Ati e r a b o v e t r ans f o r ma t io n t h e p r e s s u r e d r o p o f d e co mp r e s s i o n t o we r d e cr e a s e s 1 1 5 l P a 山e s id e d is t il l a t io n r a n g e d r o p s 2 0 VG0 p u l l o u t r a t e in cr e a s e s b y 4 7 8 M e a n wh il e h e a t t r a n s f e r fi n a l t e mp e r a t u r e in cr e a s e s b v 3 5 a n d d e v i ce e n e r g y co n s u mp t io n r e d u ce s t h e 1 9 1 k g s t a n d a r d o i l t o n K e v wo r d s De co mp r e s s io n t o we r P u l l o u t r a t e Co l u mn in t e r n a l E n e r g y co n s u mp t io n 本厂的常减压装置以加工苏北石蜡基原油为 主 生产蜡系相关产品 经多次扩产升级和生产调 整 减压塔部分操作参数严重偏离原设计指标 造 成不仅塔下部取热量小 全塔压降大 减压拔出率 偏低 而且出现减二线馏程宽 减三线质量达不到 生产半精炼石蜡的标准 减四线质量控制困难 减 压渣油收率偏高等瓶颈 为 了改善上述不利局面 对减压系统进行 了技术改造 首先对减压塔进行压 力容器检验和防腐处理后 将其改造成 微湿式 全填料型生产装置 然后对相关工艺流程进行 了优 化 由投产后效果分析 减压塔运行平稳 侧线产 品的产量 质量和装置能耗均明显改善 1 减压塔工艺简介 减压塔改造前后 的工艺示意图见图 1 常压渣油经加热至 3 9 5 o C 进入减压塔精馏 改 造前减压塔设 4个侧线和 2个中段回流 工艺流程 及侧线用途见图 1 改造后减压塔为全填料塔 设 5 个侧线和 2 个中段回流 与改造前相比 增加减五 线抽 出和减五线 回流洗涤油 增设减一线热回流和 减压渣油急冷油回流 减三线由催化原料变为酮苯 装置原料 生产半精炼石蜡 增设炉辐射段人口注 汽和塔底过热蒸汽汽提等 减顶抽 真空系统 图 1 减压塔及侧线用途示意图 虚 线为新增部分 F ig 1 A flo w ch a r t o f d e co mp r e s s io n t o we r a n d s id e l in e u s e s d o t t e d l in e f o r n e w p a r t s 2 减压系统运行瓶颈 本厂酮苯装置扩能改造后 对原料减二线的需 求增加 为供应充足的减二线油 减压塔需满负荷 生产并调整操作参数 增加减二线产量 形成减二 线馏出量 中段回流量和回流温度偏离设计值 与 原设计相比 热量向减压塔上部移动 导致减压塔 上部负荷增大 全塔压降升高 而减压系统存在的 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 1 1 作 者简介 枣 9 0 l J罗 苏泰 州人 工 程师 1 9 9 1 年毕 业 于河海 大学 学 校机 械设计 与 制造专 业 研究 方向 长期 从事 装 置生 产 设 备管 理和技 术改 造等 工作 E m a il t z s s m6 9 s o h u t o m 问题有 1 原产品方案 减三线是酮苯装置原料 但塔盘分离效率低 减三线与减四线产品重叠严重 质量达不到酮苯装置要求 2 减二线馏分馏程宽 产品分馏精度偏低 3 减压塔侧线少 侧线质量 控制手段有限 4 减压塔加工负荷达到极限 无 操作弹性 5 全塔压降大 塔底温度控制困难 制约减压深拔 6 换热终温偏低 2 5 5 o 3 减压系统技术改造 3 1 改造方案 经过设计单位测算 原减压塔塔体状况良 好 塔基础强度符合改造要求 只要对减压塔进行挖潜 增效 用分离效率更高的规整填料作塔内件 即可 满足生产需求 而用规整填料对减压塔进行扩能和 优化 在国内有成功的经验 规整填料具有传热 传质效率高 分离精度高 压降小 处理量大等优 点 广泛应用于提高加工能力 增加产品收率 提 高产品质量 提高减压拔出率等方面 p 并取得了 较好的经济效益 工艺计算和流程模拟结果表明 采取适当加高减压塔 塔内件全部更换为规整填料 并对工艺流程进行优化 减压侧线的产品质量和产 量就能满足本厂需求 本厂确定更换减压塔塔内件 的技术改造方案 并新增部分设备 根据减压侧线的流量和性质 优 化换热流程 对原有减压塔进行增高处理 在减压塔变径部 位切割后加高5 2 m 原馏出口进行利旧或封堵 按 设计文件要求在塔体上新开馏出口 3 2 2 塔 内件改造 原减压塔共设 2 9层舌形塔盘 改造时将原塔 内 件全部拆除 改用规整填料 减压塔的操作弹性定 为设计值的0 5 1 2 倍 进料采用双切环流气液进 料分布结构 并配合能量分布器 汽提段采用四层 淋降塔盘 3 2 3 减压系统工艺流程优化 增设减五线馏出 口及减五线洗涤油流程 控制 减三线 减四线产品质量 增设减一线热回流流程 有效控制减一线产品质量 增设减压渣油急冷回流 流程 控制减压塔底温度 防止塔底结焦 使用 窄 点 技术 重新设计换热流程 装置换热终温由2 6 0 提高至 2 9 0 o C 实现装置节能 3 2 4 设备更新 减顶气采用 比表面蒸发空冷冷却 减压塔塔底 管线加设紧急事故切断阀 新增 1 1 台换热器 提高 换热效果 3 3 减压塔填料流体力学核算 减压塔填料的流体力学性质是衡量规整填料优 劣的重要标志 减压塔填料的力学核算结果见表 1 表 1 规整填料流体力学核算数据 T a b l e 1 Re g u l a r p a ck in g flu id me ch a n ics ca l cu l a t io n d a t a 从表 1 可知 各填料段的气液相负荷的分布合 理 减压塔各段规整填料的泛点率均低于 7 0 远 低于减压塔各段填料的理论泛点率 8 0 表明减 压塔具有提高加工能力的空间 操作弹性大 并且 各段填料的压力降均低于 1 2 m b a r 总压降低于 1 0 m b a r 1 k P a 达到总压降不大于2 k P a 的预期要求 4 生产情况分析 4 1 装置改造前后的实际操作条件对比 减压装置改造前与改造后的操作条件和设计操 作条件见表 2 从表 2可知 改造减压塔采用的规整填料选 型 合理 全塔压降降至 1 5 8 k P a 下降了 1 1 5 k P a 有 助于提高精馏效果 减一中 减二中的馏 出量是改 造前的 2 倍 有利于取出减压塔高温部分热量 降 低全塔热负荷 减二中回流温度与改造前相比降低 3 5 表明减二中换热器设计合理 热量有效传递 至低温物料 这符合高温位多取热原则 提高了装 置的节能效果 换热终温比改造前提高 3 5 主要原因是采用 窄点 技术设计的换热流程合理 同时增加 1 1 台换热器 提高了换热效率 一 J 一 2 化 一 3 3 第4 4卷第 1期 宋双明 等 常减压装置减压流程节能优化改造 表 2 减压装置改造前后的操作参数对比 T a b l e 2 Co m p a r is o n o f o p e r a t io n p a r a m e t e r s o f t h e d e co mp r e s s io n u n it b e f o r e a n d a fte r t r a n s f o r m a ti o n 4 2 产品收率对 比 减压塔系统改造后 减压塔压降降低 真空度 上升 有利于提高侧线产品拔出率 降低减压渣油 产率 提高减压系统的经济效益 改造前 改造后 减压侧线 渣油的收率见表 3 表 3 改造前后产品收率对比 T a b l e 3 Co mp a r is o n o f t h e y ie l d o f p r o d u ct s b e f o r e a n d a f t e r t r a n s f o r ma t io n 由表 3可知 减压装置改造后 减压渣油收率 由3 0 2 3 下降至 2 5 4 5 下降了 4 7 8 即常减压 装置总拔出率提高 4 7 8 主要原因是采取规整填 料技术及新型液体分配器 使减压塔汽化率提高 塔内汽液分布更加合理 产品结构分割效率进一步 提高 减三线 减四线是高温热源 其收率增加 即提高其馏出量 有助于减压塔下部取热 平衡全 塔热量分布 4 3 减压侧线质量对 比 减压侧线产品质量是衡量减压塔改造效果的重 要指标 也是技术改造的主要 目的 产品化验数据 比对数据显示 减压侧线的馏程宽度 初馏温度均 高于改造前 侧线的凝点 比色等指标符合产品的 质量要求 具体数据见表 4 表 5 表 4 改造前主要的减压侧线产品性能 T a b l e 4 Pr o p e r t ie s o f ma in s id e l in e p r o d u ct s f r o m d e co mp r e s s io n u n it b e f o r e t r a n s f o r m a ti o n s 表 5 改造后主要的减压侧线产品性能 T a b l e 5 Pr o p e rtie s o f ma in s id e l in e p r o d u ct s f r o m d e co mp r e s s io n u n it a f t e r t r a n s f o r ma t io n 从表 4 表 5可以看出 减一线 减二线 减 三线的馏程宽度减少 2 0 以上 产品精度得到提 高 符合减压塔侧线的 窄馏分 的生产要求 经 数据分析和工业试验 减三线产品满足酮苯装置对 原料性质的要求 试生产结果表明减三线产品通过 酮苯装置加工 白土精制后得到合格的 5 8 半精炼 微晶蜡 减四线产品符合生产 A型复合微晶蜡原料 的要求 减五线产品作为控制其它侧线产品质量的 手段 抽出后作为催化裂化装置的原料 4 4 减压渣油性质分析 减压渣油的收率和性质是衡量常减压装置经济 效益的主要指标 尤其是润滑油型减压装置 减压 渣油是低附加值产品 提高装置总出拔率 降低渣 油收率 是常减压装置的发展趋势 在实际操作 中 常利用减压渣油馏出 5 时的温度 5 4 0 c C 的馏出 体积等判断减压塔的深拔程度 改造前后减压渣油 的性质见表 6 从表 6可知 改造后减压渣油的 5 馏出温度 1 0 的馏出温度提高约 2 0 密度 运 动粘度 残炭等均有明显增加 实现了减压深拔的 目 标 技术改造后实现深拔的主要原因为 1 减 压塔采用新型环流进料分布结构 并配合流量分布 器 减压塔进料合理 有利于精馏 2 增加渣油 冷回流流程 能平稳的控制塔底温度 防止塔底结 焦 这为提高减进料出口温度 增加减压深拔创造 了条件 1 7 8 当 代 化 工 2 0 1 6年 1月 表 6 减压渣油的性质 T a b l e 6 Pr o p e r t ie s o f v a cu u m r e s id ue 5 效益分析 5 1 社会效益分析 减压塔通过技术改造 侧线的流量较改造前变 化幅度较大 原换热流程效果差 运用 窄点 技 术进行优化后 换热终温由2 5 5 提高到 2 9 5 换热终温提高 4 0 通过计算换热终温提高 4 0 c C 时节约的能耗 Q C p m A t 其中 O一 热量 k J h C p 一 比热容 取 2 6 k J k g Mm 流量 取 5 2 x 1 0 4 k g h At 一 改造前后的换热终温的温差 取 3 5 将数据代入式 1 可得 Q 4 7 3 X 1 0 k J h 按 l k g 标油折算 4 1 8 0 0 k J 热量计算 换热流程 优化后 节约 1 1 3 1 k g标油 时 按装置年运行时间 8 0 0 0 h 原油年加工量 4 7 万 t 计算 装置能耗降低 1 9 1 k g 标油 t 由计算结果可知 改造后对装置能耗降低效果 明显 具有 良好的社会效益 5 2 经济效益分析 减压系统改造后 减压拔出率提高了 4 7 8 按年加工原油 4 7万 t 计算 年增产蜡油 4 7 X 4 7 8 2 2 4 万 t 渣油价格 4 7 0 0元 t 蜡油价格 6 5 0 0 元 t 差价为 1 8 0 0元 t 年增加效益 1 8 0 0 X 2 2 4 4 0 3 2万元 6 结 论 减压装置技术改造后 一次开车成功 装置运 行平稳 减压侧线产品产量和质量均达到预期 目的 实现 了减压深拔 1 装置改造成全填料塔后 装置处理量 各 抽出口 流量 侧线产品质量均有提升 提高了减压拔 出率 重要的是提高了减三线产品质量 拓宽了酮苯 装置原料来源 为本厂产品结构调整提供了条件 2 新型规整填料有助于减压塔汽液分离 全 塔压降 1 5 8 k P a 有利于增加减压塔汽化率 提高 分馏效果 3 换热终温提高 3 5 降低了装置能耗 参考文献 1 温伟东 佟博峰 柳文 2 5 0万 常减压装置减压塔技术改造l J 1 化 工科技 2 0 0 2 1 0 5 3 1 3 4 2 刘军 常减压蒸馏装置减压塔改造 J 1 l 化工建设工程 2 0 0 4