企业培训_常减压培训讲义

常减压蒸馏知识 常减压蒸馏装置概况国外蒸馏技术发展趋势国内蒸馏装置技术现状常减压蒸馏装置的技术简介 常减压蒸馏装置概况 常减压蒸馏装置概况 炼油厂原油加工的第一道工序 什么是常减压蒸馏装置 根据原油中各组分沸点的不同 利用蒸馏的方法将原油切割成石脑油 航煤 柴油 蜡油以及减压渣油馏分的装置 常减压蒸馏装置概况 原油原油是指地下开采出来的未经加工的石油石油通常是氮黄色到黑色的 流动或半流动的粘稠液体 比重一般小于1 在0 8 0 98之间组成石油的元素主要是碳 氢 硫 氮 氧 还有钒 镍 铁 铜 铅 钙 钠 镁 钴 锌 钛等金属元素和氯 硅 磷 砷等非金属元素 其中碳的含量占83 87 氢含量占11 14 原油中的烃类主要有烷烃 环烷烃和芳香烃 原料 常减压蒸馏装置概况 原油的分类特性因数分类特性因数K 12 1称为石蜡基原油特性因数K为11 5 12 1称为中间基原油特性因数K为10 5 11 5称为环烷基原油关键馏分分类 原料 常减压蒸馏装置概况 工业分类按密度分类密度小于830kg m3称为轻质原油密度在830 904kg m3称为中质原油密度在904 966kg m3称为重质原油密度大于966kg m3称为超重质原油按硫含量分类原油中S1 5 称为高硫原油原油中酸值TAN0 5 称为含酸原油 原料 常减压蒸馏装置概况 蒸馏 精馏 分馏 蒸馏 将液体混合物加热 使它全部或部分地汽化 并将形成的蒸汽部分地或全部冷凝 这样得到的凝液其组成会与原始混合物有一定的甚至相当大的差别 从而使原始物料中有关的组成部分得到一定程度的分离或提纯蒸馏的三种形式闪蒸 平衡汽化简单蒸馏 渐次汽化精馏 分馏 加工方法 常减压蒸馏装置概况 闪蒸 平衡汽化 进料以某种方式被加热至部分汽化 经过减压设施 在一个容器的空间内 于一定的温度和压力下 汽液两相迅即分离 得到相应的汽相和液相产物 此过程称为闪蒸 如果在加热汽化过程中 汽液两相有足够的时间密切接触 汽液两相产物在分离时达到了平衡状态 则这种汽化称为平衡汽化 加工方法 常减压蒸馏装置概况 简单蒸馏 渐次汽化 原料在混合物在在蒸馏釜中加热 在一定的压力下 当加热到某一温度时 液体开始汽化 生成了微量蒸汽 生成的气体当即被引出 并继续加热液体 则其温度不断上升 蒸汽不断的形成并迅即被引出 冷凝冷却并收集其液体 一直蒸到所需的程度为止 假设每次微量蒸汽与全部残存的液体达到相平衡状态 这种汽化方式称为渐次汽化 或者叫微分汽化 加工方法 常减压蒸馏装置概况 精馏 分馏 是蒸馏的最高级形式 它的特点就在于 在提供回流的条件下 汽液相多次逆流接触 进行相间扩散传质传热 使挥发性混合物中各组分有效的分离 加工方法 常减压蒸馏装置概况 馏分在炼油厂中 没有必要将石油分割成单个组分 而是把整个石油 切割 成几个馏分 馏分 意即馏出的部分 它是一个混合物 只不过它包含的组分比原油少多了馏分通常冠以汽油 煤油 柴油等石油产品名称 馏分不是最终产品汽油馏分 200 航煤馏分 150 280 灯煤馏分 200 300 柴油馏分 200 350 蜡油馏分 350 550 产品 常减压蒸馏装置概况 气体C1 C2经脱硫后去工厂燃料气管网 装置自用燃料液化气C3 C4经脱硫后去工厂液化气罐区石脑油 200 去催化重整原料或作为乙烯裂解原料根据催化重整装置是否设预分馏 有时可将石脑油分为轻石脑油和重石脑油轻石脑油去工厂罐区作汽油调和组分重石脑油去催化重整装置作原料 产品 常减压蒸馏装置概况 航煤150 280 230 去乙烯柴油200 350 去柴油加氢精制装置或作为乙烯裂解料蜡油350 550 催化裂化 加氢裂化装置减压渣油 550 去渣油加氢 产品 常减压蒸馏装置概况 产品 常减压蒸馏装置概况 对于润滑油型蒸馏装置 减压侧线产品一般应满足以下要求 馏份宽度 D11602 97 减二 70 减三 70 减四 80 减五 90 比色 GB6540 减三 2 0减四 3 5减五 5 0残碳 康氏 减三 0 15减四 0 25减五 0 35 产品 常减压蒸馏装置概况 常压蒸馏部分原油加热后进入分馏塔 此塔在接近大气压力下操作 故称为常压塔 相应的加热炉称为常压炉 整个过程称为常压蒸馏 减压蒸馏部分由于常压塔一般只能拔出实沸点360 左右的馏分 若要进一步提高拔出率 则必须要有更高的汽化温度 这就会导致油品的裂解 为降低汽化温度 则需降低汽化压力 实行减压操作轻烃回收部分本装置不设置轻烃回收 此部分直接送乙烯 装置组成 常减压蒸馏装置概况 一脱三注 四注 部分一脱指的是原油电脱盐原油中含有一定量盐和水 所含盐除有一小部分以结晶盐的状态悬浮于油中外 绝大部分溶于水 并以微粒状态分散在油中 形成稳定的油包水型乳化液 原油电脱盐过程是在原油中注入一定量的含氯低的新鲜水 经充分混合 溶解残留在原油中的盐类 同时稀释原有盐水 形成新的乳化液 然后在破乳剂和高压电场的作用下 使微小水滴逐步聚集成较大的水滴 借重力从油中沉降分离 达到脱盐脱水的目的的过程三注 四注 指的是塔顶馏出线注氨 注缓蚀剂 注水 以及原油注碱 装置组成 常减压蒸馏装置概况 热量回收 换热 部分原油要分离为产品 必须加热到一定的温度产品在分馏塔抽出温度为该产品的泡点温度 该产品在进入下游装置或罐区前 需要冷却将产品与原油换热 回收产品的热量 减少加热炉燃料的消耗 装置组成 常减压蒸馏装置概况 类型燃料型 燃料 润滑油型 化工型流程特点燃料型流程特点一般在常压塔前设置初馏塔或闪蒸塔常压塔设置3 4个侧线 生产汽油 石脑油 溶剂油 煤油 喷气燃料 轻 重柴油等产品或调和组分 为调整各侧线产品的闪点和馏程范围 各侧线一般都设汽提塔减压塔侧线出催化裂化料或加氢裂化料 产品较简单 分馏精度要求不高 故只设2 3侧线 且不设汽提塔 对最下一个侧线 为保证金属和参炭合格 故设洗涤段减压一般采用三级抽真空 蒸馏装置类型 常减压蒸馏装置概况 燃料 润滑油型流程特点常压系统在原油和产品要求与燃料型相同 流程相同减压系统流程较复杂 减压塔要出各种润滑油原料组分 一般设4 5各侧线 侧线设置汽提塔 改善各馏分的馏程范围控制减压炉管内最高油温不大于395 以免油料局部过热而裂解减压炉和减压塔注入水蒸汽 改善炉管内流行和降低闪蒸段油气分压进料段以上设置洗涤段 改善产品质量采用两级抽真空系统 蒸馏装置类型 常减压蒸馏装置概况 化工型流程特点化工型是三类流程中最简单的 常压蒸馏系统一般不设初馏塔而设闪蒸塔常压塔设置2 3个侧线 产品最为裂解原料 分离精度要求低 塔板数可减少 不设汽提塔减压蒸馏系统与燃料型基本相同 蒸馏装置类型 常减压蒸馏装置概况 分馏精度低石油产品是一种馏程范围较宽的馏分 因此它的分馏精度较一般的蒸馏系统要求低原料直接供热原油精馏塔底的温度很高 由于热源的限制和高温裂解的影响 不能象一般蒸馏系统那样采用重沸器供热 而只能靠原油加热炉将进料加热到尽可能高的温度 热量由进料带入 基本特征 常减压蒸馏装置概况 在进料段以下采用直接蒸汽汽提并降低油气分压从而帮助塔底重油中较轻的油料汽化 提高进料在汽化段中的气化率原油分馏塔进塔热量一般较固定 没有调节的余地塔的回流热由全塔热平衡决定 而不是根据产品分馏精度要求计算确定如果不考虑塔的热平衡情况 过大或过小的增减回流比都会引起产品收率的下降或质量不合格 基本特征 常减压蒸馏装置概况 根据产品的要求 分馏操作分级进行原油先进初馏塔 拔出最轻的组分 然后经加热后进入常压塔 切取常压各线馏分 然后在进行减压蒸馏可均匀塔的汽液相负荷 便于能量的分级利用 基本特征 常减压蒸馏装置概况 减压塔塔径大减压蒸馏要求尽可能高的真空度以使拔出率最大 由于残压低 气相密度小 气相负荷远比常压塔大 故减压塔塔径相应较常压塔大减压塔塔盘数少在减压操作下 由于组分间的相对挥发度较大 因此要求的塔板数相对较少 加上燃料型减压塔对产品分馏精度基本无要求 塔盘数远较常压塔少 对润滑油型减压塔 虽然分馏要求较高 但受压降限制 塔盘数也较少采用循环回流为减少塔顶系统压降及冷凝热负荷 减压塔顶采用循环回流 而不采用塔顶冷回流 减压和常压蒸馏的区别 常减压蒸馏装置概况 四 工艺流程四川石化300万吨 年渣油加氢脱硫装置由反应部分 分馏部分 公用工程部分组成 其中 反应部分包括了 原料系统 反应系统 高压反应产物分离系统 低压反应产物分离系统和压缩机部分 工艺流程见图 常减压蒸馏装置概况 主要操作条件 常减压蒸馏装置概况 主要操作条件 国外蒸馏技术发展方向 单套蒸馏装置的能力 国外蒸馏技术的发展方向 按2007年统计 全世界主要国家和地区共有670多座炼油厂 总加工能力42 65亿吨 年能力在2000万吨 年以上的炼厂16座目前 世界上最大的炼厂是帕拉瓜纳炼油中心 为4700万吨 年单套蒸馏装置的加工规模也日益大型化 单套蒸馏装置的规模一般都在500万吨 年以上 不少装置已达到1000万吨 年以上目前 世界上最大的常减压装置为印度贾拉加炼油厂 其单套加工能力为1500万吨 年美国ExxonMobil公司贝汤炼油厂的一套蒸馏装置规模为1300万吨 年 常压塔直径9 75米 2003对其进行改造 能力扩大为1500万吨 年 单套蒸馏装置的能力 国外蒸馏技术的发展方向 国外蒸馏技术的发展方向 分割精度常减压产品的分割精度用脱空度表示 即下一产品的5 点和该产品95 温度差表示产品的脱空度大 说明产品分割清楚对于蒸馏装置 常压拨出率和馏分质量影响着直馏柴油的收率 对全厂的经济效益有重大的影响 产品质量 国外蒸馏技术的发展方向 直馏直馏柴油十六烷值高 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 直馏柴油也只需经压力较低 空速较高的加氢精制 就可以达到欧III类和欧IV优质柴油的要求 产品质量 国外蒸馏技术的发展方向 如果直馏柴油馏分混入减压蜡油中 就需要用催化裂化或加氢裂化的方法加工 不仅需要增加二次加工装置的规模 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 后续加工费用高因此 提高产品分馏精度 不但可以提高目的产品的收率 还可降低后续装置的操作费用国外典型的产品脱空度石脑油与煤油的脱空度ASTMD86 5 95 13 煤油和轻柴油的脱空度ASTMD86 5 95 8 轻柴油和重柴油的脱空度ASTMD86 5 95 20 轻蜡油与重蜡油的脱空度ASTMD1160 5 95 5 产品质量 减压深拔的意义对于不同的原油 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 由于其减压渣油可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 国外蒸馏技术的发展方向 减压拔出率 国外蒸馏技术的发展方向 对于硫含量高 金属含量高的原油 其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某大型常减压装置 采用深拔技术 全年多拔出蜡油54 16万吨 也就是减少减压渣油54 16万吨 年 按蜡油和减压渣油的价差200元 吨计算 每年也能取得10832万元的效益 经济效益十分明显 减压拔出率 国外蒸馏技术的发展方向 减压深拔能达到的水平一般对为催化裂化或加氢裂化装置提供原料的减压塔 标准设计是将减压渣油的切割点定在1050 即565 6 对生产润滑油原料的减压塔 其切割点温度通常在1000 即537 8 对生产沥青原料的减压塔 切割点温度通常在1080 1100 即582 2 593 3 国外所指的深拔 是指是指减压渣油的实沸点切割点在565 以上有些常减压装置的实沸点切割点已经达到600 以上 减压拔出率 七十年代 国外开发了 干式 减压蒸馏技术不注入水蒸气 采用三级抽真空系统 使减压塔的进料段和炉出口获得较高的真空度 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 干式 减压蒸馏蜡油产品质量较差 减压渣油中含有较多的蜡油组分 微湿式 减压蒸馏技术在塔底和炉管内注入少量水蒸气 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 蒸馏技术进展 国外蒸馏技术的发展方向 渐次分离法国的ELF和Technip公司共同开发了一种渐次分馏技术 主要将汽 煤 柴油等各种产品逐渐进行分离 从而降低工艺总用能 可以降低能耗30 左右整体蒸馏技术壳牌石油公司提出的整体蒸馏装置 ShellBulkCrudeDistillationUnit 将原油蒸馏装置 加氢脱硫装置 高真空减压蒸馏装置和减粘装置作为一个整体加以优化 整体蒸馏装置可以节省投资的30 左右 国外蒸馏技术的发展方向 蒸馏技术进展 换热网络设计理念节能降耗是在保证产品质量 产品收率的前提下进行的 以使装置经济效益最大化 在追求整体经济效益最大化的同时 不片面追求换热终温的最高对于加工含硫原油的蒸馏装置 由于原油含硫量高 温度大于240 的换热器将使用价格较高 抗腐蚀性能较好的钢材 过低的 窄点 温差将带来换热器面积的大幅度增加 使换热器的投资大幅度增加ExxonMobil公司选定的 窄点 温差要使换热器投资回报率达到20 以上KBC的原则是增加面积 直到最后增加的传热面积的回收期到4年为止对于加工含硫原油的蒸馏装置 原油的换热终温一般不超过280 换热网络及节能 国外蒸馏技术发展方向 能耗水平常减压蒸馏装置是炼厂的能耗大户 国外公司十分注意节能降耗 但不追求过低的能耗指标 节能降耗是在保证产品质量和产品收率的前提下进行 以使装置经济效益最大化大部分装置能耗在12千克标油 吨原油左右日本COSMO公司的千叶炼油厂1999年两套蒸馏装置的能耗分别为14 13千克标油 吨原油和15 22千克标油 吨原油COSMO公司的 土界 炼油厂2000年蒸馏装置的能耗为14 24千克标油 吨原油 换热网络及节能 国外蒸馏技术发展方向 塔内件 发展方向首先实现汽液充分混合 然后用辅助设施实现汽液相分离 这样可以大大提高处理量 脱除以前不能超过液泛点的制约 采用这一理念制造的新型塔板可以提高能力30 50 或更多 国外蒸馏技术发展方向 电脱盐 在电脱盐技术方面 以Petrolite Petroco Howe Baker和Natco公司的专利技术较为先进在九十年代以前 主要是低速脱盐技术Petrolite Howe Baker水平电极板Natco垂直交直流电脱盐九十年代 Petrolite在低速脱盐的基础上开发出了高速电脱盐 其主要特点是进料位置不同于低速电脱盐 不在水相 而是在电极板之间进料管不用管式或倒槽式 而采用特殊喷头型式电脱盐罐处理能力不取决于油品在电场中的停留时间 而取决于喷头的能力采用交流电 水平电极板 国外蒸馏技术发展方向 电脱盐 该技术与低速电脱盐技术相比 具有处理能力大 脱盐效率高 电耗低 占地面积小的特点该技术目前在世界各地得到了广泛的应用电脱盐指标对原油进厂前的预处理比较重视 对进厂的原油含盐和含水等均有要求一般规定原油进厂含盐 50mgNaCl l 含水 0 5mg l注意电脱盐操作条件的优化和调整 电脱盐效果比较稳定一般采用一级电脱盐即可保证脱盐效果 国外蒸馏技术发展方向 我国蒸馏装置技术现状 单套装置的能力 中国石油股份公司共有60套常减压蒸馏装置 设计总加工能力近2亿吨 年已投产的最大蒸馏装置大连西太平洋石化公司1000万吨 年常减压大连石化公司1000万吨 年常减压蒸馏装置正设计的最大装置独山子石化1000万吨 年常减压蒸馏装置广西石化1000万吨 年常减压蒸馏装置天津石化1000万吨 年常减压蒸馏装置四川石化1000万吨 年常减压蒸馏装置 我国蒸馏装置技术现状 产品质量 蒸馏装置侧线产品分离精度差别较大中石化有些炼厂常顶和常一线能够脱空 但尚有40 的装置常顶与常一恩氏蒸馏馏程重叠超过10 最多重叠度达86 多数装置常二与常三恩氏蒸馏馏程重叠在15 以上 实沸点重叠则超出25 2001年常底重油350 馏出量平均为6 4 最高14 最低3 最高与最低相差近5倍 我国蒸馏装置技术现状 我国蒸馏装置技术现状 减压拔出深度偏低 这是常减压蒸馏与国外的主要差距之一国内多数常减压装置的实沸点切割点都在540 以下有一些常减压装置的实沸点切割点还在520 以下2001年中国石化集团公司运行的47套常减压蒸馏装置 减压恩氏蒸馏切割点的平均水平为545 最高是加工胜利原油的齐鲁1 常减压蒸馏 为564 影响减压深拔的主要原因是汽化段压力偏高 加热炉出口温度偏低和雾沫夹带严重中石化统计数据显示 2001年运行的减压塔 真空度为90 99kPa 汽化段压力一般为7 64kPa 汽化段温度高的为390 392 低的为360 365 减压拔出率 负荷转移技术二级闪蒸技术多产柴油技术无压缩机回收轻烃技术四级蒸馏技术 我国蒸馏装置技术现状 蒸馏技术进展 我国蒸馏装置技术现状 从20世纪80年代初 我国开展了蒸馏装置大规模的节能降耗活动 取得了巨大的成绩 蒸馏装置的平均能耗从25千克标油 吨原油下降到目前的11千克标油 吨左右 换热网络及节能 我国蒸馏装置技术现状 2001年 中国石油股份公司所属的53套常减压蒸馏装置 平均能耗为11 33千克标油 吨2003年 中国石化所属的蒸馏装置平均能耗为11 59千克标油 吨 最低9 59千克标油 吨 最高16 41千克标油 吨2004年中石化56套常减压装置平均能耗为11 48kg t原油 最低的已达到9 15kg t原油单从能耗指标评价 我国的蒸馏装置能耗已处于较先进的水平 但是 值得注意的是 这个能耗指标是在产品质量 轻油收率和总拔出率相对较低的情况下获得的 换热网络及节能 我国蒸馏装置技术现状 主要采用的是低速电脱盐引进6套Petroco高速电脱盐 WEPEC电脱盐效果较好 镇海次之 其余效果不佳根据Natco和Petroco的技术已开发出了交直流电脱盐和高速电脱盐工程研究院开发出了具有自主知识产权的平流鼠笼式电脱盐其他研究单位正在进行诸如 超声脱盐 生物脱盐 过滤脱盐的研究 电脱盐 蒸馏装置采用的技术 适应能力强和操作灵活性大产品质量好轻油收率高总拔出率高运转周期长公用工程消耗低自动控制水平高平面布置合理和占地面积小环境污染小 安全性高投资省 蒸馏装置设计的目标 采用的技术 扩能技术四级蒸馏技术负荷转移技术提高产品收率和质量技术无压缩机回收轻烃技术多产柴油技术减压深拔技术高效分馏塔盘和高效填料塔进料分布技术防腐技术高效电脱盐技术其他防腐蚀技术节能技术 扩能技术 四级蒸馏技术 1999年提出在原有的初馏 常压 减压三级蒸馏的基础上 增加一个蒸馏塔 形成初馏 常压 一级减压 二级减压的四级蒸馏 四级蒸馏技术 优点原有的初馏塔 常压塔 减压塔 常压炉和减压炉可以不做大的改动 减少改动工程量 缩短施工周期 降低改造投资降低燃料消耗 某蒸馏装置采用四级蒸馏 燃料消耗降低0 66kg t原油应用扬子石化600万吨 年常减压改造金陵石化800万吨 年常减压改造镇海石化600万吨 年常减压改造 负荷转移技术 大连西太平洋蒸馏装置改造中提出原理充分发挥初馏塔的作用 在初馏塔拔出更多的组分 减少常压炉和常压塔负荷 从而提高现有装置的处理能力优点对于现有塔径为3800mm的常压塔 其处理能力可以提高到400 500万吨 年以上应用大连西太平洋1000万吨蒸馏镇海炼化600万吨蒸馏湛江东兴500万吨蒸馏扬子石化600万吨蒸馏 提高产品收率和质量技术 1990年提出并加以应用LPG回收率可达到90 以上优点工艺流程简单占地面积小操作人员少设备投资省操作简单不需维护应用镇海炼化150万吨大连西太1000万吨镇海炼化800万吨大连石化600万吨上海石化600万吨大连石化1000万吨广州石化520万吨高桥石化800万吨扬子石化650万吨金陵石化500万吨湛江石化500万吨青岛石化350万吨 无压缩机轻烃回收技术 无压缩机轻烃回收技术 无压缩机回收轻烃技术是通过初馏塔适当提压操作 使液化石油气组分几乎全部溶解于初顶油中 以液体的形态通过机泵送至轻烃回收系统对液化石油气进行回收由于初顶回流罐内气体和液体是处于相平衡状态 要使罐内气体全部或绝大部分溶解于粗石脑油中 必须提高回流罐压力或降低塔顶冷凝冷却系统温度或提高粗石脑油量由于塔顶冷凝冷却系统温度受循环水温等因素的限制不可能降低很多 因此只能通过提高系统压力和调整初顶和常顶石脑油的分配量来达到最大限度回收液化石油气的目的 无压缩机轻烃回收技术 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 理论计算 在不同的液化石油气含量与石脑油含量之比 即不同原油条件下 初馏塔顶压力在0 35 0 40MPa之间时 液化石油气回收率接近100 增产柴油技术 强化常压塔底汽提技术常压塔汽提段板数常压塔汽提蒸汽量汽提段结构减一线生产柴油技术减一线和减二线之间增加一个分馏段控制减一线柴油95 点温度 使其满足柴油质量要求采用多产柴油技术可增加柴油收率3 左右应用镇海 上海石化 广石化 兰州 汽提段塔板数对柴油收率的影响 增产柴油技术 汽提段塔盘数的影响 汽提蒸汽量对柴油收率的影响 增产柴油技术 汽提蒸汽量的影响 深拔的必要性 减压深拔技术 进口含硫原油的减压渣油硫含量高不能直接进入催化裂化装置须通过加氢脱硫或焦化进行加工减压深拔减少高含硫渣油的收率减少渣油二次加工量降低操作费用提高经济效益由520 提高到550 减少渣油收率3 4 某厂大型减压装置采用深拔技术 能耗增加折合1757 9万元 多拔蜡油取得效益10832万元 减压深拔技术 影响减压拔出率因素原料性质的影响原料性质的影响主要是金属 尤其是镍 钒等 含量和油品的裂解温度 影响减压拔出率的因素主要有 原料的性质 减压炉出口温度 减压塔闪蒸段压力 减压塔进料段和洗涤段的结构 影响深拔的因素 减压深拔技术 原油的金属主要集中在减压渣油馏份上 减压拔出率高 则原来属于渣油的一部分将进入VGO 造成VGO中的金属含量升高 VGO金属含量高 则对下游催化剂的使用寿命有很大的影响如原料中520 570 馏分金属含量较高 则不宜进行减压深拔原料的裂解温度主要影响加热炉出口温度 减压深拔要求尽可能提高加热炉出口温度 但不能超过油品的裂解温度减压炉出口温度的影响蒸馏是一个物理过程 蒸馏过程中需要的能量主要由减压炉提供 影响深拔的因素 减压深拔技术 减压炉出口温度高 则减压拔出率提高一般地 在相同地闪蒸段压力下 减压炉出口温度提高5 则减压闪蒸段地气化率可以提高2 减压闪蒸段压力的影响减压闪蒸段压力直接影响油气分压闪蒸段压力降低 减压闪蒸段气化率升高一般地 在相同减压炉出口温度条件下 闪蒸段压力降低5mmHg 闪蒸段气化率可以提高0 6 减压进料段和洗涤段结构减压进料段和洗涤段地结构影响拔出地HVGO的重金属含量 残碳和C7不溶物的含量 影响深拔的因素 减压深拔技术 原料中重金属含量残碳和C7不溶物的含量主要集中在减压渣油的馏分中 进料段结构合理 上升的气体雾沫夹带量小 HVGO中重金属含量残碳和C7不溶物的含量低为减少雾沫夹带 进料设置进料分布器洗涤段结构合理 上升气体得到较好的洗涤HVGO中重金属含量残碳和C7不溶物的含量低实际生产经验表明 减压洗涤段采用一段洗涤效果良好 影响深拔的因素 国内减压深拔技术减压塔顶设置高效抽空器 以满足深拔要求全填料减压塔 降低压降 提高蒸发层的真空度采用净洗 降低HVO的残碳和重金属含量微湿式减压 提高炉出口汽化量 提高产品质量设置360 分配器 气体均匀分布 减少雾沫夹带设置急冷油线 控制温度 365 防止塔底油裂化采用炉管吸收热胀量技术 减少转油线压降和温降 降低减压炉出口温度采用低速转油线 减压深拔技术 深拔的措施 Shell的高真空减压蒸馏技术 HVU 减压渣油切割点温度已达到610 减压加热炉出口温度可达到440 减压塔闪蒸段压力可达到22mmHg减压塔中段回流采用空塔喷淋技术 减压塔压降可以达到7mmHg减压塔进料采用Schoepentoeter减压塔进料段采用一段洗涤 抽出集油箱采用特殊结构减压炉采用特殊设计 炉出口温度可以达到440 连续运行时间可以达到4年以上 深拔的措施 减压深拔技术 减压深拔技术 KBC减压深拔技术KBC已开发出连接各装置形成全炼油厂模拟的模型软件 PETROfine Petro SIM每个炼油物料由一组含有75个假定组份的分析所描述每一假定组最多能存储77个物理性质对于减压深拔项目 记录的关键物理性质有残炭 C7不溶物 沥青质 硫 氮和金属KBC设计的工业化装置已达到 北海原油 API39 切割点达到620 中东原油 API34 610 重油如BachaqueroBCF 17 Merey 16和Maya原油565 使用KBC深拔技术减压加热炉出口温度已成功操作在高达435 深拔的措施 浮阀上方没有鼓泡 25 30 的鼓泡区没有气液接触 传质效率降低局部液体滞留 液体停留时间不等 破坏了液体的柱塞流状态 降低塔板的传质效率和处理能力入口堰处鼓泡较少 塔板上鼓泡状态不均匀 导致气体偏流降液管的设计不合理 使降液管设计或过大或过小 传统浮阀的主要问题 高效分馏塔盘技术 在阀顶开小阀孔 利用浮阀上部的传质空间 使气体分散更加细密均匀 气液接触更充分鼓泡促进器使整个塔板鼓泡均匀 同时使气体分布也趋于均匀 从而增加了塔板的处理量和传质效率局部采用带有导向作用的开孔 消除塔板上液体滞流现象 提高液体分布的均匀度适当改进降液管 增加鼓泡区的面积采用矩形结构 操作时浮阀不旋转 不易脱落 高效塔盘设计思路 高效分馏塔盘技术 分布器要求低压降分布均匀雾沫夹带小分布器型式多孔直管式 直管档板式 切向号角式 双列叶片式 带格栅的倾斜双列叶片式 单切向环流式 双切向环流式 塔进料分布技术 nonuniformity 塔进料分布技术 性能比较 高效抽空技术 根据要求的真空度合理抽空器技级数采用蒸汽抽空和机械抽空相结合的抽空器组合增压器和一级抽空器采用蒸汽抽空减顶二级采用机械抽空每组抽空器能力按一定比例 高效抽空技术 蒸汽抽真空LPEC设计的抽空器蒸汽单耗比其他抽空器小3 5kg 吨原油机械抽真空操作稳定适应能力强能耗低减少抽空蒸汽耗量30 40 降低能耗0 2单位可以减少冷却负荷减少占地面积 高效抽空技术 操作稳定适应能力强能耗低减少抽空蒸汽耗量30 40 降低能耗0 2单位可以减少冷却负荷减少占地面积 机械抽空 防腐蚀技术 低温H2CL H2S H2O腐蚀初馏塔 常压塔和减压塔塔顶及塔顶冷凝冷却系统等高温S均匀腐蚀加热炉炉管 常压塔下部 减压塔中下部及常压三线 常压渣油 减压二线和三线油 减压渣油管道和换热器等加热炉烟气露点腐蚀空气预热器 防腐蚀技术 腐蚀类型 防腐措施 防腐蚀技术 工艺防腐合理设置分馏塔的塔顶回流流程 合理设置顶回流的温差电脱盐注氨注缓蚀剂注水设备抗腐合理选择设备和管道材质表面处理 高效电脱盐技术 水平极板电脱盐装置 1 原油分配器2 原油入口3 排水口4 三层电极板5 原油集合器6 原油出口7 变压器引线8 罐体 高效电脱盐技术 平流 鼠笼 电脱盐装置 1 放空口2 高压电源引入口3 压力计口4 原油出口5 人孔6 排水口7 原油入口8 吹扫口9 排凝口 高效电脱盐技术 第二代平流 鼠笼 电脱盐 1 分配盘2 放空口3 高压电源引入口4 人孔5 电极及结缘系统6 防浪件7 排水口8 排污口9 排乳化液口10 吹扫口11 原油入口12 界位计入口13 原油出口 高效电脱盐技术 技术比较 高效电脱盐技术 投资比较 高效电脱盐技术 选材原则 防腐蚀技术 防烟气露点腐蚀 防腐蚀技术 降低烟气的排烟温度 提高炉效率排烟温度过低 则会发生露点腐蚀工艺介质先预热空气 热空气再与烟气换热优点烟气的排烟温度可以达到180 避免了露点腐蚀加热炉计算热效率由90 提高到92 9 降低了冷却负荷应用镇海800万吨 年常减压 大连石化600万吨 年常减压 大连石化1000万吨 年常减压降低能耗0 26千克标油 吨原油 节能技术 人类使用燃料的历史发展过程 概述 概述 我国能源的结构和增长趋势目前 石油在我国总能源消费结构中占20 以上 据国际能源机构预测 未来二十年中国对石油及其产品 的需求将呈快速增长趋势 预计到2020年 我国对石油产品的需求量将是2000年的2 3倍 概述 刺激石油消费增长的主要因素是交通运输行业 我国的汽车产量大幅度的增长 经济的发展和人民生活水平的提高 依赖于石油 一般地 GDP的增长速度和石油消费量增长的弹性系数为0 7 根据预测 到2020年 我国石油消费量增长的弹性系数将超过0 7 接近1 0 节能的意义能源紧张是世界目前所面临的迫切问题 节约能源和合理利用能源为大势所趋 势在必行 概述 炼油厂在生产能源的同时 本身又将消耗一定的能源 世界各国均非常重视炼油厂的能源消耗 我国是石油资源缺乏的国家 每年要进口大量原油 2004年原油进口量已超过1亿吨 成为世界第二大原油进口国 节能对我国的发展具有十分重要的意义 节能是每个炼油工作者的重要职责之一 作为原油加工的第一道工序 常减压蒸馏装置的能耗占炼油厂全厂总能耗的比例达到14 15 左右 由于常减压装置加工量大 常减压蒸馏装置能耗的高低直接关系到整个炼油厂能耗水平和经济效益 2004年 我国的原油加工量已达到2 7亿吨 如果将常减压蒸馏装置的能耗平均降低0 5个单位 则每年可以节约燃料油13 5万吨 每吨油价格1500元计算 则可节约20250万元 作好常减压蒸馏装置的节能降耗工作有着重要的意义 概述 概述 我国常减压装置能耗水平从20世纪80年代初 我国开展了蒸馏装置大规模的节能降耗活动 取得了巨大的成绩 蒸馏装置的平均能耗从25千克标油 吨原油下降到目前的12千克标油 吨左右 概述 2003年中石化55套常减压装置平均能耗为11 59kg t原油2004年中石化56套常减压装置平均能耗为11 48kg t原油 最低的已达到9 15kg t原油日本COSMO公司的千叶炼油厂1999年两套蒸馏装置的能耗分别为14 13kg t原油和15 22kg t原油COSMO公司的 土界 炼油厂2000年蒸馏装置的能耗为14 24kg t原油单从能耗指标评价 我国的蒸馏装置能耗已处于较先进的水平 但是 值得注意的是 这个能耗指标是在产品质量 轻油收率和总拔出率相对较低的情况下获得的 常减压蒸馏装置能耗构成燃料能耗占整个装置能耗的70 以上 蒸汽和电分别占整个装置能耗的10 15 左右 水等占整个装置能耗的3 5 左右 常减压蒸馏装置节能的重点是减少燃料 蒸汽 和电的消耗 概述 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置工艺过程用能环节和特点常减压蒸馏工艺是一个物理过程 装置的加工过程即为加热 分馏 换热及冷却 即原油加热到较高温度进入分馏系统 分割出不同馏分的产品 再经换热冷却 完成整个生产过程常减压蒸馏装置的用能环节能量转换环节 工艺利用环节 能量回收环节在此过程中需消耗高品位的能量 如热 功 蒸汽等 它们一般是通过转换设备 如炉 机泵 等转换过来的 称为能量转换环节 常减压蒸馏装置节能的途径 转换设备提供的热 功 蒸汽等形式的能量进入分馏塔 完成从原油到产品的分馏过程 除部分能量转入到产品中外 其余均进入能量回收系统 称为工艺利用环节能量在工艺核心环节完成其使命后 质量下降 但仍具有一定温度 可以通过换热设备等回收利用 但受工程和经济条件约束 回收不能到底 最终通过冷却 散热等排弃到环境中 称为能量回收环节从三环节理论的节能 首先应选用或改进工艺过程 减少工艺用能 再考虑经济合理地回收 其不足部分再由转换设备提供 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 优化工艺流程和操作条件 降低工艺总用能无压缩机回收轻烃工艺流程LPEC于1990年提出并加以利用LPG回收率可达到90 以上优点工艺流程简单占地面积小操作费用低设备投资省操作简单不需维护应用镇海炼化150万吨大连西太1000万吨扬子石化650万吨镇海炼化800万吨大连石化600万吨金陵石化500万吨上海石化600万吨大连石化1000万吨湛江石化500万吨广州石化520万吨高桥石化800万吨青岛石化350万吨 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 二级闪蒸技术前置闪蒸在现有初馏塔之前再增加一个闪蒸塔 原油在进初馏塔之前约180 左右进闪蒸塔 闪蒸顶油气进入初馏塔 闪蒸塔底油进一步换热后进入初馏塔后置闪蒸在现有初馏塔之后再增加一个闪蒸塔 初底油再进一步闪蒸后进入初底油换热系统二级闪蒸的优点二级闪蒸技术除可以缓解设备矛盾外 可以降低能耗约0 15千克标油 吨原油 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 适用场合二级闪蒸技术比较适合加工国外进口原油常减压蒸馏装置的改造 前置闪蒸适合于现有电脱盐罐设计压力较低 脱后原油换热系统压降较大的场合 前置闪蒸对操作条件影响不大 后置闪蒸适合于采用无压缩机回收轻烃流程 减压炉负荷较小而常压炉负荷有富裕的场合 后置闪蒸除对常压塔底的温度影响较大外 对其它的操作条件影响不大 应用镇海炼化1 蒸馏 3 蒸馏上海石化800万吨蒸馏 常减压蒸馏装置节能的途径 四级蒸馏在原有的初馏 常压 减压三级蒸馏的基础上 增加一个蒸馏塔 形成初馏 常压 一级减压 二级减压的四级蒸馏 常减压蒸馏装置节能的途径 优点原有的初馏塔 常压塔 减压塔 常压炉和减压炉可以不做大的改动 减少改动工程量 缩短施工周期 降低改造投资降低燃料消耗 某蒸馏装置采用四级蒸馏 燃料消耗降低0 66kg t原油 应用扬子石化600万吨 年常减压改造金陵石化800万吨 年常减压改造镇海石化600万吨 年常减压改造 常减压蒸馏装置节能的途径 常压塔顶两级冷凝蒸馏装置中的轻烃主要存在于初顶气体 初顶石脑油 常顶气体 常顶石脑油中 减顶气体主要为裂解产生 不是原油中的轻烃 由于无压缩机回收技术初顶无气体 常顶气体量较少 主要为裂解气 初顶石脑油和常顶石脑油全部进入轻烃回收系统轻烃收率最高相应轻烃回收系统的负荷增大通过分析轻烃在初顶 常顶石脑油中的组成情况 优化轻烃回收系统的进料 做到轻烃回收率 投资 能耗的相对合理 达到节能的目的 常减压蒸馏装置节能的途径 常顶一级冷凝 常顶两级冷凝 常减压蒸馏装置节能的途径 常压塔顶采用二级冷凝流程 常顶一级冷凝油中由于含C3 C4组分少 不进轻烃回收部分常顶二级冷凝油中含有较多的C3 C4组分 进轻烃回收如果为了提高液化石油气收率将常顶石脑油全部进入轻烃回收部分 液化石油气收率会有一定提高 但操作费用和投资也有所增加某大型蒸馏装置采用常顶两级冷凝后 常顶油全部进轻烃回收后可多回收液化石油气230kg h 多回收液化石油气可产生效益为130 6万元 但需增加塔底重沸器负荷3 19MW 折合燃料油费用201 6万元 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 合适的分割精度常减压产品的分割精度用脱空度表示 即下一产品的5 点和该产品95 温度差表示 对于柴油组分全部进加氢精制的常压蒸馏 可以不需要过高的分离进度 降低能量消耗 采用先进控制采用先进的计算机控制系统 甚至在DCS基础上采用先进控制 APC 在保证产品收率和质量的同时获得较低的操作能耗 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 装置热联合 减少工艺用能和降低公用工程消耗加工含硫 含酸原油的常减压装置侧线全部为中间产品 需进下游装置进行进一步加工采用多装置间热联合技术 不但可以减少蒸馏装置的冷却负荷 还可减少下游装置的加热负荷采用多装置间热联合技术 是装置节能的最佳途径SHELL的整体蒸馏技术 可节省能耗30 国内某大型蒸馏装置采用热联合技术 可减少冷却负荷47720kW 下游装置相应可减少加热负荷47720kW 可以计算热出料36480kW 降低能耗2 6个单位 节能效果显著 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 优化工艺操作条件 最大限度回收热量优化取热比例 最大限度回收高温余热 由于常压蒸馏热量过剩 需设置中段回流回收余热和减小塔径 中段回流设置在侧线抽出段顶部 回收的热量增加 但温位降低 常减压蒸馏装置节能的途径 中段回流设置在侧线抽出段下部 回收的热量减少 但温位增加一般地 应尽量多取240 以上高温位热量 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 优化换热网络 提高原油换热终温提高换热终温是降低加热炉负荷 减少燃料消耗的最直接方法 原油换热终温提高5 可降低燃料消耗0 3kg t原油 降低能耗0 3个单位以上优化换热网络设计是提高换热终温的前提 常减压蒸馏装置节能的途径 换热终温 常减压蒸馏装置节能的途径 换热设备选型 常减压蒸馏装置节能的途径 国外换热网络设计理念节能降耗是在保证产品质量 产品收率的前提下进行的 以使装置经济效益最大化 在追求整体经济效益最大化的同时 不片面追求换热终温的最高对于加工含硫原油的蒸馏装置 由于原油含硫量高 温度大于240 的换热器将使用价格较高 抗腐蚀性能较好的钢材 过低的 窄点 温差将带来换热器面积的大幅度增加 使换热器的投资大幅度增加ExxonMobil选定的 窄点 温差要使换热器投资回报率达到20 以上KBC的原则是增加面积 直到最后增加的传热面积的回收期到4年为止对于加工含硫原油的蒸馏装置 原油的换热终温一般不超过280 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 提高加热炉效率 降低燃料消耗提高加热率效率是常减压蒸馏装置节能的一个重要部分我国现在原油加工量已达到2 7亿吨左右 如果常减压装置加热炉效率提高1 则每年可节省燃料约2 8万吨 节省燃料费用约5000万元还可减少排烟对大气的污染对于加工含硫原油的大型蒸馏装置 加热炉的热效率应大于90 常减压蒸馏装置节能的途径 提高加热炉效率的措施优化余热回收系统 应用高效率空气预热器 据统计 较好的空气预热器可使得燃料消耗降低约10 以上 但加工含硫原油 燃料含硫 需考虑烟气的露点腐蚀问题提高燃烧效率 采用高效节能燃烧器 完善燃烧 以降低不完全燃烧量和过剩空气加强保温 采用先进保温材料 控制炉膛外壁温度炉膛氧含量自动控制 限制过剩空气完善吹灰 保证换热性能控制空气预热器的内漏和空气漏入炉膛 常减压蒸馏装置节能的途径 术语热效率thermalefficiency总吸热量除以总供热量 或总供热量减去总热损失除以总供热量 基准温度datumtemperature衡量越过体系边界 进入体系或离开体系的物体所带入或带出热量大小的参照温度 假设所有物体在该参照温度下的焓值为零 体系system通过热平衡对其进行热效率计算的对象 体系边界以外的物体均称为外界 常减压蒸馏装置节能的途径 体系划分管式炉体系一般可分为以下三类 无预热燃烧用空气体系 体系内仅有管式炉本体 用外界热源燃烧用空气体系 体系内仅有管式炉本体 用自身热源预热燃烧用空气体系 体系内除了管式炉本体外 还包括用烟气直接或间接预热燃烧用空气的热设备 或用进料预热燃烧用空气换热设备 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 几点规定有效热量应采用设计热负荷 供给热量应包括燃料的低发热量 燃料的显热 空气的显热及雾化剂带入的热量 损失热量应等于排烟损失 燃料不完全燃烧损失及散热损失之和 排烟损失应等于烟气离开最后换热面的焓 燃料不完全燃烧损失应根据燃料低发热量hL的百分数确定 一般取不大于0 5 对于气体燃料和轻质燃料油可不考虑此项损失 常减压蒸馏装置节能的途径 加热炉的散热损失 无空气预热系统时 不应大于燃料低发热量的1 5 有空气预热系统时 不应大于2 5 此外 还应考虑炉型和设计热负荷大小时 纯辐射型取较小百分数 辐射对流型取较大百分数 设计负荷较大时 应取较小的百分数 反之 应取较大的百分数 基准温度应采用15 燃烧用空气组成 按质量分数计 可采用 氧气23 2 氮气76 8 空气湿度的影响忽略不计 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 节约蒸汽 水 电公用工程消耗节省蒸汽节省汽提蒸汽初馏塔底不吹蒸汽对于加工含硫原油的蒸馏装置 如果柴油混合进入柴油加氢精制装置进行精制 则常二线可不使用气汽提 节省雾化蒸汽使用雾化性能好的燃烧器 雾化蒸汽耗量可降为0 2kg蒸汽 kg燃料油 常减压蒸馏装置节能的途径 节省减顶抽空蒸汽优化减压塔顶操作条件 节省抽空蒸汽消耗 采用蒸汽 机械组合式抽真空 降低蒸汽耗量机械真空泵系统投资约390万元 其投资在14个月即可收回 采用高效抽空器 单耗比其他抽空器小3 5kg 吨原油 常减压蒸馏装置节能的途径 节电采用高效机泵 效率可提高2 3 采用高效电脱盐 电耗可由0 5kW t原油降为0 2kW t原油 降低系统压降 综合经济合理的原则 适当采用诸如双弓板 折流杆 螺旋折流板及压降较小的换热设备等 有效降低系统压降 减低动能损耗 采用变频电机 对于中段回流等负荷变化较大的场所 采用变频电机 节水虽装置用水等在装置能耗中所占比例不大 但随着我国工业发展和总量的增大 水资源已经显得非常短缺 减少水用量从广义讲已经超越节能本身的意义 常减压蒸馏装置节能的途径 常见的措施如下 充分利用好低温热 避免冷却过大 减少用水总量 在满足工艺要求的条件下 尽量采用二次水或净化处理水 如电脱盐回注二级的排水 塔顶水回注 采用脱硫净化水等 注破乳剂等采用注干剂工艺 当然需要高精度注入系统 适当采用高效空冷 机泵冷却等尽可能用循环水 加强排水回收 其他采用大型化设备 加强保温 减少热损失 常减压蒸馏装置节能的途径 常减压蒸馏装置节能的途径 低温热利用初馏塔定顶 常压塔顶油气预热原油或采暖水 侧线或中段回流发生蒸