常减压蒸馏塔的工艺分析

工业· 生产 石化技术 , 2000 , 7( 3) : 149 ～ 152
常减压蒸馏塔的工艺分析
王 虹 高劲松
( 北京石 油化工学院 , 102600)
对燕化公司炼油厂三蒸馏车间蒸馏塔进行了工艺标定 , 分析了该装置蒸馏塔的操作状况 , 结果表明常压部分和减 压部分各侧线抽出产品 都达 到了工 艺控 制指 标 , 该 装置 的操作 水平 与产 品质量 均处 于较 好水 平 , 总 拔 出率 为 61 . 23 %, 综合能耗为 471. 83M J/ t 原油 。 对蒸馏塔在操作中存在的问题进行分析 , 并提出改造建议 。 关键词 : 原油蒸馏装置 蒸馏塔 工艺分析
表 2 装置主要技术指标
项 目 轻油收率 , % 总拔出率 , % 常压炉出口温度/ ℃ 减压炉出口温度/ ℃ 常压炉热效率 , % 减压炉热效率 , % 换热终温/ ℃ 综合能耗/ M J·t -1 原油 推荐值 33 . 5 62 370 410 90 90 300 485 . 04 标定值 37 .84 . 63 293 471 . 83
53. 7% 和 29. 4 %, 低于推荐值 。 为了 降低能耗 , 节约能源 , 应调整回流取热的比例 , 降低低温位取 热量 , 提高高温位取热量 , 即减少塔顶回流取热 量 , 增加中段回流取流量 。
表 5 常减压蒸馏装置中 段回流的抽出温度与温差
常一中 常二中 数理统计 抽出温度/ ℃ >250 推荐值 [ 1 ] 温差/ ℃ >320 减一中 >260 减二中 >320
表 6 常压塔关键塔板水利学计算汇总
塔 板号 气相负荷 /( ×10) m ·h
3 3 1
温位取热量偏高 , 高温位取热量偏低 ; 3. 2 建议 为改善蒸馏塔的操作 , 提高能量的利用率 , 节 约能源 , 改善产品质量 , 提高经济效益 , 提出以下 三点改造建议 。 ( 1)降低减压塔进料段压力 , 提高蒸馏塔的 总拔出率 由表 4 可以 看出 , 减 压塔进 料温度较 高 , 为 393 ℃, 作为生产润滑油的装置 , 通过提高进料温 度提高蒸馏塔的总拔出率的潜力已不大 , 但其进 料段压力较高 , 由表 4 中的数据可以看出 , 在同类 装置中本装置进料段压力较高 , 所以提高总拔出 率应从进一步降低减压塔进料段压力做起 。 降低 减压塔进料段压力可以从两个方面入手 : ① 直接降低减压塔顶 压力 。 目前减顶三级 抽真空系统的最低压力可达 1 . 33kP a , 国外同类 抽真空系统则更低为 0 . 8kP a 。 本装置目前仍采 用二级抽真空系统 , 塔顶压力较高 , 为 8kPa , 如果 将减顶压力降低到 4 . 0kP a , 计算表明相当于进料 段温度提高 2 . 5 ℃, 作用是可观的 。 因此 , 可增设 增压喷射泵 , 进一步降低减顶压力 。 ② 降低减顶至进料段的压力降 , 提高进料段 的真空度 。 减压塔第 7 #板至 15 #板的塔板压降 偏大 , 为降低塔板总压降 , 建议增加减压塔的第 7 板至 15 ( 减四线 抽出段) 板 开孔率 。 此外还 可以通过改变塔的内部结构 , 即减压塔采用全填 料 , 从而降低减顶到进料段的压力降 。 目前 , 润滑 油型的减压塔采用全填料 , 从减顶到进料段的压 力降为 2 . 00 ～ 2 . 67kPa ; 采用填料与板式混合结 构 , 其压力降约为 3 . 33 ～ 4 . 00kPa ; 而采用这种板 式塔的压力降普遍高于填料塔或填料与塔板混合 式结构塔 , 该装置的实际情况也是如此 , 与前两者 相比分别高出 123 . 5 %和 49 . 0 %, 因此从进一步 降低压力降 , 提高塔的分离效果和改善产品质量 的角度出发 , 有必要对该塔的内部结构进行全面 综合性的改造 。 ( 2) 增加常压塔塔板开孔率 , 改善塔的操作状 况 标定结果表明 , 在常压塔的个别部位存在非 正常操作 , 雾沫夹带量超标和阀孔动能因数偏大 , 因此建议加大 21 #板至 34 #板的开孔率 , 以保证 此段处于正常操作状态 , 保证产品质量 。 ( 3) 调整回流取热分配比例 , 提高能量利用率 从标定结果可以看出 , 常压塔和减压塔回流
铂料 常顶 常一线 常二线 常三线 常四线 减一线 减二线 减三线 减四线 减底渣油 气体 +损失 总合计 项 目
表 1 装置 总物料平衡
流量/ t·h -1 17 . 04 10 . 08 29 . 08 45 . 92 30 . 42 2. 08 10 . 33 28 . 96 26 . 33 19 . 13 137 . 96 0. 92 358 . 25 收率 , % 4. 76 2. 81 8. 12 12 . 82 8. 49 0. 58 2. 88 8. 08 7. 35 5. 34 38 . 51 0. 26 100 . 00
1 基础数据
本次标定装置加工的原油为大庆原油 , 实际 加工量为 358 . 25t/ h , 原油含水量为 0 . 06w %。 本 次标定是以 1998 年 7 月 29 日的现场标定数据和 原油及产品质量分析数据为基础 , 由于测量精度 、 测量点设置及瞬时变化等因素 , 对标定数据的完 整性 、 准确性有一定的影响 , 因此为满足装置内各 设备和系统之间的物料平衡和热平衡 , 对计算中 所采用的数据进行适当的修正 。 表 1 ～ 表 3 为本 装置总物料平衡 、主要经济技术指标和产品质量 分析数据 。
50 ～ 80 50 ～ 70 50 ～ 80 50 ～ 80 230 51 326 96 234 90 303 78
燕山石化 抽出温度/ ℃ 公司( Ⅲ) 温差/ ℃
从回流的抽出温度与温差来看 , 与推荐值相 比也存在较大的差距 , 见表 5 。 抽出温度偏低 , 而 温差偏大 , 仍属于小流量大温差的操作 。 这种操 作方式与国外的大流量小温差操作相比 , 节能的 效果是比较差的 。 如果提高回流量 , 则要进行塔 板水力学核算 , 看是否还有提量的余地 。 2. 3 常压塔和减压塔个别部位处于非正常操作 状态 由表 6 数据可以看出 , 常压塔的第 34 板( 常 # 一中抽出板) 和第 26 板 ( 常二中抽出板) 的雾沫 夹带 超出正 常指标 限 0 . 1 kg 液/ kg 汽 , 分 别为 0 . 198 kg 液/ kg 汽 和 0 . 114 kg 液/ kg 汽 , 22 #板 ( 常二中 抽出板) 的雾沫夹带也在 0 . 10 kg 液/ kg 汽 ; 各板的 阀孔动能因数均高于理论推荐值[ 2] ( 5 ～ 12) 的上 限 。 常一中 、 常二中抽出板的雾沫夹带处于超出 或等于正常指标 , 它将分别对一线 、 二线产品质量 产生不利影响 。 从节能的角度来讲 , 要通过加大 流量来提高一中 、 二中的回流取热比 , 也将受到气 相超负荷的限制 。 目前 , 由于对二线产品的质量
2. 1 装置总拔出率偏低 表 4 列出了本装置及国内同类装置的总拔出 率及操作条件 。 本装置常压拔出率为 37 . 58 %, 减压拔出率为 23 . 65 %, 总拔出率为 61 . 23 %, 与 1996 年 60 . 8 %的总拔出率相比有所提高 , 但距国 内炼油厂加工大庆原油的最高拔出率 63 %, 还有 一定的差距 。 由表 4 数据可以看出 , 本装置在提 高切割点温度和拔出率方面均存在一定的潜力 。 此外 , 从润滑油基础油粘度指标来看产品的实测 数据均在控制指标的下限附近 , 对于提高拔出率 还是存在一定的上升空间 。
表 4 国内同类型蒸馏装置拔出率 、操作条件对照表
进料 装置名称 燕化公司( Ⅲ) ＊ 大庆石化总厂( Ⅰ) 抚顺石化二厂( 南) 高桥炼油厂 ＊ 本次标定结果 温度 /℃ 393 382 387 385 进料段 烃分压 / kPa 8. 94 5. 40 3. 96 5. 01 渣油切 割温度 /℃ 525 522 535 532 总拔 出率 ,w% 61 . 73 61 . 16 62 . 99 62 . 23
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2. 2 回流取热分配比例不太合理 核算结果表明常压塔和减压塔回流取热分配 比例不太合理 。 常减压蒸馏装置回流取热量数理 统计推荐值为常项回流取热量小于 10 %, 顶循环 回流为 20 %, 常一中 、常二中回流取热量分别为 30 %和 40 %, 减顶回流取热量小于 10 %, 减一中 、 减二中回流取热量分别为 40 %和 50 %。 本装置 常压塔和减压塔低温位( 塔顶) 回流取热量偏高 , 常顶 和 减 顶 的 回 流 取 热 量 分 别 为 36. 8 %和 16. 9 %, 高于推 荐值 。 而 其高温位 取热量 偏低 。 常一 中 、常 二 中 回 流 取 热 量 分 别 为 32. 0 %和 30. 2 %, 减 一 中 、 减 二 中 回 流 取 热 量 分 别 为
北京燕山石油化工有限公司炼油厂三蒸馏装 置于 1976 年 8 月建成投产 , 设计加工能力为 250 万吨/ 年 , 实际加工能力为 300 万吨/ 年 。 该装置 以加工大庆原油为主 , 是一套燃料 —润滑 —化工 型的常减压蒸馏装置 。 主要产品有铂料 , 裂解料 、 催化料 , 润滑油料 , 及用于丙烷脱沥青和重油催化 的减压渣油等 , 还可以生产部分汽油 、柴油 、 灯油 等。 为了实现安 、 稳、 长 、满 、优的运转 , 考察该装 置的生产状况及设备运行情况 , 于 1998 年 7 月底 对装置进行了生产工艺标定 。 标定是在正常负荷 状态下进行 。 根据现场所得数据 , 主要对分馏塔 系统 、 加热炉系统 、 冷换系统 、机泵系统及装置的 能量消耗进行了工艺核算 , 以下主要对常减压蒸 馏塔的核算结果进行分析讨论 。
表 3 主要产品质量 分析
油 品 名 称 蒸顶 常顶 常一线 常二线 减二线 减三线 减四线 IBP 41 58 175 219 368 394 437 10 % / 30 % 68/ 83 97/ 112 194/ 204 259/ 277 386/ 400 417/ 440 462/ 486 馏 程 / ℃ 50 % / 70 % 100/ 115 126/ 140 214/ 226 288/ 301 410/ 422 450/ 462 90 % / 97 % 134 153 237 319 440/ 459 482/ 490 EP 152 168 248 332 205 263 266 12 . 99 7. 15 10 . 64 0. 07 0. 42 2. 5 4. 0 5. 5 61 闪点 /℃ 砷 / ppb 300 1879 粘度 v 100 / m 2·s -1 残炭 ,% 比色