常压塔装置的优化改造

王 雷

(中国石油辽河石化公司 ,辽宁盘锦 124022)

常压塔装置的优化改造

王 雷

(中国石油辽河石化公司 ,辽宁盘锦 124022)

常压塔装置是石油炼制中重要的处理工序,介绍了我国在提高常减压蒸馏技术水平方面采取的措施,如装置大型化技术、节能降耗技术、提高拔出率技术等;同时对这些技术进步进行了分析并提出了今后发展的方向。【关键词】 常减压蒸馏装置 ;技术发展水平 ;述评

本世纪我国国民经济仍将以较快的速度发展,石油产品的需求将大幅度增长,预计 10年内我国汽、煤、柴等石油产品需求量将平均年增长 4.8%,到 2050年烃能源消费量将到达 8亿 t。而我国目前原油总加工能力仅为 2亿 t。通过对现有炼油装置进行改造,大幅度提高原油加工能力是石化、石油两大集团公司的发展指导方针[1]。

1常压蒸馏装置存在问题

常压蒸馏装置是化学工业中必不可少的装置,它是利用液体混合物沸点不同,将混合物进行分离。我国常减压蒸馏装置在运行时存在着一些问题:①初馏塔拔出率低,蒸出油品颜色深。②常压塔分离精度不够,浮阀塔盘的分离效率低,操作弹性小,致使所得产品分离精度降低,侧线馏分重叠较为严重。③换热系统压降大、换热流程不合理,造成原油脱前温度、原油进初馏塔温度、拔头油换热终温均低于原设计点,装置热回收率降低,能耗升高。特别当处理量增大后,减渣流程的热容流率成倍增长,换热器的面积相对偏小。一方面常压重油的热量不能有效取出,同时,换热器能量浪费极大。④常压加热炉负荷不足。针对以上问题,国内炼厂进行了相应的技术革新和改造。

2常压蒸馏装置的优化改造

随着我国国民经济的发展和科学技术的进步,常减压蒸馏装置研究人员在保持设备总数不变、主要设备主体结构不变的情况下,应用新技术、新产品,进行了装置技术改造措施及实施效果,从而提高了装置的处理能力,改善了产品分布,提高了产品合格率、产品收率、运行平稳率,优化了产品结构、满足了不同处理量下的工艺需求[2-7]。

2.1初馏塔的技术改造

根据存在的问题及在生产中的作用,初馏塔改造以提高加工量为主要目的。由于原油的处理量较大,塔盘间距较小,容易发生雾沫夹带,所以初馏塔的技术改造必须更换新型高效塔盘,才能实现扩能目标。通过大量的技术调研以及对几种新型塔盘的比较,采用梯形立体传质塔盘具有优势。这种梯形立体传质塔盘突破了传统塔盘的鼓泡传质的形式,将气、液传质区域发展到罩内、罩顶、罩间的立体空间范围,塔盘的空间得以充分利用。其外观为矩形结构,由塔盘、喷射罩、分离板组成。罩顶分离板使得雾沫夹带量大幅度减少,有利于生产能力的提高,最大生产能力是浮阀塔盘的 2倍,具有通量大、效率高、操作弹性大及压降低等诸多特点。初馏塔改造是梯形立体传质塔盘首次在高黏度、C0以上生产条件下使用。

实际运行效果表明,应用新型高效立体传质塔板对常压装置进行了技术改造,达到了提高装置处理量和提升产品质量的目的,经济效益十分显著,该技术具有十分广阔的应用前景。

2.2常压塔的改造

常压塔的改造是以提高塔盘的分离效率,提高产品质量,确保产品质量稳定为主要目的。改造部分可以采用压降小、分离精度高的具有两个导向孔且前端阀腿稍长的导向浮阀塔盘,它排布在塔板两侧、液体进口端及中间部位,以消除塔板上的液体滞止区和塔板上的液面梯度,充分发挥了导向浮阀具有的处理能力大、效率高和操作弹性良好的特点,使产品分割清楚,重叠减少;压力降降低;产品质量、轻油收率比改造前有较大提高。改造后的塔盘采用新式连接,在检修中易安装、易拆除,节约了劳动时间,降低了劳动强度。运行时塔盘结构稳定不易翻板,在加工量频繁调整时易操作、易控制。此外,在常二线抽出口上二层第 23层塔板处增设烷基苯料抽出口,可以满足流程为 196～280度的烷基苯料的生产要求。

NS导向提馏塔板是适合提馏段操作的新型高效提馏专用塔板,能够有效降低塔底残留液中轻组分含量,减少蒸汽或再沸气用量,降低能耗,从而解决了板式塔或填料塔提馏段效率低的难题,可广泛应用于化工、制药和炼油等行业的蒸馏塔提馏段和汽提段,尤其适合于老设备的技术改造,替代提馏段的精馏塔板和填料,达到提高生产能力和产品收率、降低能耗的目的。

2.3换热流程的优化改造

优化常压换热流程,是降低装置加工成本的关键。常压换热流程改造,研究人员对所有冷热物流匹配进行重新设计。在提高热量回收效率的同时,重点解决原油流程压降问题。运用窄点设计方法,将流程分为吸热部、放热部两部分分别进行设计。在窄点处,依据窄点处物流匹配原则进行了局部调整,增加一组原油与常压重油换热器,将一中换热器与二、三线换热器由并联改为串联,以减少通过窄点传递的热量。在远离窄点区尽量保持原流程不动,根据所需换热量大小,选择调整换热器型号,以满足换热要求。通过优化换热流程的调整,淘汰了FB6700、FB800型换热器,增大换热面积约 3000m2,有效降低了原油流程压降问题,原油进初馏塔之前每路压降比改造前降低了 0.4～0.5MPa,在14.4kt/d加工量下,初馏塔两路进料调节阀开度保持在 60%左右,提高了热量回收效率,使原油脱盐温度和进初馏塔温度都有所提高,常压重油出装置温度有所下降,换热终温趋于稳定。

2.4加热炉的改造

常压加热炉热负荷低,若对其进行改建或再新建一台炉子,投资额巨大,而减压炉长期闲置,其炉管、燃烧控制等系统完好,略加改造即可使用。工作人员将减压炉与常压炉改为并联操作,流程入口改造,使炉 1102和 1101并联,燃烧系统改造,增设新型燃烧器,自控系统恢复以及墙体保温、阀门更换等。原油炉出口温度控制相同,共同加热常压塔进料,共同承担装置热负荷,既满足高加工量要求,还可在低负荷下运行,装置生产操作灵活,增强了适应加工量变化的能力。

在实际工程应用中,为了提高加热炉的热交换效率,经常采用多通路炉管的加热炉。在此情况下,各炉管流量与出口温度的平衡就成为工程控制中需要解决的关键问题。常压加热炉设计采用炉管逐级扩径及高架空低速转油线技术,可以大大减低炉管压力降和转油线压力降,降低炉管内压力。在炉出口温度受限制的情况下,增加油品在炉管内的气化率,使原油中轻质组分能够提前汽化,减少油品炉外汽化引起的温降,可以大大提高轻质油品的气化率。打破设计上过汽化率的经验限制,尽量使油品多汽化,增加过汽化油,这样就增加了塔进料段至侧线柴油抽出层以下的塔盘内回流量,从而强化了塔最下一侧线抽出层以下塔盘的精馏效果,以提高柴油收率,改善柴油质量。

2.5加入定量活性添加剂

目前提高蒸馏馏分油拔出率主要是依靠改进塔内构件、优化操作条件以及采用先进的控制手段,但这一切均需较大的资本投入。近年来的研究表明,在原油中加入一定量的活性添加剂,可以改善原油加工条件,强化原油蒸馏,提高馏分油收率。在常压蒸馏过程中,通过向原料中加入强化剂,使其处于活化状态,从而提高轻质油收率,改善产品质量。关于强化剂强化原油蒸馏的机理,初步归纳为石油分散体系的胶体结构机理、表面张力机理和阻聚机理。常压蒸馏强化试验在中国石化齐鲁分公司研究院自行研制的强化蒸馏装置上进行空白与加剂对比试验。经过多次不同剂量的强化蒸馏试验,原油加剂前后的对比试验结果表面,加剂试验 A与空白试验相比,汽油收率增加了 0.38个百分点,柴油收率增加了 1.01个百分点,轻质油提高 1.39个百分点,说明强化剂对原油强化效果比较显著。加剂试验 B与空白试验相比,汽油收率增加了 0.39个百分点,柴油收率增加了 1.45个百分点,轻质油收率提高1.84个百分点,说明加剂后适当优化工艺条件,提高柴油馏出点温度,轻质油收率将有大幅度提高,经济效益更为显著。由此可以看出,加剂后汽油、柴油中硫含量和实际胶质均有所降低,尽管在试验 B中柴油馏分增加了 5度,但其质量仍与空白样品相当,加剂后汽油族组成无明显变化。根据目前各炼油厂的需要,采用常压蒸馏强化技术,简单易行,对现有生产流程、操作条件、设备无需进行大的改动,只需要增加注剂泵、添加剂储罐和相应的管线即可,具有技术经济可行性。

3常压蒸馏装置技术的发展方向

面对国内外蒸馏装置技术水平的差距,我国石化装备制造业随着改革开放,加大了技术进步的力度,积极引进了先进的蒸馏技术和装备技术或者自主创新,不断提高制造能力和技术水平。如沈阳鼓风机厂引进意大利新庇隆公司、日本日立公司和德国德马公司技术,开发了石化用大型离心压缩机系列;杭州制氧机厂引进德国林德公司和美国 S-W公司技术,开发了大型空分设备和钣翅式换热器(冷箱)系列;沈阳水泵厂引进美国 B.J公司技术,开发了 6个系列、114个品种的符合 API610标准的石化流程泵系列;大连苏尔寿泵及压缩机公司引进瑞士苏尔寿公司 13个系列、377个品种泵技术,可以生产石化用化工流程泵系列。如今这些重大装备被石化企业常减压蒸馏过程大量采用,部分满足了石化生产的需要,有不少石化重大装备技术已经达到国际先进水平,产品价格只有 151设备的 1/3-1/2,为石化企业降低建设投资和生产成本做出了重大贡献。

同时随着我国对外开放,国内也出现不少中外合资、外商独资的石化设备专业生产厂,他们利用国外先进技术或按国际标准生产的产品受到石化企业的青睐。“十一·五”期间,预测全国石化行业投资规模将处于高潮期,全行业固定资产投资规模将每年达到 1000亿左右,五年投资达到 5000亿元左右。在炼油设备中,单系列 1000万 t/a以上的常减压蒸馏装置的常压塔直径达到 9～10m,减压塔直径达到 16m。为了降低生产成本,提高经济效益,今后石化生产规模将进一步大型化。

4结论

对于石化装备业本身,应该加快管理体制和经验机制改革,提高企业管理水平,跟踪石化工业快速发展的步伐,努力赶超世界水平。在国家政策的支持下,加大技术开发投入,重视新产品开发,增加产品品种,不断满足石化工业的需要。同时国家也应该制定一些列鼓励、支持重大装备国产化的政策和措施,尽快改变落后的局面,实现大型化、集约化和一体化,把石化装备打入国家市场。

[1] 周志强.中国能源现状、发展趋势及对策[J].能源与环境,2008,(06):9-10.

[2] 程华农,毕荣山,杨 霞,等.减压装置的优化和节能改造[J].化工进展,2009,(05):755-759,763.

[3] 董国森,周立岩.应用新技术充分挖掘老常减压蒸馏装置潜力[J].炼油技术与工程,2006,(01):22-26.

[4] 杜 翔.燃料型减压塔汽提段工艺参数对拔出率的影响[J].炼油技术与工程,2007,(08):10-15.

[5] 徐 忠,陆恩锡.蒸馏过程进料位置优化 [J].化学工程,2008,(07):74-78.

[6] 李东英,黄风林.常压蒸馏装置提高轻质油收率的有效技术[J].炼油技术与工程,2005,(12):29-32.

[7] 罗资琴.常减压蒸馏技术若干进展[J].兰州石化职业技术学院学报,1996,(2):29-30.

TQ051.8

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1003-3467(2010)24-0044-03

2010-12-31

王 雷 (1977-),男,工程师,主要从事石油化工生产技术工作,E-mail:ltmlx@163.com。