提高减压蜡油拔出率的技术改造与工艺调整

刘双民　刘海超

摘   要： 为了提高减压蜡油拔出率，中石化天津分公司2016年对常减压装置进行了技术改造与工艺调整。根据装置改造前运行状况，得知填料腐蚀结焦、减压塔压降过大、减压渣油520℃馏出物含量偏高为主要问题，并提出相应措施：在改造实施阶段，更换耐高温、抗结焦且耐腐蚀的减压塔填料;在开工后的工艺调整阶段，对主要操作参数进行优化调整，实现回流量匹配、减顶真空度提高和减底抽出温度控制。技术改造与工艺调整后，全塔压降由16 mmHg下降至7 mmHg，减压渣油520℃馏出物含量为7 mL/L，较改造前下降3.96 mL/L，减压蜡油拔出率提高2.85个百分点。常减压装置的长周期运行得以保证，取得了显著的经济效益。

关键词： 拔出率;减压蜡油;减压渣油;填料;常减压装置;长周期运行

中图分类号：TE624    文献标识码：B    文章编号：2095-8412 （2020） 04-127-04

工业技术创新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net    DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.024

引言

近年来，随着我国石油化工企业加工进口高硫重质原油的规模越来越大，常减压装置运行成本逐年上升。为了在保证常减压装置长周期运行前提下，实现降低操作费用、提高经济效益，减压深拔技术的应用已成为必然趋势，并将受到越来越广泛的关注。为满足深度拔出的需要，减压塔全塔必须具有较低的压降和较高的炉子出口温度，流速、油膜温度对结焦的影响需要得以合理把握，塔内构件也应当加以优化。目前国内大多数常减压装置实际操作减压渣油的实沸点切割温度可达到535～540℃，而国外已达到566℃。

本文依据2016年中石化天津分公司对某常减压装置的减压系统进行的提高减压蜡油拔出率技术改造，为继续提高工艺水平，进行研究：首先介绍该常减压装置改造前的运行状况;其次阐述技术改造目标的确定与方案的实施;最后提出工艺参数优化调整措施并进行效果评估。

1  常减压装置改造前运行状况

该常减压装置是由北京某设计院在20世纪90年代以中东含硫原油为依据设计的燃料型蒸馏装置，设计加工能力为250万吨/年，主要由常减压单元、轻烃回收单元组成。常减压单元采用干式减压操作模式，全塔四段采用金属填料，配备低速转油线及三级抽真空系统。减压炉管采用三级扩径，以保证炉管内介质在接近等温汽化的条件下操作，以减小压降并防止局部过热。生产的减压蜡油作为加氢裂化原料，减压渣油作为焦化原料。主要设计条件包括：减炉出口温度386℃，减顶真空度10 mmHg，全塔总压降12 mmHg。

1.1  常减压单元运行参数

减压塔采用沙轻∶沙重=1∶1的混合原油作为装置进料，年操作时数为8 400 h，装置规模按250万吨/年计。

减压塔基本操作参数如表1所示，减压蜡油产品质量数据统计如表2所示，减压渣油产品质量数据统计如表3所示。减压塔上周期工况参数及产品质量基本保持正常。在减炉出口温度均值控制为383℃的情况下，减压塔頂绝压维持在8 mmHg，汽化段真空度维持在24 mmHg，全塔压降达到16 mmHg，减压蜡油残碳均值为0.22%（<0.3%），减压渣油520℃馏出物含量均值为10.96 mL/L。

1.2  存在的主要问题及原因分析

装置运行存在的主要问题有：

（1）减压塔下部填料腐蚀、结焦的情况较严重，结焦物掉入减底抽出管线，严重影响装置安全、平稳、长周期运行;

（2）减压塔全塔压降过大（16 mmHg），尤其是在装置运行后期，全塔压降较开工初期有明显的提高;

（3）减压渣油520℃馏出物含量偏高，减压蜡油拔出率相对较低，对全厂整体加工物料的平衡及效益造成影响。

减压塔下部填料结焦的原因较多，但主要原因是高温环境下重油沥青质和胶质的分解缩合。同时在高温、高硫的环境下，随着运行的推移，填料腐蚀产生局部破碎，更容易造成结焦程度的加剧，形成叠加效应。在减压塔运行过程中，填料层出现腐蚀、结焦的情况，会导致塔内高温油气流通截面分布的不均匀，造成减压塔全塔压降升高，对产品质量的平稳控制及减渣收率的降低都会产生不利影响。

2  技术改造目标确定与方案实施

2.1  减压工艺技术、填料形态及材质调研

针对章节1.2所述的问题，对国内同类型常减压装置减压塔工艺技术及改造，以及填料的使用情况进行调查研究。

（1）目前国内新建及在建常减压装置减压系统多数以深拔为标准进行设计，其技术来源主要为壳牌和KBC。壳牌的减压深拔技术聚焦于减压塔空塔设计，压降较小，比较适用于新建常减压蒸馏装置的设计。KBC的减压深拔技术通过其软件实现模拟计算功能，可以给出不同原油的结焦曲线，进行加热炉炉管的逐管计算，适用于装置局部特殊的减压转油线设计和操作优化，减炉出口温度可达到423℃;减压塔采用切线进料方式，使得高速气体的流速得到减缓，较高质量的液体雾滴的移动趋势是直线，与立式挡板相碰后下降;采用新型升气管及布置方式，使得集油箱压降低。

（2）国内老旧常减压装置改造大多对原有填料及塔内件进行设计核算、更新改造，尤其是选用了压降低、处理能力强的波纹填料，其在材质处理上运用了新技术，提高了耐高温硫腐蚀、抗结焦的能力，填料使用周期得到明显提高，取得了显著的成效。

2.2  改造目标确定

（1）改造后，要满足现操作工况下原油混合比为沙轻∶沙重=1∶1、硫含量为2.56%、酸值为0.15 mgKOH/g的指标及改造后工况下原油混合比为沙轻∶科威特∶艾斯希德尔=48∶40∶12、硫含量为2.14%、酸值0.1 mgKOH/g的指标;

（2）新更换的填料需具有抗结焦、抗堵塞能力，保证在装置正常运行和开停车期间不发生结焦或堵塞现象;

（3）改造后，减压塔全塔填料压降不大于8 mmHg（最大工况），塔内件使用周期不少于8年;

（4）减压产品质量符合目前要求。

2.3  改造方案实施

减压塔技术改造方案于2016年9月常减压装置大修期间实施，其塔内件采用深圳市诚达科技股份有限公司专利及专有技术产品——诚达新型填料、CTS纳米新材料等技术。CTS纳米新材料技术是针对高硫、高酸、重质原油加工问题研制的，其利用不锈钢（18-8）基体元素，经化学—电化学复合方法，通过综合强制氧化过程，使材料表面自生强化转化膜，膜中Cr的含量较基体增加1～2倍，Fe的含量下降50%～70%，Mo的含量增加一倍，这些金属均以氧化态存在。膜层与基体结合紧密一致，具有抗腐蚀、耐结焦、高硬度、抗冲刷等性能。改造前后的减压塔填料概况分别如表4和表5所示。

3  工艺调整措施与效果评估

3.1  工艺调整

改造实施后，为提高工艺效果，在装置运行过程中持续进行了工艺调整，使装置达到了更好的运行状况，操作数据及指标已达到或优于设计值。装置主要操作参数优化调整如表6所示。

3.2  效果评估

（1）合理匹配了减顶回流量、减一中回流量、减二中回流量这三段回流量，防止各填料段液相负荷过高，压降升高，其中减二中回流量由115 t/h降低至109 t/h，减一中回流量由80 t/h降低至65 t/h，减顶回流由35 t/h提高至43 t/h。从现场指示可判断出汽化段压力是下降的，全塔总压降减少有利于提高汽化率，增加减压拔出率。

（2）通过调整抽真空蒸汽用量，提高了减顶真空度。其中通过降低减顶一级抽真空蒸汽用量，降低了二级抽真空工作负荷，减顶真空度由5.1 mmHg下降至4.0 mmHg。

（3）合理加大洗涤油流量，增强了洗涤效果，确保蜡油产品质量合理。洗涤油流量由25 t/h提高至27 t/h乃至28.5 t/h。洗涤段上方温度控制在325℃以下，产品质量保障合格。

（4）控制了减底抽出温度，防止高温结焦，加大减渣燃料回减底油流量，将减底抽出温度控制在不高于360℃。

产品收率对比如表7所示。改造后，减压蜡油收率提高1.25个百分点，减压渣油收率降低3.98个百分点，装置总拔出率提高2.85个百分点。此外，减压渣油520℃馏出物含量为7 mL/L，较改造前均值10.96 mL/L下降3.96 mL/L。

4  结束语

此次提高减压蜡油拔出率的技术改造，通过选用耐高温、抗结焦且耐腐蚀的减压塔填料，对减压塔内部填料形态及相应的汽液相分布系统进行了更新，全塔总压降由改造前的16 mmHg下降至7 mmHg。辅以工艺优化调整，在满足产品质量的前提下找到了最佳操作点，其中减压渣油520℃馏出物含量7 mL/L，较改造前均值10.96 mL/L下降3.96 mL/L。减压渣油收率由改造前2012-2015年累计的26.56%下降至2017年的22.58%。

总之，2016年的改造达到了预期设计目标，开工后辅以工艺参數的优化调整，保证了常减压装置的长周期运行，实现了装置安全性、稳定性，取得了良好的经济效益。

参考文献

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作者简介：

刘双民（1970—），通信作者，男，河北黄骅人，大学本科，高级工程师，目前从事炼油技术质量管理工作。

E-mail： liushuangmin.tjsh@sinopec.com

（收稿日期：2020-05-28）

Technological Transformation and Process Adjustment to Improve the Extraction Rate of Vacuum Wax Oil

LIU Shuang-min， LIU Hai-chao

（SINOPEC Tianjin Company， Tianjin 300270， China）

Abstract： In order to improve the extraction rate of vacuum wax oil， SINOPEC Tianjin Company carried out technological transformation and process adjustment on the atmospheric and vacuum distillation unit in the year 2016. According to the unit operation condition before the transformation， it is known that the main problems are the corrosion and coking of the packing， the excessive pressure drop of the pressure reducing tower and the high content of 520℃ distillate of the vacuum residue， and the corresponding measures are put forward： in the implementation stage of the transformation， the packing of the pressure reducing tower with high temperature resistance， coking resistance and corrosion resistance is replaced; in the process adjustment stage after the construction， the main operation parameters are optimized and adjusted to achieve the matching of the return flow， the increase of the top vacuum degree of and the control of the bottom extraction temperature. After such a technological transformation and process adjustment， the pressure drop of the whole tower decreases from 16 mmHg to 7 mmHg; the distillate content of vacuum residue at 520℃ is 7 mL/L， which is 3.96 mL/L lower than that before the transformation; the extraction rate of the vacuum wax oil is increased by 2.85 percentage points. The long-term operation of atmospheric and vacuum distillation unit is guaranteed and remarkable economic benefits are obtained.

Key words： Extraction Rate; Vacuum Wax Oil; Vacuum Residue; Packing; Atmospheric and Vacuum Unit; Long-term Operation