常壓塔裝置的優(yōu)化改造

王 雷

(中國(guó)石油遼河石化公司 ,遼寧盤錦 124022)

常壓塔裝置的優(yōu)化改造

王 雷

(中國(guó)石油遼河石化公司 ,遼寧盤錦 124022)

常壓塔裝置是石油煉制中重要的處理工序,介紹了我國(guó)在提高常減壓蒸餾技術(shù)水平方面采取的措施,如裝置大型化技術(shù)、節(jié)能降耗技術(shù)、提高拔出率技術(shù)等;同時(shí)對(duì)這些技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行了分析并提出了今后發(fā)展的方向?！娟P(guān)鍵詞】 常減壓蒸餾裝置 ;技術(shù)發(fā)展水平 ;述評(píng)

本世紀(jì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍將以較快的速度發(fā)展,石油產(chǎn)品的需求將大幅度增長(zhǎng),預(yù)計(jì) 10年內(nèi)我國(guó)汽、煤、柴等石油產(chǎn)品需求量將平均年增長(zhǎng) 4.8%,到 2050年烴能源消費(fèi)量將到達(dá) 8億 t。而我國(guó)目前原油總加工能力僅為 2億 t。通過對(duì)現(xiàn)有煉油裝置進(jìn)行改造,大幅度提高原油加工能力是石化、石油兩大集團(tuán)公司的發(fā)展指導(dǎo)方針[1]。

1常壓蒸餾裝置存在問題

常壓蒸餾裝置是化學(xué)工業(yè)中必不可少的裝置,它是利用液體混合物沸點(diǎn)不同,將混合物進(jìn)行分離。我國(guó)常減壓蒸餾裝置在運(yùn)行時(shí)存在著一些問題:①初餾塔拔出率低,蒸出油品顏色深。②常壓塔分離精度不夠,浮閥塔盤的分離效率低,操作彈性小,致使所得產(chǎn)品分離精度降低,側(cè)線餾分重疊較為嚴(yán)重。③換熱系統(tǒng)壓降大、換熱流程不合理,造成原油脫前溫度、原油進(jìn)初餾塔溫度、拔頭油換熱終溫均低于原設(shè)計(jì)點(diǎn),裝置熱回收率降低,能耗升高。特別當(dāng)處理量增大后,減渣流程的熱容流率成倍增長(zhǎng),換熱器的面積相對(duì)偏小。一方面常壓重油的熱量不能有效取出,同時(shí),換熱器能量浪費(fèi)極大。④常壓加熱爐負(fù)荷不足。針對(duì)以上問題,國(guó)內(nèi)煉廠進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)革新和改造。

2常壓蒸餾裝置的優(yōu)化改造

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,常減壓蒸餾裝置研究人員在保持設(shè)備總數(shù)不變、主要設(shè)備主體結(jié)構(gòu)不變的情況下,應(yīng)用新技術(shù)、新產(chǎn)品,進(jìn)行了裝置技術(shù)改造措施及實(shí)施效果,從而提高了裝置的處理能力,改善了產(chǎn)品分布,提高了產(chǎn)品合格率、產(chǎn)品收率、運(yùn)行平穩(wěn)率,優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、滿足了不同處理量下的工藝需求[2-7]。

2.1初餾塔的技術(shù)改造

根據(jù)存在的問題及在生產(chǎn)中的作用,初餾塔改造以提高加工量為主要目的。由于原油的處理量較大,塔盤間距較小,容易發(fā)生霧沫夾帶,所以初餾塔的技術(shù)改造必須更換新型高效塔盤,才能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能目標(biāo)。通過大量的技術(shù)調(diào)研以及對(duì)幾種新型塔盤的比較,采用梯形立體傳質(zhì)塔盤具有優(yōu)勢(shì)。這種梯形立體傳質(zhì)塔盤突破了傳統(tǒng)塔盤的鼓泡傳質(zhì)的形式,將氣、液傳質(zhì)區(qū)域發(fā)展到罩內(nèi)、罩頂、罩間的立體空間范圍,塔盤的空間得以充分利用。其外觀為矩形結(jié)構(gòu),由塔盤、噴射罩、分離板組成。罩頂分離板使得霧沫夾帶量大幅度減少,有利于生產(chǎn)能力的提高,最大生產(chǎn)能力是浮閥塔盤的 2倍,具有通量大、效率高、操作彈性大及壓降低等諸多特點(diǎn)。初餾塔改造是梯形立體傳質(zhì)塔盤首次在高黏度、C0以上生產(chǎn)條件下使用。

實(shí)際運(yùn)行效果表明,應(yīng)用新型高效立體傳質(zhì)塔板對(duì)常壓裝置進(jìn)行了技術(shù)改造,達(dá)到了提高裝置處理量和提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著,該技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2.2常壓塔的改造

常壓塔的改造是以提高塔盤的分離效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定為主要目的。改造部分可以采用壓降小、分離精度高的具有兩個(gè)導(dǎo)向孔且前端閥腿稍長(zhǎng)的導(dǎo)向浮閥塔盤,它排布在塔板兩側(cè)、液體進(jìn)口端及中間部位,以消除塔板上的液體滯止區(qū)和塔板上的液面梯度,充分發(fā)揮了導(dǎo)向浮閥具有的處理能力大、效率高和操作彈性良好的特點(diǎn),使產(chǎn)品分割清楚,重疊減少;壓力降降低;產(chǎn)品質(zhì)量、輕油收率比改造前有較大提高。改造后的塔盤采用新式連接,在檢修中易安裝、易拆除,節(jié)約了勞動(dòng)時(shí)間,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。運(yùn)行時(shí)塔盤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易翻板,在加工量頻繁調(diào)整時(shí)易操作、易控制。此外,在常二線抽出口上二層第 23層塔板處增設(shè)烷基苯料抽出口,可以滿足流程為 196～280度的烷基苯料的生產(chǎn)要求。

NS導(dǎo)向提餾塔板是適合提餾段操作的新型高效提餾專用塔板,能夠有效降低塔底殘留液中輕組分含量,減少蒸汽或再沸氣用量,降低能耗,從而解決了板式塔或填料塔提餾段效率低的難題,可廣泛應(yīng)用于化工、制藥和煉油等行業(yè)的蒸餾塔提餾段和汽提段,尤其適合于老設(shè)備的技術(shù)改造,替代提餾段的精餾塔板和填料,達(dá)到提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)品收率、降低能耗的目的。

2.3換熱流程的優(yōu)化改造

優(yōu)化常壓換熱流程,是降低裝置加工成本的關(guān)鍵。常壓換熱流程改造,研究人員對(duì)所有冷熱物流匹配進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在提高熱量回收效率的同時(shí),重點(diǎn)解決原油流程壓降問題。運(yùn)用窄點(diǎn)設(shè)計(jì)方法,將流程分為吸熱部、放熱部?jī)刹糠址謩e進(jìn)行設(shè)計(jì)。在窄點(diǎn)處,依據(jù)窄點(diǎn)處物流匹配原則進(jìn)行了局部調(diào)整,增加一組原油與常壓重油換熱器,將一中換熱器與二、三線換熱器由并聯(lián)改為串聯(lián),以減少通過窄點(diǎn)傳遞的熱量。在遠(yuǎn)離窄點(diǎn)區(qū)盡量保持原流程不動(dòng),根據(jù)所需換熱量大小,選擇調(diào)整換熱器型號(hào),以滿足換熱要求。通過優(yōu)化換熱流程的調(diào)整,淘汰了FB6700、FB800型換熱器,增大換熱面積約 3000m2,有效降低了原油流程壓降問題,原油進(jìn)初餾塔之前每路壓降比改造前降低了 0.4～0.5MPa,在14.4kt/d加工量下,初餾塔兩路進(jìn)料調(diào)節(jié)閥開度保持在 60%左右,提高了熱量回收效率,使原油脫鹽溫度和進(jìn)初餾塔溫度都有所提高,常壓重油出裝置溫度有所下降,換熱終溫趨于穩(wěn)定。

2.4加熱爐的改造

常壓加熱爐熱負(fù)荷低,若對(duì)其進(jìn)行改建或再新建一臺(tái)爐子,投資額巨大,而減壓爐長(zhǎng)期閑置,其爐管、燃燒控制等系統(tǒng)完好,略加改造即可使用。工作人員將減壓爐與常壓爐改為并聯(lián)操作,流程入口改造,使?fàn)t 1102和 1101并聯(lián),燃燒系統(tǒng)改造,增設(shè)新型燃燒器,自控系統(tǒng)恢復(fù)以及墻體保溫、閥門更換等。原油爐出口溫度控制相同,共同加熱常壓塔進(jìn)料,共同承擔(dān)裝置熱負(fù)荷,既滿足高加工量要求,還可在低負(fù)荷下運(yùn)行,裝置生產(chǎn)操作靈活,增強(qiáng)了適應(yīng)加工量變化的能力。

在實(shí)際工程應(yīng)用中,為了提高加熱爐的熱交換效率,經(jīng)常采用多通路爐管的加熱爐。在此情況下,各爐管流量與出口溫度的平衡就成為工程控制中需要解決的關(guān)鍵問題。常壓加熱爐設(shè)計(jì)采用爐管逐級(jí)擴(kuò)徑及高架空低速轉(zhuǎn)油線技術(shù),可以大大減低爐管壓力降和轉(zhuǎn)油線壓力降,降低爐管內(nèi)壓力。在爐出口溫度受限制的情況下,增加油品在爐管內(nèi)的氣化率,使原油中輕質(zhì)組分能夠提前汽化,減少油品爐外汽化引起的溫降,可以大大提高輕質(zhì)油品的氣化率。打破設(shè)計(jì)上過汽化率的經(jīng)驗(yàn)限制,盡量使油品多汽化,增加過汽化油,這樣就增加了塔進(jìn)料段至側(cè)線柴油抽出層以下的塔盤內(nèi)回流量,從而強(qiáng)化了塔最下一側(cè)線抽出層以下塔盤的精餾效果,以提高柴油收率,改善柴油質(zhì)量。

2.5加入定量活性添加劑

目前提高蒸餾餾分油拔出率主要是依靠改進(jìn)塔內(nèi)構(gòu)件、優(yōu)化操作條件以及采用先進(jìn)的控制手段,但這一切均需較大的資本投入。近年來的研究表明,在原油中加入一定量的活性添加劑,可以改善原油加工條件,強(qiáng)化原油蒸餾,提高餾分油收率。在常壓蒸餾過程中,通過向原料中加入強(qiáng)化劑,使其處于活化狀態(tài),從而提高輕質(zhì)油收率,改善產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)于強(qiáng)化劑強(qiáng)化原油蒸餾的機(jī)理,初步歸納為石油分散體系的膠體結(jié)構(gòu)機(jī)理、表面張力機(jī)理和阻聚機(jī)理。常壓蒸餾強(qiáng)化試驗(yàn)在中國(guó)石化齊魯分公司研究院自行研制的強(qiáng)化蒸餾裝置上進(jìn)行空白與加劑對(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)過多次不同劑量的強(qiáng)化蒸餾試驗(yàn),原油加劑前后的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表面,加劑試驗(yàn) A與空白試驗(yàn)相比,汽油收率增加了 0.38個(gè)百分點(diǎn),柴油收率增加了 1.01個(gè)百分點(diǎn),輕質(zhì)油提高 1.39個(gè)百分點(diǎn),說明強(qiáng)化劑對(duì)原油強(qiáng)化效果比較顯著。加劑試驗(yàn) B與空白試驗(yàn)相比,汽油收率增加了 0.39個(gè)百分點(diǎn),柴油收率增加了 1.45個(gè)百分點(diǎn),輕質(zhì)油收率提高1.84個(gè)百分點(diǎn),說明加劑后適當(dāng)優(yōu)化工藝條件,提高柴油餾出點(diǎn)溫度,輕質(zhì)油收率將有大幅度提高,經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。由此可以看出,加劑后汽油、柴油中硫含量和實(shí)際膠質(zhì)均有所降低,盡管在試驗(yàn) B中柴油餾分增加了 5度,但其質(zhì)量仍與空白樣品相當(dāng),加劑后汽油族組成無明顯變化。根據(jù)目前各煉油廠的需要,采用常壓蒸餾強(qiáng)化技術(shù),簡(jiǎn)單易行,對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)流程、操作條件、設(shè)備無需進(jìn)行大的改動(dòng),只需要增加注劑泵、添加劑儲(chǔ)罐和相應(yīng)的管線即可,具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

3常壓蒸餾裝置技術(shù)的發(fā)展方向

面對(duì)國(guó)內(nèi)外蒸餾裝置技術(shù)水平的差距,我國(guó)石化裝備制造業(yè)隨著改革開放,加大了技術(shù)進(jìn)步的力度,積極引進(jìn)了先進(jìn)的蒸餾技術(shù)和裝備技術(shù)或者自主創(chuàng)新,不斷提高制造能力和技術(shù)水平。如沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)意大利新庇隆公司、日本日立公司和德國(guó)德馬公司技術(shù),開發(fā)了石化用大型離心壓縮機(jī)系列;杭州制氧機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)林德公司和美國(guó) S-W公司技術(shù),開發(fā)了大型空分設(shè)備和鈑翅式換熱器(冷箱)系列;沈陽(yáng)水泵廠引進(jìn)美國(guó) B.J公司技術(shù),開發(fā)了 6個(gè)系列、114個(gè)品種的符合 API610標(biāo)準(zhǔn)的石化流程泵系列;大連蘇爾壽泵及壓縮機(jī)公司引進(jìn)瑞士蘇爾壽公司 13個(gè)系列、377個(gè)品種泵技術(shù),可以生產(chǎn)石化用化工流程泵系列。如今這些重大裝備被石化企業(yè)常減壓蒸餾過程大量采用,部分滿足了石化生產(chǎn)的需要,有不少石化重大裝備技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,產(chǎn)品價(jià)格只有 151設(shè)備的 1/3-1/2,為石化企業(yè)降低建設(shè)投資和生產(chǎn)成本做出了重大貢獻(xiàn)。

同時(shí)隨著我國(guó)對(duì)外開放,國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)不少中外合資、外商獨(dú)資的石化設(shè)備專業(yè)生產(chǎn)廠,他們利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)或按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品受到石化企業(yè)的青睞。“十一·五”期間,預(yù)測(cè)全國(guó)石化行業(yè)投資規(guī)模將處于高潮期,全行業(yè)固定資產(chǎn)投資規(guī)模將每年達(dá)到 1000億左右,五年投資達(dá)到 5000億元左右。在煉油設(shè)備中,單系列 1000萬 t/a以上的常減壓蒸餾裝置的常壓塔直徑達(dá)到 9～10m,減壓塔直徑達(dá)到 16m。為了降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,今后石化生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步大型化。

4結(jié)論

對(duì)于石化裝備業(yè)本身,應(yīng)該加快管理體制和經(jīng)驗(yàn)機(jī)制改革,提高企業(yè)管理水平,跟蹤石化工業(yè)快速發(fā)展的步伐,努力趕超世界水平。在國(guó)家政策的支持下,加大技術(shù)開發(fā)投入,重視新產(chǎn)品開發(fā),增加產(chǎn)品品種,不斷滿足石化工業(yè)的需要。同時(shí)國(guó)家也應(yīng)該制定一些列鼓勵(lì)、支持重大裝備國(guó)產(chǎn)化的政策和措施,盡快改變落后的局面,實(shí)現(xiàn)大型化、集約化和一體化,把石化裝備打入國(guó)家市場(chǎng)。

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TQ051.8

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1003-3467(2010)24-0044-03

2010-12-31

王 雷 (1977-),男,工程師,主要從事石油化工生產(chǎn)技術(shù)工作,E-mail:ltmlx@163.com。