常減壓蒸餾裝置單獨(dú)加工凝析油中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

王志剛

(中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津市300271)

中國(guó)石油化工股份公司某分公司為了彌補(bǔ)乙烯原料不足，提高經(jīng)濟(jì)效益，決定加工凝析油，此前，中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司、茂名分公司和廣州分公司曾經(jīng)進(jìn)行了凝析油的摻煉工作，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，而單獨(dú)加工凝析油，在國(guó)內(nèi)還是第一次。為確保該項(xiàng)工作的順利進(jìn)行，在做充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了精心的準(zhǔn)備，從南帕斯凝析油接卸、儲(chǔ)存、加工和產(chǎn)品流向的全過(guò)程制定了加工方案。凝析油的加工分兩步進(jìn)行，于2011年3月開始凝析油的摻煉，4月開始單煉工作。

1 凝析油的性質(zhì)及分析

1.1 凝析油的基本性質(zhì)

凝析油是指從凝析氣田的天然氣中凝析出來(lái)的液相組分，又稱天然汽油［1］，20℃時(shí)密度一般介于 0.72 ～ 0.80 g/cm3［2］，其主要成分是 C5至C8烴類的混合物，石腦油收率通常在60% ～80%，并含有少量的大于 C8的烴類［3－5］。

伊朗南帕斯凝析油常溫下為淺褐色液體，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.284%，按硫含量及關(guān)鍵餾分分類為低硫石蠟基原油，凝點(diǎn)低，輕烴、輕油收率高，硫、氮、金屬鎳、釩含量低，鹽質(zhì)量濃度較高，為17.5 mg/L。初餾～80℃餾分油烷烴含量高，芳烴含量低，是理想的乙烯裂解原料，但硫含量高于乙烯裂解原料要求，80～160℃餾分油精制后為理想的催化重整原料。

1.2 凝析油的分析數(shù)據(jù)及趨勢(shì)圖

伊朗南帕斯凝析油凝點(diǎn)低，低于－35℃，20℃密度為0.740 5 g/cm3，API°58.34;50 ℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度為0.64 mm2/s;原油無(wú)水;鹽質(zhì)量濃度較高，為17.5 mg/L;硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.28%;氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.07 μg/g;氯質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2.74 μg/g;殘?zhí)抠|(zhì)量分?jǐn)?shù)0.03%;機(jī)雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.012 4%;蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.56%;膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.65%;瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%;金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.43 μg/g;鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08 μg/g，釩未檢測(cè)到;原油餾程初餾點(diǎn)27.2℃，低于200℃餾出量73.0%(體積分?jǐn)?shù))，低于300℃餾出量91.0%(體積分?jǐn)?shù))。實(shí)沸點(diǎn)蒸餾輕烴收率1.81%，低于80℃餾分收率23.55%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，低于200℃餾分收率71.44%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，＜350℃餾分收率96.49%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。凝析油基本性質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

4～8月期間凝析油的硫含量、酸值和脫前鹽含量趨勢(shì)圖，見圖1～3。從趨勢(shì)圖可以看出，凝析油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和酸值除個(gè)別時(shí)段較高(硫達(dá)到1.4%、酸值達(dá)到0.3 mgKOH/g外)，大部分時(shí)間較低，硫0.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右，酸值在0.05 mgKOH/g以下，脫前鹽質(zhì)量濃度雖然有一定波動(dòng)，但最高值為27 mg/L。

表1 南帕斯凝析油分析Table 1 South Pars Condensate analysis

圖1 凝析油硫含量趨勢(shì)(2011年)Fig.1 The tendency of South Pars Condensate sulfide extent

圖2 凝析油酸值趨勢(shì)(2011年)Fig.2 The tendency of South Pars Condensate acidity

圖3 凝析油鹽含量趨勢(shì)(2011年)Fig.3 The tendency of South Pars Condensate salt extent

2 常減壓裝置的適應(yīng)性改造

加工凝析油的1號(hào)常減壓裝置始于建1976年5月，設(shè)計(jì)加工能力為2.5 Mt/a，以大港原油為主要原料，摻煉部分冀東原油。從1993年起，開始混煉多種進(jìn)口原油及海上輕質(zhì)原油，2005年5月裝置大修期間，進(jìn)行了加工高硫原油的適應(yīng)性改造，主要生產(chǎn)石腦油、汽油、輕柴油、重柴油、蠟油及減壓渣油等產(chǎn)品。改造后裝置的加工能力達(dá)到了3.0 Mt/a。

為了滿足加工南帕斯凝析油的要求，對(duì)裝置進(jìn)行了適應(yīng)性改造，改造原則是以最小的改動(dòng)工程量，最大限度地利用原有設(shè)備及管線，盡可能不增加新設(shè)備，以最短的時(shí)間完成改造，實(shí)現(xiàn)1號(hào)常減壓蒸餾裝置加工凝析油的目的，改造后其加工能力為1.3 Mt/a，年加工時(shí)數(shù)為8 400 h，主要生產(chǎn)乙烯原料、重整原料、噴氣燃料餾分、柴油餾分及常壓重油等。

改造方案為:利用初餾塔的初步分餾作用生產(chǎn)部分輕石腦油，常壓塔頂生產(chǎn)輕石腦油、常一線生產(chǎn)重石腦油、常二線生產(chǎn)噴氣燃料餾分、常三線生產(chǎn)柴油餾分、常塔底生產(chǎn)重油，考慮到裝置不凝油氣量會(huì)有較大的變化，同時(shí)改造減壓塔作為常壓吸收塔以備用。改造內(nèi)容主要有對(duì)原裝置的工藝流程進(jìn)行調(diào)整，部分換熱器及空冷器的冷熱介質(zhì)發(fā)生了改變，部分產(chǎn)品罐增加防腐措施以及泵的材質(zhì)升級(jí)，設(shè)備改造涉及初餾塔、常壓塔、減壓爐、常壓汽提塔和吸收塔等5座塔、8臺(tái)容器、14臺(tái)換熱器、7臺(tái)空冷器和部分機(jī)泵。

3 凝析油加工中存在的問(wèn)題及對(duì)策

3.1 裝置評(píng)估

除了對(duì)1號(hào)常減壓裝置進(jìn)行了凝析油加工的適應(yīng)性改造外，由于重整裝置正在運(yùn)行，無(wú)法同期進(jìn)行改造，而加工凝析油后，石腦油硫含量會(huì)大幅度增加，重整原料的硫含量將超出裝置的設(shè)計(jì)值，針對(duì)可能出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題，對(duì)裝置進(jìn)行了評(píng)估，分析了裝置腐蝕隱患和材質(zhì)的適應(yīng)性，明確了腐蝕防護(hù)和監(jiān)控的重點(diǎn)部位，從工藝防腐措施調(diào)整以及加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等方面提出了應(yīng)對(duì)措施。對(duì)材質(zhì)偏低部位和工藝防腐措施不完善的部位將利用下次檢修對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以確保裝置滿足生產(chǎn)周期需要。

3.2儲(chǔ)存

儲(chǔ)罐需要防范硫化氫的應(yīng)力腐蝕和硫化亞鐵自燃的風(fēng)險(xiǎn)。凝析油加工過(guò)程中生產(chǎn)的石腦油中的硫化氫含量會(huì)有大幅度升高，儲(chǔ)罐由于濕硫化氫的積聚濃縮，勢(shì)必腐蝕罐壁，腐蝕產(chǎn)物硫化亞鐵在液位波動(dòng)或打開檢修期間會(huì)與空氣接觸，易于發(fā)生自燃;儲(chǔ)罐在焊接和制造過(guò)程中有殘余應(yīng)力的部位發(fā)生硫化氫的應(yīng)力腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大大增加。為此，罐區(qū)對(duì)收付凝析油的原油罐進(jìn)行檢查，完善一、二次密封、浮盤、導(dǎo)靜電設(shè)施、氮封設(shè)施及其附件，加強(qiáng)罐底采樣器及自動(dòng)脫水器設(shè)施的維護(hù)和檢查，同時(shí)對(duì)采樣口、檢測(cè)口等易產(chǎn)生油氣放空的部位進(jìn)行排查，減少油氣揮發(fā)。對(duì)石腦油儲(chǔ)罐，已經(jīng)進(jìn)行了罐內(nèi)防腐處理。目前主要采取加強(qiáng)日常巡檢、儲(chǔ)罐的切水管理和增加測(cè)厚頻次等措施來(lái)防范。

3.3 原料控制

凝析油進(jìn)廠做到“分儲(chǔ)分煉”，進(jìn)裝置后進(jìn)行腐蝕性介質(zhì)分析(硫含量、酸值、鹽、水分等)，采樣除了在原油罐區(qū)外，在電脫鹽罐前增加采樣分析，對(duì)脫后含鹽、脫后含水、排水含油等指標(biāo)定期監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)增加分析頻次。

3.4 工藝方面

(1)常減壓蒸餾裝置:由于凝析油的輕組分含量多，易造成常壓塔頂負(fù)荷增加，流速升高，加速塔頂?shù)臎_刷腐蝕。因此，必須嚴(yán)格控制常減壓裝置進(jìn)料量，避免常壓塔頂超設(shè)計(jì)負(fù)荷;嚴(yán)格控制常壓塔頂溫度、壓力滿足設(shè)計(jì)要求，防止常壓塔頂溫度變化導(dǎo)致冷凝水初凝區(qū)位置的遷移，避免露點(diǎn)腐蝕加劇;控制塔頂回流罐界位和塔頂回流溫度，減少或避免常壓塔頂上部塔盤結(jié)鹽。

(2)重整裝置:重整預(yù)加氫單元進(jìn)料石腦油硫含量超過(guò)設(shè)計(jì)值較多，其循環(huán)氫系統(tǒng)中硫化氫濃度必然大幅度增加，為減緩銨鹽(NH4Cl和NH4HS)結(jié)晶和反應(yīng)系統(tǒng)空冷器及水冷器腐蝕，適當(dāng)增加反應(yīng)系統(tǒng)空冷前注水量，確保預(yù)加氫氣液分離器酸性水中NH4HS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于4%。目前預(yù)加氫汽提塔頂僅有注緩蝕劑系統(tǒng)，擬調(diào)整緩蝕劑配方(增加中和劑成分)或增設(shè)新的中和劑注入系統(tǒng)，確保汽提塔頂酸性水pH值達(dá)標(biāo)。

3.5 腐蝕監(jiān)測(cè)

(1)介質(zhì)分析:加強(qiáng)凝析油和工藝物料中腐蝕介質(zhì)的監(jiān)測(cè)分析，增加頻率，并根據(jù)分析數(shù)據(jù)調(diào)整生產(chǎn)和工藝防腐蝕措施。

(2)定點(diǎn)測(cè)厚:先后對(duì)涉及凝析油加工的常減壓及重整裝置進(jìn)行測(cè)厚數(shù)千次，重整裝置目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的減薄，常減壓發(fā)現(xiàn)減薄10處，即:常頂空冷A-102出口、常頂回流泵 P-105出口、初頂回流罐D(zhuǎn)-102切水線彎頭、初頂產(chǎn)品罐D(zhuǎn)-103接管、常頂回流罐D(zhuǎn)-104切水線和常頂回流罐D(zhuǎn)-104污水線等。

(3)在線監(jiān)測(cè):利用裝置改造時(shí)機(jī)，在常減壓預(yù)留12個(gè)監(jiān)測(cè)口，具體部位為初頂空冷入口與出口、常頂空冷入口與出口、穩(wěn)定塔頂空冷入口與出口、塔頂回流罐切水，待安裝后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)塔頂系統(tǒng)工藝措施的調(diào)整。

4 結(jié)論

單獨(dú)加工凝析油以來(lái)，公司產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步合理，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，全年增效達(dá)1億元以上，裝置目前并沒(méi)有出現(xiàn)塔頂系統(tǒng)突出的腐蝕問(wèn)題，經(jīng)分析有兩個(gè)方面的原因，首先常減壓裝置處理量由原3.0 Mt/a改造為1.3 Mt/a，雖然凝析油輕組分含量高，但塔頂餾出量并沒(méi)有高于設(shè)計(jì)值，而摻煉凝析油，由于其輕組分較高，塔頂餾出量必定增加，從而高于設(shè)計(jì)值，高流速會(huì)加大沖刷腐蝕;其次，操作條件不同，加工單煉凝析油時(shí)常壓塔頂溫度為92℃，摻煉時(shí)常塔塔頂溫度為130～140℃，塔頂冷卻系統(tǒng)管線及換熱器處于相變區(qū)(初凝區(qū))，腐蝕較重。

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