降低溶劑脫瀝青裝置抽提溫度的優(yōu)化措施

楊孟虎 ， 張晉清 ， 李曉磊 ， 裴麗麗

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽　471012)

?

降低溶劑脫瀝青裝置抽提溫度的優(yōu)化措施

楊孟虎 ， 張晉清 ， 李曉磊 ， 裴麗麗

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽471012)

簡(jiǎn)要介紹了中國石油化工股份有限公司洛陽分公司溶劑脫瀝青裝置(簡(jiǎn)稱溶脫裝置)，探討了抽提器溫度過高難以調(diào)節(jié)的問題。通過對(duì)抽提溫度影響因素的分析，采取措施對(duì)溶脫裝置的原料系統(tǒng)和高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程及管線進(jìn)行優(yōu)化。使抽提溫度由127 ℃降至112 ℃，DAO收率提高約3%，生產(chǎn)運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量得到有效的控制，同時(shí)溶劑溫度的可調(diào)范圍增大。

溶劑脫瀝青 ； 抽提溫度 ； 高壓溶劑

中石化洛陽分公司溶劑脫瀝青裝置(以下簡(jiǎn)稱溶脫裝置)，原設(shè)計(jì)以減壓渣油為原料，設(shè)計(jì)處理能力為80×104t/a，以正丁烷為抽提溶劑，溶劑比為(5～6)∶1(體積比)，脫除減壓渣油中的重金屬、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等，采用超臨界萃取技術(shù)回收溶劑，生產(chǎn)出脫瀝青油(DAO)和脫油瀝青(DOA)。DAO作為蠟油加氫的原料，DOA直接生產(chǎn)抗車轍母?；蚺c重油漿進(jìn)行調(diào)和生產(chǎn)普通道路瀝青和重交道路瀝青。

1　工藝原理

1.1抽提沉降部分

采用兩級(jí)抽提，即抽提器和沉降器在接近溶劑臨界溫度范圍內(nèi)的液—液抽提，一定量的溶劑溶解在減壓渣油中的油組分，使瀝青質(zhì)及膠質(zhì)析出，形成輕重不同的兩相，在重力作用下將減壓渣油中的油與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分離開，使脫瀝青油收率可以達(dá)到40%～85%。

1.2溶劑回收部分

高壓溶劑部分采用超臨界回收，是指操作溫度和壓力均超過溶劑臨界值的狀態(tài)下，進(jìn)行溶劑回收的過程，由于選取的操作壓力超過臨界壓力的數(shù)值不太大，而操作溫度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過臨界溫度，所以溶劑的擴(kuò)散系數(shù)和密度較低，使溶劑在此狀態(tài)下對(duì)油的溶解能力幾乎為零，從而使溶劑和DAO分離開；低壓部分采用汽提回收，抽提器底部的DOA溶液，超臨界分離器底部抽出的DAO溶液中含有部分溶劑，當(dāng)其被加熱到所需溫度后，利用DAO、DOA與溶劑存在的較大沸點(diǎn)差，經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)入塔內(nèi)閃蒸后，向下再與上升的1.0 MPa蒸汽進(jìn)行傳質(zhì)，達(dá)到進(jìn)一步回收溶劑的目的。

2　溶劑抽提過程存在的問題及影響因素

2.1存在的問題

2008年以來溶脫裝置一直處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，處理量約30 t/h，需要循環(huán)部分DAO和DOA才能滿足兩套抽提系統(tǒng)的運(yùn)行。2015年3月分公司原油加工流程優(yōu)化后，溶脫裝置的負(fù)荷提至95 t/h，原料性質(zhì)也發(fā)生較大變化，加之生產(chǎn)裝置運(yùn)行至后期，換熱器換熱效率下降及儀表測(cè)量失準(zhǔn)等因素，抽提溫度難以控制。

溶脫裝置生產(chǎn)中主要的影響因素有：原料性質(zhì)、抽提溫度、抽提壓力、溶劑比、溶劑組成等。其中抽提溫度直接影響溶劑的溶解度和選擇性，進(jìn)而影響DAO的收率和道路瀝青的質(zhì)量，抽提溫度控制主要是通過調(diào)整減壓渣油原料溫度及溶劑進(jìn)混合器的溫度來調(diào)節(jié)的，工藝流程如圖1所示。

正丁烷的臨界溫度為152.01 ℃，一般抽提器在比溶劑臨界溫度低約44 ℃的溫度下操作，原來設(shè)計(jì)的抽提最低溫度為105 ℃，操作溫度范圍為105～125 ℃。選取2015年5月14日后的65 d抽提溫度平均125 ℃以上，高于最適宜的操作溫度；在溶劑組分不變的情況下，抽提溫度高使溶劑的溶解能力下降，一方面直接導(dǎo)致DAO收率降低，另一方面DOA中輕組分增加，軟化點(diǎn)降低，增加調(diào)和難度。

2.2影響因素分析

2.2.1溶脫裝置原料系統(tǒng)

溶脫裝置有兩套溶劑抽提系統(tǒng)，每套抽提系統(tǒng)進(jìn)料最低30 t/h，一般控制在35 t/h，兩套合計(jì)進(jìn)料70 t/h。要滿足兩套抽提系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)(新鮮進(jìn)料30 t/h左右)，需要部分循環(huán)脫瀝青油和脫油瀝青。減壓渣油進(jìn)料溫度控制指標(biāo)溫度為90～150 ℃，經(jīng)E108換熱后溫度129 ℃，與循環(huán)溫度233 ℃的DOA和110 ℃的DAO混合，進(jìn)入原料緩沖罐V101的平均溫度為134 ℃；E108冷卻介質(zhì)為E103來的低溫?zé)崴鞒倘鐖D1所示。另外，2015年裝置負(fù)荷提高至95 t/h后，雖不循環(huán)DAO和DOA，但又出現(xiàn)低溫?zé)崴坎蛔悻F(xiàn)象，減渣溫度仍難以降低。

1.V101原料緩沖罐　2.V102抽提器　3.V104溶劑分離器　4.V105溶劑罐　5.E108減壓渣油冷卻器6.E102/1～4溶劑—DAO溶液一級(jí)換熱器　7.E101/1～3溶劑—DAO溶液二級(jí)換熱器　8.E103溶劑—低溫?zé)崴畵Q熱器9.P101原料泵　10.P104溶劑泵　11.M101抽提器進(jìn)料一級(jí)混合器　12.M102抽提器進(jìn)料二級(jí)混合器　13.M103抽提器進(jìn)料二級(jí)混合器

2.2.2高壓溶劑換熱系統(tǒng)

高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程如圖2所示，V102頂出口脫瀝青油溶液經(jīng)換熱器E101/換熱后進(jìn)入V103，V103頂出口脫瀝青油溶液經(jīng)E102/1～4進(jìn)行換熱后進(jìn)入DAO加熱爐F103。自溶劑分離器來的高壓溶劑先經(jīng)E102/4～1、E101/3～1、E103后與加壓后冷溶劑混合進(jìn)入溶劑總管，TV2104A/B控制E101/3～1三臺(tái)換熱器來調(diào)節(jié)溶劑溫度；生產(chǎn)調(diào)整后沉降器與抽提器溫差由20 ℃降低至10 ℃，E101/1～3取熱量降低，換熱E102/1后溶劑溫度160 ℃，換熱E101/1后溶劑平均溫度134 ℃，5月份升至138 ℃以上；且E103低溫水管線為DN80，換熱低溫?zé)崴坎蛔悖瑢?dǎo)致高壓溶劑在E103冷后溫度偏高，平均溫度123 ℃。

圖2　 高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程

3　針對(duì)抽提溫度高采取的措施

2015年10-11月公司生產(chǎn)裝置大檢修，采取最小、有效的改動(dòng)措施，對(duì)溶脫裝置的原料系統(tǒng)及高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1溶脫裝置原料系統(tǒng)優(yōu)化

改動(dòng)較小的流程使減壓渣油、脫油瀝青、脫瀝青油三種介質(zhì)先進(jìn)行混合，混合后再經(jīng)E108 換熱，增大換熱介質(zhì)溫差，提高換熱效率。高壓溶劑換熱器E103出口低溫水全部作為減渣換熱器E108冷卻介質(zhì)，并將進(jìn)E108的低溫水管線由DN80擴(kuò)徑為DN150，提高低溫?zé)崴?；?yōu)化后原料系統(tǒng)流程如圖3所示。

3.2高壓溶劑換熱系統(tǒng)優(yōu)化

將E101/2、3改做E102使用，V102頂出口DMO溶液只經(jīng)過經(jīng)E101/1換熱，V103頂出口DMO溶液改為先經(jīng)過E101/2-3再進(jìn)入E102/1-4進(jìn)行換熱，殼程管線保持原位，TV2104A/B僅控制E101/1換熱。將高壓溶劑換熱器E103低溫水管線由DN80改為DN150，增大換熱用低溫?zé)崴浚粌?yōu)化后高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖3　優(yōu)化后原料系統(tǒng)流程

圖4　優(yōu)化后高壓溶劑換熱系統(tǒng)流程

4　結(jié)論

選取減壓渣油與DAO、DOA混合冷卻后進(jìn)入V101的溫度，溶劑總管溫度，原料與溶劑混合后進(jìn)抽提器V102的抽提溫度等重要參數(shù)，在裝置負(fù)荷為30、60 t/h兩種狀態(tài)下，記錄優(yōu)化前及優(yōu)化后的DCS儀表讀數(shù)進(jìn)行對(duì)比；表1為負(fù)荷30 t/h時(shí)優(yōu)化前及優(yōu)化后各重要參數(shù)，表2負(fù)荷60 t/h時(shí)優(yōu)化前及優(yōu)化后各重要參數(shù)。

①選取相同負(fù)荷運(yùn)行時(shí)裝置的數(shù)據(jù)，原料系統(tǒng)的優(yōu)化使減壓渣油等混合原料進(jìn)原料緩沖罐V101

表1　負(fù)荷30 t/h時(shí)優(yōu)化前后各重要參數(shù)對(duì)比　　℃

注：優(yōu)化前為2015年數(shù)據(jù)；優(yōu)化后為2016年數(shù)據(jù)。

表2　負(fù)荷60 t/h時(shí)優(yōu)化前后各重要參數(shù)對(duì)比　　℃

注：優(yōu)化前為2015年數(shù)據(jù)；優(yōu)化后為2016年數(shù)據(jù)。

的溫度由129～136 ℃降至120 ℃左右。②選取同樣負(fù)荷運(yùn)行時(shí)裝置的數(shù)據(jù)，E103后的高壓溶劑與冷溶劑混合后溶劑總管溫度由優(yōu)化前的116～118 ℃降至103 ℃左右。③優(yōu)化后E103溶劑換熱的溫控閥TV2501A/B調(diào)節(jié)范圍增大，由以前TV2501A全開仍不能降低溶劑溫度，目前TV2501A開度在35%～45%便能有效地控制溶劑溫度。經(jīng)過對(duì)溶脫裝置原料系統(tǒng)及高壓溶劑換熱系統(tǒng)的優(yōu)化，混合進(jìn)料進(jìn)V102抽提溫度由優(yōu)化前的127 ℃以上降至目前的112 ℃左右，抽提溫度的平穩(wěn)度得到增強(qiáng)不產(chǎn)生波動(dòng)，DAO收率提高約3%。

1003-3467(2016)07-0035-03

2016-04-21

楊孟虎(1988-)，男，助理工程師，從事生產(chǎn)調(diào)度工作，電話：15038533016。

TQ050.2；TQ050.7

B