常減壓裝置大負(fù)荷標(biāo)定數(shù)據(jù)分析

吳曉江，周 超，曹 陽

（1.四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都 610065；2.中國石油四川石化有限責(zé)任公司生產(chǎn)一部，四川成都 611930）

工業(yè)技術(shù)

常減壓裝置大負(fù)荷標(biāo)定數(shù)據(jù)分析

吳曉江1，周 超2，曹 陽2

（1.四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都 610065；2.中國石油四川石化有限責(zé)任公司生產(chǎn)一部，四川成都 611930）

通過對四川石化公司的常減壓裝置進(jìn)行標(biāo)定，考察了物料平衡、加熱爐及主要設(shè)備的運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)了設(shè)計值和實(shí)際值之間的差距及高負(fù)荷下影響裝置運(yùn)行的瓶頸。常頂油收率和總拔出率可分別達(dá)到19.37%和76.04%，達(dá)到了設(shè)計要求。常壓爐和減壓爐的熱效率分別達(dá)到93.75%和93.59%，優(yōu)于設(shè)計值，同時綜合能耗達(dá)到了337.70 MJ/t，遠(yuǎn)低于設(shè)計值，表明裝置操作滿足了設(shè)計要求。

物料平衡；標(biāo)定；瓶頸；高負(fù)荷；生產(chǎn)優(yōu)化

四川石化公司的常減壓裝置設(shè)計加工能力為1 000×104t/a，設(shè)計操作彈性為60%～110%，設(shè)計開工時數(shù)為8 400 h/a。裝置主要由換熱網(wǎng)絡(luò)、電脫鹽、閃蒸塔、常壓爐、常壓塔系統(tǒng)、減壓爐、減壓塔系統(tǒng)等部分組成［1］。

裝置采用高速電脫鹽技術(shù)，窄點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，充分利用裝置余熱，加熱爐設(shè)空氣預(yù)熱系統(tǒng)，降低排煙溫度，提高加熱爐效率，減壓抽真空系統(tǒng)采用三級抽真空技術(shù)，其中第三級采用液環(huán)式真空泵。

裝置控制系統(tǒng)采用橫河CS3000集散控制系統(tǒng)（DCS），并設(shè)置緊急停車和安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)（SIS）、先進(jìn)控制系統(tǒng)（APC）及氣體報警系統(tǒng)（GDS）。

1 標(biāo)定內(nèi)容

裝置標(biāo)定的時間為2015年10月28日09:00～10月31日09:00，共72 h。標(biāo)定目的是掌握裝置高負(fù)荷生產(chǎn)的實(shí)際運(yùn)行狀況，各項指標(biāo)能否達(dá)到設(shè)計要求，主要包括6項內(nèi)容。

（1）考察裝置加工量在1 190.5 t/h加工負(fù)荷時加熱爐的實(shí)際運(yùn)行能力和效果。

（2）考察裝置加工量在1 190.5 t/h加工負(fù)荷時的物料平衡情況。

（3）考察裝置原油泵、塔底泵、回流泵及各側(cè)線機(jī)泵的運(yùn)行能力。

（4）考察裝置主要設(shè)備及儀表系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

（5）考察裝置加工量在1 190.5 t/h加工負(fù)荷時工藝參數(shù)及產(chǎn)品收率。

（6）考察裝置高負(fù)荷生產(chǎn)操作中存在的問題。

2 標(biāo)定數(shù)據(jù)及分析

2.1 物料平衡及收率分析

裝置標(biāo)定的物料平衡情況見表1。

表1 裝置的物料平衡和產(chǎn)品分布

2.1.1 原油加工量分析 該次標(biāo)定原油加工總量為83 337 t，標(biāo)定總時間為72 h，折算成原油加工量為1 157.4 t/h，裝置設(shè)計負(fù)荷為1 190.5 t/h，裝置標(biāo)定運(yùn)行負(fù)荷維持在97.2%左右，裝置生產(chǎn)操作平穩(wěn)。

2.1.2 輕油收率、總拔出率分析

（1）輕油收率分析。由表1可知，輕油（包括煤油、直餾柴油，常頂油除外）及減壓蠟油、減壓渣油的收率都低于其設(shè)計值，因為裝置設(shè)計是生產(chǎn)常頂石腦油，其終餾點(diǎn)控制在≤162.5℃，但在標(biāo)定期間產(chǎn)品的終餾點(diǎn)控制在≤175℃。

標(biāo)定輕油收率為50.16%，與設(shè)計收率49.19%基本吻合，常頂瓦斯收率為0.47%，比設(shè)計收率0.53%低。常壓塔頂石腦油收率為19.37%，比設(shè)計收率16.50%高2.87%。混柴的收率為24.26%，比設(shè)計收率25.69%低1.43%。常壓系統(tǒng)在原油加工量高負(fù)荷情況下，輕油收率達(dá)到裝置的設(shè)計要求，柴油餾分的收率偏低［2～5］。

（2）總拔出率分析。該次標(biāo)定總拔收率為76.04%，比設(shè)計收率77.57%低1.53%，從減壓塔操作參數(shù)和各側(cè)線抽出參數(shù)分析，減壓塔塔頂?shù)膲毫?.6 kPa左右，略低于原設(shè)計值（2.7 kPa），拔出程度較高，減壓爐出口溫度為369.0℃左右，低于原設(shè)計值，導(dǎo)致進(jìn)入減壓塔的油品的汽化率比設(shè)計值偏低，同時為防止減壓塔底油品高溫結(jié)焦，塔底溫度控制在335.0℃左右，低于原設(shè)計值365.0℃，使得減壓渣油含有的少量低沸點(diǎn)餾分和蠟油餾分不能被深拔而保留在減壓渣油餾分中，蠟油收率受到影響，溫度和壓力的綜合作用使油品的汽化與原設(shè)計值相當(dāng)，總拔出率基本能夠達(dá)到原設(shè)計值［6］。

裝置總拔收率比設(shè)計收率低的原因主要有2個:①減壓爐出口設(shè)計溫度為388.0℃，但目前原油偏輕，為平衡加氫裂化和渣油加氫狀指的原料，所以沒有將蠟油全部拔出，減壓爐出口在365.0℃即可滿足蠟油加氫要求。同時，低溫操作利于減壓爐安全運(yùn)行，防止減壓爐爐管及減壓塔底出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)焦［7］。②減壓塔過汽化油采用下返塔流程，為防止減壓塔的洗滌油段填料結(jié)焦，過汽化油流量高于設(shè)計值（139.7 t/h），影響減三線油收率。

2.2 操作條件分析

標(biāo)定過程中的主要操作條件見表2。

表2 標(biāo)定過程中的主要操作條件

從表2可以看出，閃蒸塔塔頂溫度和塔底溫度略高于設(shè)計值196.0℃，主要是閃蒸塔進(jìn)料溫度略高于設(shè)計值196.0℃，導(dǎo)致閃蒸塔溫度略高。常壓塔塔頂壓力117 kPa，比設(shè)計指標(biāo)70 kPa高，主要是石腦油收率高，塔頂冷回流大，塔頂氣相負(fù)荷大，使得塔頂冷卻系統(tǒng)壓降偏大。為保證塔頂及各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量合格，塔頂溫度和常一線抽出溫度均高于設(shè)計值，常二線抽出溫度和常三線抽出溫度與設(shè)計值相當(dāng)。減壓塔塔頂真空度絕壓低于設(shè)計值2.7 kPa，導(dǎo)致減壓爐出口溫度和減壓塔底操作溫度偏低?？傮w上看，常壓塔和減壓塔的運(yùn)行達(dá)到了設(shè)計要求。

2.3 常壓爐、減壓爐運(yùn)行狀況分析

標(biāo)定期間裝置原油加工量基本處于高負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，對常壓爐及減壓爐熱負(fù)荷重點(diǎn)進(jìn)行了考察。常壓爐爐膛內(nèi)最高溫度為869.0℃，減壓爐爐膛內(nèi)最高溫度為779.0℃，常壓爐和減壓爐在裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)工況下運(yùn)行均較好，煙氣數(shù)據(jù)滿足裝置生產(chǎn)要求，常壓爐、減壓爐的運(yùn)行數(shù)據(jù)分別見表3，4。

表3 常壓爐運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 減壓爐運(yùn)行數(shù)據(jù)

2.4 熱效率分析

熱效率是衡量加熱爐先進(jìn)性的重要指標(biāo)，提高加熱爐熱效率對降低裝置能耗具有重要作用。目前裝置常壓爐及減壓爐保持了較高的熱效率，主要在設(shè)計方面及操作方面采取了4項措施。

2.4.1 降低加熱爐熱負(fù)荷 降低加熱爐熱負(fù)荷、減少燃料消耗是降低常減壓裝置能耗最直接、最有效的措施。窄點(diǎn)技術(shù)可用于優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)以提高閃底油換熱終溫，并大幅降低了加熱爐熱負(fù)荷，節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)效益明顯［8～11］。

2.4.2 降低排煙溫度，提高加熱爐熱效率

（1）余熱回收系統(tǒng)使用了高效率熱管式空氣預(yù)熱器，利用煙氣預(yù)熱空氣回收加熱爐煙氣余熱，有效提高了加熱爐熱效率。

（2）要求操作員根據(jù)兩爐排煙溫度變化情況，及時調(diào)整兩爐引風(fēng)量，排煙溫度在140～160℃［12］。

2.4.3 降低加熱爐過?？諝庀禂?shù) 實(shí)際操作中，如果過剩空氣量增加，排煙時大量的過?？諝鈱崃繋ё吲湃氪髿猓沟门艧煋p失增加，加熱爐熱效率降低。此外，過?？諝庀禂?shù)過大時，將加速爐管和爐內(nèi)構(gòu)件的氧化、增加對流室吸熱量，以及促進(jìn)SO2向SO3轉(zhuǎn)化、加劇低溫露點(diǎn)腐蝕等［13～16］。

（1）2臺加熱爐各使用新型高效油氣聯(lián)合燃燒器，強(qiáng)化輻射室的對流傳熱，提高了爐管熱強(qiáng)度的均勻性，保證加熱爐在較低的過剩空氣系數(shù)下實(shí)現(xiàn)完全燃燒。

（2）要求操作員根據(jù)兩爐氧含量變化情況，及時調(diào)整兩爐鼓風(fēng)量，控制氧含量在1.5%～2.5%，降低過?？諝庀禂?shù)。

2.4.4 減少加熱爐散熱損失 嚴(yán)格控制爐膛溫度在900℃以下，避免出現(xiàn)超溫、燒壞爐管及襯里等問題。

2.5 能耗分析

裝置標(biāo)定的能耗數(shù)據(jù)見表5。

表5 裝置標(biāo)定的能耗數(shù)據(jù)

由表5可見，該次標(biāo)定72 h的綜合能耗為337.70 MJ/t，同比裝置設(shè)計綜合能耗低58.94 MJ/t，裝置綜合能耗低，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，裝置主要采取了5項節(jié)能措施。

（1）在滿足裝置產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，優(yōu)化常壓塔和減壓塔的中段回流取熱，使裝置的熱量盡可能得以回收。

（2）采用“窄點(diǎn)”技術(shù)對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并采用全焊接板式換熱器、波紋管換熱器等高效換熱器使換熱網(wǎng)絡(luò)中的某些換熱器的換熱得以強(qiáng)化。

（3）減壓蠟油和減壓渣油熱料至下游裝置，低裝置能耗；用適當(dāng)溫位的熱量發(fā)生蒸汽供裝置自用，減少裝置蒸汽用量。

（4）工藝介質(zhì)冷卻盡量采用空冷器，減少循環(huán)水消耗；加熱爐采用空氣預(yù)熱器，提高加熱爐的熱效率。

（5）采用大型高效節(jié)能型機(jī)泵和節(jié)能型電機(jī)及變頻調(diào)速空冷電機(jī)，降低電耗；加強(qiáng)設(shè)備和管道的隔熱保溫，減少全裝置的散熱損失。

3 標(biāo)定結(jié)果

裝置加工負(fù)荷在高負(fù)荷的情況下，裝置輕油收率和總拔出率達(dá)到設(shè)計條件，工藝指標(biāo)受控，產(chǎn)品質(zhì)量合格，達(dá)到設(shè)計要求。裝置常壓爐及減壓爐排煙溫度正常，熱效率較高，2臺加熱爐運(yùn)行平穩(wěn)，能夠滿足生產(chǎn)需要。

4 結(jié)束語

（1）在保持減壓塔頂真空度2.0 kPa，保證減壓系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，如果生產(chǎn)需要，可逐步優(yōu)化深拔操作條件，增加蠟油拔出率，提高裝置總拔收率。

（2）循環(huán)水能耗較高，日常生產(chǎn)做好節(jié)水工作，適當(dāng)增加塔頂空冷風(fēng)機(jī)啟動數(shù)量，調(diào)小各塔頂水冷器循環(huán)水用量，降低裝置綜合能耗。

（3）常壓爐爐膛溫度最高點(diǎn)達(dá)到869.0℃，高于正常設(shè)計值的上限（860℃），原因是熱電偶可能存在偏差，應(yīng)計劃安排對熱電偶、流量計等進(jìn)行校驗，校驗后再采集數(shù)據(jù)。對儀表進(jìn)行校驗后，對各路流量進(jìn)行調(diào)優(yōu)，盡可能保證各爐膛熱量均衡。

（4）常壓爐火嘴為進(jìn)口產(chǎn)品，由于建設(shè)期長，廠家已經(jīng)不能進(jìn)行免費(fèi)服務(wù)，所以可能存在火嘴安裝和一、二風(fēng)配比等問題，需要進(jìn)一步調(diào)優(yōu)，降低爐膛的上下溫差，降低火焰高度。繼續(xù)與廠家進(jìn)行溝通，進(jìn)行優(yōu)化操作，必要時請廠家派人到現(xiàn)場調(diào)試。

［1］吳曉江，沈濤，王曉明，等.常減壓裝置操作規(guī)程［M］.成都:［出版者不詳］，2015:1-6.

［2］劉超.常減壓蒸餾裝置的節(jié)能對策［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2004，31（6）:40-42.

［3］田增芹.大型常減壓裝置節(jié)能優(yōu)化措施［J］.石油石化節(jié)能，2015（3）:37.

［4］俞仁明，胡惠芳.我國第一套千萬噸級常減壓裝置的設(shè)計與運(yùn)行［J］.煉油設(shè)計，2002，32（4）:4.

［5］Liu J，Li W.A Report on the Calibration of an Atmospheric and Vacuum Distillation Unit［J］.Petroleum Science and Technology，2013，31:2320-2324.

［6］王兵，胡佳，高會杰.常減壓蒸餾裝置操作指南［M］.北京:中國石化出版社，2008:48-65.

［7］唐夢海，胡兆靈.常減壓蒸餾裝置技術(shù)問答［M］.北京:中國石化出版社，2004:171-185.

［8］費(fèi)翔.常減壓裝置節(jié)能減排措施探討［J］.石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2014，30（3）:33-35.

［9］宋景平，柴宗明.常減壓蒸餾裝置用能分析與探討［J］.中外能源，2007，12（6）:98-99.

［10］修振東.常減壓裝置加熱爐熱效率優(yōu)化分析及綜合治理［J］.煉油技術(shù)與工程，2014，44（9）:99-101.

［11］程華農(nóng)，王芳，王如強(qiáng)，等.200萬噸/年科威特原油常減壓裝置的模擬與分析［J］.計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2004，21（4）:552-556.

［12］姚月華，陳晏杰，張香平，等.原油常減壓蒸餾裝置的流程模擬及參數(shù)優(yōu)化［J］.過程工程學(xué)報，2011，11（3）:405-413.

［13］袁洪飛.勝利原油常減壓蒸餾裝置的流程模擬優(yōu)化與應(yīng)用［J］.廣東化工，2015，42（10）:171-173.

［14］趙曉軍，陳偉軍，楊敬一，等.常減壓蒸餾裝置負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)的模擬與優(yōu)化［J］.煉油技術(shù)與工程，2005，35（12）:40-44.

［15］冀新生.常減壓蒸餾裝置及其換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化分析［D］.大連:大連理工大學(xué)，2006.

［16］徐文斌.常減壓蒸餾裝置換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與改進(jìn)［J］.高橋石化，2006（3）:16-18.

Analysis of performance test run data of atmospheric and vacuum distillation unit under heavy load

Wu Xiaojiang1，Zhou Chao2，Cao Yang2
（1.College of chemical engineering of Sichuan University，Chengdu 610065，China；2.No.1 Production Division，PetroChina Sichuan Petrochemical Company，Chengdu 611930，China）

The material balance and the running condition of the heating furnaces and main equipment were investigated through test run of the atmospheric and vacuum distillation unit.It was founded that the difference between the design values and the actual values is the bottleneck influencing the unit operation under heavy load.The atmospheric top distillate oil yield and the total drawing rate can reach 19.37%and 76.04%respectively，which have met the design requirement.The heat efficiency of atmospheric furnace and vacuum furnace reached 93.75%and 93.59%respectively，which was better than design values，the comprehensive energy consumption reached 337.70 MJ/t which was far lower than the design value.These data showed that the unit operation has met the design requirement.

material balance；test run evaluation；bottleneck；heavy load；production optimization

TE624.3

B

1671-4962（2017）02-0019-04

2016-09-19

吳曉江，男，工程師，碩士研究生，現(xiàn)就讀于四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，研究方向為防腐蝕工藝。