NS提餾深拔器在常壓塔清晰切割中的應用

袁景偉

（陜西延長石油集團延安煉油廠，陜西 延安 727406）

對于氣液混相進料的塔器，精餾段氣相量大、液流強度小、液體清潔且粘度相對較小，氣液分散與接觸的主要目的是為了傳質(zhì)分離。提餾（汽提）段氣相量小、液流強度過大，液體中常含有雜質(zhì)或高溫下易聚合的熱敏性物料，易造成堵塞，同時液體的粘度較大，氣液分散與接觸的主要目的是為了使所含汽相輕組分盡可能地逸出。由于閃蒸主要受溫度、壓力、空間和時間的影響，現(xiàn)有工業(yè)化塔器設計難以實現(xiàn)100%的閃蒸效率。例如原油在常壓塔中，即使最佳閃蒸條件下閃蒸效率最高，也僅達到75%，大量的輕組分氣相混雜在液相中而形成切割不清晰的現(xiàn)象，亟需在汽提段拔出。另外，隨著單塔處理能力的大幅度提高，閃蒸空間成比例下降，塔底液相切割不清晰的現(xiàn)象呈加重趨勢。

現(xiàn)有的塔板和填料技術(shù)主要是針對精餾段大氣量、小液流的強度來開發(fā)和設計，將這些塔板和填料用于提餾（汽提）段，往往處于砸漏（突開突關）或嚴重泄露狀態(tài)，不能很好地適應提餾（汽提）段的操作工況，分離切割的效果大打折扣。另外由于填料抗堵塞較差，提餾（汽提）段的操作工況和物料決定了該分離段的最適宜傳質(zhì)元件只能是塔板，為此中國石油大學（華東）田原宇教授等根據(jù)提餾（汽提）段操作工況和物料特性以及分離要求，開發(fā)了高提餾分離效率、低壓降、較低能耗、抗堵塞、操作彈性適中和簡單結(jié)構(gòu)的NS提餾深拔器，有效緩解了氣液混相進料塔器的塔底切割不清晰的現(xiàn)象。

1 結(jié)構(gòu)特點

NS提餾深拔器是在充分考慮提餾段的操作工況和具體的分離要求，吸取各種導向塔板、固閥塔板和降液管的優(yōu)點，如BVT蝶形浮閥、導向篩板、JF導向浮閥、梯形導向浮閥、斜孔塔板和舌形塔板、V-Grid固閥塔板和NYE塔板以及傾斜式降液管等的基礎上開發(fā)出來的。其結(jié)構(gòu)由NS導向提餾塔板和帶有側(cè)吹孔式降液管耦合而成，見圖1。NS導向提餾塔板由梯形固閥和導向斜孔組合而成。梯形固閥是在塔板上沖出一定間距具有側(cè)縫的梯形凸臺，當氣體從側(cè)縫中噴出時，氣流方向與液流方向構(gòu)成一定銳角，這樣就產(chǎn)生了水平同向分力和垂直向分力，從而同向分力推動液相向前流動，垂直向分力使兩個梯形固閥間的液相分散和對撞，增大汽相逸出的面積和截面更新的速率，有效緩解塔底切割不清晰的現(xiàn)象。另外，根據(jù)液面梯度調(diào)控的要求，在板面上還合理增設若干導向斜孔或固定舌閥，兩個水平同向推力疊加起來，使提餾段氣體的推液作用大為提高，解決了高液流強度板面液體均勻分布和同速流動，消除了返混現(xiàn)象。

圖1 NS導向提餾塔板結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 帶有側(cè)吹孔式的降液管

梯形固閥和導向斜孔采用最優(yōu)化結(jié)構(gòu)和分布順液流方向按不同排數(shù)相間排列，梯形固閥錯排，一般弓形區(qū)導向斜孔分布的比例相對較大。實驗室的冷模實驗結(jié)果表明，在提餾（汽提）段操作狀況下，NS導向提餾塔板比常用的F1型浮閥塔板壓降低約13%～50%，提高板效率30%以上，泄漏與霧沫夾帶均可以忽略。

2 在原油常壓塔底清晰切割中的應用

常減壓蒸餾裝置是煉油廠的龍頭裝置，也是深度加工的基礎裝置，直接影響整個煉廠的綜合效益。但從多家調(diào)研情況來看，不論是否采用減壓深拔技術(shù)，目前國內(nèi)各大煉化企業(yè)的常減壓裝置各塔均存在著塔底油切割的不清晰問題。如初餾（閃蒸）塔底油中含有小于切割溫度的餾分高達15%～20%、常壓塔底油含有小于350℃的餾分高達7%～15%、減壓塔底油中含有小于切割溫度的餾分高達15%以上，這樣造成直餾柴油收率降低3～7個百分點、優(yōu)質(zhì)蠟油收率降低3～5個百分點、常壓爐燃料消耗增加16%～22%，減壓爐燃料消耗增加8%～18%。另外，常壓塔底切割不清還增大了減壓轉(zhuǎn)油線溫降和壓降以及減壓塔的負荷，從而降低了減壓閃蒸段的進料溫度和氣化率，降低了減壓塔的切割溫度和收率。

某廠260萬t/年常壓裝置的常壓塔汽提段為4層ADV浮閥塔板，300萬t/年常壓裝置的常壓塔汽提段為6層ADV浮閥塔板，均存在常壓塔底切割不清晰的現(xiàn)象，用作催化裂化原料的常壓渣油中＜350℃的餾分含量在7%～8%之間，這不僅造成常壓拔出率降低，而且增加了下游二次加工裝置（催化裂化）的負荷和全廠的總能耗。為了提高常壓塔輕油的拔出率，降低裝置能耗，增加經(jīng)濟效益，針對汽提段大液流強度、小氣量、易堵塞和不同于精餾段的分離要求，在2017年3月采用NS提餾深拔器對上述常壓裝置初餾塔和常壓塔的汽提段進行了改造，一次投產(chǎn)成功。

3 改造前后的結(jié)果分析

（1）從表1和2可見，260萬t/年常壓裝置的常壓塔在處理能力356.2t/h、常底注汽2.083t/h、常壓爐出口溫度365℃、常底溫度346℃時，常壓渣油的初餾點為194.3℃，3.461%餾出點對應的溫度為305.4℃，350℃前餾分含量為9.3%，360%前餾分含量為11.2%。改造后，在處理能力360t/h、常底注汽1.8t/h、常壓爐出口溫度363℃、常底溫度343℃時標定，常壓渣油的初餾點為260℃，350℃前餾分含量為4.04%，360%前餾分含量為5.66%。由此分析可見，初餾點提高了65.7℃，350℃前餾分含量降低56.6%（5.26個百分點），360%前餾分含量降低49.5%（5.54個百分點），常壓塔底切割的清晰度明顯改善。由于不同于常規(guī)常減壓裝置常壓塔的常四線為重柴采出線，該常壓塔常四重柴部分作為過汽化油全部返回塔底，會將常四重柴中的360℃前餾分重新混入常壓渣油中，遠不如有常四重柴采出的深拔效果，但輕組分含量分布上移，因此對于這種無減壓塔的常壓裝置，以初餾點提高的幅度表征切割清晰度的變化更為準確。

表1 改造前260萬t/年常壓裝置常壓渣油實沸點蒸餾數(shù)據(jù)

表2 改造后260萬t/年和300萬t/年常壓裝置的常壓渣油分析

（2）從表2和3可見，300萬t/年常壓裝置的常壓塔在處理能力404.2t/h、常底注汽3.022t/h、常壓爐出口溫度365℃、常底溫度348℃時，常壓渣油的初餾點為203.2℃，3.368%餾出點對應的溫度為305.1℃，350℃前餾分含量為10.1%，360%前餾分含量為12%。改造后，在處理能力415t/h、常底注汽2t/h、常壓爐出口溫度365℃、常底溫度345℃時標定，常壓渣油的初餾點為265℃，350℃前餾分含量為4.78%，360%前餾分含量為6.45%。由此分析可見，初餾點提高了61.8℃，350℃前餾分含量降低52.7%（5.32個百分點），360%前餾分含量降低46.3%（5.55個百分點），常壓塔底切割的清晰度明顯改善。

另外，260萬t/年和300萬t/年常壓裝置的常壓塔清晰切割改造后，輕組分含量的降低幅度情況也證實，隨著處理量的提高，常壓塔的閃蒸空間降低，氣液混相閃蒸效率也隨之降低，常壓塔底的切割清晰度變差。

表3 改造前300萬t/年常壓裝置常壓渣油分析

4 結(jié)語

根據(jù)汽液混相進料塔器的閃蒸特性和塔底切割不清晰的實際情況，要求開發(fā)適應提餾段小氣量超大液流強度操作特性的提餾專用塔板。NS提餾深拔器能夠滿足提餾（汽提）段操作工況和物料以及分離特性的需求，具有高提餾分離效率、低壓降、較低能耗、抗堵塞、操作彈性適中和簡單結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在延安煉油廠260萬t/年和300萬t/年常壓裝置的常壓塔汽提段清晰切割改造中應用，能夠有效降低塔底渣油中輕組分含量，提高切割的清晰度和常壓塔的拔出率，從而降低下游二次加工裝置（催化裂化）的負荷和全廠的總能耗。