提高減壓蠟油拔出率的技術改造與工藝調整

劉雙民　劉海超

摘 ? 要： 為了提高減壓蠟油拔出率，中石化天津分公司2016年對常減壓裝置進行了技術改造與工藝調整。根據(jù)裝置改造前運行狀況，得知填料腐蝕結焦、減壓塔壓降過大、減壓渣油520℃餾出物含量偏高為主要問題，并提出相應措施：在改造實施階段，更換耐高溫、抗結焦且耐腐蝕的減壓塔填料;在開工后的工藝調整階段，對主要操作參數(shù)進行優(yōu)化調整，實現(xiàn)回流量匹配、減頂真空度提高和減底抽出溫度控制。技術改造與工藝調整后，全塔壓降由16 mmHg下降至7 mmHg，減壓渣油520℃餾出物含量為7 mL/L，較改造前下降3.96 mL/L，減壓蠟油拔出率提高2.85個百分點。常減壓裝置的長周期運行得以保證，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

關鍵詞： 拔出率;減壓蠟油;減壓渣油;填料;常減壓裝置;長周期運行

中圖分類號：TE624 ? ?文獻標識碼：B ? ?文章編號：2095-8412 （2020） 04-127-04

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net ? ?DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.024

引言

近年來，隨著我國石油化工企業(yè)加工進口高硫重質原油的規(guī)模越來越大，常減壓裝置運行成本逐年上升。為了在保證常減壓裝置長周期運行前提下，實現(xiàn)降低操作費用、提高經(jīng)濟效益，減壓深拔技術的應用已成為必然趨勢，并將受到越來越廣泛的關注。為滿足深度拔出的需要，減壓塔全塔必須具有較低的壓降和較高的爐子出口溫度，流速、油膜溫度對結焦的影響需要得以合理把握，塔內構件也應當加以優(yōu)化。目前國內大多數(shù)常減壓裝置實際操作減壓渣油的實沸點切割溫度可達到535～540℃，而國外已達到566℃。

本文依據(jù)2016年中石化天津分公司對某常減壓裝置的減壓系統(tǒng)進行的提高減壓蠟油拔出率技術改造，為繼續(xù)提高工藝水平，進行研究：首先介紹該常減壓裝置改造前的運行狀況;其次闡述技術改造目標的確定與方案的實施;最后提出工藝參數(shù)優(yōu)化調整措施并進行效果評估。

1 ?常減壓裝置改造前運行狀況

該常減壓裝置是由北京某設計院在20世紀90年代以中東含硫原油為依據(jù)設計的燃料型蒸餾裝置，設計加工能力為250萬噸/年，主要由常減壓單元、輕烴回收單元組成。常減壓單元采用干式減壓操作模式，全塔四段采用金屬填料，配備低速轉油線及三級抽真空系統(tǒng)。減壓爐管采用三級擴徑，以保證爐管內介質在接近等溫汽化的條件下操作，以減小壓降并防止局部過熱。生產(chǎn)的減壓蠟油作為加氫裂化原料，減壓渣油作為焦化原料。主要設計條件包括：減爐出口溫度386℃，減頂真空度10 mmHg，全塔總壓降12 mmHg。

1.1 ?常減壓單元運行參數(shù)

減壓塔采用沙輕∶沙重=1∶1的混合原油作為裝置進料，年操作時數(shù)為8 400 h，裝置規(guī)模按250萬噸/年計。

減壓塔基本操作參數(shù)如表1所示，減壓蠟油產(chǎn)品質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2所示，減壓渣油產(chǎn)品質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表3所示。減壓塔上周期工況參數(shù)及產(chǎn)品質量基本保持正常。在減爐出口溫度均值控制為383℃的情況下，減壓塔頂絕壓維持在8 mmHg，汽化段真空度維持在24 mmHg，全塔壓降達到16 mmHg，減壓蠟油殘?zhí)季禐?.22%（<0.3%），減壓渣油520℃餾出物含量均值為10.96 mL/L。

1.2 ?存在的主要問題及原因分析

裝置運行存在的主要問題有：

（1）減壓塔下部填料腐蝕、結焦的情況較嚴重，結焦物掉入減底抽出管線，嚴重影響裝置安全、平穩(wěn)、長周期運行;

（2）減壓塔全塔壓降過大（16 mmHg），尤其是在裝置運行后期，全塔壓降較開工初期有明顯的提高;

（3）減壓渣油520℃餾出物含量偏高，減壓蠟油拔出率相對較低，對全廠整體加工物料的平衡及效益造成影響。

減壓塔下部填料結焦的原因較多，但主要原因是高溫環(huán)境下重油瀝青質和膠質的分解縮合。同時在高溫、高硫的環(huán)境下，隨著運行的推移，填料腐蝕產(chǎn)生局部破碎，更容易造成結焦程度的加劇，形成疊加效應。在減壓塔運行過程中，填料層出現(xiàn)腐蝕、結焦的情況，會導致塔內高溫油氣流通截面分布的不均勻，造成減壓塔全塔壓降升高，對產(chǎn)品質量的平穩(wěn)控制及減渣收率的降低都會產(chǎn)生不利影響。

2 ?技術改造目標確定與方案實施

2.1 ?減壓工藝技術、填料形態(tài)及材質調研

針對章節(jié)1.2所述的問題，對國內同類型常減壓裝置減壓塔工藝技術及改造，以及填料的使用情況進行調查研究。

（1）目前國內新建及在建常減壓裝置減壓系統(tǒng)多數(shù)以深拔為標準進行設計，其技術來源主要為殼牌和KBC。殼牌的減壓深拔技術聚焦于減壓塔空塔設計，壓降較小，比較適用于新建常減壓蒸餾裝置的設計。KBC的減壓深拔技術通過其軟件實現(xiàn)模擬計算功能，可以給出不同原油的結焦曲線，進行加熱爐爐管的逐管計算，適用于裝置局部特殊的減壓轉油線設計和操作優(yōu)化，減爐出口溫度可達到423℃;減壓塔采用切線進料方式，使得高速氣體的流速得到減緩，較高質量的液體霧滴的移動趨勢是直線，與立式擋板相碰后下降;采用新型升氣管及布置方式，使得集油箱壓降低。

（2）國內老舊常減壓裝置改造大多對原有填料及塔內件進行設計核算、更新改造，尤其是選用了壓降低、處理能力強的波紋填料，其在材質處理上運用了新技術，提高了耐高溫硫腐蝕、抗結焦的能力，填料使用周期得到明顯提高，取得了顯著的成效。

2.2 ?改造目標確定

（1）改造后，要滿足現(xiàn)操作工況下原油混合比為沙輕∶沙重=1∶1、硫含量為2.56%、酸值為0.15 mgKOH/g的指標及改造后工況下原油混合比為沙輕∶科威特∶艾斯希德爾=48∶40∶12、硫含量為2.14%、酸值0.1 mgKOH/g的指標;

（2）新更換的填料需具有抗結焦、抗堵塞能力，保證在裝置正常運行和開停車期間不發(fā)生結焦或堵塞現(xiàn)象;

（3）改造后，減壓塔全塔填料壓降不大于8 mmHg（最大工況），塔內件使用周期不少于8年;

（4）減壓產(chǎn)品質量符合目前要求。

2.3 ?改造方案實施

減壓塔技術改造方案于2016年9月常減壓裝置大修期間實施，其塔內件采用深圳市誠達科技股份有限公司專利及專有技術產(chǎn)品——誠達新型填料、CTS納米新材料等技術。CTS納米新材料技術是針對高硫、高酸、重質原油加工問題研制的，其利用不銹鋼（18-8）基體元素，經(jīng)化學—電化學復合方法，通過綜合強制氧化過程，使材料表面自生強化轉化膜，膜中Cr的含量較基體增加1～2倍，F(xiàn)e的含量下降50%～70%，Mo的含量增加一倍，這些金屬均以氧化態(tài)存在。膜層與基體結合緊密一致，具有抗腐蝕、耐結焦、高硬度、抗沖刷等性能。改造前后的減壓塔填料概況分別如表4和表5所示。

3 ?工藝調整措施與效果評估

3.1 ?工藝調整

改造實施后，為提高工藝效果，在裝置運行過程中持續(xù)進行了工藝調整，使裝置達到了更好的運行狀況，操作數(shù)據(jù)及指標已達到或優(yōu)于設計值。裝置主要操作參數(shù)優(yōu)化調整如表6所示。

3.2 ?效果評估

（1）合理匹配了減頂回流量、減一中回流量、減二中回流量這三段回流量，防止各填料段液相負荷過高，壓降升高，其中減二中回流量由115 t/h降低至109 t/h，減一中回流量由80 t/h降低至65 t/h，減頂回流由35 t/h提高至43 t/h。從現(xiàn)場指示可判斷出汽化段壓力是下降的，全塔總壓降減少有利于提高汽化率，增加減壓拔出率。

（2）通過調整抽真空蒸汽用量，提高了減頂真空度。其中通過降低減頂一級抽真空蒸汽用量，降低了二級抽真空工作負荷，減頂真空度由5.1 mmHg下降至4.0 mmHg。

（3）合理加大洗滌油流量，增強了洗滌效果，確保蠟油產(chǎn)品質量合理。洗滌油流量由25 t/h提高至27 t/h乃至28.5 t/h。洗滌段上方溫度控制在325℃以下，產(chǎn)品質量保障合格。

（4）控制了減底抽出溫度，防止高溫結焦，加大減渣燃料回減底油流量，將減底抽出溫度控制在不高于360℃。

產(chǎn)品收率對比如表7所示。改造后，減壓蠟油收率提高1.25個百分點，減壓渣油收率降低3.98個百分點，裝置總拔出率提高2.85個百分點。此外，減壓渣油520℃餾出物含量為7 mL/L，較改造前均值10.96 mL/L下降3.96 mL/L。

4 ?結束語

此次提高減壓蠟油拔出率的技術改造，通過選用耐高溫、抗結焦且耐腐蝕的減壓塔填料，對減壓塔內部填料形態(tài)及相應的汽液相分布系統(tǒng)進行了更新，全塔總壓降由改造前的16 mmHg下降至7 mmHg。輔以工藝優(yōu)化調整，在滿足產(chǎn)品質量的前提下找到了最佳操作點，其中減壓渣油520℃餾出物含量7 mL/L，較改造前均值10.96 mL/L下降3.96 mL/L。減壓渣油收率由改造前2012-2015年累計的26.56%下降至2017年的22.58%。

總之，2016年的改造達到了預期設計目標，開工后輔以工藝參數(shù)的優(yōu)化調整，保證了常減壓裝置的長周期運行，實現(xiàn)了裝置安全性、穩(wěn)定性，取得了良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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作者簡介：

劉雙民（1970—），通信作者，男，河北黃驊人，大學本科，高級工程師，目前從事煉油技術質量管理工作。

E-mail： liushuangmin.tjsh@sinopec.com

（收稿日期：2020-05-28）

Technological Transformation and Process Adjustment to Improve the Extraction Rate of Vacuum Wax Oil

LIU Shuang-min， LIU Hai-chao

（SINOPEC Tianjin Company， Tianjin 300270， China）

Abstract： In order to improve the extraction rate of vacuum wax oil， SINOPEC Tianjin Company carried out technological transformation and process adjustment on the atmospheric and vacuum distillation unit in the year 2016. According to the unit operation condition before the transformation， it is known that the main problems are the corrosion and coking of the packing， the excessive pressure drop of the pressure reducing tower and the high content of 520℃ distillate of the vacuum residue， and the corresponding measures are put forward： in the implementation stage of the transformation， the packing of the pressure reducing tower with high temperature resistance， coking resistance and corrosion resistance is replaced; in the process adjustment stage after the construction， the main operation parameters are optimized and adjusted to achieve the matching of the return flow， the increase of the top vacuum degree of and the control of the bottom extraction temperature. After such a technological transformation and process adjustment， the pressure drop of the whole tower decreases from 16 mmHg to 7 mmHg; the distillate content of vacuum residue at 520℃ is 7 mL/L， which is 3.96 mL/L lower than that before the transformation; the extraction rate of the vacuum wax oil is increased by 2.85 percentage points. The long-term operation of atmospheric and vacuum distillation unit is guaranteed and remarkable economic benefits are obtained.

Key words： Extraction Rate; Vacuum Wax Oil; Vacuum Residue; Packing; Atmospheric and Vacuum Unit; Long-term Operation