常減壓裝置減頂抽真空系統(tǒng)擴能改造

吳利軍

（中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江寧波 315207）

某煉化企業(yè)800萬噸/年常減壓裝置（以下簡稱Ⅰ常）原設(shè)計加工能力為250萬噸/年，加工勝利原油。投產(chǎn)后經(jīng)歷過多次擴能改造，2008年進行了以伊輕原油為設(shè)計油種的技術(shù)改造，采用三塔兩爐工藝（閃蒸塔＋常壓爐＋常壓塔＋減壓爐＋減壓塔），改造后裝置加工能力達到800萬噸/年。Ⅰ常為燃料型常減壓蒸餾裝置，目前是該煉化企業(yè)生產(chǎn)道路瀝青的核心裝置。由于壓減柴油的需要，需采用降低常減壓裝置柴油95%溫度指標(biāo)的措施來降低柴油產(chǎn)量（柴油95%溫度指標(biāo)由365～380℃降至≤345℃），常壓塔更多柴油組分因此進入減壓塔，導(dǎo)致減壓塔負(fù)荷高、減頂真空度低，進而影響瀝青產(chǎn)品質(zhì)量[1]；實際生產(chǎn)操作只能通過降低裝置加工負(fù)荷來維持減頂真空度，以保證渣油瀝青產(chǎn)品質(zhì)量合格。為了滿足壓產(chǎn)柴油的條件下盡可能提高裝置加工負(fù)荷，同時考慮未來柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置投產(chǎn)后的生產(chǎn)格局，該煉化企業(yè)決定利用Ⅰ常裝置2020年停工檢修期對減頂抽真空系統(tǒng)進行擴能改造。

1 Ⅰ常減頂抽真空系統(tǒng)改造前情況

1.1 Ⅰ常減頂抽真空系統(tǒng)流程

減壓塔頂油氣經(jīng)一級、二級、三級蒸汽抽空器后，不凝氣一路與Ⅱ常減頂瓦斯合并后去減頂瓦斯羅茨機，升壓后進入低瓦管網(wǎng)系統(tǒng)，一路或進入汽抽抽空器EJ-104升壓后進入低瓦管網(wǎng)系統(tǒng)。流程示意見圖1。

圖1 減頂抽真空系統(tǒng)流程

1.2 減頂系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

（1）塔頂操作條件

T＝65℃，P＝2.67 kPa（A）[20 mmHg（a）]

（2）工藝氣體流量（100%工況）

空氣：100 kg/h，分子量：M＝29、K＝1.4、Cp＝0.24

不凝氣：835 kg/h，分子量：M＝31、K＝1.24、Cp＝0.43

水蒸氣：2 000 kg/h，分子量：M＝18、K＝1.35、Cp＝0.45

可凝油氣：2 180 kg/h，分子量：M＝159.3、K＝1.14、Cp＝0.492

注：K表示絕熱指數(shù)；Cp表示定壓比熱容

（3）動力蒸汽條件

最?。簤毫＝0.8 MPa（G），溫度T＝220℃

正常：壓力P＝1.0 MPa（G），溫度T＝250℃

正常：壓力P＝1.2 MPa（G），溫度T＝280℃

（4）抽空器排出壓力：860 mmHg（a）

1.3 減頂抽真空配置

一級（EJ-101/1.2）、二級（EJ-102/1.2）和三級（EJ-103/1.2）抽空器均單獨設(shè)置后冷卻器，每級抽空器均按二組并聯(lián)配置，每組能力為總負(fù)荷的65%。

2 改造方案的比選

Ⅰ常于2016年4月停工檢修后生產(chǎn)運行良好。自2018年6月份壓產(chǎn)柴油（常三線95%平均溫度指標(biāo)由368℃降至350℃）后，在減頂溫度基本無大幅變化情況下，減頂真空度均值由-99.6 kPa下降至-98.6 kPa，減頂污油量由1.7 t/h增加至2.9 t/h。為維持減頂真空度保證瀝青產(chǎn)品質(zhì)量，需降低裝置加工負(fù)荷，單組減頂抽空器能力不能滿足生產(chǎn)格局要求。根據(jù)測算及考慮改造工程量，決定將其中一組減頂抽空器能力提高至總負(fù)荷的80%[2，3]。

2.1 改造方案一

維持各級抽空器二組并聯(lián)配置的方案，將其中一組的一級抽空器和后冷器按照80%負(fù)荷配置，其余利舊不變[4，5]。

當(dāng)80%負(fù)荷操作時，一級抽空器80%這一組運行，二級和三級抽空器兩組同時運行，此時二級和三級抽空器蒸汽負(fù)荷都是130%。

抽空器計算數(shù)據(jù)見表1。

表1 方案一減頂抽空器計算數(shù)據(jù)

抽空器后水冷器計算數(shù)據(jù)見表2。

表2 方案一減頂水冷器計算數(shù)據(jù)

2.2 改造方案二

維持各級抽空器二組并聯(lián)配置的方案，將其中一組按照80%負(fù)荷配置，另一組扔按65%配置。除80%負(fù)荷的一級抽空后冷器更新外，其他后冷器利舊不變[6]。

當(dāng)80%負(fù)荷操作時，一級、二級和三級抽空器都運行80%這組，但二、三級抽空器各需新增加一組80%能力的抽空器（即將原來的65%的一組抽空器更換）。

抽空器計算數(shù)據(jù)見表3。

表3 方案二減頂抽空器計算數(shù)據(jù)

抽空器后水冷器計算數(shù)據(jù)見表4。

表4 方案二減頂水冷器計算數(shù)據(jù)

2.3 改造方案的確定

2.3.1 投資費用比較

（1）方案一

更換一級抽空器1臺、一級抽空器水冷器1臺，費用約100萬。

（2）方案二

更換一級抽空器1臺、二級抽空器1臺、三級抽空器1臺及一級抽空器水冷器1臺，費用約170萬。

2.3.2 主要運行費用比較

（1）方案一

當(dāng)80%負(fù)荷操作時（二、三級抽空器及相應(yīng)水冷器均投用），1.0 MPa蒸汽耗量11 097 kg/h（4 871＋1 569*2＋1 544*2），循環(huán)水消耗2 592 t/h（746＋510*2＋413*2），同時二、三級抽空器無備用。

（2）方案二

當(dāng)80%負(fù)荷操作時（二、三級抽空器均投用一組80%設(shè)計負(fù)荷），1.0 MPa蒸汽耗量8 834 kg/h（4 871＋1 905＋2 058），循環(huán)水消耗1 905 t/h（746＋609＋550）。

2.3.3 方案對比及結(jié)論

方案二與方案一相比：1.0 MPa蒸汽耗量降低2 263 kg/h，減少費用203.67元/h（按90元/t考慮）；循環(huán)水耗量降低687 t/h，減少費用137.4元/h（按0.2元/t考慮）；含硫污水處理費用減少22.6元/h（按10元/t考慮）；其它運行費用變化忽略。設(shè)備投資僅增加70萬元。經(jīng)過比較，確定采用方案二進行技術(shù)改造以消除瓶頸[7，8]。

3 改造后標(biāo)定情況

2020年3―4月裝置停工檢修期間，對減頂系統(tǒng)按方案二完成擴能改造。2020年11月6―8日對裝置進行改造后大處理量標(biāo)定。Ⅰ常標(biāo)定期間，裝置煉巴林沙中：卡斯蒂利亞（3∶1）混合原油，摻煉NWS凝析油100 t/h，加工負(fù)荷22 000 t/d，渣油生產(chǎn)A級70#道路瀝青。為了對比改造前后的實施效果，選取2019年10月裝置加工油性、生產(chǎn)工況與標(biāo)定工況相近進行對比，具體見表5。

表5 改造前后對比數(shù)據(jù)

可以看出改造后，同樣工況下裝置加工負(fù)荷提高1 500 t/d，提高比例7.3%以上，能耗下降0.1 kg Eo/t。在壓產(chǎn)柴油背景下，裝置負(fù)荷提高明顯，能耗下降較多，改造達到預(yù)期目標(biāo)。

4 減頂系統(tǒng)改造前后運行情況（2019年9月-2021年8月）

4.1 裝置主要生產(chǎn)運行參數(shù)變化情況

減頂真空度變化見圖2。

圖2 減頂真空度變化趨勢

裝置加工負(fù)荷變化見圖3。

圖3 加工負(fù)荷變化趨勢

常三線95%溫度指標(biāo)變化趨勢見圖4。

圖4 常三線95%溫度指標(biāo)變化趨勢

減一線95%溫度指標(biāo)變化趨勢見圖5。

圖5 減一線95%溫度指標(biāo)變化趨勢

減壓渣油瀝青產(chǎn)品針入度指標(biāo)變化趨勢見圖6。

圖6 瀝青產(chǎn)品針入度指標(biāo)變化趨勢

減頂抽真空系統(tǒng)1.0 MPa蒸汽消耗變化趨勢見圖7。

圖7 減頂1.0 MPa蒸汽消耗變化趨勢

4.2 運行情況分析

從2019年9月―2021年8月之間裝置運行情況可以看出，減頂抽真空系統(tǒng)中一組擴能改造運行近一年半以來，在裝置原油油性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本不變的情況下：

（1）減壓塔頂系統(tǒng)運行穩(wěn)定，減頂真空度均值由改造前-98.5 kPa提高至-99.5 kPa；絕壓由2.8 kPa下降至1.8 kPa，下降35.7%。

（2）裝置長期主要生產(chǎn)A級70#道路瀝青，質(zhì)量穩(wěn)定。

（3）1.0 MPa蒸汽實際消耗由7.9 t/h提高至8.3 t/h（設(shè)計蒸汽消耗8.8 t/h），低于設(shè)計值。

（4）循環(huán)水實際消耗由826 t/h提高至1 000 t/h，增幅174 t/h（設(shè)計增幅362 t/h），低于設(shè)計增幅。

（5）2019年裝置累計能耗8.578 kgEo/t，2020年7月―2021年8月裝置累計能耗8.469 kgEo/t，能耗降低0.101 kgEo/t。

（6）經(jīng)運行考察，同種原油產(chǎn)同牌號瀝青時，原油加工量提高約1 500 t/d，加工負(fù)荷提高約7.3%，7、8月份單月原油加工量連續(xù)創(chuàng)公司歷史新高。瀝青產(chǎn)量提高約20%以上，8月份生產(chǎn)瀝青17.7萬噸，刷新了企業(yè)單月瀝青產(chǎn)量記錄。對公司完成2020年度原油加工任務(wù)（2月份因新冠疫情影響，裝置均降負(fù)荷，影響原油加工量約37萬噸）、做大原油加工量和瀝青產(chǎn)量起著非常關(guān)鍵的作用，年創(chuàng)效約4 000萬元以上。

（7）減頂抽真空系統(tǒng)擴能改造效果顯著，達到了創(chuàng)效增效、節(jié)能減排目的。

5 結(jié)論

（1）采用一級、二級、三級抽真空系統(tǒng)能力擴大至減頂油氣80%負(fù)荷，同時一級抽空器水冷器擴大、二三級抽空器水冷器利舊的改造方案不僅達到了項目投入產(chǎn)出最優(yōu)的目的，而且滿足了公司壓產(chǎn)柴油、提高裝置加工負(fù)荷的生產(chǎn)要求。

（2）經(jīng)運行考察，同種原油產(chǎn)同牌號瀝青時，原油加工量提高約1 500 t/d，加工負(fù)荷提高約7.3%，年創(chuàng)效約4 000萬元以上。改造效果顯著。

（3）項目投用后，裝置加工負(fù)荷、減頂真空度提高幅度高于設(shè)計值，1.0 MPa蒸汽消耗及循環(huán)水消耗均低于設(shè)計值，裝置能耗下降約0.101 kgEo/t，完全達到甚至超過預(yù)期目標(biāo)，經(jīng)濟成效、節(jié)能減排效果顯著。