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標題: [煉廠技術(shù)·四]常減壓裝置工藝與技術(shù)講課提綱 [打印本頁]
作者: helloshigy 時間: 2013-8-3 20:41
標題: [煉廠技術(shù)·四]常減壓裝置工藝與技術(shù)講課提綱
1. 前言
在坐各位都是常減壓裝置的管理者或骨干，這次雖是設(shè)備的培訓班，但要講一下關(guān)于常減壓的工藝和技術(shù)，我認為安排得很好，很有必要。雖然每個裝置都有塔、爐、換熱器、空冷器、泵、壓縮機、閥門、管線等等，但由于工藝不同，這些設(shè)備有各自的特點（類型、材質(zhì)等）。只有對這些設(shè)備所從屬的工藝有所了解（不必太深），才能更好地去管理、使用和維護這些設(shè)備。
雖然設(shè)備是為工藝服務(wù)的，但從某種意義上來說，設(shè)備比工藝更重要。從我自己的經(jīng)歷來講，在試運或投產(chǎn)過程中，設(shè)備不過關(guān)，那怕只有些漏，都很難做到平穩(wěn)操作、正常生產(chǎn)，所以設(shè)備工程師了解一些工藝技術(shù)是十分必要的。反之，工藝工程師，也要對設(shè)備有所了解（如腐蝕、材質(zhì)的選擇等）。
2. 常減壓的類型
2.1 一般分三類：潤滑油型、燃料型、燃料化工型，不管何種類型，主要區(qū)別是在減壓塔所抽的側(cè)線產(chǎn)品不同，而導致減壓塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。現(xiàn)介紹一下一般常減壓的流程，基本由電脫鹽、換熱、常壓、減壓（有時還帶輕烴回收）幾部分組成。
2.1.1 潤滑油型；大慶、蘭州、高橋等煉廠的常減壓。
2.1.2 燃料型；一般煉廠的常減壓，金陵、安慶、九江、洛陽等。
2.1.3 燃料化工型；揚子、金山、齊魯、有乙烯等化工裝置的石化廠的常減壓。
這幾種類型的主要區(qū)別就是減壓塔的不同。電脫鹽、換熱、常壓等都是必不可少的，若煉進口原油，則設(shè)輕烴回收（也可統(tǒng)一在全廠設(shè)）。
2.2 從技術(shù)上分類．
2.2.1 設(shè)初餾塔或設(shè)閃蒸塔：各有優(yōu)缺點，設(shè)初餾塔操作更穩(wěn)定，但系統(tǒng)復(fù)雜可能要增加能耗；設(shè)閃蒸塔的系統(tǒng)較簡單，要節(jié)省一些能耗（要詳細計算才知道）。但擔心常壓塔操作不穩(wěn)定，國外一般都用閃蒸塔，現(xiàn)在國內(nèi)煉進口原油的常減壓大多也是設(shè)閃蒸塔。
2.2.2 初餾塔加壓或設(shè)壓縮機的方案
目前國內(nèi)外加工含硫輕油的常壓蒸餾流程基本上有二種選擇：一是采用初餾塔加壓方案，將原油中的輕烴在稍加壓力的條件下溶在初頂油中，初頂油經(jīng)泵升壓去穩(wěn)定塔回收其中的輕烴。此方案的優(yōu)點是整個流程中不設(shè)壓縮機，減少了機械維修量；其缺點是有小部分輕烴會帶至常壓塔從常頂氣出去，經(jīng)脫硫（低硫原油則不需脫硫）后作為燃料氣，則這部分輕烴作為燃料氣被燒掉。并且初頂增加一整套回流冷卻系統(tǒng)，流程較為復(fù)雜。二是采用閃蒸塔方案，此方案原油中輕組分在閃蒸塔中閃蒸出來進入常壓塔的某合適部位，使得閃底油換熱更合理，進入常壓爐的流量減少從而節(jié)約能量；在常頂增設(shè)壓縮機將常頂不凝氣進行壓縮升壓，常頂油用泵升壓與升壓后的常頂氣一起去穩(wěn)定塔回收輕烴；穩(wěn)定塔頂不凝氣由于壓力高可去脫硫系統(tǒng)進行脫硫處理，保護環(huán)境。采用閃蒸塔方案，流程簡單能耗低，裝置不凝氣可去進行脫硫處理，環(huán)境友好。其缺點是需設(shè)置壓縮機，維護稍困難，但隨著機械制造水平的提高，此點已不成問題。據(jù)了解，目前國內(nèi)外加工高硫輕質(zhì)原油大多采用閃蒸塔及常頂氣設(shè)壓縮機方案。近幾年許多大型的加工含硫中東輕油的常減壓裝置也均采用此方案。
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作者: helloshigy 時間: 2013-8-3 20:42
3. 常減壓的新技術(shù)和新設(shè)備
3.1 裝置大型化；現(xiàn)在新建的石油化工廠，常壓裝置基本都是1000萬噸／年（配100萬噸／年乙烯）。
3.1.1 國內(nèi)外的研究表明，最適合的大型化是1250萬噸／年，過度大型化后，不但工程問題解決不了，而且也不經(jīng)濟。
3.1.2 國內(nèi)新建或擴建的800萬噸／年常減壓有（指單套處理能力）：
中石油；大連、獨山子、廣西、四川等。
中石化；海南、青島、天津、鎮(zhèn)海等。
中海油；惠州。
中國化工最近收購了許多山東小煉廠，處理量都提高至500萬噸／年以上，所以裝置大型化是今后發(fā)展的趨勢，對設(shè)計、施工、生產(chǎn)都會產(chǎn)生一些新的問題。
3.2 高速電脫鹽
高速電脫鹽與低速電脫鹽的比較，其技術(shù)的主要特點是：
進料位置不是在水相，而是在電析板之間；
進料管不用管式或倒槽式而采用特殊噴頭型式；
電脫鹽罐處理能力不取決于油品在電場中的停留時間，而取決于噴頭能力；
采用水平極板；
混合系統(tǒng)采用手動或自動調(diào)節(jié)混合閥，而不用靜態(tài)混分器。
3.3 減壓深拔技術(shù)
3.3.1 減壓深拔的有關(guān)概念
3.3.1.1 切割點與拔出率
切割點是指原油或常壓渣油TBP切割點，即實際拔出率對應(yīng)的原油或常壓渣油實沸點溫度，不是側(cè)線餾分油或蠟油的干點。
總拔出率是指原油通過蒸餾得到的各餾分油的總和與原油處理量之比，各餾分油包括汽油、煤油、柴油、裂解原料、潤滑油原料等（但不包括減壓渣油）。由于分餾塔的不同，又可分為常壓拔出率和減壓拔出率。
3.3.1.2 減壓深拔的定義
提高原油的拔出率主要是提高減壓的拔出率，即提高原油的切割溫度。國內(nèi)多數(shù)裝置的實沸點切割點都540℃以下，國外加工原料較輕的原油，如布倫特或阿拉伯輕質(zhì)原油，切割點可以達到607.2℃～635℃；加工重質(zhì)原油或瀝青質(zhì)含量高的原油，切割點可以達到565.6℃～593.3℃。基于目前國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)水平和原油性質(zhì)，通常認為切割點在565℃以上即為減壓深拔。
3.3.2 減壓深拔的適應(yīng)性及切割點的確定
減壓深拔技術(shù)有它的適應(yīng)性，要根據(jù)煉油廠所加工原油的性質(zhì)，全廠總流程，特別是減壓餾分油和減壓渣油的加工方案來決定是否采用減壓深拔技術(shù)及確定減壓深拔的切割點。
3.3.2.1 加工原油的性質(zhì)
首先要分析、研究原油的性質(zhì)，特別是研究分析重金屬（鎳、釩等）、殘?zhí)嫉仍谠秃宛s分油中的分布情況，評價分析減壓深拔切割溫度條件下的產(chǎn)品質(zhì)量和減壓渣油質(zhì)量。減壓深拔后會使重質(zhì)減壓餾分油（HVGO）和減壓渣油（SR）雜質(zhì)含量增加，而這些雜質(zhì)為非線性分布，分布情況可通過實沸點窄餾分的分析數(shù)據(jù)來確定。
a）對于加工低硫石蠟基優(yōu)質(zhì)原油（如中國大慶原油），即使深拔至565℃，減壓渣油中金屬含量和殘?zhí)既酝耆珴M足催化料要求。無論生產(chǎn)潤滑油料或裂化料，其深拔的必要性不大。
b）對于減壓渣油需要生產(chǎn)瀝青甚至是重交道路瀝青的一些原油（如中國塔河、孤島及沙中原油等）則不需深拔或適度深拔。
c）對于生產(chǎn)潤滑油料的減壓蒸餾，提高原油切割點將會降低渣油溶劑脫瀝青的輕脫油收率，降低全廠潤滑油總產(chǎn)量。所以，國內(nèi)外生產(chǎn)潤滑油原料的減壓蒸餾，切割點一般在535～540℃。
3.3.2.2 減壓餾分油的用途
確定減壓深拔的切割點時，必須了解、分析減壓餾分油（VGO）的用途，若作催化裂化原料，因其原料性質(zhì)對催化裂化催化劑和裝置開工周期影響很大，對減壓餾分油性質(zhì)有一定要求。加氫裂化對原料性質(zhì)要求更為苛刻，某廠常減壓深拔后，其指標要求是：TBP切割點大于565℃，Ni＋V小于1ppm，F(xiàn)e小于1ppm，康氏殘?zhí)夹∮?％，C7不溶物小于100ppm，ASTM D1160，95％小于575℃。這些指標與要求和所加工原油的性質(zhì)決定了減壓深拔的切割點。
3.3.2.3 減壓渣油的性質(zhì)和去向
若原油的減壓渣油已滿足催化裂化原料的質(zhì)量要求，不必進行減壓深拔；若原油的減壓渣油已適合于作生產(chǎn)道路瀝青的原料，則要按生產(chǎn)瀝青的要求來確定減壓深拔的程度；若減壓渣油是作焦化、減粘裂化的原料，則按這些二次加工裝置對原料性質(zhì)的要求進行減壓深拔。
對于進口的含硫或高硫原油（如伊朗原油、沙中原油、沙重原油、俄羅斯原油等），其減壓渣油密度大，殘?zhí)贾蹈撸亟饘俸慷啵蚝扛撸鳛榻够脑蠒r，切割點一般可在565℃以上。
是否采用減壓深拔技術(shù)和確定減壓深拔的切割點，除以上分析外，還要綜合考慮建設(shè)投資、操作周期、產(chǎn)品需求等因素，以期達到最好的經(jīng)濟效益。
3.3.3 千萬噸級常減壓蒸餾裝置的減壓深拔的減壓塔
根據(jù)總流程的安排，青島1000萬噸／年常減壓蒸餾裝置的減壓渣油作為焦化裝置的原料，為原油實沸點（TBP）切割溫度大于565℃的餾分，要達到這個要求，必須采用減壓深拔技術(shù)。為此青島煉化公司和中國石化工程建設(shè)公司（以下簡稱SEI）于2005年同減壓深拔技術(shù)的專利商KBC和Shell就引進減壓深拔技術(shù)進行了談判，最后，該裝置引進KBC的減壓深拔技術(shù)，由KBC公司提供減壓深拔的工藝包（PDP）。
根據(jù)KBC提供的工藝包，SEI完成了減壓深拔的詳細設(shè)計，由天津大學精餾技術(shù)國家工程研究中心提供了減壓塔的內(nèi)構(gòu)件制造圖和填料及液體分布器等供貨。
采用減壓深拔的青島大煉油1000萬噸／年常減壓蒸餾裝置已在2008年4月12日投產(chǎn)一次成功，并在2008年11月18日至25日進行了標定，達到或超過設(shè)計預(yù)期，裝置至今一直生產(chǎn)正常，操作平穩(wěn)。
3.3.3.1 減壓塔設(shè)計與國內(nèi)一般減壓塔設(shè)計主要不同之外：
a) 殼體設(shè)計壓力按0.35MPa(g)和真空兩個工況考慮，全塔殼體材料為碳鋼，上部加厚；
b) 塔底有6層固定閥，6層塔盤上有液體收集擋板，避免液體帶上去。正常液位至最高／最低液位的停留時間皆為3分鐘。液位高時，關(guān)汽提蒸汽以免把塔盤吹倒，還可維持正常操作；
c) 過汽化油抽出設(shè)計沒有停留時間，以免結(jié)焦，洗滌段是組合填料（下面格柵，上面規(guī)整填料），用壓力噴頭（噴淋高度不大于1100mm）。噴頭直徑較大最窄處為φ5.5mm，要求設(shè)過濾器，管線用不銹鋼以防堵塞。KBC公司認為若用重力式槽形分布器，因槽內(nèi)有液體停留，反而會結(jié)焦，該公司的設(shè)計在此段都用壓力噴頭，據(jù)稱，美國的設(shè)計也是這樣的；
d) 集油箱上面開口是方孔，頂上有個升氣帽；
e) 塔體的過渡段采用錐形封頭，可降低塔高；
f) 每個物料抽出口都是二個抽出斗，所以塔壁是二個開口以保證分布均勻。
作者: helloshigy 時間: 2013-8-3 20:42
3.3.3.2 結(jié)構(gòu)特點
減壓塔的規(guī)格為φ6000／φ10800／φ5400×44995（切）（單位：毫米），進料段以上設(shè)五段填料及相應(yīng)的汽、液分布系統(tǒng)，進料段下設(shè)六層固閥塔盤。全部采用國內(nèi)最新技術(shù)，根據(jù)每段填料的功能，結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用成熟的高效規(guī)整填料的特點，設(shè)計采用組合填料床層，并配以重力型組合式液體分布器或噴頭。
減壓塔的進料段采用技術(shù)先進、性能優(yōu)良的雙切環(huán)向進料分布器，以減少減壓塔進料段的霧沫夾帶量，保證減壓側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。
減壓塔結(jié)構(gòu)匯總見表3.3.3.2-1。
表3.3.3.2-1減壓塔結(jié)構(gòu)匯總表
床層編號 塔徑
(mm） 填料段高度(mm) 序號 填料 分布器 填料壓圈 集油箱
規(guī)格 盤數(shù) 盤高(mm)
I 6000 2000 1 ZUPAC1.0A 2 100 導板連通槽式分布器 帶云梯梁的結(jié)構(gòu) 新型熱補償式
2 ZUPAC1.0A 9 200
II 6000 1400 1 ZUPAC3.0B 2 100 導板連通槽式分布器 帶云梯梁的結(jié)構(gòu) 無集油箱
2 ZUPAC3.0B 6 200
III 10800 1500 1 ZUPAC3.0A 3 100 導板連通槽式分布器 帶云梯梁的結(jié)構(gòu)，桁架支撐梁與支撐格柵結(jié)構(gòu) 新型熱補償式
2 ZUPAC3.0A 6 200
IV 10800 1200 1 ZUPAC3.0B 2 100 帶噴嘴的噴淋管式液體分布器 帶有壓梁的柵板結(jié)構(gòu)，桁架支撐梁與支撐格柵結(jié)構(gòu) 新型熱補償式
2 ZUPAC3.0B 3 200
3 ZUPAC1.0B 2 200
V 10800 1800 1 ZUPAC1.0B 1 100 帶噴嘴的噴淋管式液體分布器 帶有壓梁的柵板結(jié)構(gòu)，桁架支撐梁與支撐格柵結(jié)構(gòu) 熱壁式
2 ZUPAC1.0B 4 200
3 TVGBI010 1 900
塔內(nèi)件技術(shù)特點如下：
a) ZUPAC系列雙向金屬折峰式波紋填料
ZUPAC系列雙向金屬折峰式波紋填料，是在普通波紋板規(guī)整填料與Intalox散堆填料的優(yōu)化組合基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種新型規(guī)整填料。它在結(jié)構(gòu)上使氣液流路得到優(yōu)化、傳質(zhì)效率提高；開孔率加大使通量提高、壓降更低；比表面積提高使理論板數(shù)有所增加；在抗堵塞能力、填料剛度等方面均優(yōu)于Mellapak填料。這些綜合性能可提高減壓塔的處理量及分離效率和降低壓降，ZUPAC規(guī)整填料具有良好的傳質(zhì)、傳熱效果，還可使減壓塔有較大的操作彈性。
b) 垂直格柵
在洗滌段底部采用900mm高垂直格柵填料，可以避免上部填料層發(fā)生結(jié)焦堵塞。具有換熱效率高、洗滌效果好、通量大、抗堵塞等獨特的優(yōu)點。
c) 新型三級導板連通槽式液體分布器
全連通式一級槽及導流板、采用加設(shè)特殊支撐分布槽結(jié)構(gòu)，其一級槽使液體真正能夠均勻分布到各個二極槽中，而導流板的加設(shè)使液體分布更為均勻。實驗研究表明加設(shè)導流板的槽式液體分布器可以保證在液位只有20mm高時，單孔液體能被均勻分布為150mm寬的一條線，真正實現(xiàn)點分布變?yōu)榫�分布。特殊支撐分布槽結(jié)構(gòu)便于調(diào)整分布槽的水平度，使液體均勻分布。
新型三級導板連通槽式液體分布器既保證了大直徑、低床層的填料塔對分布器的液體分布均勻的要求，還增加了抗堵塞能力和充分利用了有限的空間高度。
d) 熱補償式集油箱
由于塔體與塔內(nèi)件材質(zhì)不同，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的槽盤式集油箱在高溫操作條件下容易發(fā)生變形甚至破壞，同時因其安裝困難經(jīng)常導致漏液現(xiàn)象。為了解決以上問題，設(shè)計中采用了一種能吸收熱膨脹的特殊結(jié)構(gòu)的集油箱――熱補償式集油箱。
熱補償式集油箱上的液體主要通過集液槽和集液帽收集并由集液渠匯入抽出斗當中，氣體通過集液槽之間的縫隙上升到集油箱的上方，集液槽通過自由端避免由于溫度變化而引起的應(yīng)力變形，不但解決了集油箱的受熱膨脹問題，而且安裝方便。
e) 熱壁式集油箱
過汽化油抽出集油箱位于進料口上方，不但要解決熱膨脹變形問題．還要求停留時間盡可能短，以防止結(jié)焦，設(shè)計中采用了一種專門用于過汽化油抽出的熱壁式集油箱。這種集油箱具有熱補償式集油箱防止熱膨脹的基本結(jié)構(gòu)，并采用傾斜式的集液槽和集液渠．這種集液方式顯著提高了液體的收集速度，避免形成高液位，大大減少了液體在集油箱內(nèi)的停留時間，有效地解決了高溫結(jié)焦問題。
f) 新型塔器桁架支撐梁
借鑒鐵路橋梁桁架的設(shè)計原理，在大型塔內(nèi)件設(shè)計中采用桁架支撐梁，桁架支撐梁具有強度高、撓度小等優(yōu)點。桁架支撐梁所占塔截面積較小，對塔的通量影響不大，這種桁架支撐梁的桁架粱與支撐構(gòu)件之間形成了三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可以有效的加強支撐粱的強度，減小支撐梁在負載時的撓度，并提高了整個桁架支撐梁的通透性，改善氣流旋流的沖擊，空間高度大大降低。位于桁架支撐粱端部的兩個支撐構(gòu)件在滿足強度要求的情況下加大間距，使人員能順利通過，可以減少為檢修、安裝提供的預(yù)留空間。
g) 變孔徑預(yù)分布管
預(yù)分布管采用變孔徑管式分布器進行液體分布，可使液體流動更加均勻。分布管底端設(shè)有導流管，可以避免液體傾斜噴射，為了盡量減少流動死角，減少聚合物沉積，實現(xiàn)均勻多點分布，在分布管末端開有泄壓孔，設(shè)計中槽式分布器上方的預(yù)分布管均采用此結(jié)構(gòu)。
h) 固閥塔盤
固閥塔盤是一種定向噴射式塔盤，氣相噴出，推動液流前進，因此塔板上液面梯度較小，液層較低，故塔盤壓降低、負荷能力大、抗堵性能好。
4. 液環(huán)式真空泵
4.1 混合式抽真空
在原油蒸餾裝置中，工藝流程是三級抽真空的方案；若其中第一級、第二級抽真空設(shè)備采用噴射式蒸汽抽空器，而第三級采用的是機械抽真空（一般用液環(huán)式真空泵）。則此種抽真空系統(tǒng)稱為混合抽真空方案。
減頂抽真空系統(tǒng)從前一般采用水蒸汽抽真空系統(tǒng)，維護工作量小，可靠性高；但現(xiàn)在特別是對于大型常減壓蒸餾裝置，混合抽真空系統(tǒng)愈顯出其經(jīng)濟性的優(yōu)點，節(jié)能降耗顯著。某1000萬噸／年常減壓裝置的減壓塔頂采用高效噴射式蒸汽抽真空加機械抽真空的混合抽真空系統(tǒng)，與采用全水蒸汽噴射式抽真空系統(tǒng)對比數(shù)據(jù)如表4.1-1。
作者: helloshigy 時間: 2013-8-3 20:43
表4.1-1 混合抽真空系統(tǒng)與全水蒸汽噴射式抽真空系統(tǒng)對比數(shù)據(jù)表
混合抽真空方案 全部水蒸汽抽真空方案
投資／萬人民幣 ＋180 基準
水蒸汽耗量/(t/h) 基準 ＋7.63
電/kW ＋160 基準
循環(huán)水/(t/h) ＋100 基準
軟化水/(t/h) 基準 ＋3.0
折算能耗／(kg標油/t原油) -0.4413 基準
操作費用／（萬元人民幣／年） -337.7 基準
靜態(tài)投資回收期／年 0.533
由表4.1-1可見，采用混合抽真空系統(tǒng)比完全水蒸汽抽真空系統(tǒng)節(jié)能0.4413千克標油／噸原油，投資回收期只需0.533年。因此對于常減壓裝置，特別是大型減壓蒸餾裝置，采用混合抽真空系統(tǒng)是經(jīng)濟合理的。
4.2 常壓塔頂用液環(huán)式真空泵
廣西常減壓用液環(huán)式壓縮機壓縮常頂氣，取代螺桿式壓縮機，其優(yōu)點是避免了機械的硬接觸，抽氣范圍大、彈性大，其工作原理是利用葉輪偏心，形成月牙形的液環(huán)，吸氣后，由于月牙形液環(huán)的體積變化，吸氣后逐漸壓縮后排氣。
5. 大型化裝置開工及操作中的問題
5.1 減底泵振動；查四個標準
5.1.1 石油化工能耗機械振動標準（SHS－01003－2004）。
5.1.2 壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范（GB50275－1998）
5.1.3 API－610泵的制造標準
5.1.4 中華人民共和國石油化工行業(yè)標準
查以上四個標準后，根據(jù)標準驗收，用數(shù)據(jù)解決問題。
5.2 儀表一次線原選用球閥，后來改加一個閘閥，原球閥保留。
5.3 焊口HB＝300～350
5.4 減壓塔頂分配槽裝錯、減壓塔底破沫網(wǎng)吹翻
5.5 支架插稍末拔，進油時動火。
5.6 電脫鹽罐熱脹時，水泥支坐將法蘭別漏。
5.7 閃蒸塔頂管線振動，此處最容易發(fā)生振動。
5.7.1 對管道的激振力最大的為柱狀流和塞狀流，而均勻的分散流則輕些。
5.7.2 為避免兩相流管道的振動，在管道支架不宜用柔性支架，支架也要有一定剛度。
作者: helloshigy 時間: 2013-8-3 20:43
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