龔傳波 單玉連 吳永紅 劉沙 吳天柱

中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司

獨(dú)山子石化煉油廠常減壓蒸餾裝置設(shè)計(jì)原油加工能力1 000×104t/a，屬燃料-化工型裝置。裝置設(shè)計(jì)操作彈性50%～110%，主要加工中哈原油管道輸送的庫(kù)姆科爾原油和俄羅斯西西伯利亞地區(qū)烏拉爾低硫原油。裝置由原油換熱部分、原油電脫鹽部分、初餾部分、常壓蒸餾部分、減壓蒸餾部分、輕烴回收部分和液化氣及干氣脫硫部分組成。為了緩解蒸餾裝置常壓爐運(yùn)行負(fù)荷高的現(xiàn)狀，蒸餾裝置實(shí)施初餾塔出初側(cè)線技改項(xiàng)目，在提高裝置加工量的同時(shí)降低燃料氣消耗，提高裝置運(yùn)行效益。

1 實(shí)施初餾塔出側(cè)線的背景及意義

蒸餾裝置作為原油的初加工上游裝置，其側(cè)線產(chǎn)品含有瓦斯、石腦油、柴油等輕組分。根據(jù)公司生產(chǎn)計(jì)劃的安排，需隨時(shí)對(duì)裝置石腦油和重整料之間的生產(chǎn)方案進(jìn)行調(diào)整。而蒸餾裝置作為公司的龍頭生產(chǎn)裝置，隨時(shí)需要對(duì)裝置加工負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。由于蒸餾裝置脫前換熱器換熱效率降低，裝置目前換熱終溫約275 ℃，較設(shè)計(jì)值300 ℃低約25 ℃，導(dǎo)致常壓爐高負(fù)荷運(yùn)行，加工量為1 010 t/h時(shí)，常壓爐爐膛溫度已經(jīng)接近工藝指標(biāo)上限(900 ℃)。為了確保裝置常壓爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行，蒸餾裝置落實(shí)初餾塔出側(cè)線項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)裝置初餾塔內(nèi)的重石腦油直接通過常一中回流線送至常壓塔，通過常壓塔塔頂拔出此部分石腦油，避免其進(jìn)入常壓爐過熱后再次被冷卻分離，降低常壓爐負(fù)荷及燃料氣消耗[1]，同時(shí)，可為提高裝置加工負(fù)荷創(chuàng)造條件。

2 初餾塔出初側(cè)線項(xiàng)目改造的內(nèi)容

蒸餾裝置初餾塔為閃蒸塔[2]，只有塔頂回流，沒有側(cè)線抽出，初餾塔共計(jì)26層塔盤，初餾塔出初側(cè)線主要是將初餾塔15層塔盤處開孔增加側(cè)線抽出，在初餾塔的14層～26層塔盤降液板增加符合要求的齒形堰，通過新增機(jī)泵將初餾塔15層新增側(cè)線油品送入常壓塔常一中回流控制閥后，具體見圖1，實(shí)現(xiàn)初餾塔重石腦油跨過常壓爐直接進(jìn)入常壓21層塔盤回流。

3 初餾塔出初側(cè)線項(xiàng)目投用運(yùn)行情況

由于蒸餾裝置目前處于低負(fù)荷運(yùn)行階段，初餾塔塔頂回流量偏小，為了防止初餾塔出初側(cè)線抽出投用后造成初餾塔干板，車間初餾塔出初側(cè)線項(xiàng)目投用初期僅抽出側(cè)線產(chǎn)品10 t/h，初餾塔側(cè)線產(chǎn)品較裝置混合石腦油產(chǎn)品偏重，具體餾程見表1。

表1 初餾塔出初側(cè)線產(chǎn)品餾程分析Table 1 Fractionation process analysis of the first side line product from initial distillation column℃初餾點(diǎn)10%30%50%70%90%終餾點(diǎn)91.7162.9213.9234.1246.9259.4277.1

通過以上初餾塔側(cè)線產(chǎn)品餾程可以看出，抽出的重石腦油終餾點(diǎn)為277.1 ℃，這部分產(chǎn)品介于蒸餾裝置石腦油和常一線產(chǎn)品之間，投用側(cè)線抽出后可能會(huì)對(duì)塔頂輕端組分產(chǎn)品質(zhì)量及裝置側(cè)線產(chǎn)品收率的分布產(chǎn)生影響。

3.1 初餾塔出初側(cè)線投用對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

初餾塔側(cè)線抽出投用后，塔內(nèi)回流量降低，塔盤分餾精度下降，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，同時(shí)，側(cè)線產(chǎn)品通過常一中回流進(jìn)入常壓塔，會(huì)造成常壓塔上部液相負(fù)荷上升，氣相負(fù)荷相對(duì)降低，可能對(duì)常頂產(chǎn)品以及常一線產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響[3]，因此，車間對(duì)初餾塔側(cè)線抽出投用前后進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量分析對(duì)比，驗(yàn)證是否對(duì)裝置產(chǎn)品質(zhì)量有影響，餾程分析見表2。

表2 初餾塔出初側(cè)線后裝置塔頂輕端組分餾程分析Table 2 Distillation range analysis of the overhead light component after the side line extraction from initial distillation column℃項(xiàng)目初餾點(diǎn)10%30%50%70%90%終餾點(diǎn)備注初頂石腦油32.457.482.3105.2133.7189.6224.9投用后29.956.381.3104.8132177.3210.6投用前常頂石腦油63.1106.9129.7149.3167.8187.9206.6投用后55.6100120.2138.3155.6174.1189.7投用前常一線205.4249.3投用后192.6244.7投用前

由表2可以看出，初餾塔出初側(cè)線投用后，蒸餾裝置初頂石腦油初餾點(diǎn)變化不大，初頂石腦油干點(diǎn)上升約15 ℃，主要是由于初餾塔側(cè)線產(chǎn)品抽出后造成塔內(nèi)回流量降低，初餾塔塔盤分離精度降低所致，蒸餾裝置混合石腦油終餾點(diǎn)控制指標(biāo)不高于230 ℃，故投用初餾塔側(cè)線后，初頂石腦油質(zhì)量受控。當(dāng)裝置處于高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，初餾塔不存在內(nèi)回流偏低的情況，因此，投用初餾塔側(cè)線后，對(duì)初餾塔塔頂產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。

初餾塔出初側(cè)線投用后，常頂石腦油初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)均略為上升，其中終餾點(diǎn)約上升16 ℃，滿足石腦油干點(diǎn)不高于230 ℃的質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)常壓塔塔頂石腦油產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)影響。

初餾塔出初側(cè)線投用后，常一線產(chǎn)品質(zhì)量輕微變重，蒸餾裝置常一線和其他常壓側(cè)線產(chǎn)品混合后作為混合柴油用作下游裝置原料，其輕微質(zhì)量變化對(duì)下游裝置產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)影響。

3.2 初餾塔出初側(cè)線投用對(duì)產(chǎn)品收率的影響

初餾塔出側(cè)線，將側(cè)線產(chǎn)品送至常壓塔內(nèi)，會(huì)對(duì)初餾塔和常壓塔石腦油及柴油產(chǎn)品收率分布產(chǎn)生影響，見表3。為了保證公司生產(chǎn)的物料平衡，蒸餾裝置必須做好生產(chǎn)操作調(diào)整，保證物料供應(yīng)平衡。

表3 初餾塔出側(cè)線后裝置產(chǎn)品收率分析Table 3 Products yield analysis after the side line extraction from initial distillation column項(xiàng)目收率/%初側(cè)線項(xiàng)目投用前初側(cè)線項(xiàng)目投用后差值蒸餾石腦油26.7826.57-0.21直餾柴油23.4923.890.40

由表3可以看出，實(shí)施初餾塔出側(cè)線后，蒸餾裝置石腦油和柴油收率稍有變化，石腦油收率降低0.21%，混合柴油收率上升0.4%，其主要原因是初側(cè)線產(chǎn)品進(jìn)入常壓塔后，造成常壓塔上部氣相負(fù)荷和液相負(fù)荷上升，常壓塔塔頂部分石腦油進(jìn)入常壓側(cè)線，由于裝置石腦油作為下游乙烯裝置原料，石腦油收率降低可能造成化工原料短缺，裝置通過調(diào)整常壓塔各中段回流量，降低常一中和常頂循環(huán)回流量，降低常壓塔塔頂氣相和液相負(fù)荷，提高常一線和常頂石腦油分餾精度，實(shí)現(xiàn)提高常頂石腦油收率的目的，最終緩解因初側(cè)線抽出對(duì)裝置混合石腦油和混合柴油收率造成的影響。

3.3 初餾塔出初側(cè)線投用對(duì)燃料氣消耗的影響

初餾塔出初側(cè)線技措項(xiàng)目主工藝管線設(shè)計(jì)管徑為DN150 mm，設(shè)計(jì)最小流量為20 m3/h，最大流量為66 m3/h，正常流量為55 m3/h。按照設(shè)計(jì)，初側(cè)線產(chǎn)品密度為680 kg/m3，抽出量為30 t/h，由于裝置處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，初側(cè)線量按25 t/h核算燃料氣消耗情況。

通過流程模擬核算，初側(cè)線抽出量按25 t/h計(jì)算，200 ℃的初側(cè)線產(chǎn)品經(jīng)過常壓爐加熱至360 ℃的能耗為1.37×104MJ/h，見圖2。能源系數(shù)換算表見表4。

表4 能源系數(shù)換算表Table 4 Conversion table of energy coefficient能源名稱燃料油燃料氣實(shí)際換算系數(shù)/(MJ·t-1)41 86839 775

從表4可以看出，初側(cè)線抽出量按25 t/h計(jì)算，裝置節(jié)約燃料氣量為1.37×104MJ/h÷39 775 MJ/t=0.34 t/h，全年按照360個(gè)生產(chǎn)日計(jì)算，累計(jì)節(jié)約燃料氣0.34×24×360=2 937 t。

3.4 初餾塔出初側(cè)線投用對(duì)裝置能耗的影響

初側(cè)線抽出量按25 t/h計(jì)算，可節(jié)約能耗1.37×104MJ/h，裝置2016年全年能耗為386.37 MJ/t原料，按照目前裝置加工量833 t/h計(jì)算，裝置能耗降低1.37×104÷(386.37×833)×100%=4.26%。

3.5 初餾塔出初側(cè)線投用對(duì)裝置加工量的影響

目前，為了維持全公司物料平衡，蒸餾裝置處于低負(fù)荷運(yùn)行階段，裝置加工量?jī)H833 t/h，與設(shè)計(jì)值1 190 t/h相比，裝置負(fù)荷率僅為70%。蒸餾裝置常壓爐設(shè)計(jì)負(fù)荷為110 MW，按初側(cè)線抽出量25 t/h計(jì)算，初側(cè)線將節(jié)約熱能共計(jì)1.37×104MJ/h，占常壓爐負(fù)荷的3.46%，按常壓爐設(shè)計(jì)進(jìn)料1 052 t/h計(jì)算，落實(shí)初側(cè)線后常壓爐可提高進(jìn)料約36 t/h，裝置加工量可提高41 t/h。

4 初餾塔側(cè)線投用存在的潛在問題

初餾塔出初側(cè)線技措項(xiàng)目雖然投用正常，但當(dāng)蒸餾裝置石腦油干點(diǎn)控制較高、需要提高石腦油收率時(shí)，初餾塔塔頂溫度提高使得塔頂回流量降低，進(jìn)而造成塔盤持液量較低。在裝置處于低負(fù)荷運(yùn)行期間，兩種因素疊加，最終造成初餾塔塔盤液相內(nèi)回流量較低，可能導(dǎo)致初餾塔干板現(xiàn)象[4]，從而影響初頂產(chǎn)品及常壓側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。

按初餾塔塔頂回流量為58 t/h對(duì)初餾塔塔內(nèi)回流情況進(jìn)行流程模擬核算，分析結(jié)果見表5。

表5 初餾塔無(wú)側(cè)線抽出時(shí)內(nèi)回流情況Table 5 Internal reflux of the initial distillation column without side line extraction塔盤溫度/℃壓力/MPa內(nèi)回流量/(t·h-1)氣相流量/(t·h-1)采出量/(t·h-1)15層206.500.2137.30177.890.0025層218.800.2316.8616.020.00

由表5可知，通過流程模擬核算，當(dāng)初餾塔塔頂回流量約58 t/h時(shí)，若無(wú)側(cè)線抽出，15層內(nèi)回流量約為37.3 t/h，末端塔盤內(nèi)回流量為16.8 t/h。初餾塔出側(cè)線抽出5 t/h時(shí)，15層內(nèi)回流量約為30.0 t/h，末端塔盤內(nèi)回流量為11.5 t/h，見表6。

表6 初餾塔出側(cè)線抽出5 t/h時(shí)內(nèi)回流情況Table 6 Internal reflux flow of the initial distillation column when the mass flow rate of side line extraction was 5 t/h塔盤溫度/℃壓力/MPa內(nèi)回流量/(t·h-1)氣相流量/(t·h-1)采出量/(t·h-1)15層208.400.21130.03175.665.0025層219.900.2311.51160.370.00

由表5和表6可以看出，在加工量較低的情況下，若初餾塔塔頂回流量降低，初餾塔塔內(nèi)回流量降低較為明顯，故為了保證初餾塔不干板，同時(shí)不影響常壓塔塔頂產(chǎn)品質(zhì)量，裝置可以通過調(diào)節(jié)初側(cè)線抽出量，觀察初側(cè)線產(chǎn)品顏色情況，調(diào)整抽出量的大小，防止初餾塔設(shè)備干板造成設(shè)備損壞，同時(shí)保證裝置產(chǎn)品質(zhì)量合格。

5 結(jié) 論

蒸餾裝置實(shí)施初餾塔出側(cè)線，根據(jù)生產(chǎn)工況調(diào)節(jié)初餾塔出側(cè)線流量，可將初餾塔塔內(nèi)的部分重石腦油跨過常壓爐，直接通過常一中回流線進(jìn)入常壓塔，避免初側(cè)線產(chǎn)品經(jīng)常壓爐加熱消耗燃料氣，進(jìn)入常壓塔后再次冷卻分離。按照初餾塔出側(cè)線抽出25 t/h計(jì)算，可降低常壓爐負(fù)荷3.46%，實(shí)現(xiàn)降低常壓爐燃料氣消耗2 937 t/a，解決大負(fù)荷生產(chǎn)條件下常壓爐爐膛溫度超指標(biāo)上限的問題，同時(shí)可以提高裝置加工量41 t/h，有利于裝置的擴(kuò)能生產(chǎn)和挖潛增效。