林彥宏

（西南石油大學，四川成都 610500）

1 案例分析

以石油集團下屬的煉化公司為例，其使用了1 200kt/a 的常減壓蒸餾裝置，并在進行原油加工的過程中可以通過換熱-電脫鹽-換熱-閃蒸-換熱-加熱爐-常壓蒸餾-減壓蒸餾的工序，來完成對原油的加工，并且具備有加工高酸混合重質原油的能力。而該常減壓蒸餾裝置的技術特點為：采取了三級電脫鹽技術完成了對原油電脫鹽系統(tǒng)的設計；基于閃蒸塔的利用有效簡化了整體流程，降低了能耗與投資；全填料結構與微濕式操作方式的運用，實現(xiàn)了對整體系統(tǒng)工作效率與質量的提升；工藝流程模擬軟件與換熱網(wǎng)絡系統(tǒng)運用，可以完成對裝置的系統(tǒng)分析，并優(yōu)化物料平衡條件。而在原油資源限制與結構出現(xiàn)變化的背景下，常減壓蒸餾裝置在進行原油的加工時，其在整體上表現(xiàn)出了輕質化特點。這種情況的出現(xiàn)導致了輕質油在摻煉過程中比例的增加，并使常減壓蒸餾裝置在運行的過程中，經常出現(xiàn)常壓塔塔頂超負荷、側線裝置溫度超過控制指標、塔頂不凝氣量增加等問題，使裝置的加工能力難以保障。因此，為了解決此類問題，該公司決定對常減壓蒸餾裝置進行適應原油輕質化的技術改造。

2 原油輕質化的趨勢分析

對于案例裝置而言，其原本設計為加工100%的高酸低硫環(huán)烷中間重基油，并且其自身的渣油收率高達35%（w），而輕質油的收率則相對較低。而案例中的常減壓蒸餾裝置在運行的過程中，共完成了近20種不同性質的原油與處于異常狀況下污油的摻煉處理，但在進行質量分數(shù)約為10%性質較輕的原油時，該設備的運行狀態(tài)十分容易受到影響。并且隨著時間的推移，在該設備運行與加工的過程中，輕質油的比例表現(xiàn)出了一個逐漸上升的趨勢，在2013年該設備所加工的重質油總占比約為75.3%，而到2015后其重質油加工比例為43%，輕質油的加工比例則增長至35%左右。并且這些輕質油與該裝置投入使用時的設計加工原油相比，在密度、運動黏度、鹽合量、酸值等物性參數(shù)的表現(xiàn)上出現(xiàn)了明顯降低的情況，而且整體的性質也表現(xiàn)出了逐漸緩和的趨勢。此外，結合案例單位的產品分布來看，可以發(fā)現(xiàn)其整體收率表現(xiàn)出了逐漸增加的趨勢，從輕質油收率來看，其2015年增加了近7.4%，而總液體收率則增加了7.5%。

3 常減壓蒸餾裝置適應原油輕質化的具體改造措施與效果

3.1 常壓系統(tǒng)改造

在進行常減壓蒸餾裝置適應原油輕質化改造的過程中，首先應確保在技術改造的過程中，能夠遵循主工藝流程不變、最大化應用現(xiàn)有設備、所選用工藝與技術設備成熟且先進、選材應按原設計考慮的原則進行展開。案例常減壓蒸餾裝置的處理能力為1 200kt/a，常頂石腦油的收率為8.5%，而其加工的混合原油中，所使用的重質油為70%、輕質油為30%。同時，需要注意的是該設備常壓塔與汽提塔的總體操作彈性需要在50%～120%，并且常頂循環(huán)液相負荷的上限設計為140%，常一中、常二中段液相的負荷上限則為130%。

在實現(xiàn)常減壓蒸餾裝置原油輕質化改造的過程中，其常壓塔改造是自身在適應原油輕質化過程中的關鍵內容。從原油輕質化的特點來看，在氣液相負荷增加的情況下，對常壓塔塔盤進行開孔率設計的過程中，需要基于水力學計算的結構來進行調整，并且塔內的部件應盡可能利用設備原有部件。而在對其進行改造時，應當確保塔板數(shù)設計壽命、內件腐蝕裕量、塔內件材質仍應為此裝置原設計中適應高酸原油的標準。而其常頂循環(huán)回流以及常二中循環(huán)回流兩側的降液管在寬度設計上需要增加。在案例設備的適應原油輕質化改造過程中，其寬度便由662mm 增至960mm。并且需要改造8層塔支撐架，其余的塔盤支撐件則應當保持不變。在對案例項目進行常壓塔塔盤后，其能夠在滿負荷狀態(tài)下實現(xiàn)自身的穩(wěn)定運行，并且在常頂循環(huán)回流量增大的背景下，可以在提高常壓塔中段回流取熱負荷的同時，降低常頂冷回流，并滿足常頂系統(tǒng)摻煉30%輕質原油的能力需求。

3.2 常頂瓦斯壓縮機與常一線水冷機的增設

常減壓蒸餾裝置的設計中，需要通過將常頂、減頂瓦斯引入至加熱爐中作為燃料應用。而在加工原油表現(xiàn)出輕質化的趨勢后，常頂瓦斯的收率由0.01%增加至了0.08%，導致塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)了超負荷運行的狀態(tài)。并且，在一些輕質原油中，其硫化氫的含量相對較高，導致在使用該材料進行摻煉的過程中，其所產生的常頂瓦斯中硫化氫體積分數(shù)由設計上的0.10%增至0.94%，而且加熱爐出口煙氣中的含硫化合物也隨之增加，煙氣露點的溫度也提升了8℃。在這種情況下，為了避免熱爐漏電腐蝕問題的加劇，需要排煙溫度能夠由120℃提升至130℃，但這就導致了加熱爐效率下降的問題。針對此種問題，就要在常減壓蒸餾裝置適應原油輕質化改造的過程中，于常頂氣進入加熱爐前增設一臺壓縮機，完成對常頂瓦斯的升壓處理后，再將其輸送至催化裂化裝置粗油液分液罐中，并基于對吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的利用，來回收其中40%（w）的液態(tài)烴，使其不再需要進入到加熱爐中，令加熱爐的效率能夠恢復到設計狀態(tài)。并且，在常頂及減頂壓縮機投入到實際應用后，常減壓蒸餾裝置自身的操作適應性也得到了大幅提升，常頂壓力也更加穩(wěn)定。

在原油輕質化的影響下，常一線的收率也出現(xiàn)了大幅增加的情況。在進入到夏季后，會由于循環(huán)水溫度升高、空氣冷卻效果下降的問題，導致常一線油出裝置的溫度達到了45℃以上，超過了罐區(qū)存儲的安全溫度。通過水冷機的增設，能夠對渣油水冷器進行引用，使循環(huán)水能夠作為新增水冷器中的冷卻水，以有效解決常一線油出裝置溫度超標的問題。

3.3 常頂石腦油系統(tǒng)的改造

案例裝置中其常頂石腦油系統(tǒng)在管線設計上的最大流量為90t/h，輸送泵設計額定流量則為85.1t/h。但在加工石油輕質化后，其在運行的過程中，常頂石腦油流量增至120t/h，而冷回流的循環(huán)流量為40～50t/h。這使得想要令案例設備能夠在實際應用的過程中符合原油輕質化的要求，需要其對常頂石腦油系統(tǒng)管線的管徑進行拓寬，而案例工程在將其管徑由DN150擴大至DN200后，還額外增設了一臺額度流量為230t/h 的汽油泵。并且，需要注意是下游重整裝置的應用，使常頂石腦油的最大設計進料量達到了100t/h，而多余的20t/h 則可以用于石腦油汽柴油加氫裝置中。但案例裝置并未設計該流程，而基于焦化裝置汽油直供汽柴油加氫裝置，并且其焦化裝置與常減壓蒸餾裝置相鄰的特點，而設置了常頂石腦油至焦化裝置的流程，使其與焦化汽油完成合并后，再進入到汽柴油加氫裝置當中，以完成對過剩石腦油的加工處理。在這種處理方式下，不僅能夠有效解決重整裝置在運行過程中出現(xiàn)超負荷運轉的問題，也使得常減壓蒸餾裝置的生產加工負荷能夠維持在一個合理的負荷限度之內。并且，基于對常一線新增水冷裝置的運用，可以使常一線油冷后的溫度由55℃降至37℃，在恢復常一線設計流量的同時，使其油出裝置的整體工藝指標得到滿足。而且要在運行過程中盡可能在常壓系統(tǒng)中完成混合柴油的拔出，以提升減頂?shù)恼婵斩取?/p>

3.4 常壓塔中段回流取熱負荷的提升

在案例裝置的設計中，其常一中泵的設計額定流量為295t/h，但在輕質化的影響下，由于流量不足的問題會使其在運行過程中的回流取熱能力無法保障，導致了其返塔溫度超過了設計溫度35℃，達到了185℃。為此，需要通過在常壓塔中段回流改造的過程中，運用小溫差大流量的方式，來使裝置的換熱效果得到提升，其中案例項目的具體改造方案為；對常壓塔中段其中一臺泵的額定流量進行提升，使其可以達到395t/h，并新增一臺換熱器，實現(xiàn)常一中泵的擴能，結合常壓塔的熱量分布狀態(tài)完成對回流量的調整，使自產0.35MPa蒸汽產量得到提升，而后配合換熱器的新增來控制常二中段的回流反塔溫度，使其可以由231℃降低到206℃。

在此種改造模式下，可以基于對中段換熱器的增設，使常減壓蒸餾裝置的取熱能力得以提升，并優(yōu)化在抽出與反塔時的溫差，令系統(tǒng)在整體上的熱源利用與換熱終溫得以提升。而且在加熱爐出口溫度相同的條件下，案例裝置的燃料氣用量由11.7t/h 降至10.9t/h，使設備的加熱爐負荷與燃料消耗得到了有效的控制。從改造前后案例設備常頂與中斷回流流量以及溫差的表現(xiàn)來看，其常一中、常二中的高位熱源回收率以及運行效率均實現(xiàn)了穩(wěn)定提升，并且在完成適應輕質化改造后，案例設備的蒸汽發(fā)生器也實現(xiàn)了自身產氣能力的提升，到達了15t/h，使自產蒸汽與自用蒸汽達到了一個相互平衡的狀態(tài)，使設備的能耗得到了全方位的優(yōu)化與控制。

3.5 減壓系統(tǒng)的改造

從案例裝置在減壓系統(tǒng)改造過程中所設計的方案可以看出，其重點放在了控制減頂溫度、避免液滴夾帶等方面。其具體設計為：通過新增一臺減一線泵，避免柴油量過大造成的額定流量不足問題，實現(xiàn)對減頂溫度的有效控制；在減壓塔過汽化油集油箱下方安置MCVV20C 拆板除沫器，來避免霧沫在經過進料分布器后，直徑為10～20μm 的滴液無法被去除，并夾帶的問題。

結合案例裝置在完成對減壓系統(tǒng)優(yōu)化與改造后的表現(xiàn)來看，其基于折板觸除沫器的應用，使設備當中近90%的微小滴液都可以實現(xiàn)二次脫除，令其在整體上的抗堵能力得到進一步提升，還可以實現(xiàn)對汽化油殘?zhí)己康挠行Э刂?，而且新增設的折板除沫器在壓降上的表現(xiàn)僅為1.2Pa，對于整塔的壓降并沒有明顯影響。而在完成改造核算后也可以發(fā)現(xiàn)，其在減二線泵、減三線泵的應用上，均在相應的操作范圍內。并且由于減底泵位于高效工作區(qū)域的邊緣，使得其在正常負荷下進行裝置操作的過程中，均可以滿足對應的工控要求。此外，需要注意的是，在實際應用的過程中，應避免加工負荷過低或是加工原料油過輕的問題，以避免其泵脫離高效工作區(qū)，使其自身的運行效率與操作穩(wěn)定性受到影響。

4 結語

綜上所述，隨著行業(yè)的發(fā)展，原油的輕質化已經成為了現(xiàn)階段中石油煉化行業(yè)所需面臨的主流趨勢。為此，便需要結合原油輕質化的特點與需求，從常壓系統(tǒng)改造、設備增設、常頂石腦油系統(tǒng)改造、常壓塔中段回流取熱負荷的提升以及減壓系統(tǒng)的改造出發(fā)，使常減壓整流裝置的運行更符合原油輕質化的技術指標。