田增芹（中國(guó)石化股份有限公司天津分公司）

1 概述

天津分公司10 Mt/a 常減壓裝置[1]（以下簡(jiǎn)稱(chēng)常減壓裝置）加工方案是減壓蠟油—減壓渣油加工方案，即減壓蠟油—蠟油加氫—催化裂化，減壓渣油——延遲焦化工藝路線[2]，減壓深拔技術(shù)采用的是KBC專(zhuān)利技術(shù)。在運(yùn)行初期，因加工負(fù)荷低，減壓爐出口溫度在380～390 ℃運(yùn)行，2010 年4 月開(kāi)始提高處理量，進(jìn)行減壓深拔的初探，在2010年4月15—17 日常減壓標(biāo)定期間減壓爐出口達(dá)到418 ℃，后來(lái)一直維持較低的爐出口溫度412 ～413 ℃，摸索操作，在2010 年9 月18—20 日減壓深拔標(biāo)定，將減壓爐出口提高到設(shè)計(jì)值423 ℃，但經(jīng)過(guò)標(biāo)定，操作狀態(tài)及部分產(chǎn)品質(zhì)量均未達(dá)到設(shè)計(jì)值。期間進(jìn)行了操作參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化，在2011 年3 月19—21 日再次進(jìn)行標(biāo)定，產(chǎn)品基本達(dá)到設(shè)計(jì)值[3]。一直努力在安全平穩(wěn)運(yùn)行的前提下提高減壓拔出率，增加經(jīng)濟(jì)效益，因第一周期原油雖然不是按設(shè)計(jì)原油比例進(jìn)行加工，但原油主要品種還是以設(shè)計(jì)原油為主，同時(shí)品種不多，有些數(shù)據(jù)還能找出一些規(guī)律，而第二周期，第三周期為增加經(jīng)濟(jì)效益，降低原油成本，增加了很多新的品種，尤其是一些劣質(zhì)的超輕或超重原油，比例更加不固定，數(shù)據(jù)規(guī)律不好尋找，因此大部分?jǐn)?shù)據(jù)還是利用的第一周期的數(shù)據(jù)，對(duì)于一些特殊情況，也列舉了第二、三周期的數(shù)據(jù)。

2 減壓深拔工藝說(shuō)明

熱進(jìn)料從常壓塔底部以設(shè)計(jì)值358 ℃的高溫和655 710 kg/h 的流量流出。通過(guò)八個(gè)通路調(diào)節(jié)閥把進(jìn)料分配給加熱爐，這些調(diào)節(jié)閥根據(jù)進(jìn)料量控制來(lái)操作，可保證分配給加熱爐八路的進(jìn)料均勻分布。在加熱爐的對(duì)流管束中，油被加熱到大約370～380 ℃，然后流過(guò)對(duì)流轉(zhuǎn)輻射回彎管，在此處使?fàn)t管注汽注入到每路進(jìn)料，以便有助于熱管中的汽化。在輻射室繼續(xù)加熱到423 ℃然后進(jìn)入到減壓塔，在減壓塔頂抽真空20 mm汞柱絕壓下將產(chǎn)品分離出來(lái)，減頂氣去焦化裝置回收C3 以上組分，減頂油和減一線同常二線及常三線合并送到柴油加氫裝置生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油，減壓輕蠟油作為加氫裂化的原料生產(chǎn)重整料及優(yōu)質(zhì)燃料，減壓重蠟油經(jīng)過(guò)蠟油加氫后作為催化裂化的原料，減壓渣油作為延遲焦化的原料繼續(xù)裂解生產(chǎn)汽油、柴油、蠟油和焦炭。

3 減壓深拔工業(yè)應(yīng)用及工藝優(yōu)化過(guò)程

3.1 優(yōu)化常壓塔操作

2010 年1—3 月份，裝置開(kāi)工初期磨合階段，未進(jìn)行減壓深拔操作。4月份開(kāi)始進(jìn)行減壓深拔，9月進(jìn)行初次減壓深拔標(biāo)定，為初次標(biāo)定操作參數(shù)見(jiàn)表1，初次標(biāo)定產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 初次標(biāo)定操作參數(shù)

表2 初次標(biāo)定產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)

通過(guò)表2看出，減二線和減壓渣油能滿(mǎn)足質(zhì)量要求，減三線殘?zhí)考?日的鐵離子超標(biāo)，雖然減壓爐出口溫度不斷降低，降低深拔程度，且洗滌油量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，使得產(chǎn)品質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，但殘?zhí)咳晕催_(dá)到設(shè)計(jì)要求。原因是減壓塔汽液相負(fù)荷最大的部位在洗滌油段，由于減壓塔的汽相負(fù)荷大，為了保證洗滌段填料的濕潤(rùn)度，洗滌油流量大幅增加，使得洗滌油段超負(fù)荷大約80%左右，洗滌油段分餾效果下降，氣體攜帶造成減三線干點(diǎn)高，殘?zhí)扛摺６斐蓽p壓塔氣相負(fù)荷大的原因是常壓塔未拔干凈，部分輕組分?jǐn)y帶到減壓塔內(nèi)[4]。分析出原因后，進(jìn)行了以下調(diào)整：

1）提高常壓爐出口溫度。在此之前，常壓爐出口都控制在355～360 ℃，未達(dá)到設(shè)計(jì)值365 ℃，這就使得常渣中攜帶部分輕組分進(jìn)入減壓塔。提高常壓爐出口溫度后，雖然加大了減壓深拔的力度，但減壓塔壓降反而有所減小，以主油種巴士拉和沙輕1∶1 比例混合為例，常壓爐出口溫度提高后減壓塔壓降變化見(jiàn)表3。

通過(guò)表3可以看出，常壓爐出口溫度升高減壓塔壓降相應(yīng)降低，減三線殘?zhí)恳材軡M(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在之后的操作中都是將常壓爐出口溫度控制在365 ℃。只有在11年3月和10月?lián)綗捘吓了鼓鲇?，超輕原油的摻煉造成原油換熱熱源減少，換熱終溫降低。為防止?fàn)t膛超溫，常爐出口溫度有所降低。

2）提高常壓塔的拔出率[5]，在常壓塔將柴油拔凈。之前，航煤控制干點(diǎn)小于或等于230 ℃，隨著航煤價(jià)格上漲，航煤指標(biāo)改回工藝卡片干點(diǎn)控制小于或等于240 ℃，第二周期，將航煤的工藝卡片逐步提高到小于或等于260 ℃。通過(guò)增加航煤抽出，使得柴油中的輕組分減少了，對(duì)提高常壓塔拔出率是有利的，然而冬季生產(chǎn)低凝點(diǎn)柴油仍然是現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題，盡管經(jīng)過(guò)充分調(diào)節(jié)常二線、常三線的配比盡量將柴油在常壓塔產(chǎn)出，但還是不可避免的有部分輕組分跑到減壓塔增加減壓爐及減壓塔的負(fù)荷，經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)部門(mén)溝通協(xié)調(diào)，在2012 年的大修中，將過(guò)汽化油線增加抽出，送到減二中，但經(jīng)過(guò)一年的試運(yùn)行，因?yàn)闇p二中溫度較高，過(guò)汽化油送到減二中立即汽化，未達(dá)到預(yù)期效果，之后一直未投用，第二周期大修將常四線經(jīng)過(guò)換熱后并入減一中，這樣，即能在降低柴油干點(diǎn)的前提下提高常壓塔的拔出率，降低減壓塔的負(fù)荷，同時(shí)還避免了常四線的汽化問(wèn)題。

表3 常壓爐出口溫度提高后減壓塔壓降變化

3.2 優(yōu)化減壓塔操作

3.2.1 減壓爐出口溫度

減壓爐出口溫度提高，有利于提高減壓塔拔出率，利用petro-sim 模擬沙輕：沙重比例為1∶1，減壓塔頂壓力為2.67 kPa 時(shí)，減爐出口溫度對(duì)蠟油收率的關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 減爐出口溫度對(duì)蠟油收率的關(guān)系

以下為實(shí)際生產(chǎn)情況，以巴士拉：沙輕1∶1為主油種，減壓爐出口溫度與蠟油收率關(guān)系（實(shí)際生產(chǎn)主油種為巴士拉：沙輕=1∶1）見(jiàn)圖2。

圖2 減壓爐出口溫度與蠟油收率關(guān)系

可以看出爐出口溫度提高與減壓拔出率是正相關(guān)的，但還和以下幾個(gè)方面有關(guān)：

生產(chǎn)的安全。因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷，閃蒸塔進(jìn)料管線震動(dòng)較嚴(yán)重，尤其氣化率較高時(shí)，一般是調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)，降低閃蒸塔進(jìn)料溫度，當(dāng)仍然達(dá)不到效果的時(shí)候，就需要稍微降低減壓爐出口溫度，到目前減壓爐最高操作溫度為421 ℃，只有標(biāo)定期間達(dá)到了設(shè)計(jì)值，雖然設(shè)計(jì)部門(mén)協(xié)助車(chē)間進(jìn)行了加固，但效果并不理想，因此，這個(gè)問(wèn)題制約了減壓深拔深度，第二個(gè)大修將閃蒸塔的兩臺(tái)換熱器重新分配布置并重新配管以解決震動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)第三周期驗(yàn)證，震動(dòng)有所緩解，但在加工量大，油品性質(zhì)輕的情況下還是會(huì)震動(dòng)，車(chē)間只能調(diào)整操作或聯(lián)系生產(chǎn)部門(mén)降低加工量以保證安全生產(chǎn)。

原油性質(zhì)的變化[6]。煉制油在與原油接近的油種配比的情況下，控制爐出口溫度在420～421 ℃（根據(jù)廠里對(duì)各產(chǎn)品庫(kù)存要求）。

1）原油性質(zhì)輕。當(dāng)煉制輕質(zhì)原油時(shí)，比如單獨(dú)煉制沙輕或?yàn)趵瓲柕仍蜁r(shí)，尤其是摻煉凝析油時(shí)，因?yàn)橛推沸再|(zhì)較輕，減壓進(jìn)料減少，若維持高爐溫，一方面，高溫使部分油品裂解，輕組分會(huì)造成減壓系統(tǒng)油氣負(fù)荷增大，同時(shí)，造成燃料浪費(fèi)，因此，建議適度降低2～5 ℃，或者是調(diào)和一些重質(zhì)油進(jìn)行摻煉，生產(chǎn)上一般選擇后者，因?yàn)?，這樣不僅能消化一些價(jià)格較低的重質(zhì)、劣質(zhì)油，同時(shí)還能夠減少參數(shù)的調(diào)整、平穩(wěn)操作。第一周期煉制沙輕原油時(shí)參數(shù)見(jiàn)表4。可以看出，操作參數(shù)變化不大，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量合格。

表4 第一周期煉制沙輕原油時(shí)參數(shù)

2）原油性質(zhì)重。同原油性質(zhì)輕的原理相同，可以通過(guò)摻煉輕質(zhì)原油達(dá)到穩(wěn)定操作的目的，可以忽略不計(jì)。

3）膠質(zhì)含量和瀝青質(zhì)含量高的原油。在2011年7 月22—27 日及8 月18—23 日期間，煉制科威特，摻煉10%左右的卡斯蒂利亞，因?yàn)橛推纺z質(zhì)含量及瀝青質(zhì)含量高，焦化車(chē)間出現(xiàn)了彈丸焦現(xiàn)象，對(duì)下游裝置危害較大[7]。

為了下游裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)，當(dāng)再次煉制科威特原油，摻煉卡斯蒂利亞約10%時(shí)，裝置降低減壓爐出口溫度至418 ℃，目的就是降低減壓渣油的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量，延遲焦化裝置原料有所改善。

3.2.2 減壓塔真空度

理論上，減壓塔真空度增加，減壓拔出增加[8]。利用petro-sim 模擬三組數(shù)據(jù)（petro-sim 模擬沙輕：沙重=1∶1，減爐出口420 ℃），蠟油收率與真空度的對(duì)比關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 蠟油收率與真空度的對(duì)比關(guān)系

以下為實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以沙輕∶沙重比例為1∶1為主油種的操作參數(shù)見(jiàn)表5，蠟油收率與減壓塔真空度的關(guān)系見(jiàn)圖4。

表5 以沙輕∶沙重比例1∶1為主油種的操作參數(shù)

圖4 蠟油收率與減壓塔真空度的關(guān)系

以沙輕∶沙重比例為1∶2 為主油種，操作參數(shù)見(jiàn)表6， 蠟油收率與減壓塔真空度的關(guān)系見(jiàn)圖5。減壓塔頂壓力與抽真空蒸汽用量見(jiàn)表7，減壓塔頂壓力與減三線殘?zhí)缄P(guān)系見(jiàn)表8?？梢钥闯稣婵斩冉档拖炗褪章适浅氏陆档内厔?shì)的。當(dāng)減壓塔頂壓力從2.6 kPa 降低到2.5 kPa，增加的抽真空蒸汽量較多。實(shí)際蠟油收率的增加值反而減少，當(dāng)壓力從2.8 kPa 提高到3.0 kPa 時(shí)，減三殘?zhí)籍a(chǎn)品質(zhì)量過(guò)剩，因此，實(shí)際操作中將減壓塔頂壓力控制在2.6～2.8 kPa 較為適宜。但到了第二周期，為保證2#柴油加氫催化劑能正常運(yùn)行，廠里將混合柴油干點(diǎn)控制在不大于375 ℃，因此進(jìn)入減壓塔的輕質(zhì)油較多，而提高真空度又要增開(kāi)一級(jí)抽空器，耗費(fèi)更多的蒸汽，因此，在第二周期，第三周期都是將真空度控制在不大于3.5 kPa，并盡量控制不大于3.0 kPa。

表6 以沙輕∶沙重比例1∶2為主油種操作參數(shù)

圖5 蠟油收率與減壓塔真空度的關(guān)系

表7 減壓塔頂壓力與抽真空蒸汽用量

表8 減壓塔頂壓力與減三線殘?zhí)缄P(guān)系

3.2.3 塔底吹汽

理論上增加吹汽，能夠提高減壓拔出率[9]，利用petro-sim 模擬不同吹汽變化（沙輕∶沙重=1∶1減頂壓力2.67 kPa，減爐出口溫度420 ℃），塔底吹氣量與蠟油收率的關(guān)系見(jiàn)表9。

表9 塔底吹氣量與蠟油收率的關(guān)系

在實(shí)際操作中，因?yàn)橛绊懸蛩剌^多，未找到比較好的數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，但在操作中發(fā)現(xiàn)，塔底吹汽會(huì)直接影響真空度的變化，吹氣量越大，真空度越低，對(duì)蠟油收率又是不利的，結(jié)合實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)咨詢(xún)KBC公司的技術(shù)人員后，將吹汽量定在1～1.2 t/h，既保證一定的分離效果，又對(duì)真空度影響不會(huì)太大。后兩個(gè)周期，因計(jì)量的孔板的問(wèn)題，在閥位開(kāi)度與第一周期基本一致的情況下，吹汽量有所下滑，大約在0.5～0.7 t/h。

4 經(jīng)濟(jì)效益

從412 ℃淺度深拔到目前420 ℃較高溫度深拔，調(diào)整真空度及減底吹汽后，剔除原油性質(zhì)影響，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)[10]，2010 年蠟油收率為30.17%，2011 年全年蠟油收率為30.64%，蠟油收率提高了0.47% ， 按照2011 年原油處理量973.65×104t計(jì)算，蠟油價(jià)格5 428.49元/t，渣油價(jià)格3 073.89 元/t，則年效益為1.077億元/a。

減壓深拔力度增加后，相應(yīng)會(huì)增加燃料氣0.2 t/h、抽真空蒸汽耗量2 t/h、電耗500 kWh/h 及循環(huán)水耗量500 t/h等，按滿(mǎn)負(fù)荷1 190 t/h原料計(jì)算則，增加能耗為0.426 kg/t(標(biāo)油)。燃料油按3 070 元/t 計(jì)算，年處理量按973.65×104t，則每年需要增加費(fèi)用為1 277萬(wàn)元，按2011年數(shù)據(jù)合計(jì)增效9 493萬(wàn)元。僅僅提高了8 ℃一年就增加了近億元的經(jīng)濟(jì)效益，效益明顯。

5 結(jié)論

天津石化1 000×104t/a常減壓裝置運(yùn)行至今已經(jīng)有12 a，期間經(jīng)歷了三次大修改造，增加了一些設(shè)備，流程也有變動(dòng)，設(shè)計(jì)操作參數(shù)也進(jìn)行了調(diào)整，車(chē)間根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)際操作也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求，但是無(wú)論怎么調(diào)整，裝置的減壓深拔一直都在進(jìn)行，經(jīng)過(guò)減壓深拔操作，提高了裝置的總拔，進(jìn)而增加了裝置的經(jīng)濟(jì)效益，但是在運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)市場(chǎng)需求，曾在2020 年10 月28日至11月1日，和2020年11月18—22日間降低減壓爐出口溫度到390 ℃上下，同時(shí)調(diào)整減壓塔各操作參數(shù)，以保證瀝青產(chǎn)品質(zhì)量合格，每次生產(chǎn)一萬(wàn)余噸瀝青產(chǎn)品，今后也會(huì)進(jìn)行此類(lèi)適應(yīng)市場(chǎng)需求的操作。另外，閃蒸塔進(jìn)料雖然經(jīng)歷了多次改造，包括換熱器重新排布和進(jìn)料管線加固，進(jìn)料震動(dòng)雖然有所改善，但是當(dāng)原油性質(zhì)輕，或者加工量大時(shí)震動(dòng)還是較大，所以為了裝置安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期生產(chǎn)，減壓爐出口長(zhǎng)期控制在420～421 ℃，今后，裝置會(huì)繼續(xù)協(xié)同設(shè)計(jì)部門(mén)解決進(jìn)料震動(dòng)問(wèn)題，以探索減壓深拔更加嚴(yán)苛的操作條件。