100万吨年大庆原油常压塔设计【文献综述】

文献综述

化学工程与工艺

100万吨/年大庆原油常压塔设计

[前言]

石油是一种极其复杂的混合物。[1]而蒸馏是分离液体混合物的典型操作。将原油分割为不同沸程的馏分，然后按照原油的要求，出去这些馏分中的非理想组分。[2]蒸馏正是一种合适的手段，它能够将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同二分离为轻重不同的各种馏分。[3]正因为如此，几乎在所有的炼油厂中，第一加工装置就是蒸馏装置。蒸馏有多种形式，可归纳为闪蒸(平衡汽化或一次汽化)，简单蒸馏(渐次汽化)和精馏三种。 [4]当前，随着社会和经济的发展，生活水平不断提高，社会竞争日趋激烈，新形势下的能源供应面临着空前的严峻挑战。而全球一体化的大趋势，经济融合也将成为一种现实，西方先进的经验也就成为我们学习的资源，有一定创新的针对原油常压精馏塔的建议，能够较为有效的指导我们工作，使现行工厂的设备有所改进，向着一个良好的方向发展，并且形成有自主产权的原油提炼系统。[5]

[主题]

炼油厂防腐措施之一，“一脱四注”是行之有效的工艺防腐措施，目前已被国内外炼厂普遍采用。

1.一“脱”——原油脱盐

原油中少量的盐，水解产生氯化氢气体，形成HCl—H2S—H2O腐蚀介质，造成常压塔顶塔盘、冷凝系统的腐蚀。原油脱盐后，减少原油加工过程中氯化氢的生成量，可以减轻腐蚀。

2.四“注”——注碱、注氨、注碱性水、注缓蚀剂

（1）注碱原油注碱的目的主要是使脱盐后残留在原油中的MgCl2、CaCl2变成NaCl。NaCl不易水解，不会产生HCl气体。从而进一步减少氯化氢的生成量，以便有效的控制盐腐蚀。另外也中和部分石油酸和硫化氢，减少它们的腐蚀。

（2）注氨原油脱盐注碱后，常压塔顶冷凝系统仍有残留的5～10%的氯化氢，造成冷凝区严重的腐蚀。在塔顶注氨，目的是在水蒸气冷凝成液态水之前，氨中和气相中的氯化氢气体，生成氯化铵（NH4Cl），以免生成氯化氢的水溶液。

（3）注碱性水注氨的产物氯化铵会堵塞设备（塔）注水的目的使溶解氯化铵、防止氯化铵沉积，以免堵塔。

（4）注缓蚀剂缓蚀剂是能形成膜的有机胺类化合物。这类物质具有表面活性，能物理或化学吸附在金属表面，形成一层抗水性保护膜，遮蔽金属同腐蚀性水相接触，使金属免受腐蚀。[6]

但是，随着国内原油资源的短缺，处理高含盐、高硫、高酸值原油已成为炼油厂发展的必然趋势，另外随着原油的深度加工，二次加工对原料的要求越来越高，炼油厂传统的“一脱四注”工艺防腐措施已越来越不适应这种发展趋势。[7]现行的“一脱四注”工艺防腐措施主要存在以下几个方面的问题：

（1）电脱盐工艺中使用的破乳剂适应性较差。[8]破乳剂是炼油厂原油电脱盐工艺中的一种重要添加剂，它的作用是破坏油水界面的乳化膜，减少水滴聚结阻力，加快油水的分离速度。一种高效的破乳剂，其理想的条件是应具有较高的表面活性、良好的润湿性能、足够的絮凝能力和聚集能力。[9]显然，一个单一的破乳剂要完全同时具备这些条件是相当困难的。采用两种或数种破乳剂，或破乳剂辅以一种或多种助剂复合使用，将是实现这些的有效途径。[10]

（2）随着原油加工的深入，二次加工对原料中金属离子含量的要求越来越严格，特别是Na、Fe、Ni、V、Cu等金属离子，如催化裂化、重油催化裂化、加氢裂化等装置均在工艺上严格限制原料中金属离子含量。如加氢裂化要求直馏减压瓦斯原料中Cu+V+Ni＜1.7μg/g，Na＜1μg/g。因为金属离子能沉积在催化剂床层上而使催化剂降低活性或增大压降，导致装置开工周期缩短；同时原料中金属离子含量超标，还会增加产品（乳焦化装置的焦炭）的灰分，从而影响产品的质量。已有实践证明这一问题的有效办法是在注破乳剂的同时注入金属脱除剂，而达到脱除金属离子的目

（3）长期以来，常减压蒸馏装置三顶冷凝冷却系统是靠注入氨水以中和原油的加工过程中产生的氯化氢，由于氨在初凝区呈气态，很难中和初凝区的氯化氢，造成初凝区的pH值很低，设备局部腐蚀严重，而且生成的氯化氢很容易沉积而产生垢下腐蚀。从实验数据得出，在常减压蒸馏装置塔顶系统注入有机胺中和剂，能大大的减小空冷及水冷系统设备的腐蚀速度。从腐蚀的角度看，有机胺中和剂和氨水的配比以1：0为最佳，此时腐蚀速度最小，但是由于有机胺的价格较高，经济上不一定最佳。当有机胺中和剂和氨水比例为1：3时，腐蚀速度基本控制在一个较好的范围之内。从操作现场的方便性来看，也以有机胺中和剂和氨水的配比以1：3最为方便。因此，综合考虑有机胺中和剂的价格、复配使用的防腐效果以及现场使用的方便性，有机胺中和剂与氨水的配比以1：3为最佳。[12]目前，我国炼油厂加热炉主要存在的问题有下面几点：

A．炉型落后，设备老化。

B．负荷小而且分散，改造困难。

C．排烟温度高。

节能方案：

1、利用微机程序控制加热炉。既提高设备的自动化水平，又使加热炉能长期平稳保持在最佳工况下运行。

2、安装烟气透平机。对于大负荷炉子出来的高温排烟，由于烟气量大且高温高压，可以在后部安装烟气透平机，利用烟气在透平中膨胀带动主风机，剩余部分功推动发电机发电并送入电网。

3、采用余热锅炉。采用余热锅炉发生蒸汽适用于炉子排烟温度高和热负荷大的加热炉。

4、安装空气预热器。通过回收烟气热量来预热空气，可以使雾化油滴加速气化，改善燃料的着火条件，提高燃烧反应速度，从而直接降低加热炉的燃料消耗。

5、充分利用对流室加热工艺介质，降低被加热介质温度以及缩小烟气和介质之间的温差。[13]

随着中国假如WTO，国外大型石化公司将大举进入中国，国内石化行业的竞争将日趋激烈，降低成本、提高效率将成为炼油厂的首要任务。通过优化“一脱四注”工艺条件，可以进一步提高脱盐脱水效率、降低能耗和减少设备的结垢、更好地中和腐蚀介质、减轻设备的腐蚀，从而延长装置的开工周期，为生产装置“安稳长满优”运行打下良好的基础，能进一步的提高石化公司的竞争力，为提高炼油厂的经济效益打下良好的基础。

炼油厂属于高能耗企业，而加热炉是炼油厂消耗燃料的主要设备，其能耗约占一半以上。因此提高加热炉热效率，对降低炼油厂总能耗具有重要意义，它是炼油企业提高经济效益，加快发展速度的重要因素之一。

[参考文献]

[1]郑世桂.提高我国炼油企业经济效益的途径分析[J]石油炼制与化工，

2003，

34（7）：52—55

[2]刘成等.常压塔模拟与扩能改造[J].石油化工设计，2003，20（4）：1—3

[3]吕艳卓，魏关锋等.常减压蒸馏装置换热网络的节能优化[J].石油化工设

计，2003，20（3）：12—15

[4]畅广西.常压蒸馏装置提高经济效益的方法[J].炼油技术与工程，2003，33

（6）：32—34

[5] 戴厚良，侯凯锋.能量“三环节”理论在原油蒸馏装置扩能改造中的应用

[J].石油炼制与化工，2003，34（5）：44—47

[6] 陈文燕，唐海军，陈昌荣等.我国清洁燃料标准未来发展进程分析[J].2007

年中国石油炼制技术大会论文集，中国石化出版社，2007：291－295 [7] 徐可敏.常压塔顶非正常工况的分析[J].2007年中国石油炼制技术大会论文

集，中国石化出版社，2007：364－368

[8] YAN Li-ju，QIAOYong,ZHUMing-hui,MAAn.RECENT ADVANCES IN PETROCHINAS

REFINING TECHNOLOGY[J]石油学报，2003，19（1）：39—43

[9] 陈新志等.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005：250-253