常减压蒸馏常压塔的正常操作

常压塔的正常操作﹙上﹚
黄烈基主讲
常压塔是一个复合塔,由于复合塔的各种参数较多,给操作带来一定的难度,对操作工而言操作常压塔犹如下象棋走一步想三步,对常压塔的关健操作就是要控制好各中段回流量和返塔温度,做到取热合理物料平衡,对于众多的可变操作参数,我们可以把一些操作参数作为定值,例如,在炼同一种原油时,生产方案不变则会有一些操作参数是不变的,如塔底吹汽,常压各侧线的汽提蒸汽,进料温度,中段回流的返塔温度,塔顶压力等,这样就使操作的可变参数减少了一些,但是在减少了的可变参数里,我们再可以抽出一些可变的参数作为定值,如各中段的回流量,直至在整个常压塔的操作中,只调节侧线的抽出量和常顶冷回流的几个控制产品质量的操作参数就可以达到目的为止,不过我们在操作上要做到少动又要达到生产的目的,这就要求我们应该要对各个可变的操作参数的相关影响作彻底的了解。

前面说过搞好常压塔的优化操作,最主要是控制好各中段回流和返塔温度,稍有专业知识的人都知道,塔的取热一般呈金字塔型,俗称三角型△取热,通俗地说常二中的抽出温度与返塔温度的温差接近100℃,比常循的温差要大,带出的热量也就多,取热的目的在于建立塔内回流,以便塔内的汽液相组份充分交换,对常压塔操作而言,为保证塔内的汽液相平衡操作,常压塔各中段回流的取热顺序为常二中,常一中,常顶循环,这是取热量由大到小的顺序,这样在塔内各塔盘之间形成的温差就不相同,内回流由上至下形成了一个温度梯度,一般地说常
二中塔壁出入口的温度差在100℃左右,常一中塔壁出入口的温差在70—80℃,常循塔壁出入口温度40℃左右。

由于原油的性质不同,各中段回流量大小的不同,各中段回流的抽出温度不同,各侧线的抽出量不同,人为的操作因素的影响,也会造成各回流的温差不同,取常二中为例,汽相为295℃,液相为200℃,汽相为299℃,液相为195℃,汽相为301℃,液相为192℃,这三组数值显示了温差不同,也显示了回流量的量值不同,如果保持一个不变的回流量值在这三组的温差下操作,要么会造成轻油收率降低,要么会造成能源浪费,换言之,中段回流温差的变化,必然会导致回流量的量值变化,而寻找一个理想的中段回流的温差,再配以一个合适的中段回流量的量值,则是我们常说的优化操作。

对整个常压塔操作而言,能够取出高温位热值并能够与原油进行换热,不但可以减少能耗,而且还可以减少常压塔顶负荷,如果回流量过大又会造成轻油收率减少,炼进回原油与炼国产原油不同,进口原油的轻油收率较高,大量的油汽会在常压塔内上升至塔的上部,这样利用好低温位热值就显得很重要,炼国产原油的常压塔一般不设常循回流,而炼进口原油的常压塔则设常循回流。

怎样做到取热合理,这就是常压塔操作的精髓,常压塔的常循,一中,二中的回流量和返塔温度应控制多少合适？只要操作工懂得了使用各中段回流,懂得了取热就懂得了操作,否则,你说你懂得了操作,但你并不懂得使用各中段回流,其实只是一知半解。

下面将介绍中段回流量与返塔温度的关系,中段回流量与返塔温
度对常压塔侧线操作的影响。

回流量与回流返塔温度的关系。

回流量与回流返塔温度对操作而言是一个可转换关系,也就是说在一定范围内设定中段回流及返塔温度数倨,都可以使生产操作维持下去,但这种生产操作的过程是否能够优化,或者是否能够使操作平稳这就难说了,在设定一组中段回流及返塔温度的数椐之前,我们要先搞清楚中段回流及返塔温度的相互关系,以三蒸馏的操作数椐为例,例如,表—5现在常二质量指标控334±6,流出量为50m3常二中返塔温度为195℃,常二中回流量为100m3常二产品质量为
高2℃返塔温度由195↗197℃,回流量为100m3,
出口为50m3,这时常二的产品质量＞334
℃,二,如果人为地减少2m3流量由100↘
98m3 ,返塔温度为195℃,常二中流出量为
50m3 ,这时的常二质量就会＞334℃,三,同
理,如果常二流量为50m3 ,常二中流量为
100m3,返塔温度由195↗197℃,常二质量
会＞334℃, 在此情况下把常二中回流量由100↗102m3,常二馏出口质量会回落到334℃。

这样我们从回流量与返塔温度的相互关系中可得知,回流量对产品质量的影响呈反比关系,返塔温度对产品质量的影响呈正比关系,这样如果要保证某一侧线的产品质量不变,则在加大回流量的同时,也应该提高返塔温度,但这只能是小调,如果再调大,侧线的馏出口就要
放量,因为原有的操作平衡被打破了。

如再拿上例讲解,常二馏出的流量为50m3,产品的质量为中值
334℃,二中的回流量为100m3,二中返塔温度为195℃,列表—1说明。

中可以看到,随
着中段回流量
的不断加大以
及返塔温度的不断提高,常二的产品质量越来越轻,最明显的是常二线
馏出口的馏程质量温度在下降,如果常二中回流量在107m3,返塔温度
在200℃的情况下,常二侧线的抽出量就必须＞50m3才能确保产品质
量合格。

从前面的事例说明,常压塔的操作其中段回流在任何一个量程上,
返塔温度在任何一个点位上,都可以调节出合格的产品,但是那个回流
量的量程和返塔温度的点位是操作的合理位置呢？仍以三组数椐为
例,常二中的返塔温度分别是180℃,195℃和200℃,配之以80m3,95m3
和100m3,那么,把这三个返塔温度,再配以三个回流量的数椐任意组合,
经过操作调整后的常二线馏出口的抽出量都可以拿出合格产品,但你
并不知道那些操作组合是理想的,是可以达到降本增效的优化操作的
目的的。

对整个常压塔操作而言,既然一个中段的回流量及返塔温度任意
组合可以拿到合格产品,那么,这种任意组合后的结果对常一二三线甚
至轻油收率是否造成影响呢？答案是肯定的会造成影响,既然会造成
影响,那么是否有标准来衡量其中段回流和返塔温度,对操作的合理性
判断主要是看操作后的产品质量馏程的分析,主要看分馏的效果,分馏
效果好则证明中断回流取热合理,塔内的物料保持平衡。

分馏效果的好坏可以从
分析单上判断,如果馏程重叠
严重则分馏效果差,馏程脱空
则分馏效果好,例表—2在这
组恩氏蒸馏数椐中,常一的95％馏出与常二的初馏点重叠,分馏效果差,
再看旁边的表—3在这组恩
氏蒸馏数椐中,常一的95％馏
出与常二的初馏点脱空,分馏
效果好。

从前面的分析中,我们已
经感觉到常二的馏出口温度变化对常二的90％馏程质量影响较大,对
常二线的初馏点影响不大,但是要提高初馏点,可以加大常二线的汽提
蒸汽,可是汽提蒸汽的加大会造成本线拿不出油,也会造成塔顶压力升
高,这不是明智的办法,而且,汽提蒸汽量是车间级的授控指标,操作工
一般是没有权动的。

这样要提高初馏点使常压塔的操作达到分馏效果好的目的,就要
慢慢地研究好和理顺好中段回流量与返塔温度的任意组合关系。

茂石化二蒸馏装置于74年投产,在78年的改革开放后,各行各业
推行了我国著名数学家华罗庚的优选法,其目的是把优选法运用到各
行各业的生产上,推广优选法的目的是使各行各业的生产保持高产,优质,低消耗﹙这是第二次推广,第一次是1964年﹚,当时我们的企业也卷入了这场运动,二蒸馏装置对整个生产操作的参数进行了优化,装置是按大庆油设计的,我们对装置操作的各个参数,包括炉出口温度,塔底吹汽和汽提蒸汽,中段回流流量,中段返塔温度,塔顶压力进行不同数据的任意组合,以观察燃料油,蒸汽的消耗,换热终端温度的变化,轻油收率和总拔的变化,在历时几个月的生产实践中,随机采用了几十组数据的任意组合后发现常压塔的两个中段回流,对整个装置的生产影响较大,也就是说对优化生产影响较大,这样就逐渐地把常压塔的二个中段返塔温度作为定值固定下来,把中段回流量为变值进行操作调整。

茂石化三蒸馏90年投产,装置是按伊朗,伊拉实克油设计的,由于投产后炼了不少国家的进口原油,而这些进口原油的性质与评价,与我们生产后所得的数据偏差很大,例如,轻油收率和汽,煤,柴的单项收率,这主要是我们刚投入生产,很多操作上的生产关系没有理顺好,直至92年底,上海高维系统优化公司与炼油厂合作,在三蒸馏装运用了“化学模式识别调优技术”对阿曼原油进行了优化操作的识别,上海高维系统优化公司的化学模式识别调优技术的原理,也是采用了华罗庚的优选法,所不同的是采用了计算机的专业软件进行了鉴别,显示出所采集的任意组合的数据,是往好的方向发展,还是往坏的方向发展,这样大大地缩短了收集数据的时间。

2004.11,9
常压塔的正常操作﹙中﹚
黄烈基主讲
由于,二蒸馏,三蒸馏装置的设计同出一个设计师,这两套装置的常压塔中段回流的返塔温度是否接近呢？最后经过计算机的鉴定,三蒸馏常压塔的两个中段返塔最佳温度,与二蒸馏装置常压塔没有改造前﹙没设三中段回流﹚的两个中段返塔温度是接近的,那么我们从表—4分析一下四
设备情况,能找
出什么的问题
呢？四蒸馏的设计也同出一个设计师。

从表—4的常压塔总塔盘层数可以看出,所炼的原油组份越轻,塔盘的层数就增加,三蒸馏常压塔在常一中设有二个抽出口和二个返回口,目的是为了增加操作弹性,以适应炼原油组份较杂的原油,由于,三蒸馏没有常四线,所以常二中的抽出口和返回口比四蒸馏高出一层。

接着前面谈,三蒸馏确定了二个中段的返塔温度,等于确定了一个能控制全塔的热平衡点,在这平衡点的区间,也就是现在的工艺指标,常二中返塔温度控200±1℃,常一中返塔温度控135±5℃,这样对所有所炼过的进口原油都进行过观察,观察其产品质量的分馏效果都比较好,如果馏程遇到了重叠,只要小小调节回流量,或者调整侧线的抽出量都可以达到满意的效果。

四蒸馏装置经过了几年的生产,我曾参考过二三蒸馏的中段回流
抽出及返塔层数,用两套装置的返塔温度,在操作上做过少量的对比试
验,同样发现二个中段回流的返塔温度的最佳点与那两套装置的相差
无几。

说到热平衡点区间,我们再取92年化学模式识别调优技术,炼阿曼油的任意组合的一组数据,表—5,常二流量为50m 3
把前面表—1用以说明常二中回流量与返塔温度对产品质量影响
的表格套用横框粗线表示,而数据的采集向上下延伸,就得出了表—5,
这样如果用坐标曲线表示,横坐标流量为50m 3,馏出口调节阀的开度
不变,纵坐标为馏出口的质量变化曲线,如下图—6
从表—5看到常二
340℃
中回流量与返塔温度是 334℃ 50m 3
从小到大,从低温到高呈 328℃
阶梯上升的,其质量变化是呈波浪式的,如果我们在常二中回流与常二
中返塔温度的阶梯上升过程中,为了保证常二线的馏程质量在中值范
围,则要不停地改变常二 65
线馏出口的调节阀的风 50 质量334℃
压,如果用纵坐标表示常 30
二线馏出口质量,纵座标表示阀门开度,如上图—7所示。

综合图—6图—7分析随着常二中回流量与返塔温度的不断增加,
常二线馏出口量设定在50m3,既馏出调节阀风压不变,那么图—6的曲线显示出显示出常二线馏出口的馏程变化呈波浪式的,但是,如果在常二中回流量与返塔温度不断加大的情况下,为了保证常二线的馏出口的质量不变,常二线馏出口调节阀的风压就要改变,如图—7呈显波浪式的变化,常二线馏出口的流量也会出现变化,但此时的流量变化并不呈波浪式的,而是受到了常二中回流量和返塔温度的制约。

这样我们在操作过程中必须把中段回流量与回流返塔温度的相互影响的一个参数固定下来,才能理顺好整塔的操作关系,经过生产实践表明,中段回流的返塔温度对操作影响较大,我们可以把它固定下来作为定值,但是定在哪一点温度上合适,这就要看热平衡点的区间在那里,按表—5列出的数据,以及分析单的分析结果表明,常二中的返塔温度控在195—200℃之间其分馏效果较好,则可以把这个区间列为热平衡点,同时也观察到其馏出口调节阀的开度为最小值,因为馏出口调节阀开度为最小值有操作调节余地,如果是较大值则无调节余地。

假如我们把回流返塔温度定在热平衡区间下操作,就会影响轻组份的油汽沿塔高而上升,并夹带着重组份,轻油收率达不到要求,如果我们把回流返塔温度定在热平衡的区间上,就会造成整塔的热量往上移,这样本来经过常二中回流量可以拿出较多的高温位热值,会因为热量上移,造成塔上部的回流加大,变成了低温位热值,不利于热量的回收。

我们可以从表—5垂直的虚线框内抽一组数据来表示在热平衡点上,中,下的不同位置,以说明这三点温度对汽相温度的影响,如下图—6
所示,抽出这组数据表明在不同回流量与返
塔温度的搭配都可以得到合格的产品,但是
对整塔而言,其塔内形成的温度梯度的曲线表示就不一样了,换句话说,塔内的内回流的质量就不一样,塔盘的液
相组份己发生变化,一般地说,常二中返塔温度低,回流量少,以流量的
形式带出的热量少,
汽液相温度也高
, 的热量部份会转移到常二线来了,常 二中返塔温度高,回流量大,会使二中 的馏出口汽相温度降低,常二线的汽 液相温度也降低, 量带出来的热能, 回流量大带出的热能就多, 来后,不能打得无限大,9﹚ 常顶抽出量的回流比2:1的需要。

我们从上图—8和下图—9分析
如图—9看出常二中返塔温度低,其 汽相温度及常二线的汽液相温度就 高,为什么会出现这种情况呢？主要 是塔内回流少液封薄,常二中返塔温度高,其汽相温度及常二线的汽液相温度低,当然这返塔
温度高是伴随着大回流量,如果只提高返塔温度,不增加回流量是没法操作的,我们知道塔内的油汽蒸发不是直接上到塔顶的,油汽上升到塔顶,就好象人上楼梯一样一级一级地往上,这就是我们所说的温度梯度,进入塔内的油汽组份,每经一层塔盘就会有些组份变成液相,而从上一层塔盘流下来的液相组份,又会有一些变成汽相,这样终而复始形成塔内回流,当常二中返塔温度低时,必然会导致人为的减少回流量,否则无法操作,当减少了回流量后带出的热量少了,汽相所带的热量就会往上移,当移至到塔顶抽出顶温就会升高,为了保证常顶的产品质量合格就要加大冷回流,冷回流太大取出的是低温位热值无法回收。

综合所述,这里主要是介绍了中段回流与返塔温度的相互关系, 中段回流与返塔温度的变化对产品质量的影响,怎样寻找热平衡点,中段返塔温度对整个常压塔的操作影响,这里主要例举了常二中及常二线为例,其原理也适合常一中和常一线,以及板式减压塔和减压侧线的操作,但不适合填料型的减压塔。

下面着重探讨和阐述中段回流与返塔温度对侧线一些质量控制的影响。

1,常一煤油闪点低
影响常一煤油闪点低的因素很多,主要有a,汽提蒸汽b,常顶冷回流量大c,初侧线抽出量大d本线拿量少e,常一中回流量大f,常一中反塔温度低g,常循回流量少。

一般来说,在原油加工方案确定后,a汽提蒸汽做为定值就不变了,要加大汽提蒸汽,则应征的车间同意才能调整,而且这是其它办法使用
不能奏效后,才好使用b,常顶冷回流量大,会造成常顶汽油量减少,使常一的初馏点较低,要提高初馏点就必须减少冷回流量,但不能减得太少尽量满足回流比, 避免分馏效果差;如果是常顶负荷太大造成常一闪点低,则应加大常二中回流后,根据情况适当减少常顶冷回流c,一般初侧抽出温度与常一中返塔接近,略高于常一中返塔温度,初侧线油的组份含有较多的汽油,需要吸热才能蒸发,假如初侧量太大,则会使一部份汽油滞留在常一油品里不能蒸发,同样会造成常一煤油闪点低,处理方法是减少初侧量,如果初侧量不大,则应提高常一中的返塔温度,或着降低常一中回流量,d,本线拿量少使本线塔内的液封变厚不利于轻组份的蒸发,操作应往质量上限控e,f,提高常一中返塔温度,提高在135—140℃,如果已在优化范围,则降常一中回流量g常循回流量少,势必要增加常顶冷回流才能保证常顶质量合格,这样容易引起常一闪点低,所以要加大常循回流,减少常顶冷回流,才保证常顶质量和常一闪点的合格,如果是常一闪点高,则按以上的各项情况反操作而行之。

总之在褚多影响常一闪点的因素中,最好少动的是汽提蒸汽,常一中返塔温度,常顶冷回流量,如果改变了汽提蒸汽,则会引起塔内一系列参数的变化使操作波动,常一中返塔温度已经优化了就不要动,常顶冷回流一般用作控制常顶温度的,只能少少降一点把产品质量往上限控,但是在加大了循环回流后,常顶冷回流的降幅可稍大点。

2004,11,10
常压塔的正常操作﹙下﹚
黄烈基主讲
2,如何避免柴油乳化
柴油乳化的原因是切割太重,但是切割太重并不一定会造成乳化,柴油乳化有一部份原因是四注造成的,但更重要的是常压塔操作不当引起的,在柴油的组份里如果含有较多的环烷烃和环烷酸,常压塔的操作就要小心了,如果在操作中避免柴油带有大量的环烷酸,这对于减轻电精制罐的工作负荷是有好处的,柴油不易乳化,而使其乳化的催化剂是较低的进电精制罐温度和碱水的激烈混合,如果柴油内混有酸性物质越多,其注碱量越大就越容易乳化,或者注碱量不大,注碱浓度高也会造成乳化。

常压操作所要做的工作是在炼高含S原油时,如何调整好操作,使柴油所含的酸性物质降低到最低限度,过去有人认为柴油组份切割重了,环烷酸含量就高,容易
但却没有人知道柴油拿
重了只要调整好操作也可以避免柴油乳化,我们现在对柴油的馏程分析,只是知道要控制其馏程的多少,但并不知道在这馏程里含有多少环烷酸,所以,柴油注碱一般都是靠经验,凭感觉,这样就容易造成失误,再说酸度的分析是靠测柴油中的耗碱量。

如何调整好常压操作,我们先从汽油的组份C6的一组数据分析,
如上表—7是烃类的主要理化数椐,从表中我们可以看到含碳量一样,
但分子结构不同的烃类其密度,沸点和临界温度就有区别,同理,煤油的C9,柴油的C15组份中的烷烃,异构烃和环烷烃中,环烷烃的密度大,沸点高和临界温度高这是可以肯定的,而柴油的环烷酸恰好存在于环烷烃之中,在炼高S原油时,S的分布在瓦斯以H2S的形式存在,汽油组份里也含有H2S和硫醚,煤油含硫醚和硫醇居多,柴油含的则是环烷酸,而且,大部份与环烷烃亲合在一起,再说,柴油的正构烷烃对柴油内燃机的抗爆稳定性起到决定的作用,而评判的指标是十六烷值,柴油中正构烷烃组份多,柴油发动机的抗爆稳定性就好,所以,在常压操作中要尽量控低常三线的馏出口温度及汽相温度,使环烷烃及其亲合的酸性组份移到下一线,见前面图一8与图一9显示,如图一9常二线馏出口的汽液相温度较高,其塔内回流较小,这样容易夹带较多的环烷烃及其酸性组份出来,尤其是常二中汽相温度也较高,如果用两图比较,作为班长指挥生产,面对着图一9会下令加大注碱,但是加大注碱会引起柴油乳化,最好的处理办法是如图一8所示调整操作加大常二中回流量,把返塔温度控在优化温度上,尽量降低常二三线的馏出口温度,只有在优化了塔的各项参数前提下,才考虑加大柴油注碱量
3,常二,常三出柴油时如何调节
如果常三作为柴油的质量考核分析,常二作为质量参考分析,那么,此时的调整可适当加大常二中回流,这有利于减少柴油中的环烷酸含量,同时常三线稍作调整,常二与常三线的抽出量比为3:1合适,常三线的流量大容易造成酸度大,而且,设计时常三泵的功率也小。

4,常三馏出口质量合格,精制罐柴油质量偏重如何处理
其实要避免这种情况出现,就要严格按照本课讲义的第2点如何避免柴油乳化和第3点常二常三出柴油的方法去操作,另外还要保证常顶冷回流的回流比,尽量接近在工艺操作控制指标,常顶冷回流量少,容易造成电后产品质量偏重,另外还有一个造成电后柴油偏重的原因是初馏塔拿不出油,大量的轻组份经过常压炉加热后进入常压塔,造成轻油夹带重组份沿塔高而上引起偏重,当然,如果采完样后使尽地拿量,而引起的电后柴油质量偏重,那又另当别论了。

5,汽柴方案的调节﹙适合重整料方案﹚
常压塔只出汽油和柴油两个产品,而不出煤油时,汽油的干点一般要控得很高,这主要是为了确保常一二三线馏出的油混合后,作为柴油的闪点合格,根据生产的需要和原油的性质不同,汽油干点的质量指标大致分为几个挡次170℃,180℃,185℃,这样在生产正常时,塔顶温度要控在135—145℃才能保证产品质量合格,操作过程中塔内的热量必须要整体往上移,就要减少塔顶冷回流,最好不要停用这样不利于提高分馏效果,同时,要减少常循一二中段回流,但是常二中回流降得太少,会引起过汽化油的减少,造成汽化段上的几层塔盘内回流中断,常四的液面显示会出现时高时低的波动现象,这时不要认为仪表失灵,稍加大点常二中回流就可回到正常的状态,汽柴方案生产最容易造成电精制电后的柴油质量偏重,所以,常三的馏出口产品质量不宜拿得太多,而且,汽柴方案对轻油的收率影响较大,一般轻收都会偏低。

6,汽溶柴方案
常一出溶剂油必须要加大常一中回流量,减少常二中回流量,由于,。