常减压蒸馏装置的主要问题和应对措施

中国常减压蒸馏装置的主要问题和应对措施

凌逸群

中石化公司炼化部门，北京100029

1 引言

虽然在过去的几十年里,中国的直流催化裂化技术已取得了突飞猛进的成就,将来加氢处理,加氢裂化,加氢精制,催化重整技术也将随着环境规则的越来越严格,汽油、柴油燃料标准的越来越精确而经历飞速的发展。尽管如此，常减压蒸馏装置作为原油加工的第一道工序有着非常大的处理能力，它影响着炼油厂的工艺流程，对经济效益也有着重要影响。最近几年，随着实用技术和高效设备的发展及应用，关于常减压塔操作的问题引起了高度重视。

2 生产和操作上的主要问题

到2001年底，中石化拥有的48套常减压蒸馏装置，其总设计处理量为139百万吨，包括一个8百万的装置，六个5百万吨的装置，14个3-4百万吨的装置和一些处理量少于3百万吨的装置。47套蒸馏装置是在2001年开始运行的并以平均72.7%的负荷率加工了总共104.42百万吨的原油。目前，在蒸馏装置的操作上存在四个主要问题。

2．1 总能量消耗量较高

总能量消耗量是常减压蒸馏装置的一个重要的经济技术困难。2001年中石化的蒸馏装置的总能量消耗量是11.85千克SOE/吨（包括荒废的减压蒸馏装置的能量消耗），变化围在10.47到16.41千克/吨，与国外先进装置的能量消耗水平相比，中国总的能量消耗量更高些，这种现象的原因归咎于以下几个方面。

2．1．1 小型装置检修率低

国外独立蒸馏装置的处理量一般在5百万吨/年到1千万吨/年，这些装置的维修率超过85%，在2001年，中石化的独立蒸馏装置的平均处理能力在290万吨/年，其平均负荷率为72.7%，导致了更高的原料和能量消耗。

2．1．2 加热炉燃料消耗量高

常减压蒸馏装置中加热炉的燃料消耗量占蒸馏装置总燃料消耗量的70% 以上。加热炉的燃料消耗量过高是造成常减压蒸馏装置总消耗量高的主要原因。

在生产和操作方面的两个主要问题会导致加热炉燃料消耗量高，蒸馏装置的总能量消耗量也高。

（1）加热炉热效率低

以54个加热热效率的平均比重来说，中石化的24个常减压装置的热效率为88.1%，然而实际上，热效率才达到85.2%，比近期少了3个百分点，总体上说，国外加热炉的热效率超过90%，最多的可达到94%。加热炉热效率低的主要原因是：

●烟道气的温度过高

导致烟道气温度过高的主要原因是：炉管上的灰沉积，盐沉积和污垢，空气的余热效率低，热回收系统的设计参数不恰当。

●烟道气中的氧含量高

空气流速按需要调整的不精确和空气漏进加热炉都会导致烟道气中氧含量过高。

●辐射管和对流管表面灰沉积严重

烟气吹扫的效率低下，执行缓慢是不可控制的，另一方面，加热炉燃料油质量恶化，杂质增加。混合着直流催化裂化淤浆油的燃料油燃烧时，其中的硫和盐增加了灰沉积的趋势。

●露点温度低增加了腐蚀情况的发生

过去几年里，随着原油逐年加重，炼厂中原油加工深度的逐渐加大，炼厂气中的硫含量和燃烧自己生产的燃料油的情况也逐渐增加，导致了烟道气中SO2和SO3的含量也逐渐增加。据调查，烟道气中的最大硫含量已达到1266ppm，会使加热炉的低温部位发生低温腐蚀。

●已经破损的加热炉的不恰当的维修和加热炉的维护与处理

加热炉炉体老化和炉体部分过热，加热炉的仪表失灵或出现故障，加热炉的维修系统缓慢都将使加热炉的热效率降低。

（2）原油热交换后的终温较低

明确原油拔出率后，原油热交换后的终温越高，常压加热炉的热负荷就能减少并大幅度减少加热炉的燃料消耗。通过优化换热流程，换热后终温由230-240℃上升到285-310℃。

常压加热炉燃料消耗效率能减少36%-48%。因此，不可避免的，原油热交换终温对加热炉燃料消耗有重大影响，2001年，中石化的43套常减压蒸馏装置中只有总数35%的装置，它们的原油换热终温高于290℃。

原油换热终温受很多因素的影响，包括原油性质，拔出深度，常减压塔之间的热带出率，原油换热的电脑程序，原油换热类型和工作条件。在中石化造成原油热交换终温下降的主要原因如下：

●原油的换热程序不是最优的。

●原油热交换的效率低。

●常减压塔的热带出率不合理。

●原油性质和对产品的严格性发生了重大变化。

2．1．3 蒸馏装置的高能量消耗

电力消耗占常减压蒸馏装置能量消耗的15% ，而且电力消耗在整个装置总能量消耗中排到了第二位。

到2001年，中石化的43套常减压装置中，有65%的装置的电力消耗少于7千瓦吨/吨，而且据统计:28%的装置的电力消耗高于8千瓦时/吨，而且28%的装置的物消耗高于8千瓦时/吨,在电力消耗上的不同是很明显的。

加工同种原油时,常压装置的负荷率是影响电力消耗的主要因素,装置负荷率越低,装置的电力消耗越高。

2．2 低分馏精确度和减压塔拔出率

2．2．1 分馏精确度

侧线分馏精确度在润滑油产品生产储备时是非常重要的。足够的分离精确度能保证减压塔侧线的“窄沸程和浅颜色”,而且第一个馏分馏出体积为90% 时的温度与第二个馏分馏出5%体积时的温度不应该超过10℃。目前,分馏精确度还未引起应当受到的重视,关于常压塔侧线的分离,常压塔塔顶和一侧线间的分馏精确度,第二和第三侧线之间的分馏精确度,常压塔拔出率都需受到重视。

当常压塔塔顶馏分用作重整原料时,塔顶馏分和第一侧线产品之间的分馏精确度高,具有相当可观的经济效益。重整原料中重组分过多可能导致重整催化剂上积

炭增加;减少催化剂活性,导致固定床一半再生重整装置的运转周期减短。目前,高达40% 的常压塔塔顶馏分和第一侧线的蒸馏温度重叠超过10℃。

第二侧线产品可以直接作为已完成的柴油燃料的调和组分或作为柴油加氢处理的原料,当第三侧线产品用来作加氢裂化或直流催化裂化原料时,从柴油产率增加和减少生产费用角度看,常压塔二,三侧线之间的分馏精确度越高越有利。目前,大多数蒸馏装置表明:常压塔第二侧线和第三侧线产品的恩氏蒸馏馏程的重叠大于15℃,而TBP的重叠部分超过25℃。

常压塔拔出率的增加有利于减压蒸馏塔拔出率的增加,常压蒸馏塔中渣油(重油)的收率是计算常压塔拔出率的重要指标。

2．2．2 减压蒸馏拔出率

与国外蒸馏装置相比较,我国常减压蒸馏工艺的主要差距之处在于减压蒸馏拔出率低。既然直流催化裂化是馏分油深加工的主要工艺流程装置,那么减压蒸馏深拔对提高直流催化裂化原料能起到很大作用。在国外,加工轻原油,如布伦特原油,或含硫阿拉伯轻原油,切割温度可以达到706.6-593.3℃。

对于确定的原油来说,减压塔顶汽化段的温度和压力是影响减压塔拔出率的两个重要因素。减压塔维护是减压塔拔出率低的主要原因。

气化段压力降低可以增加间压塔拔出率,在一定的汽化段温度下,操作压力从13.33kpa减小到2.0kpa。阿拉伯重油的减压渣油产率能从37%到25%,减少了12%。汽化部分压力的降低受到总压降(即汽化部分到塔顶)和减压塔塔顶的限制。国外先进设备能实现汽化部分为1.33-2.0kpa。中石化的调查数据表明:一般说来,减压蒸馏的装置汽化部分正常工作时的操作压力为7.64MPa。