精密分餾裝置常壓塔底液位異常波動分析及對策

夏 飛

(中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256600)

某煉油企業30萬t/a精密分餾裝置采用“臨氫降凝-補充精制-常減壓蒸餾”技術路線。以改質柴油為原料進行高壓加氫，通過汽提塔、常壓塔和減壓塔蒸餾將反應系統生成產物分割成含硫干氣、輕烴油、石腦油、輕質白油和變壓器油。常減壓系統各塔汽提方式采用熱虹吸式重沸器，以一套導熱油系統管網提供重沸器汽提過程所需的熱量。

圖1 常壓系統示意圖

1 問題概述

裝置自開工運行以來，常壓塔底液位間歇出現異常波動現象。具體表現為常壓塔油處于劇烈沸騰狀態，液位波動的振幅高達30%，波動持續時間范圍在0.5～2 h不等。伴隨著常底液位波動，同時出現石腦油餾程與常一線油餾程重疊。常壓塔底液位采用液位-流量串級控制，該液位控制一直處于手動狀態，故排除儀表因素對液位波動造成的影響。現對工藝過程因素分析如下。

2 原因分析

2.1 輕烴油外送不暢

汽提塔接收反應系統生成的低分油中含有輕烴組分，主要為丙烷、正丁烷、異丁烷等，總量約為1.0 t/h。依據原設計汽提塔頂氣中的輕烴在操作壓力0.56 MPa下經過冷卻降溫至40℃液化為輕烴油[1]，通過泵升壓至1.1 MPa送至焦化裝置分餾塔頂回流罐。由于輕烴油外送線下游裝置的操作壓力為0.1 MPa。輕烴在輸送過程中減壓汽化在管線內形成氣阻[2]，汽化過程吸熱降溫造成輕烴油中的含水結冰，兩者共同作用導致輕烴油外送流量長期小于0.2 t/h，直接表現為汽提塔頂回流罐液位持續上漲。為維持汽提塔操作安全，汽提塔頂回流罐液位過高時需要把輕烴油送至火炬系統，造成加工損失。汽提塔內過量輕烴通過塔頂回流進入汽提塔底油中，造成常壓塔進料組成變輕，塔底液位波動；常壓塔內氣相負荷大，石腦油與常一線油餾程重疊。

2.2 汽提塔底重沸器供熱量不足

汽提塔塔底設置有熱虹吸式重沸器，采用導熱油供熱。汽提塔底油經過重沸器加熱后產生上升氣相汽提低分油中所含輕烴組分。運行初期受其他重沸器取熱負荷的制約，汽提塔塔底重沸器導熱油流量較低，塔底油溫度190℃左右。供熱量匱乏導致汽提塔內上升氣相負荷較小，全塔氣相壓差在15 kPa左右。汽提效果不佳導致大量輕烴溶解于塔底油被攜帶進入常壓塔底，吸熱沸騰造成塔底液位劇烈波動。

2.3 常壓塔底控制液位低

運行初期常壓塔底重沸器導熱油流量過大，常底油溫度280℃左右。由于汽提塔汽提效率低，常底油中含有大量輕組分。較高的塔底溫度導致塔底油在重沸器內過量汽化。此時常壓塔底液位控制50%左右，常壓塔底油與重沸器升氣管內油氣混合物的靜壓差低，重沸器升氣管內油氣流速低，在重沸器返塔管線中流態轉變產生塊狀流[3]，返塔油氣氣液兩相分離交替返回塔內，故表現為液位大幅度異常波動。

3 對策及效果

3.1 以氣相線外送輕烴

在0.56 MPa操作壓力下停用汽提塔頂空冷器和水冷器，汽提塔頂氣進回流罐溫度從40℃提升至53℃左右。輕烴油組分不液化，直接以氣相形式通過汽提塔頂含硫干氣線外送。改變外送流程后，實現了裝置輕烴組分全部外送，汽提塔頂回流罐液位穩定。

然而自汽提塔頂空冷器到汽提塔頂回流罐的管線無保溫層，塔頂氣進回流罐溫度受天氣狀況影響較大。大風及降雨天氣條件下，塔頂氣進回流罐溫度易降至40℃左右。建議裝置停工檢修期間對輕烴油外送線改造至操作壓力大于1.0 MPa的液態烴回收裝置，確保輕烴油外送通暢。

3.2 合理分配導熱油供熱負荷

提高汽提塔底重沸器導熱油流量，將汽提塔底油溫度從190℃提高至210℃，汽提塔全塔壓差升至25 kPa。表明汽提塔內氣相負荷明顯上升，汽提效果提高。常壓塔底油中輕烴含量顯著降低，配合上述常壓塔底高液位操作，常底液位異常波動現象消失。由于常壓塔進料中輕烴組分降低，常壓塔內氣速顯著，降低完成分離目標所需熱量下降，常壓塔底油溫度從280℃降至270℃。如圖2所示，調整供熱負荷后，石腦油與常一線油脫空。

圖2 汽提塔底溫與分離效率關系

3.3 常壓塔底高液位運行

調整供熱負荷后，將常壓塔底控制液位從50%提高至75%，提高常壓塔底熱虹吸重沸器內油氣循環的推動力。重沸器升氣管內油氣流速提高。由圖3可知，常壓塔底液位大幅度異常波動現象消失。

圖3 兩塔底溫常底液位波動關系