分析蒸餾工藝流程對直餾產品能耗的影響

侯金朋

（撫順石化公司石油二廠，遼寧 撫順 113004）

分析蒸餾工藝流程對直餾產品能耗的影響

侯金朋

（撫順石化公司石油二廠，遼寧 撫順 113004）

在煉油企業中，原油蒸餾設備非常重要，裝置的相關設計和操作對企業來說產生關鍵作用，科學的設計和熟練的操作可以有效提升煉油質量，促進原油的高效使用。這些年來，技術不斷取得進步，原油蒸餾裝置也得到了改善，工藝流程、節能效果和自控情況等取得了一定的發展。

工藝流程；直餾產品；能耗；影響

常減壓設備對原油進行分割，使其分為多個沸程各異的餾分，進而可以滿足產品以及后續生產設備相應的原料質量。常減壓蒸餾屬于原油生產的第一步，對于煉油的整體生產具有非常重要的意義，由此也被叫作“龍頭”裝備。常減壓裝備的能耗非常大，其能耗占總能耗的30%左右，同時常減壓加工可以在很大程度上影響產品質量、原油使用率，這是煉油企業發掘潛力、增加能效重要的環節。

一、原油蒸餾的工藝

（一）蒸餾工藝原理

蒸餾指的是高溫加熱某種液體混合物，將部分進行氣化，同時使蒸汽部分進行冷凝。精餾系統中涉及不同精餾塔的工藝存在相同的特點，最本質的特點是其處理對象都是原油，產出的都是各類餾分產品。

（二）原油蒸餾的工藝流程

1.初餾塔與閃蒸塔

假如原油重量輕，原油蒸餾設備通常會在常壓塔前面設置初餾塔或者閃蒸塔，將進行換熱就可以汽化獲得的輕餾分進行及時地分離，不需入常壓爐，以此可以降低加熱爐內部的熱負荷，同時可以及時剔除輕烴以及水分，提升常壓塔操作的穩定性。不同于蒸餾塔，初餾塔具體的工作程序復雜，需要設置多項塔頂產品裝置，比如，冷凝器、回流泵等，而閃蒸塔不需要進行過多的投資。就大慶油而言，如果使用閃蒸塔，原油經過常壓爐的加熱，砷化物會被進行分解汽化，使得輕餾分中存在的砷含量非常高，甚至高達1500μg/kg。假如塔頂產物用來對重整原料的催化工作，會出現催化劑中毒事件。但是初餾塔中存在較少砷，其含量低于200μg/kg。所以，執行好合理的初餾塔方法可以極大地方便操作，非常有利于對原油屬性的適應性的提升，幫助穩固常壓塔的操作，可以有利于保障產品的品質。

2.常壓塔

常壓塔通常可以將柴、汽、煤油等餾分分離出，部分情況下會將一些用于二次生產的原材料隔離出來。通常情況下，常壓塔存在3～4條側線，其塔頂能夠分離出汽油組分，一線、二線、三線、四線分別可以分離出航空煤油、輕柴油、重柴油、裂化原料的餾分。其各個側線裝置相應的汽提塔，用以幫助石化產品隔離閃點以及成效的提升。該塔的進料溫度一般為350℃左右，而塔頂的溫度通常在120℃左右，塔頂回溫在45℃左右，而常一線、二線、三線、四線以及塔底的溫度分別在180℃、250℃、310℃、330℃、350℃左右。

3.減壓塔

減壓塔用于對處于常壓環境下無法產生汽化的餾分進行分離。通常來說，原油中沸點高于350℃的餾分屬于潤滑油、加氫或者催化裂化的加工原料。根據各個生產任務，將減壓塔劃分為兩種，分別為潤滑油型、燃料型。如果加工潤滑油原料，在減壓塔的側線位置裝置汽提塔，以此提升原料的分離質量。在此過程中，應當開設多條側線，通過5個作用，各個側線均存在相應粘度、殘炭等要求。一般而言，減一線以及減二線的產品為輕質原料，分別為輕質的裂化原料和潤滑油原料，減三線、減四線以及減五線的產品分別為中質、重質和更重質的潤滑油原料。而減壓塔的進料溫度一般來說在400℃～420℃，減一線、二線、三線、四線、五線的溫度分別在140℃、260℃、315℃、355℃、365℃左右，塔底和塔頂溫度分別為375℃、85℃左右。

二、蒸餾工藝流程對直餾產品耗能形成的影響

（一）分析方法

本文介紹的是黑箱方法，同時使用?分析模型展開具體的分析，探究常減壓塔工藝在產品耗能方面形成的影響。?分析是建立在熱力學第一、二定律基礎上的分析方法，基于物料以及能量的均衡，對不同的物料以及能量的數值進行計算。在分析的過程中，應當結合相應地規定，對各個設備的運轉信息進行現場測量和收集，結合物料、能量均衡相關規定，需要對一些信息進行合理的改正。這一分析法具體的流程不能逆轉，根據在這一流程中?的減少，揭露能量關于質的使用情況以及損耗規律，指出能量利用的本質。通常使用白箱以及黑箱的方法對設備展開?分析。而使用白箱法應當首先對各項物流?數量進行明確，同時因為不同的原因，比如，傳熱、燃燒等形成?消耗，非常具有難度性。使用黑箱法，則需要按照系統進出的各個物料?均衡的原則，對其?的消耗和散布進行明確，查找能量使用以及耗損的漏洞。

文章中的分析使用的是黑箱法，也就是涉及不可逆流程造成的?消耗和排放產生的?流失。?效率指的是從系統出去的?占總體進入系統?的比例，表示公式為

上述公式中，Exo有機Exi指的是進出系統的物流?總量，kW。

各個裝置產生的?損失占總體總?損失的比例為?損率，這一概念主要是對各個步驟造成的?損比例，使用下面的公式進行表示：

上述公式中Exs，n表示的是第n階段形成的能耗，kW。

（二）模型應用分析

在進行評價時，結合物料以及能量的特點，對常減壓設備進行劃分，有主裝置和附屬裝置子系統。針對各個裝置構建?均衡分析模型，在建立的過程中應當對物理以及化學類的物流?進行充分考量。關于常壓爐，進入加熱爐的?，應當對燃料的化學可用能進行考量，加熱原油需要對顯熱?進行考量。減壓爐不僅需要對常底油進行加熱，同時還需要對蒸汽進行加熱，所以必須對其焓?進行考量。關于分餾塔，對輸入以及輸出油形成的顯熱焓?進行分析。關于機泵，必須對其電能以及機械能進行分析，在數值方面，它產生的?、機械能以及電能是一樣的，式（1）～式（2）計算過程中有關能量項求解說明如下。

1.物流帶入或帶出系統的能量

式（3）中，Ew指的是物流帶入或帶出加熱爐的能量，kW；qm為出入系統的物流具體的質量流量，kg/h；Hm，T代表的是物流處于T溫度時的焓，kJ/kg，可結合表獲得。

2.石油餾分出入系統的?

式（4）中，Tm指的是環境溫度從T0～T所得的對數平均溫度，K。

3.水蒸氣的?：

式（5）中各個數值可在水蒸氣圖表查找到。

4.液體燃料的?

式（6）中，QYgw表示的是燃料低位發熱量，kJ/kg；B表示的是燃料消耗量，kg/h。

5.電能?

公式（7）中，We指的是耗電量，kW。

6.氣體（空氣或者煙氣）的熱量?

上述公式中，qVg表示的是氣體體積流量，m3/s；Cg指的是氣體比熱，kJ/（m3·K）；Tg指的是氣體溫度。

三、結果分析

結合收集的數據信息，利用能量以及?平衡原則進行分析計算，算出常減壓蒸餾設備總體平衡結果，還計算出各個裝置形成的?效率以及損率信息。

根據相關計算可以知道。常、減壓爐具有相對低的?效率絕對值，二者形成的?耗損比例均較大。出現這種情況原因是二者在進行燃燒時，形成了相當量的不可逆?耗損，經過測試可以得出，常減壓具有較高的過量空氣系數，因此同時，燃燒形成的溫度極高的煙氣對原油加熱，其傳熱時形成的傳熱溫差非常大，這也產生了一定的不可逆?損耗。常壓爐具有較高的功率，一般為9100kW，其形成的熱效率相對低，結合實驗可知，所占的比例非常大。促使?損耗降低的方法有對過量空氣參數進行恰當的管控、降低煙氣與介質的溫差以及排煙溫度等。產生較大?損失的裝置還涉及加熱爐以及換熱器，關于前者，形成?損失的主要是因為分離以及冷卻操作，而后者是因為不可逆的傳熱。對換熱網以及回流取熱進行合理的優化能夠促使加熱爐以及換熱器形成的耗損大大降低。能耗比例較低的是機泵以及電脫鹽設備，也沒有造成過多的??損失，但是其成本以及電能品味較高，可以將機泵的效率進一步提升，以此增強其性能。

結語

在煉油廠生產中，原油蒸餾設備相關設計以及操作情況產生非常重要的影響，在很大程度上影響原油產品的品質以及收率，同時也會影響原油的利用效率。這些年來，相關設備技術取得較好的發展，在節能、簡化流程、自控等較多方面進行改進。以煉油效益為出發點，在確保產品質量以及收率的基礎上，結合原料屬性以及加工流程，采用負荷轉移技術，改善工藝作業環境，結合各個汽化段數的程序，降低單位直溜品產生的耗能，保障常減壓裝置性能的良好，確保其工作運轉順利。

［1］劉安軍，李娜，湯亞東，溫彥躍.直接接觸式膜蒸餾不同操作溫度下的能耗分析研究［J］.高校化學工程學報，2011（4）：565-571.

［2］劉超.常減壓蒸餾裝置的節能對策［J］.石油化工腐蝕與防護，2014（6）：39-42.

［3］袁毅夫，尹文，王亞彪.劣質原油常減壓蒸餾工藝技術探討與實踐［J］.煉油技術與工程，2014（5）：15-21.

TE624

A