混油蒸餾處理裝置優化運行處理措施

付春波

1.研究背景

華南管網在云南境內每年接收混油約8萬噸，在云南輸油一部長坡站配套設有新、舊兩套的混油處理裝置，用于處理管道順序輸送產生的混油，設計年處理量分別為3萬噸/年、6萬噸/年，分別于2005、2017年建成投產。混油蒸餾分離成塔頂餾出油（非標汽油）、塔底油（非標柴油），通過回摻方式同主輸油品混合后下載至用戶庫區，增加管道企業經濟效益，但由于混油中含有烯烴、芳烴以及柴油抗磨劑、抗靜電劑、十六烷值改進劑、減阻劑等各種添加劑，混油在加熱高溫作用下各站添加劑結焦，導致分餾塔、換熱器等設備出現結焦，塔內壓降增大、管道堵塞，嚴重影響裝置運行，結焦物用蒸汽車無法徹底吹掃，需拆卸分餾塔和換熱設備進行清理，因涉及臨時用電、受限空間和高處作業等，安全風險較大，工期較長。

2.長距離輸送成品油管道混油處理方法探討

2.1查閱文獻工作

從查閱到的CNKI國家標準全文數據庫、CNKI中國博士學位論文、CNKI中國工具書網絡出版總庫、CNKI中國學術期刊（網絡版）、CNKI中國優秀碩士學位論文、CNKI中國重要報紙數據庫、CNKI中國重要會議論文數據庫等等網絡資源閱看，國內外對成品油管輸混油的處理方法歸納起來主要有兩種方法。

（1）回摻法

這種方法通常用在成品油管道順序輸送時產生的混油處理中。一般煉廠在出廠產品的質量指標上有一定富余量，當在一種油品中摻入少量其它油品時，仍可滿足產品的質量指標量指標。允許摻入其它油品的濃度取決于這兩種油品的物理化學性質的接近程度、及留有的質量余量。回摻法可以處理一定數量的混油，但因長坡站接收的混油量較大（每年約6萬噸），3個批次順序輸送，不同品種油品間隔時間較短，油頭、油尾調和已消耗大量富余指標的純油，這種方法無法在長坡站不適用。

該方法的主要優點是：①建造摻和系統投資比建造一套混油煉制裝置投資少得多;②流程簡單，操作容易;③如果在線油品指標富余，可處理部分混油。缺點是：用混油回摻成品油，不同油品在同一油罐中靜置時可能還會出現分層現象。同時使用該方法時必須滿足以下幾項條件：①進入本站的成品油有較大的質量潛力;②終點的儲罐容量較大，有充分的油量來調整因混油頭、尾的切入對油品造成的質量影響;③具備專用的設備保證混油與成品油充分攪拌均勻。

（2）蒸餾法

這種方法為簡單煉制方法，適合于汽柴油混油處理。混油進入分餾塔加熱，因汽柴油揮發度不同，輕組分經過填料過濾上升至塔頂，經過水冷器冷凝變成汽油，經汽油泵抽至成品汽油罐;重組分沉降至塔底，經塔底泵抽至換熱器換熱再經過水冷器冷卻后至成品柴油罐。

針對混油處理裝置結焦堵塞問題，目前采取的方法主要有兩種：

①添加阻聚劑、清凈分散劑減緩結焦。在混油蒸餾分離過程中，可以考慮添加阻垢劑，使結焦物質沉降至塔底，通過塔底柴油泵過濾器進行過濾，減少塔內構件、塔底過濾器、塔底換熱器等設備管線的結垢生焦和沉積堵塞現象。

②調整工藝流程、優化操作參數。根據混油性質、開工時間8000小時、6萬噸/年的操作記錄數據、管式加熱爐和分餾塔設備數據，對圓筒型加熱爐、分餾塔進行工藝核算，分析生產過程中容易產生過熱導致垢焦物質易縮合、流速過慢垢焦物質易沉積的地方，采取調整工藝流程、優化操作參數的方式，提高分離效率，解決蒸餾裝置（爐、塔、過濾器、換熱器）垢焦物質縮合、沉積、堵塞等問題。

2.2現有混油蒸餾處理裝置生產情況

對長坡站蒸餾裝置生產情況，特別是有關工藝流程、生產操作參數，以及結焦堵塞情況，與公司專家、現場技術人員共同分析原因。

3.解決工作方案

3.1 工藝流程及操作參數優化

查閱《新建6萬噸蒸餾裝置設計說明文件》、《長坡站新建6萬噸蒸餾裝置工藝流程圖》、《T-1001混油分餾塔》、《YX16F-077-01 重沸爐（F101）》設計文件以及生產運行操作記錄數據。綜合分析判斷存在的問題：

3.1.1原設計相比：生產過程中塔頂回流量偏小;塔底溫度偏高;汽油收率（71.67%）偏低，理論應為80%;當汽油收率低，柴油顏色應該較淺，而實際柴油顏色深，可能存在結焦情況。

3.1.2設計塔提餾段采用ADV型浮閥，塔盤堵塞可能性較小，塔精餾段采用SP 2A規整精密填料，因波紋板過于狹窄容易堵塞。由于混油中含有烯烴芳烴等組分，受熱易生成結焦。

經歸納總結，該工藝過程可能存在以下幾個問題：

（1）塔底溫度高

混油分餾塔中，塔頂塔底的溫度有著嚴格要求和控制。若塔底溫度過高，在生產操作中容易造成塔底結焦;相反，若塔底溫度過低，則不利于熱量的回收利用，同時會造成輕組分蒸發不上去，易造成塔底抽空，帶來安全隱患和生產不穩定因素。原設計中對于分餾塔的塔底操作溫度要求為243℃，而實際生產中溫度可在220-230℃，這對設備的安全、穩定運行提出了挑戰，需要優化工藝來解決這個問題。

（2）柴油顏色深

柴油是輕質石油產品，是碳原子數約為10～22的復雜烴類混合物，主要由原油蒸餾、催化裂化、加氫裂化等過程生產的柴油餾分調配而成。本工藝中柴油的顏色偏深與混油的性質有很大關系。通常情況下，柴油的變色與其中含有的不穩定物質組分，如小分子硫醇、噻酚、脂肪酸、活性氮化物等含量有關，特別是活性氮化物存在易引起化學反應導致柴油變色。處理柴油顏色的方法有許多，如改善柴油的換熱流程，可以改善柴油的體積沸點，從而改善柴油的顏色;使用不易被氧化的添加劑，生產中有部分添加劑怕光，在光的存在下易發生分解，從而導致顏色變深。

（3）塔頂回流量偏小

塔頂回流能夠提供塔板上的液相回流，使得塔內汽液兩相充分接觸，進行傳熱、傳質的目的。另一方面塔頂回流能夠取走塔內剩余熱量，維持分餾塔熱平衡狀態，從而控制產品質量。故塔頂回流是保證精餾塔連續穩態操作的必要條件之一。本精餾塔內塔頂回流量設計中可取480kg/h～1500kg/h，從實際生產工況看，塔頂回流量偏小，從而導致沖洗填料的液體量不足，以及塔頂汽油和塔底柴油的重疊度變大，影響產品質量。

（4）結焦物堵塞設備

實際生產中發現混油加熱過程會有結焦物產生，裝置滿負荷運行，處理約15萬噸混油后出現堵塞，汽油水冷器以及產品線同時堵塞。

（5）汽油收率偏低

原設計中計算汽油收率應該為80%，而實際生產中，汽油收率只有71.67%，相比于理論而言汽油收率偏低。汽油收率與以下因素有關：①原料越輕，汽油收率越高;②加熱爐出口溫度越高，汽油收率越高;③塔循環比越大，汽油收率越高;④系統壓力越低，汽油收率越高;⑤冷凝效果好，汽油收率高;⑥塔盤的分離效果越好，汽油收率越高;⑦汽油的干點，調節塔頂溫度是調節汽油干點的主要手段。

3.2工藝流程優化

原工藝流程（見圖3-1）混油進料通過長時間低溫換熱進入分餾塔，塔底油部分進加熱爐作為熱載體返回分餾塔，反復循環長時間高溫（240-250℃）加熱，導致塔底油顏色較深。建議改為混油進料通過換熱后進入加熱爐加熱，達到閃蒸溫度后直接進入分餾塔分離。依據盡可能少改動和規避風險的改造原則，初步提出圖3-2的優化新流程。新流程做兩方面變動。一是把原分餾塔新鮮進料由全程換熱改為先換熱后進加熱爐快速加熱。二是把塔底油循環作為熱載體取消，先換熱回收熱量然后冷卻去成品罐，降低高溫停留時間。即在新鮮原料換熱后、進塔前處增設一條與塔底油進爐前管線的跨線;原料換熱后進塔前與塔底油經爐出口進塔前增設一條跨線;該改造工作量較小，操作變化很小。改動后新鮮混油原料雖然經過高溫加熱，但進塔直接閃蒸，可以降低入塔溫度;縮短塔底油在分餾塔內高溫停留時間，降低縮合結垢結焦等負面影響，從而改善油品顏色。

3.3操作參數優化

（1）增大塔頂回流量

增大塔頂回流量，即增大對精餾段填料的沖洗程度，從而減少填料結焦沉積的可能性。通過計算，將冷回流改為熱回流，回流溫度由目前的40℃提高到110℃，回流量可增大12%。

（2）適當降低操作溫度

在保證柴油閃點前提下，調整生產方案（適當降低汽油拔出率），適當降低操作溫度，改善塔頂油（汽油）、塔底油（柴油）色度等質量指標。

（3）增設氮氣氣提

利用自備制氮機，按塔底物流量的4.5-7%（m）注入，降低油氣分壓，從而降低分餾塔各段蒸發溫度。

（4）使用空隙率大表面光滑的填料代替現有的精密規整填料

采用表面光滑填料，可減少油垢焦粉在填料凹凸處沉積結焦;采用大空隙率填料，可降低填料壓降，從而降低蒸發段、提餾段的操作壓力和操作溫度，有利于減少油品結垢縮合生焦。

4.結論

在綜合工藝流程及操作參數優化方面，當前最簡單有效的改進方法就是按新流程生產，在保證塔底油閃點合格前提下，適當降低全塔各段蒸發溫度操作，換取減少油品結垢生焦，從而降低全塔壓降（同時降低操作溫度），實現長周期運轉。此外增加蒸餾產品回注主輸流程，確保蒸餾產品疏散后路通暢。