常減壓蒸餾裝置減壓深拔技術(shù)的研究

薛潔文(中國石油玉門油田公司煉油化工總廠常減壓車間，甘肅 酒泉 735200)

0 引言

常減壓蒸餾是煉油廠的原油一次加工裝置，該裝置利用原油中各組分相對揮發(fā)度的差異，分離出不同沸程的產(chǎn)品和二次加工裝置的原料。近年來，國內(nèi)外原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化現(xiàn)象日趨加重，常減壓蒸餾裝置運(yùn)行成本逐年上升，原油的重質(zhì)化直接影響了常減壓裝置的輕質(zhì)油收率與總拔出率。為保證常減壓裝置的長周期運(yùn)行，降低高含硫減渣的收率，縮減渣油二次加工費(fèi)用、降低能耗、提質(zhì)增效，減壓深拔技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

常減壓蒸餾裝置通常采用減壓渣油的切割點(diǎn)表示總拔深度，而該切割點(diǎn)溫度是根據(jù)減壓渣油收率與原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線(TBP)的對應(yīng)關(guān)系確定。減壓深拔的概念內(nèi)涵并非一蹴而成，其標(biāo)準(zhǔn)的確定經(jīng)歷了一個(gè)較長的演變過程。20世紀(jì)80—90年代，深拔的標(biāo)準(zhǔn)是減壓渣油切割點(diǎn)溫度達(dá)到540 ℃，目前國內(nèi)外普遍認(rèn)為：只有減壓渣油切割點(diǎn)達(dá)到565 ℃及以上的工藝技術(shù)，才叫減壓深拔。

KBC企業(yè)使用的原油深度切割技術(shù)已將減壓渣油切割點(diǎn)提至621 ℃[2]。Shell公司的常減壓深拔裝置則是借助高減壓爐出口溫度控制減壓深拔技術(shù)來實(shí)現(xiàn)空塔噴淋傳熱，切割點(diǎn)達(dá)到了595 ℃[3]。目前，與國外發(fā)展水平相比較，國內(nèi)常減壓裝置深拔技術(shù)的發(fā)展程度還存在不小的差距，減壓渣油的切割點(diǎn)溫度大多控制在535～540 ℃。

1 我國減壓深拔技術(shù)普遍存在的問題

1.1 原油特性掌握不足，裝置負(fù)荷分配不當(dāng)

原油基礎(chǔ)性質(zhì)深度評價(jià)是減壓深拔的前提。現(xiàn)階段，我國對于溫度段的數(shù)值比例、減壓側(cè)線產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)與原油自身的性質(zhì)掌握依然不充分，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容不全面。實(shí)際操作中，裝置負(fù)荷分配不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)爐出口溫度低、柴油與蠟油組分重疊等問題。這是制約我國減壓深拔技術(shù)發(fā)展的主要因素。

1.2 依賴進(jìn)口技術(shù)，缺少本土發(fā)展

深拔裝置的核心是防結(jié)焦、抽真空等技術(shù)，若想有效發(fā)揮減壓深拔的作用，必須將其與本土生產(chǎn)環(huán)境相結(jié)合?，F(xiàn)階段，國內(nèi)大多數(shù)技術(shù)都主要依靠進(jìn)口的方式更新?lián)Q代，沒有結(jié)合原油類型等自身因素進(jìn)行本土化發(fā)展，導(dǎo)致深拔技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用效果欠佳。

2 影響減壓深拔應(yīng)用效果的因素

2.1 減壓塔閃蒸段的油氣分壓與溫度

常壓塔底油經(jīng)過減壓加熱爐進(jìn)入減壓塔內(nèi)，較輕組分在閃蒸段內(nèi)發(fā)生汽化，汽化率的大小直接由減壓塔閃蒸段的油氣分壓和溫度決定。同等壓力條件下，溫度每升高1 ℃，汽化率增加約0.3%～0.35%；在相同溫度條件下，壓力每降低0.13 kPa，汽化率增加約0.35%～0.7%。較低的閃蒸段壓力和較高的閃蒸段溫度是得到較高汽化率的必要條件。

2.2 減壓系統(tǒng)的結(jié)焦

(1)減壓加熱爐。減壓加熱爐為減壓蒸餾提供了必須的熱量，是減壓系統(tǒng)的核心設(shè)備。為達(dá)到深拔目的的同時(shí)實(shí)現(xiàn)爐管不結(jié)焦，我們不僅要考慮到減壓爐爐型、爐管布置方法、管內(nèi)油品流速、壓力降、過?？諝庀禂?shù)等工藝參數(shù)，還必須嚴(yán)格控制最高油膜溫度和停留時(shí)間等因素。

(2)轉(zhuǎn)油線。被減壓爐加熱的油品經(jīng)過轉(zhuǎn)油線進(jìn)入減壓塔進(jìn)行分離，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)油線保溫效果良好。因此，我們將減壓爐出口至減壓塔閃蒸段的流程近似看作絕熱過程。在減壓塔閃蒸段溫度一定的條件下，我們希望盡可能降低轉(zhuǎn)油線的壓力降和溫度降。

(3)減壓塔洗滌段。減壓塔洗滌段通過回注洗滌油，對閃蒸上升的油氣進(jìn)行洗滌，目的是除去油氣中攜帶的重金屬與重組分，保證減壓蠟油的品質(zhì)，滿足下游裝置對原料的要求。減壓塔洗滌油體積流量是由減壓塔洗滌段填料的規(guī)格確定的，并不隨裝置實(shí)際加工量變化。深拔條件下洗滌段的汽相負(fù)荷大，液相負(fù)荷相對較小，該段填料比其它部位更易結(jié)焦。當(dāng)洗滌段填料發(fā)生結(jié)焦時(shí)，該減壓塔洗滌段作用大幅下降，嚴(yán)重影響減壓蠟油品質(zhì)的同時(shí)，造成全塔壓力降上升，減壓拔出率下降，更嚴(yán)重時(shí)，還可能引起裝置非計(jì)劃停工。

2.3 進(jìn)料段霧沫夾帶量

在減壓塔操作中，霧沫夾帶是指上升蒸汽從某一層填料夾帶霧狀液滴到上層填料的現(xiàn)象。減壓塔最底側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量受霧沫夾帶影響最大。減少減壓塔進(jìn)料段霧沫夾帶量的途徑主要有三方面：(1)提高分離空間高度[4]；(2)降低氣相動(dòng)能因子；(3)設(shè)計(jì)合理的進(jìn)料分布器。

3 提高減壓裝置拔出率的途徑

3.1 系統(tǒng)分析所煉原油及減壓渣油性質(zhì)

在設(shè)計(jì)實(shí)施減壓深拔前，還需考慮：(1)原油中雜質(zhì)組分的分布情況及減壓餾分油的性質(zhì)及用途；(2)減壓渣油的性質(zhì)及二次加工方案。若減壓渣油可直接作為催化裂化的原料，則沒有深拔的必要；若可作為道路瀝青的原料，應(yīng)根據(jù)瀝青生產(chǎn)要求來確定深拔程度；若只適用作焦化、加氫脫硫或減粘裂化的原料，我們應(yīng)在保證渣油正常流動(dòng)性能的前提下實(shí)施深拔操作[5]。因此可以看出，減壓深拔技術(shù)的實(shí)施是由原油性質(zhì)和全廠加工流程決定的。

3.2 提高塔頂真空度

減壓塔操作中，維持穩(wěn)定的高真空度，是提高減壓拔出率的基礎(chǔ)。減壓塔真空度采用多級蒸汽噴射泵的串接運(yùn)行來獲得，以蒸汽噴射泵為核心設(shè)備的抽真空系統(tǒng)主要受以下四方面因素影響：

(1)工作蒸汽的壓力、溫度及質(zhì)量是影響抽真空系統(tǒng)操作的最主要因素。當(dāng)蒸汽壓力低于設(shè)計(jì)值時(shí)，蒸汽及冷卻水量將隨之增加，效率降低，能耗增大；而當(dāng)蒸汽壓力過高，蒸汽通過喉管后體積膨脹，阻礙氣體抽出，塔頂壓力升高。另一方面，當(dāng)采用過熱蒸汽時(shí)，蒸汽密度的降低量將會(huì)抵消蒸汽可用能量的增加值；若采用濕蒸汽，工作有效能不足。同時(shí)，蒸汽攜帶的水滴還會(huì)造成噴嘴的侵蝕和堵塞[6]。

(2)在吸入壓力維持穩(wěn)定的條件下，冷卻水的溫度或流率未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，會(huì)直接影響系統(tǒng)塔頂真空度。水溫對抽真空系統(tǒng)的影響很大，我們通常在塔頂冷凝器前設(shè)置一級增壓器，主要作用是提高塔頂餾出物和增壓器工作蒸汽混合物的壓力，使其能在常規(guī)冷卻介質(zhì)所能達(dá)到的冷卻溫度下冷凝。

(3)減壓塔頂溫度升高，氣相負(fù)荷必然增大，塔頂冷卻器冷量相對不足，冷后溫度升高，造成真空度下降。

(4)減壓塔頂油水分離罐水封被破壞，或者減壓系統(tǒng)設(shè)備管線有泄漏，使得空氣進(jìn)入減壓系統(tǒng)，增大了噴射器的負(fù)荷，致使真空度下降。

3.3 采用新型填料

壓力降是減壓塔的一個(gè)主要控制因素，深拔型減壓塔主要采用規(guī)整填料，因?yàn)樵擃愄盍戏蛛x效率較高、流通能力大、壓降低，且擁有很大的操作彈性，適應(yīng)減壓塔的發(fā)展趨勢。

3.4 采用新型液體分布器

液體在填料塔內(nèi)的分布性能主要由液體的初始分布決定，而液體分布狀態(tài)直接決定了分離效果的好壞和拔出率的高低。新型槽盤式液體分布器的綜合性能優(yōu)良，在大型減壓塔的應(yīng)用過程中，具有較大的優(yōu)勢。該分布器還具有集液、氣液體分布和側(cè)線采出等多種功能[7]。

3.5 采用強(qiáng)化原油蒸餾法

部分煉廠還采用強(qiáng)化原油蒸餾的方法提高減壓總拔出率。此方法依據(jù)常減壓蒸餾原理，向原油或常壓塔底油中加注活性添加劑，調(diào)節(jié)原油體系中各分子間的相互作用，增大各“餾分”的相對揮發(fā)度，降低精餾難度，提高拔出率。華東理工大學(xué)對添加劑強(qiáng)化蒸餾進(jìn)行研究，并將研究成果應(yīng)用于勝利油田常減壓蒸餾裝置[8]，減壓餾分油收率有了一定程度的提高。

4 結(jié)語

近年來，國內(nèi)外原油性質(zhì)日趨變重，常減壓裝置直餾輕質(zhì)油餾分的拔出率越來越低，渣油產(chǎn)率逐年升高，這些變化直接影響了煉化企業(yè)及下游單位的經(jīng)濟(jì)效益。減壓深拔工藝就是針對這一困境開發(fā)出來的，此工藝日趨成熟，但該技術(shù)的發(fā)展大多停留在工藝流程、設(shè)備升級及操作優(yōu)化等領(lǐng)域，其他方面還有待進(jìn)一步深入研究：

減壓深拔技術(shù)有自己的適用范圍，根據(jù)原油性質(zhì)的不同，其效果也大不一樣。對于煉化技術(shù)人員來說，需要更加完善的蒸餾實(shí)驗(yàn)室分析手段，并將國內(nèi)外的分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)起來，建立一個(gè)關(guān)于原油性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫，并以該數(shù)據(jù)庫中原油的物性為基準(zhǔn)，開發(fā)出適用于各種性質(zhì)原油的模擬程序，將減壓深拔技術(shù)帶來的效益最大化。