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炼油常减压装置中减压塔技术优化

  
评论: 更新日期:2016年08月25日
对某厂减压塔三线集油箱支撑梁局部部位产生腐蚀的原因及改进措施进行了研究。对支撑梁蚀坑形貌的检查和分析表明该腐蚀为小孔腐蚀。对支撑梁的化学成分分析及对机械性能的检验表明支撑梁的材质发生了误用,0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢误用为00Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢。对支撑梁的金相检验表明其基体组织正常。电子探针的分析结果表明支撑梁局部腐蚀部位外表面的腐蚀产物中含有S^2-和Cl^-。通过分析小孔腐蚀机理和腐蚀条件,提出3种解决方案:应采用00Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢;限制并降低进入减压塔内的常压重油中的杂质含氯的无机盐和氧的有机化合物的含量;采用阴极保护的方法。
1.1在燃料型常减压塔蒸馏过程中,一般常压蒸馏切割直馏汽油、煤油、轻柴油、重柴油等馏分,这些馏分经过简单精制和调合成为合格产品;减压蒸馏切割二次加工原料,如催化裂化原料、加氢裂化原料等,这些原料经过轻质化、补充精制和调合后,生产汽油和柴油等产品。这种常减压蒸馏工艺一直被各大炼油厂使用。由于常压塔进料段气液分离是一次闪蒸过程,而提馏段汽提又难以实现轻组分完全汽化〔1〕,因此常压渣油中必然含有部分柴油馏分。这些柴油馏分在减压塔中与重质组分一起被分离用作二次加工原料,要生产合格产品尚需经过裂化、精制等过程,而且柴油馏分经过裂化后,部分变为较轻的汽油、液化气等〔2〕。这不仅降低了一次加工柴汽比,而且增加了二次加工负荷,增加了单位炼油成本。
1.2目前,国内针对该问题主要有两种解决方案:一是改造常压塔提馏段;二是减一线馏分油返常压塔回炼。由于装置固有条件限制了常压塔提馏段的改造,以及减一线馏分油回炼必然增加装置能耗〔3〕因此对燃料型减压塔上部进行改造,由减一线直接生产柴油组分,取得了明显效果。
2.1设计原则
2.1.1)尽量利用原有设备,少动改,以节约投资.
2.1.2)尽量缩短施工工期,全部设计动改保证在1个月的检修时间内施工完.
2.1.3)尽可能不增加新设备,不改变平面布置.
2.1.4)尽可能不增加公用工程消耗,不增加三废排放量.
2.2设计规模及目的
2.2.1)设计规模按常压进料30010,相应减压系统进料24010规模设计.
2.2.2)改造目的改进减压系统工艺流程和换热流程,合理利第4卷第4期胜利炼油厂第二常减压装置系统技术改造成功47用热源.改进减压塔内部结构,提高拔出率,满足后续加工装置对原料质量的要求并提高本装置的经济教益.减压塔塔体及内构件采用耐腐蚀性能好的材质.延长设备使用寿命,解决减二线蜡油铁离子含量超标的问题.
3.1.1)取消减四线重洗涤油流程,消除了重洗涤油返混遣戚的重组份夹带,使减二,减三线油残碳值高的问题得到了解决.减四线油经换热后与减压渣油合并去重油加氢装置.
3.1.2)取消减三线内回流,轻洗涤油改由减三线蜡油回流.便于流量控制和取得好的分馏效果.减三线泵由150--150更换为250--150,并增加一台减三线油冷却器.
3.1.3)减底渣油与减四线油合并前.引出一路至沥青装置.保证沥青原料质量.(4)换热流程进行局部调整.
3.2.1)为降低减压塔压力降,提高真空度,提高分馏效率,减少重组份携带,对塔内填料和塔板进行改造更新.将重洗涤段的舌型塔板改为规整填料.使之允许更高的空塔线速.将原,ⅲ段英特洛克斯填料改为高效波纹板规整填料.
3.2.2)为提高塔内填料分离效果.减少重组份携带,对进料分配器和液体分布器进行改造.使气,液均匀分布.加大了减压塔内进料分配器与上部洗涤段之间的空塔高度.
3.2.3)下部集油箱改为新型结构,降低压降,提高拔出率.33塔体及内构件更换材质,提高耐腐蚀性能,保证减二线蜡油铁离子含量达标.塔体上部选用耐腐蚀的405复合钢板,下部选用耐腐蚀性能极佳的317复合钢板,内构件全部采用316或317不锈钢.
某公司常减压蒸馏II套装置加工能力为2Mt/a,原设计为润滑油型常减压蒸馏。在保持原工艺流程不变的情况下,一直按照燃料型常减压蒸馏操作,加工原料为油田的石蜡中间基原油和石蜡基原油的混合油。由于装置没有重柴油采出流程,受轻柴油质量限制,常压渣油中370℃前的馏分含量一般为15%~17%,对应原油的实沸点蒸馏数据,常压馏分汽柴油仅切割到原油实沸点的333℃,大量柴油组分进入减压塔,随催化裂化原料进入二次加工流程。因此,装置现有操作工艺已经不能够满足增产柴油的需要,有必要进行改造。
常压塔提馏段现有塔盘4块,可供改造空间不足以满足分馏出全部柴油的要求,加上减一线、减二线分馏效果均比较差,减一线馏分油370℃前馏出量一般在60%、减二线馏分油370℃前馏出量一般在50%,单纯的减一线馏分油返常压塔回炼除能耗增加外,还不能完全解决柴油组分进入催化裂化原料的问题。因此,提出对减压塔上部进行改造的技术方案,要求改造后的减一线直接生产柴油馏分,且减一线柴油馏分与催化裂化原料之间要基本实现清晰分割,以最大限度地在蒸馏装置上增产柴油馏分。
 具体改造要求是:减一线馏程95%点(D86)温度不大于365℃;减二线365℃(D86)以前的馏分含量<3%;改造利用减压塔现有空间,减压塔塔体不加高。
某公司委托合作单位对减压塔进行了全塔工艺计算后,认为在减一线采出柴油馏分是完全可行的,并进行了工艺设计。分析本次减压塔的改造,主要难点是塔内空间的局限性限制了相关工艺设计,具体有以下几点:
3.3.1)因常压塔塔底油中含柴油馏分较多,改造后减一线产品的量明显增加,要求塔顶循环段必须有足够的换热面积,一方面保证减一线产品的抽出量,另一方面保证减压塔顶的温度控制,避免柴油馏分从减压塔顶损失和影响减压塔顶真空度。
3.3.2)要保证减一线和减二线之间有足够的分离效率,就要保证分离段内有一定的液体喷淋密度,即减一中取热较大,必须保证塔内换热面积及换热效率。
3.3.3)要满足减一线出柴油且减二线柴油馏分尽量少,要求减一线和减二线之间要有足够的塔板数或适当的填料高度。
针对以上难点,结合改造要求和利用现有减压塔空间,制订改造方案如下
3.3.3.1)原塔顶循环段塔径为3.4m,塔顶循环换热段填料为1.8m高的50号因特劳克斯填料。填料段下面是球形封头变径段,以下是主体部分,直径为6.4m。塔顶循环集油箱在变径段以下Φ6.4m处。本次改造将塔顶循环段改造为换热效率高的BY-ⅡA填料,填料高度为2m,配合以高效液体分布装置。将集油箱设置在Φ3.4m的塔节上,以节省塔内空间。减一线将塔顶循环冷凝下来的液相通过集油箱采出。考虑热量调节和流量调节的难易程度,本套集油箱设置了内回流结构,当需要用流量调节产品质量时,启用内回流结构进行调节。
3.3.3.2)原减一中段在Φ6.4m处采用23号和24号2块塔盘换热。本次改造将减一中段改造为换热效率高的BY-ⅡA填料和换热效率较高、通量很大的BY-ⅠA填料,以适应填料段内气液负荷的变化,BY-ⅡA填料在上面,填料层高度为0.4m,BY-ⅠA填料在下面,填料层高度为0.8m,配合高效液体分布装置,保证了减一中段的充分换热,同时又降低了压力降。为充分利用球形封头处的塔内高度,本次改造采用Φ5m的套筒将原塔在塔内缩径。将特别设计的集油箱设置在填料段下面,即保证减一中馏分的抽出,同时也保证塔内回流。
3.3.3.3)原减一线和减二线间的分离段只是21号和22号2块塔盘,分离效率远远不够。同时原塔在减二线和减二中之间有19号和20号2块塔盘用作分离。现在减二线及以下各侧线产品都作为催化裂化原料,相互之间没有分离要求,因此本次改造将19、20、21和22号塔盘全部拆除,采用效率很高的BY-ⅢA填料,并配合以高效的液体分布装置进行分离。由于本段需要一定的液相喷淋密度,以保证填料效率的充分发挥,本次改造也采用了Φ5m的套筒将原塔在塔内缩径。
3.3.3.4)由于空间限制,减一线产品与减二线产品仍不能脱空,减二线馏分中仍含有部分柴油馏分。本次改造利用原汽提塔对减二线产品进行汽提,并将此汽提塔改造为规整填料塔,使减二线产品达到365℃(D86)以前的馏分含量<3%的要求。
3.3.3.5)减二线以下保留原塔板,
 
本次改造于常压操作基本不变,改造前后的减压塔上部操作条件及产品馏程分别表1和表2。
 
表1 改造前后减压塔上部操作条件

 

   称
 改造前
改造后
设计
原油加工量/t.h-1
185
175
214
塔顶温度/
91.7
92
90
顶循流量/ t.h-1
28.0
28.8
61.0
顶循返塔温度/
40~50
40~50
70
减一线馏出温度/
98.5
216.8
155.8
减一线馏出量/ t.h-1
3~5
12.2
16.1
减二线馏出温度/
215
280
274.9
减二线馏出量/ t.h-1
8.0
9.44
21.8
减二线汽提蒸汽量/kg.h-1
0
100~150
200
减一中馏出温度/
178
255.5  
248.4
减一中返塔温度/
120
118.4
150
减一中流量/ t.h-1
16.7
30.6
75.3
 
 
 
 
 
表2改造前后减压塔上部产品馏程

 

项 目
馏程/
初馏点
2%
5%
10%
50%
90%
95%
98%
改造前
 
 
 
 
 
 
 
 
减一线
240.5
251.5
269
276.5
324
383
405
412
减二线
265
302
312
322
371
414
425
431
改造后
 
 
 
 
 
 
 
 
减一线
274
283
290.5
297.5
324.5
350.5
356.5
359.5
减二线
351
368
375
383
408
458
472
 
设计
 
 
 
 
 
 
 
 
减一线
254.9
259.2
266.4
280.5
327.4
358.2
364.7
369.5
减二线
351.6
362.1
368.8
372.0
387.6
411.8
416.9
420.4
 
 
 
 
 
 
 
 
 
从表1和表2数据可见,通过本次改造,减一线柴油产量为12.2t/h,日增产直馏柴油292.8t,增加直馏柴油收率7%,最大限度地提高了一次加工柴汽比。减一线柴油馏程98%点为359.5℃,减二线催化裂化原料VGO馏程2%点为368℃,基本实现了直馏柴油与催化裂化原料VGO的清晰分割,达到了预期的改造目的。
经过半年的运行,依据原油实沸点蒸馏数据与改造后装置实际收率数据得出,此次改造将常减压汽柴油馏分切割到了原油实沸点的370℃,比改造前提高了37℃。因减少催化裂化原料、增产直馏柴油,每年仅减少催化裂化、加氢精制二次加工成本就为公司降本增效2 200万元以上,如考虑因二次加工带来的高附加值产品收率损失,则经济效益将更为显著。
原料和产品改造前后原料和产品品种不变原料为常压塔底重油,产品为减顶油,减一,二,三,四线蜡油和减底渣油.改造前后产品质量变化情况见表.襄1改造前后产品质量变化情况仙气镍合利用工程主要操作参数改造前后主要操作数据见表2.表2改造酋后主要操作戤据7改造效果及主要技术经济分析减压部分技术改造由设计院承担,完成施工图设计并标定考核均达到了预期指标.开工操作平衡,运行良好,效果明显,效益显着.各项经济技术指标达到了装置历史的最好水平.
3.4.1)取消重洗涤油流程后,降低了能耗,简化了操作.
3.4.2)减压馏份油重叠度减少.干点等质量指标很容易控制.产品质量明显提高.减二线油铁离子含量降至1.2,满足了装置对原料质量的要求.减三线做为催化裂化原料,质量大为改善.外观色度由原来的深褐色变为浅黄褐色,残炭值不大于1%,做催化原料可减少生焦量.多产轻油,提高催化装置的经济效益.

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