800万吨年混合原油常减压蒸装置设计(编辑修改稿)

800万吨年混合原油常减压蒸装置设计(编辑修改稿)内容摘要：

厂的生产是至关重要的，它的好坏直接影响到全厂的生产。 石油对于经济的推动作用使各国普遍的感到储备石油的重要，而一些国家的经济腾飞最主要得益于石油的推动。 所以，各国都把制定长远的石油战略储备计划作为头等大事。 我国的石油储备战略启动比较晚，由于中国经济的迅猛发展，我国的石油缺口越来越大，已经对于国民经济的发展造成了严重影响。 由于我国对于石油的渴求很强，也由于国际上许多国家都把石油看作 经济发展的生命线，我国在国际上与其他国家争夺石油资源的摩擦越来越多，东海问题、南海问题都是与石油密切相关的。 近期人民辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 13 币对美元升值压力增大，美元贬值，我们储备了大量的美元，有贬值的巨大危险，因此，我们要多多储备石油，一方面防止我的外汇贬值，另一方面也为我国的安全和未来的发展，增添一些安全系数。 从目前中国三大石油公司的石油产量来看， 20xx年中国石油天然气总公司的石油产量达 ，其中海外石油产量增长由 500万吨提高到 1500万吨。 中国石化总公司石油产量达 3800万吨，海外石油产量达 300万吨。 中国海洋 石油总公司的石油产量达 4000万吨，海外石油产量达 600万吨。 而根据新一轮全国油气资源评价结果显示， 20xx年至 2020年中国石油探明储量将稳步增长，年均探明 8亿至 10亿吨，石油产量持续上升将达十五年以上。 来自中国石油经济技术研究院的专家就《国内油气价格政策变化趋势》作了报告。 报告指出，我国成品油价格机制有进一步改革的必要，这是由于现行的成品油价格机制使政府承担的压力过大；我国面临越来越突出和紧迫的石油安全形势；持续的大量补贴难以为继，不利于消费者观念的转变；一旦高油价常态化，将给深化成品油价格形成机制改革 增加难度；随着中外自贸区建设的加快，国内外成品油价格必将加速接轨。 未来我国成品油改革的趋势是坚持市场化改革方向、渐进式改革方式，加强税收调节作用，配套政策同步跟进。 我国常减压蒸馏装置在提高常减压蒸馏技术水平方面采取的先进适用技术 ,如装置大型化技术、延长装置运行周期的技术、节能降耗技术、提高拔出率技术、多产柴油技术、先进管理和控制技术等 .提出了开展炼辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 14 油厂集成设计和油品脱金属剂研究的建议。 但总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拔出率方面存在较大的差距。 最近几年，随着我国炼油工业的发展，为缩短与世 界先进的炼油厂的差距，我国新建蒸馏装置正向大型化方向发展，陆续建成了镇海、高桥 800 万 t/a 及西太平洋 1000 万 t/a 等大型化的蒸馏装置，其中高桥为润滑油型大型蒸馏装置，拟建的大型蒸馏装置也基本为燃料型。 我国蒸馏装置存在的问题 虽然我国经过了 50 年的发展，设备技术有了长足的进步，但我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拔出率方面存在较大 [6]差距。 现有原油的常减压蒸馏过程存在如下几个方面的问题。 (1)能耗大 常减压蒸馏是一个 耗很高的过程，但是能量利用率 很低，这主要是由两个原因造成的。 ① 组分过热 由于常压蒸馏是一个一次闪蒸过程，所以每一种油品都需要加热至 同样的温度，为了保证拔出率，油品要加热到较高温度。 常压炉出口温度一般在 365℃～ 370℃，部分产品如汽油、煤油馏分沸点比较低，无需加热到这样温度，这不仅增进增加了工艺用，而且 由于这些轻组分处于过热状辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 15 态，导致塔内汽液分布不合理，塔顶温度过高，对产品质量也有一定影响。 ②冷料多次汽化 初馏塔仅塔顶处出轻质油品，由于塔顶采用冷回流，使一部分已经汽化的轻质油品又变成液体，进入常压炉二次加热汽化，因此增加了 常压炉负荷。 (2)油品质量不好油品存在重叠度大、馏分范围宽等问题，其原因是： ①一次蒸馏汽化由于现有的常压蒸馏过程是从原有的釜式蒸馏过程演化 来，一次进料轻重组分都连续地从塔底加入，塔内 度混合严重，即使有汽提塔也不可避免地存在组分分割不清晰 的现象。 ② 中段回流引起的反混，常减压蒸馏塔由于塔顶冷回流导致塔上部过热、汽液相负荷过大，为解决这个问题，一般采用中段回流。 中段回流虽然改善了汽液相负荷的分布，但也引起 了 度反混，使得传质效率下降，降低了塔板效率，最终结果是导致产品质量的下降。 (3)轻质 油拔出率不高 [7] 现有常减压蒸馏过程中轻质油收率低于原油中应有的收率，这是因为采用目前这种过程，原油在三个塔中都是一次汽化进料，各塔都没有提馏段，塔底液相受相平衡 限制，轻重组分不 完全分离，不可避免 的会使减压馏分的馏程范围宽， 这样，不仅影响了减压馏分的质量，同时也降低了常压部分轻质油的收率。 由于轻质油价值远高于重油组分，如果能将这部分轻质油在常压部分作为常压馏分拔 出，也将会带来可观的效益。 总之，常减压蒸馏过程虽然是一个成熟工艺，但从根本上还存在一些问题。 辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 16 造成众多不合理的根本原因在于该过程采用了一 次闪蒸汽化、无再沸器、无提馏段的非完全塔结构，由于塔型及工艺流程的组织不当，造成了常减压蒸馏目前的不合理状况。 因此，对现有常减压过程从工艺流程到塔的结构提出改进很有必要。 常减压蒸馏的节能改造用以降低能耗 在炼油企业中，常减压蒸馏是重要的原油一次加工装置，它的加工能力是炼油企业加工能力的重要标志，一次加工能力的高低亦是炼油企业综合技术实力的具体体现。 常减压蒸馏装置承担着从原油中分离出为下游二次加工装置提供原料的作用。 常减压蒸馏装置在石油加工过程中不但加工规模较大，其占炼油综合耗能的比例也是十分值得关 注的，常减压蒸馏装置的能耗在整个炼油厂的耗能中占 10％～ 30％ [8]，可见降低常减压蒸馏装置的能耗，对降低整个炼油企业的综合能耗，提高炼油企业综合效益意义十分重大。 常减压装置主要能耗 常减压装置能耗主要有加热、冷却、设备散热、抽真空及动力消耗构成则分别采用了 ① 选择高性能换热设备恰当地选择和使用高性能换热设备，如螺纹管换热器、波节管换热器、螺旋管换热器、铝翅片式空冷器、板式空冷器等，以提高换热效果 J。 ② 减少装置动力消耗要根据装置负辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 17 荷情况，选择机泵适当的工作点，减少不必要的冷换设备压力损失 J，例如减渣泵、减三线回流泵根据装置的实际负荷进行适当的切削降低了动力消耗；合理选择调节阀压降，严格控制物料出装置的边界条件，尽可能减少机泵的动力消耗。 余热回收 余热回收是常减压装置节能核心，装置设计时尽可能对现有工艺流程用能情况进行综合分析，采取了以下工艺节能手段；① 利用了窄点技术优化换热网络，减少加热炉负荷，目前常减压装置的原料换热终温达到了302℃左右；② 优化操作条件和物料平衡，并通过装置问的热联合来达到各中间产品的热出料，将减三线、减四线部分作为催化的热进料；③ 采用热管技术利用 烟气预热加热炉的空气，降低常压炉和减压炉的排烟温度，提高炉子热效率；④ 重视设备和工艺管道的保温管理，减少散热损失。 ⑤ 充分利用常压的中段回流产生蒸汽降低装置的蒸汽消耗量，例如：利用常一中生产 10 t／ h的 0． 35 MPa的蒸汽用于常压塔底吹气；利用常二中生产 15 t／ h的 1． 0 MPa蒸汽用于减压塔的蒸 汽抽真空系统 [7]。 常减压装置进一步行的节能措施； (1)引入真空水环泵技术进一步降低目前的减压抽真空系统的蒸汽消耗量。 目前惠炼 1200 t／年的常减压装置采用美国格林汉姆的蒸汽抽真空系统，虽然能够满 足生产需要，但是每小时合计消耗 1． 0 MPa蒸汽 20 t左右。 并且需要大量的循环水将蒸汽冷凝。 辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 18 如果引入真空水环泵技术替代三级抽真空，甚至能够替代二级抽真空系统势必进一步降低目前的减压抽真空系统的蒸汽、冷却水的消耗量。 (2)充分利用变频技术。 生产操作过程中要求将机泵出口调动阀、控制阀的上下游阀尽量全开，利用控制阀调节压降，利用变频泵的转速来调节流量。 严格控制物料出装置的边界条件，尽可能减少机泵的动力消耗。 (3)利用 APC技术。 控制装置的“安、稳、长、满、优”的生 产。 加热炉的能耗问题是炼油厂非常关键的问题，将 需要加热的低温介质脱后原油引入对流室末端，将增加对流室吸收热量，对提高管式炉，减少燃料消耗具有重要的意义，提高加热炉的热效率已成为炼油企业节能降耗、降低炼油成本、 提高经济效益的重要环节，在炼油行业中，原油的常减压蒸馏是最主要的分离过程，其能耗在整个炼油工艺过程中除催化裂化外是最大的茂名分公司 3 常减压蒸馏装置采用换热网络的优化运行，能耗明显降。 提高常减压装置产品的产率 提高轻质油收率 常减压蒸馏装置，它一般包括电脱盐、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。 常减压蒸馏装置是所有炼油厂的龙头装 置，在各炼油厂中占有举足轻重的地位，中国石油大学科技集团胜华教学实验厂北常减压蒸馏装置换炼胜利管输油后，通过改变常压塔塔盘开孔率、调节常压塔汽提蒸汽量和常压炉辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 19 出口温度、常压过汽化油并入常三抽出线等措施，控制常压塔底油 350℃前馏分含量小于 5，使常压轻质油收率提高约 4％～ 5％。 同时又增大减 —油系统的输送能力和冷却能力，使减一线收率上升 2％～ 3％选用原油蒸馏一渣油加氢预处理 催化裂化加氢裂化工艺为框架的重油加工工艺流程，炼油厂的综合商品率达到 93% ；轻质油收率为 81% ，比我国炼油厂平均水平高 7个百分点；汽油 、柴油产品质量全部满足欧Ⅲ排放标准要求、部分产品达到欧Ⅳ排放标准要求，经济效益显著 [9]。 海南炼油厂以提高轻质油收率、合理利用原油资源生产更多优质产品的设计理念、方案和实施效果，选用原油蒸馏一渣油加氢预处理一催化裂化加氢裂化工艺为框架的重油加工工艺流程，炼油厂的综合商品率达到 93%；轻质油收率为 81%，比我国炼油厂平均水平高 7个百分点；汽油、柴油产品质量全部满足欧Ⅲ排放标准要求、部分产品达到欧Ⅳ排放标准要求，经济效益显著。 火用分析方法在炼油厂常减压蒸馏装置能耗评价中的应用 采用火用分析方法对炼油 厂常减压蒸馏装置能耗进行评价 ，建立 了常减压蒸馏装置及各设备的火用分析模型，定义 了火用效率、丸用损率等评价标准。 基于测试数据对装置各设备火用损失进行 了计算。 结果表明，常减压加热炉的火用效率较低 ，分别为 41． 5 和 44． 1 ，常压炉、减压炉、常压塔、减压塔 、换热器等设备的火用损率较高。 炼油厂在生辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 20 产燃料和化工原料 的同时，其自身也消 耗了大量的能量。 常减压装置是石油炼制的第一 道工序，应用广泛 ,对炼油厂能耗的影响仅次于催化裂化装置。 对于常减压蒸馏装置的能耗分析与节能评价有一定报道 ，如运用过程 系统三环节能量结构理论 ，对常减压装置进行了基于热力学第一和第二定律的用能分 [10]。 三环节理论把炼油过程用能归结为能量的转换和传输 、工艺利用及能量回收 3个环节 [11]~ [14]，该方法以热量和功作为两大主线 ，将能耗分为反应热、物流有效热、泵机组功耗油品冷却、气体压力能损失和散热损失等 6 项来考虑。 除了能量平衡分析外，采用炯分析可 以深入考虑能量品位差异，指出能量在质的方面的利用程度和损失情况 ，也得到较多的应用。 火用分析方法基于热力学第一和第二定律 ，以物料平衡和能量平衡为基础 ，计算 出各物流 和能流的值。 分析时需根据有关要求现场测定或收集装置运行数据 ，部分数据需基于物料平衡和能量平衡等原则予以适当修正。 火用分析法以不可逆过程中体系炯的减少为依据，指出能量在 质的方面的利用程度和损失规律，揭示能量利用程度的实质。 常压塔回收柴油通常很困难，因为分馏部分的液体 /油汽 (L／ V)摩尔比通常不到 ，而在减压塔中是 ～。 在减压塔中没有柴油产品侧线，要得到高柴油收率是不可能的。 鉴于提高常压塔的柴油收率，需要有辽宁石油化工大学毕业设计 (论文 )用纸 21 更好的汽提、更高的闪蒸段温度，较低的操作压力、较大 的柴油／常压瓦斯油分馏塔回流或更好的分馏效率，改造的投资很大，效果并不理想。 一种相对低投资的方案就是改造减压塔，把含 50％～ 60％或更多柴油的常压瓦斯油直接送进减压塔闪蒸，从减压塔顶侧线生产柴油。 美国一家大炼油厂按照该方案改造，投资不到 300万美元，柴油收率提高 40％。 加工中重质原油或混炼重质原油的炼油厂，提高减压瓦斯油的切割点，从而提高减压瓦斯油的拔出率，多产催化裂化或加氢裂化原料，是用好用足石油资源和提高炼厂经济效益的一项重要举措。 加工轻质原油的炼油厂，减压蒸馏装置的进料易于汽化，一般减压瓦斯油的切割点 和拔出率都较高，而加工重质超重质原油的炼油厂，减压重瓦斯油的实沸点切割点通常都不大于510℃，焦化装置的进料中含有占原油加工量多达 5％～ 7％ (体 )可回收的减压瓦斯油，在焦化过程中 10％～ 15％ 的减压瓦斯油转化为焦炭，既浪费石油资源又浪费焦化装置的加工能力。 通常原油的实沸点蒸馏曲线表明，在 510～ 593℃之间，实沸点蒸馏温度变化 11℃ ，减压瓦斯油收率就变化 1％ (体 )。