常减压装置加工方案和工艺流程

常减压装置加工方案和工艺流程1．常减压莱馏装置在全厂加工总流程中有什么巨要作用？答：原油是由各种碳氢化合物组戌的极复杂的混合物。炼油工业的主要目的是从原油中提炼出各种燃料、润滑油、化工原料和其他石油产品（例如石油焦、沥青等）。常减压装置将原油用蒸馏的方法分割成为不同沸点范围的组分，以适应产品和下游工艺装置对原料的要求。常减压蒸馏是炼油厂加工原油的第一个工序，即原油的一次加工，在炼油厂加工总流程中有重要作用，常被称之为‘龙头”装置。一般来说，原油经常减压装置加工后，可得到直馏汽油、航空煤油、灯用煤油、轻、重柴油和燃料油等产品，某些富含胶质和沥青质的原油，经减压深拔后还可直接生产出道路沥青。在上述产品中，除汽油由于辛烷值较低，目前已不再宜接作为产品外，其余一般均可直接或经过适当精制后作为产品出厂。常减压装置的另一个主要作用是为下游二次加工装置或化工装置提供质量较高的原料。例如，重整原料、乙烯裂解原料、催化裂化、加氢裂化或润滑油加工装置的原料、焦化、氧化沥青、溶剂脱沥青或减粘裂化装置的原料等。图3—1为典型的燃料一润滑油型炼厂总流程承意图。近年来，随着重油催化裂化技术的发展，某些原油（例如大庆原油）的常压塔底重油也可直接作为催化裂化装置的原料。图3—l燃料一润滑油型炼厂总流程示意图因此，常减压蒸馏装置的操作，直接影响着下游二次加工装置和全厂的生产状况。2．根据原油的不同特点和不同的产品要求，有什么不同的加工流程？答：我国石油资源丰富，分布地域辽阔。因此，各地所产原油其性质差异极大，即使是同一油田的不同油井所产原油，由于其生成条件不同，也存在着较大差异，如果再考虑到国外原油，那么差别就更大。所以，根据不同的原油和不同的产品要求，应考虑不同的加工方案和工艺流程，以达到合理利用石油资源和最佳的经济效益。目前，国内各炼油厂的常减压蒸馏装置有近百套之多，分布在全国各地。主要加工大庆、胜利、任丘、辽河、中原、大港、南阳、玉门、新疆等原油，其加工流程根据原油性质和产品要求的不同可归纳为：l）燃料一润滑油。．除生产重整原料、汽油组份、煤油、柴油和燃料油之外，还生产润滑油组份原料（或部分生产裂化原料）。2）燃料型。除生产重整原料、汽油组份、煤油、柴油和燃料油外，还生产催化裂化或加氢裂化原料，不生产润滑油组份原料。3）燃料一化工型。除生产重整原料、汽油组份、裂化原料、燃料油之外，其轻油部分全部作为裂解原料．不生产润滑油组份原料。4）“拔头型”．生产重整原料、汽油组份、煤油、柴油、燃料油或重油催化裂化原料。不生产润滑油组份和加氢裂化原料。由于常减压装置的目的是将原油分割成为各种不同沸点“范围的组份，以适应产品和下游工艺装置对原料的要求，因而不同原油和产品要求就有不同的加工方案和工艺流程。其典型流程可分为常减压蒸馏和常压蒸馏两种。常减压蒸馏：1）三塔流程：设有初馏塔、常压塔、减压塔和附属的汽提塔。2）双塔流程：设有常压塔、减压塔和附属的汽提塔。常压蒸馏：l）单塔流程：只设常压塔和附属的汽提塔。（图3—2）2）双塔流程：设有初馏塔、常压塔和附属的汽提塔。/3．什么情况下需要设置初馏塔？答：主要根据原油性质及加工流程而定。当常减压装置需要生产重整原料、而原油中砷含量又较高时，则需要设置初馏塔（进塔温度较低）以从塔顶拔出砷含量小于200ppb侧顶油，其余的轻馏份油则因进料温度较高砷含量较高自常压塔顶分出。如大庆原油的加工流程即如此。对胜利、任丘等原油中砷含量不高的原油加工，就可直接从常压塔顶拔出重整原料。其次是在加工含硫含盐均较高的原油时，由于塔顶低温部位的H2S—HCI—H2O型腐蚀严重，设置初馏塔后，可将大部分腐蚀转移至初馏塔顶，从而减轻了常压系统塔顶的腐蚀，这样做在经济上较为合理．第三是对轻质油含量较高的原油，为降低原油换热系统及常压炉的压降，降低常压炉的热负荷，往往需要将原油换热至230℃左右后，先进入初馏塔，将已汽化的轻馏份从原油中分出，然后再将初底油进一步加热，例如国外轻质原油的加工流程。目前我国也有不少炼厂采用将换热至约230℃的原油先进入闪蒸塔，拔出轻馏分，然后再将闪蒸后的油去常压炉加热的流程。闪蒸塔顶的闪蒸气可直接进入常压塔的中部（与闪蒸油气温度相接近的塔段）。如果常减压装置内末设电脱盐脱水罐时，则增加初馏塔对稳定常压塔的操作，防止冲塔事故的发生较有好处。4．回流方式有几种，应该如何考虑？回流的方式有多种，常用的有冷回流和循环回流两种。冷回流一般指用于塔顶的过冷液回流。如果塔的热量不多，则一般只设塔顶冷回流。对于全塔热量较多的塔（如常压塔），则除采用冷回流以控制塔顶温度外，还必须采用循环回流，即自塔的某一层塔板抽出一部分液相部分，经换热冷却后重新打入塔内原抽出层上几块板的位置．这是因为如果全部采用塔顶冷回流，则一方面冷回流量必然很大，全塔的气相负荷也存在严重不均衡，使塔径加大。另一方面是由于塔顶温度低，这些低温位回流热大部分难以充分利用，而只能甩空气或冷却水冷却，因而造成热量的严重浪费。当然循环回流取走的热量要不影响产品的分离要求。根据塔的抽出侧线数，循环回流可以设一个或多个。目前很多常减压装置采用顶循环回流，其目的是减少塔顶的冷回流，以利于回收热量。中段回流的数目根据侧线数一般有一中、二中两个，其位置放置在紧靠上侧线抽出层的下面。对只生产催化原料的燃料型减压塔，由于侧线产品对分离度无要求，因此可将循环回流与侧线油在同一层塔盘抽出以简化流程。5．汽提培有什么作用？有哪九种汽提方式？汽提塔的目的是对侧线产品用直接蒸汽汽提或间接加热的办法，以除去侧线产品中的低沸点组分，使产品的闪点和馏程符合规格要求。最常用的汽提方法是采用温度比侧线抽出温度高的水蒸汽进行直接汽提。汽提蒸汽的用量一般为产品量的2—4％（重）。汽提后的产品温度约比抽出温度低5—10℃。汽提塔顶的气体则返回到侧线抽出层的气相部位。由于航煤的水含量有极严格限制，通常可采用温度比它高的另一个侧线（如常三线）通过重沸器进行间接汽提。这样做可以避免水蒸汽混人产品，同时还可避免由于水蒸汽的加入，而增大常压塔和塔顶冷凝器的负荷及污水量，因此应尽量采用间接汽提。也有些厂将航煤汽提塔顶接至减压塔顶真空系统，进行真空闪蒸，但这样会损失一部分宝贵的馏分油。6．为什么常减压塔的侧钱数有多有少？是怎样考虑的？在常减压蒸馏装置中，原油经过蒸馏可被分割为重整原料、汽油、．煤油、裂化原料、各种润滑油组分及渣油等十几种产品，其中在常压蒸馏系统和减压蒸馏系统中可各获得5一6种产品。根据多元精馏原理，每个系统都需要N—l个（N为产品个数）精馏塔才能把这些产品分离出来．由于常减压蒸馏所加工的原料为复杂的混合物，而且产品也是复杂混合物，并不要求很高的分离精度。因此，这些塔都是比较矮的。为了简化流程、节省占地和投资，可将这N—l个精馏塔合成为常、减压二个复合塔。这种复合塔实际上是由若干个精馏塔重叠而成的。例如一个常压蒸馏塔，当需要生产重整原料、航空煤油、轻柴油、重柴油和常压重油五种产品时，在塔顶可出最轻产品重整原料，在塔底可出最重产品常压重油。介于二者之间的航空煤油、轻柴油、重柴油则可在塔的不同高度通过三条侧线抽出，即侧线数应等于N－2个。减压塔的侧线数也符合这一规律。另外，根据精馏原理，为使产品合格，－需要一个完整的精馏塔来完成精馏过程，但由于常压塔是复合塔，只有精馏塔而无提馏段，因此每一个侧线产品一般还需设一个汽提塔作为提馏段，以保证产品质量。一般来说，侧线数的多少由以下几个因素确定：l）产品数的多少。即侧线数等于N—2。一般常压分馏塔和生产润滑油的减压塔都符合这一规律。2）从全塔气一液负荷分布的均匀要求，对一些生产裂解原料的常压塔或提供裂化原料的减压塔，虽然产品个数少，但为使全塔气，液负荷分布均匀，一种产品一般需从两个甚至三个侧线抽出，以减小塔径。3）为有利于全装置换热网络的优化，对一些提供裂化原料的减压塔，侧线馏份数可能只需一个，但从换热流程的优化考虑，需要使热流量均匀和具有较高的温位，因而一般也设2—3个侧线，以利于热量的回收。7．什么叫塔顶的“一段冷凝”和“两段冷凝”？各有什么优缺点？常减压装置初馏塔和常压塔的塔顶油气冷凝冷却器中，于油气处于相变过程，热负荷很大，所需传热面积相当可观。另外，处理含硫较高原油的蒸馏装置，塔顶油气多含硫化氢等腐蚀性介质，尽管有“一脱四注”等防腐措施，但塔顶冷凝冷却器还是容易腐蚀。因此，如何减少塔顶冷凝器的面积，更好地回收这部分热量及防腐，是设计与生产中应考虑的重要问题之一。所谓“一段冷凝”即塔顶油气经过冷凝冷却至出装置温度（40℃左右），成为过冷液体后，将其中一部分打入塔内作为回流，其余部分则作为产品出装置，由于回流液体温度较低，习惯称为冷回流。在设备上，回流与产品合用一个泵，一个罐。其示意流程图见图3—4。图3—4“一段冷以系统示意流程式图所谓“两段冷凝”即塔顶油气在第一级冷凝冷却器只冷到部分油气冷凝的温度，并将冷凝液作为回流打入塔内，而作为产品的部分油气进一步在第二级冷凝冷却器冷却至出装置温度。在设备上，回流与产品泵是分设的。回流罐与产品罐也是分设的。流程示意图可见图3—5。3一5“两段冷凝”系统流程示意图“一段冷凝”与“两段冷凝”相比较，各有何优缺点呢？采用“两段冷凝”能减少塔顶冷凝冷却器的总面积，这是由于两者的传热温差不同所致。在“两段冷凝”的第一段冷凝器中，由于回流油气和大部分水蒸汽在此冷凝，集中了大部分热负荷，而且传热温差较大，冷凝传热系数较高，故所需传热面积大为减少。在第二段冷却时，温差虽然小些，可是这时只有产品和少部分蒸汽需要冷凝及过冷，只占总传热负荷较小的一部分。所以“两段冷凝”所需总传热面积比“一段冷凝”所需要的少。一般初馏塔回流量比常压塔小，所以“两段冷凝”流程的优点在回流量较大的常压塔上更为突出。大型常减压装置（100万吨／年以上）采用‘两段冷凝’流程是有利的，但“两段冷凝”流程打入塔内的回流温度较高，故回流量比“一段冷凝”大，对塔顶产品的分馏有利．但泵所耗的功率有所增加。此外，回流与产品泵和罐分开，管线、仪表、流程及操作都要复杂些。从节能的观点来看，为了经济地回收热量，“两段冷凝”。也比“一段冷凝”流程有利。在采用‘两段冷凝“流程时，应适当提高回流温度，回流组成变重，塔顶温度增高，有利于换热以回收塔顶热量。另外，“两段冷凝”的第一段冷凝器实际可视为一块理论塔盘，有利于提高塔顶产品的分离精度。同时，硫化氢腐蚀也主要发生在第一段，有利于集中采取防腐措施。8．什么是“干式”减压蒸馏？有什么特点？过去，国内外炼油厂的减压蒸馏一直是沿用传统的“湿式”减压蒸馏。即向加热炉管内注入水蒸汽以增加炉管内油品流速；向塔底注入水蒸汽，以降低塔内油气分压，达到在低于油品分解的温度下，获得所需要的油品收率。减压塔一般用板式塔和两级蒸汽喷射抽空器，塔的真空度低。压力降大，加工能耗高，减压拔出率也相对较低。“湿式”蒸馏的主要缺点在于需向塔系统内注大量水蒸汽。这不但增加了蒸汽消耗，而且还加大了塔顶一级冷凝冷却器的负荷，多消耗了大量冷却水，同时还多产生了含油含硫工业污水。为了消除上述缺点，现已相继开发和推广了不同的“干式”减压蒸馏新工艺．这项技术的主要特点是改变了减压塔的传统操作方式及塔的内部结构．即在塔和炉管内不注入水蒸汽的情况下，使塔的闪蒸段在较高的真空度（一般残压2000—3332.5Pa）和较低的温度（360—370℃）下换作。为此，在塔内部结构上采用了处理能力高，压力降小，传质传热效率高的新型金属填料及相应的液体分布器，取代了全部或大部分传统的板式塔盘。另外，还采用三级抽空器以保证塔顶高真空，减压炉管逐级扩径，保证炉管内介质在接近等温汽化条件下操作，以减少压降并防止发生局部过热；采用低速转油线以获得低的压力降和温度降等。上述技术措施便构成了完整的“干式”减压蒸馏系统。目前，国内许多燃料型和少数润滑油型常减压蒸馏装置的减压系统都采用了“干式”减压蒸馏工艺，使装置处理能力提高，加工能耗降低，取得了明显的经济效益。有些加工稠油的厂，采用“干式”减压蒸馏工艺，还可在减压塔底直