原油加工过程首先将原油先按不同产品的沸点要求,分割成不同的直馏馏分油,然后按照产品的质量标准要求,除去这些馏分油中的非理想组分;或者通过化学反应转化,生成所需要的组分,进而得到一系列合格的石油产品。

炼油厂首先必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工过程中的分离问题。蒸馏正是一种常用的最经济和最容易实现的分离手段。

几乎所有炼油厂中原油的第一个加工过程就是原油蒸馏(称为龙头),例如拔顶蒸馏和常减压蒸馏等。所谓原油一次加工,主要指原油蒸馏。

蒸馏装置,一般叫常减压装置。常减压蒸馏装置是炼油企业最重要的装置之一,炼化企业的产能多少万吨/年(如没有特指)就是指常减压蒸馏装置的常压塔的年处理能力。常减压蒸馏装置的规模决定炼化企业的加工油种、渣油收率还有炼油利润。了解、研究常减压蒸馏装置,是石油化工研究者必备的一门功课。

汽油 ………….<130℃

煤油 ………….130~250 ℃

柴油 ………….250~300℃

重柴油………. 300~350 ℃

蜡油………….350~520℃

渣油………….>520 ℃

一般的常减压蒸馏装置由几大部分组成:

1)电脱盐系统

2)初馏塔(部分装置或者炼油厂可能没有)

3)闪蒸塔(部分装置或者炼油厂可能没有)

4)常压塔

5)减压塔

常减压蒸馏装置工艺流程一般有三大类:

1)电脱盐---常压塔---减压塔

2)电脱盐---闪蒸塔---常压塔---减压塔

优点是加热炉的负荷低、轻烃回收率高,一次性投资相对较低等;缺点是后续要设置压缩机,维护较为困难。

3)电脱盐---初馏塔---常压塔---减压塔

优点是可以预脱水、脱硫化氢、防止常压塔冲塔等,操作也较为灵活,并可以分担常压塔负荷;缺点是流程较为复杂、投资高(设置轻烃回收可以节省部分投资)、初定石脑油的含砷较高。

电脱盐

常规的电脱盐系统,通常只设计一级电脱盐罐,但是随着全球原油产量衰减较快,如要增加原油采出量,开采就需要使用大量助剂,这就增加了原油里面的盐含量。受此影响,多数新设计的常减压蒸馏装置,不得不采用两级电脱盐罐,以降低加工原油的盐含量。影响电脱盐操作的主要因素有,破乳剂的选择、原油停留时间控制、注水量的控制及温度压力等等。

初馏塔

原油经过电脱盐系统后,再经过换热器换热,进入初馏塔。塔顶拔出部分的石脑油,经过冷却、分离后,轻石脑油作为化工原料、重石脑油作为重整原料。塔底部分继续经过换热器换热后,进入常压炉加热、升温,送入常压塔进行馏分切割、分离。初馏塔的主要产品有轻石脑油、重石脑油、初顶气(去轻烃回收)。

常压塔

初馏塔底油经过换热、加热炉升温至360—380°C,进入常压塔进行切割、分离。一般的常压塔设置有三个中段回流,分别是常顶油循环、常一中循环、常二中循环。

常压塔的主要产品有常顶气、常顶油(石脑油)、常一线(航煤)、常二线和常三线(柴油)以及常底油(蜡油及渣油混合物,如北方炼油厂加工轻质原油的,可以直接进催化裂化装置,例如长庆石化)。

减压塔

常底油经过常底油泵升压后,进入减压炉加热至380—410°C后,进入减压塔,进行切割、分离。一般的减压压塔设置有三个中段回流,分别是减一线循环、减二线循环、减三线循环。减压塔的主要产品有减顶气、减顶油和减一线(柴油)、减二线和减三线(蜡油)以及减压渣油(也可以说是沥青)。

常减压蒸馏装置主要产品:

初馏塔 — 轻烃,轻、重石脑油

常压塔 — 轻烃、航煤、柴油及常压渣油

减压塔 — 轻烃、柴油、蜡油及减压渣油(沥青)

操作参数

常规的常减压蒸馏装置指标如下:

1)常压塔拔出率50.08%、减压塔拔出率31.45%,轻质油收率54.45%,总拔出率81.53%;

2)设计能耗为453.43MJ/t,原油换热终温294°C,加热炉热效率92.5%;

3)常压炉出口温度375°C、减压炉出口温度400°C。

主要设备操作参数

作为常减压蒸馏装置,除了装置总拔、轻油收率外,主要关注的参数有几个:电脱盐脱后含盐量、常减压炉出口温度、减压炉出口温度以及渣油500°C馏出量。

原油经过电脱盐脱后含盐量,影响后续常压塔、减压塔的操作,一般而言,电脱盐后含盐量都不大于3.0mg/L。原油含盐量较高,主要是油田不断采用新的技术,如碱驱、蒸汽驱油和化学驱动油等以增加原油产量,导致原油的含盐量不断增加。

如果原油中的无机盐(主要是油田助剂)进入常、减压塔,在高温环境下,容易水解生成HCl,HCl与水一起冷凝下来后,会形成强腐蚀性的盐酸溶液,造成常、减压塔顶系统的腐蚀,因此,控制脱后原油的含盐量、加强常减压蒸馏装置的“一脱三注”就更为重要。

一般来说,常减压蒸馏装置最关心的就是渣油500°C馏出量,如何控制常减压蒸馏装置500°C的馏出量呢?这里就要说一说减压深拔。国内常减压蒸馏装置的减压渣油切割点温度为535—540°C,新设计的大型常减压蒸馏装置减压渣油切割点温度为565°C,个别装置甚至达到580°C。通常说的减压深拔,是指减压渣油切割点温度为565°C以上。

就常减压蒸馏加工的原油而言,低硫、金属含量低的石蜡基原油,不需要减压深拔;高硫、金属含量高的原油,需要减压深拔。减压深拔的好坏,第一个就与减压炉出口温度有关,要减压深拔,必须提高减压炉出口温度。

常减压蒸馏装置在进行减压深拔时,减压炉出口温度控制410—430°C,较一般的常减压蒸馏装置增加30°C左右。减压加热炉的停留时间控制在40S以内,主要是防止减压渣油停留时间过长,减压渣油在炉管内结焦。减压深拔虽然可以提高蜡油收率、轻油收率、装置拔出率,但是却会增加装置的能耗。

常减压蒸馏装置设计加工的原油决定了其能加工原油的API°范围,国内沿海的炼油厂及新建的大炼化项目,设计的API°都是28—33的,是不能加工API°大于33以上的美国原油,如果加工的话,常压塔的负荷过高,会引起常压塔“冲塔”,从而导致整个常减压蒸馏装置物料分布混乱、从而导致装置停车。一般的操作是装置降负荷加工(降至正常负荷的50—70%)、混和其它重质原油后再加工。

小结:

  • 常减压蒸馏装置控制电脱盐脱后含量,主要是防止后续的常、减压塔顶腐蚀;

  • 控制减压渣油500°C温度馏出量主要是减少渣油产品;

  • 常减压蒸馏装置设计油种决定了其加工原油的API°。

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阀门与执行机构

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