劣質(zhì)原油的兩段減壓蒸餾技術(shù)流程與實(shí)施

1、劣質(zhì)原油的兩段減壓蒸餾技術(shù)流程與實(shí)施經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)能源需求急速增加,各種石油資源被廣泛開(kāi)采利用,劣質(zhì)原油的產(chǎn)量和加工量也逐年上升.加工劣質(zhì)原油給煉化企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也帶來(lái)了許多亟待解決的問(wèn)題.近年來(lái),對(duì)劣質(zhì)原油的加工多有研究,包括有:全廠加工總流程、裝置的配置;設(shè)備和工藝管道的選材;原油蒸餾裝置的一脫三注;低溫部位腐蝕監(jiān)測(cè);注入高溫緩蝕劑等,煉油生產(chǎn)裝置已能夠更好地適應(yīng)加工劣質(zhì)原油的需要.針對(duì)高硫、含酸等劣質(zhì)原油的加工,煉油及石油化工企業(yè)往往采用渣油加氫處理和延遲焦化并存的重油加工技術(shù)路線,以達(dá)到提高輕質(zhì)油收率,減少項(xiàng)目投資的目的.在原油加工總流程對(duì)各生產(chǎn)裝置的要求中,常減壓蒸餾裝置

2、大多是生產(chǎn)石腦油、煤油、柴油、輕蠟油、重蠟油和渣油的方案.為了滿足全廠原油加工總體方案的需要,常減壓蒸餾裝置多采用初餾(閃蒸)→常壓蒸餾→減壓蒸餾的技術(shù)路線.原油常減壓蒸餾的工藝過(guò)程是加熱、汽化、冷凝、冷卻、傳質(zhì)、傳熱密切結(jié)合的物理過(guò)程.換言之,裝置需要消耗一定的能量,通過(guò)上述過(guò)程把原油分離成滿足二次加工裝置需要的各種餾分.恰如其分地分離原油各餾分段,是常減壓蒸餾裝置的基本任務(wù),也是必須重視的首要問(wèn)題.任何分餾的不足都會(huì)影響到目標(biāo)產(chǎn)品的收率和質(zhì)量,并直接影響到下游裝置的生產(chǎn)和全廠的經(jīng)濟(jì)效益.而任何過(guò)分的分餾,都將會(huì)增加不必要的投資并消耗過(guò)多的能量.因此,原油常減壓蒸餾的工藝

3、流程和設(shè)備配置必須在滿足生產(chǎn)任務(wù)要求的同時(shí),恰如其分地分離原油.這直接關(guān)系到目標(biāo)產(chǎn)品的收率和質(zhì)量,也與裝置的建設(shè)投資、能量消耗緊密關(guān)聯(lián).1 常減壓蒸餾裝置的一般流程.近年來(lái),劣質(zhì)原油加工多采用渣油加氫處理和延遲焦化并存的重油加工技術(shù)路線.根據(jù)項(xiàng)目總體規(guī)劃,常減壓蒸餾的工藝流程在滿足加氫裂化裝置原料的基礎(chǔ)上,一般多采用外甩一部分常壓重油作為渣油加氫處理裝置原料的方案,以減少減壓蒸餾的加工負(fù)荷;再通過(guò)采用減壓深拔技術(shù),提高原油的切割溫度,以達(dá)到降低減壓渣油收率、得到更劣質(zhì)的焦化原料、改善渣油加氫處理裝置原料質(zhì)量的目的.該方案的基本流程見(jiàn)圖 11.1 流程特點(diǎn).在常減壓蒸餾的一般流程中,常壓蒸餾部分

4、主要完成原油中石腦油、煤油、柴油餾分的分離,外甩一部分常壓重油減少了減壓蒸餾部分的加工負(fù)荷,達(dá)到降低投資和節(jié)省能耗的目的.減壓蒸餾的主要目的有兩個(gè):(1)生產(chǎn)加氫裂化原料,通過(guò)調(diào)整輕、重蠟油的分離精度和減壓蒸餾部分的加工量,滿足加氫裂化裝置原料的質(zhì)量和數(shù)量要求.(2)生產(chǎn)焦化原料,減壓渣油一部分作焦化原料,一部分作渣油加氫處理裝置的原料,通過(guò)調(diào)整減壓蒸餾的拔出深度來(lái)調(diào)節(jié)焦化原料的質(zhì)量,提高減壓蒸餾拔出深度可以達(dá)到生產(chǎn)更劣質(zhì)的焦化原料、改善渣油加氫處理裝置原料的目的.1.2 流程的不足.常減壓蒸餾的設(shè)計(jì)思路是恰如其分地分離原油,根據(jù)原油性質(zhì),在滿足全廠總體加工方案、裝置配置和產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下

5、,采用恰當(dāng)?shù)牧鞒?把原油分離成滿足后續(xù)生產(chǎn)裝置需要的各種餾分.前述原油常減壓蒸餾一般流程存在著如下不足:(1)常壓重油外甩盡管可以減少減壓蒸餾部分的加工負(fù)荷,達(dá)到降低投資和減少能量消耗的目的,但是會(huì)損失一部分直餾柴油.在裝置生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),常壓重油中會(huì)溶解一部分柴油餾分,一般情況可達(dá)到 8%左右,這部分柴油隨著常壓重油作為渣油加氫處理原料,經(jīng)過(guò)催化裂化和產(chǎn)品精制,最終成為商品.顯然,該部分柴油的加工消耗了渣油加氫處理裝置和催化裂化裝置的能力和相應(yīng)的能耗.在常壓蒸餾階段采取技術(shù)手段降低這部分柴油在常壓重油中的溶解量,會(huì)過(guò)分消耗能量,也給常壓蒸餾部分的操作增加了難度.(2)為了得到劣質(zhì)化的減壓渣油作焦

6、化裝置的原料,以改善渣油加氫處理裝置原料的質(zhì)量,一般流程中減壓蒸餾采用減壓深拔技術(shù)提高原油的切割溫度,造成了沒(méi)有做焦化原料的那部分減壓渣油被過(guò)分深拔,相當(dāng)于一部分原油切割溫度在520(TBP)左右的渣油,深拔之后又兌了回去,造成設(shè)備投資的增加和能量的浪費(fèi).2 兩段減壓蒸餾技術(shù).為了解決上述問(wèn)題,采用兩段減壓蒸餾技術(shù),滿足目標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量要求,同時(shí)實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)胤蛛x原油,達(dá)到常減壓蒸餾裝置投資和能量消耗的最小化.兩段減壓蒸餾的基本流程見(jiàn)圖 2.與常減壓蒸餾的一般流程相比,兩段減壓蒸餾技術(shù)的流程主要特點(diǎn)如下:一是取消了外甩常壓重油流程,可以使原油中的柴油組分得以全部回收;二是第一段減壓蒸餾的目的是

7、生產(chǎn)加氫裂化原料,切割點(diǎn)在 510左右,產(chǎn)品質(zhì)量很好,操作條件也較為緩和,可以采用干式減壓蒸餾技術(shù),有利于裝置節(jié)能;三是第二段減壓蒸餾的目的是生產(chǎn)焦化原料,采用減壓深拔技術(shù),可以根據(jù)焦化裝置的技術(shù)和生產(chǎn)情況靈活調(diào)節(jié)拔出深度和第二段減壓蒸餾的進(jìn)料量,以滿足焦化裝置的生產(chǎn)需要,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)劣質(zhì)焦化原料,改善渣油加氫處理裝置原料質(zhì)量的意圖.在兩段減壓蒸餾技術(shù)流程中,第一段減壓蒸餾的減壓渣油除作為第二段減壓蒸餾的原料外,剩余渣油經(jīng)換熱后直接送出裝置作渣油加氫處理裝置的原料,不存在渣油加氫處理原料被過(guò)分蒸餾又兌回去的現(xiàn)象.避免了由此帶來(lái)的設(shè)備投資的增加和加工能耗的浪費(fèi).第二段減壓蒸餾塔內(nèi)可根據(jù)具體項(xiàng)目情況,

8、僅設(shè)置 23段填料,全塔壓力降可以達(dá)到 800Pa以下,有利于減壓深拔.第二段減壓蒸餾塔僅設(shè)置2個(gè)側(cè)線抽出(包括過(guò)汽化油),作為渣油加氫處理原料,可以在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑷朐图託涮幚碓蠀⑴c換熱,流程簡(jiǎn)單.兩段減壓蒸餾技術(shù)的減壓塔頂抽真空系統(tǒng)采用‘211’形式,即減頂一級(jí)抽空系統(tǒng)設(shè)置兩組并聯(lián),分別用于一段和二段減壓塔頂抽真空,兩路塔頂氣體在經(jīng)過(guò)一級(jí)抽空系統(tǒng)后混合,之后依次進(jìn)入減頂二、三級(jí)抽空系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)抽真空技術(shù),簡(jiǎn)化了抽真空流程和投資.與常減壓蒸餾一般流程相比,兩段減壓蒸餾技術(shù)僅增加了一臺(tái)減壓深拔加熱爐、一座設(shè)有23段填料床層的減壓塔和 57臺(tái)機(jī)泵,第一段減壓蒸餾的減壓

9、塔和減壓加熱爐的規(guī)格尺寸也較一般流程減壓蒸餾塔和減壓加熱爐的尺寸明顯減小.3 工程實(shí)踐.兩段減壓蒸餾技術(shù)已應(yīng)用于某在建工程項(xiàng)目12Mt/a常減壓蒸餾裝置.一段減壓采用干式減壓蒸餾技術(shù),主要生產(chǎn)加氫裂化原料;二段減壓采用減壓深拔技術(shù),主要生產(chǎn)焦化原料.兩段減壓蒸餾采用一套兩點(diǎn)抽真空系統(tǒng),簡(jiǎn)化裝置的加工流程(圖 2).將兩段減壓蒸餾技術(shù)與常規(guī)流程(見(jiàn)圖 1)通過(guò)流程模擬計(jì)算進(jìn)行了對(duì)比.3.1 原油及生產(chǎn)方案.3.1.1 原油性質(zhì).裝置設(shè)計(jì)加工科威特原油,其基本性質(zhì)見(jiàn)表1.3.1.2 生產(chǎn)方案裝置設(shè)計(jì)主要為重整裝置、航煤加氫裝置、柴油加氫裝置、加氫裂化裝置、渣油加氫處理裝置和焦化裝置提供原料.主要生

10、產(chǎn)石腦油 1.9Mt/a,作 2Mt/a重整裝置的原料;煤油餾分 1.37Mt/a,作 1.4Mt/a航煤加氫裝置原料;柴油餾分 2.3Mt/a,作 3.75Mt/a柴油加氫裝置原料;輕蠟油2.2Mt/a,作 2.6Mt/a加氫裂化裝置原料;重油2.7Mt/a,作 3Mt/a渣油加氫處理裝置原料;渣油 1.45Mt/a,作 1.6Mt/a焦化裝置原料.3.1.3 產(chǎn)品質(zhì)量要求石腦油:重整原料不大于 C4組分摩爾分?jǐn)?shù)不大于 2%;ASTMD86終餾點(diǎn)不大于 170;煤油餾分:航煤精制原料,密度不小于 0.77g/cm3;閃點(diǎn)不小于 38;冰點(diǎn)不大于 -47;ASTMD8610%不大于204;EP

11、不大于280;柴油餾分:柴油精制料,閃點(diǎn)不小于 55;ASTMD8695%點(diǎn)不大于 360;輕蠟油:加氫裂化原料,ASTMD116098%點(diǎn)不大于 550;重油:渣油加氫處理原料,重油 +減壓渣油;渣油:焦化原料,劣質(zhì)減壓渣油,538之前餾分不大于 5%.3.2 常減壓蒸餾裝置一般流程模擬計(jì)算結(jié)果減壓蒸餾深拔至 565,見(jiàn)表 2.從表 2可以看出,加工 12Mt/a科威特原油,采用一般流程,裝置外甩常壓渣油 713.2kt/a,占原油量的 5.94%;裝置生產(chǎn)柴油餾分 2.31Mt/a,加氫裂化原料 2.24Mt/a,渣油加氫處理原料 2.7Mt/a,焦化原料 1.45Mt/a.從表 3可以看

12、出,柴油的 95%點(diǎn)為 359,滿足柴油質(zhì)量要求;加氫裂化原料的干點(diǎn)549,滿足要求;渣油加氫處理原料的殘?zhí)?15.13%,重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù) Ni26μg/g,V82μg/g;焦化原料的殘?zhí)?3.51%,ASTMD11605%點(diǎn)526,與小于538的輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于 5%的要求,還略有距離.3.3 兩段減壓蒸餾流程(第二段減壓蒸餾深拔至 565)模擬計(jì)算結(jié)果為便于對(duì)比說(shuō)明問(wèn)題,兩段減壓蒸餾工藝流程中的第二段減壓蒸餾拔出深度仍采用 565.模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 45壓蒸餾技術(shù),直餾柴油餾分產(chǎn)量提高了 63.5kt/a,占一般流程外甩常壓重油的 8.9%;加氫裂化原料產(chǎn)量增加了 43.5

13、kt/a,第二段減壓蒸餾深拔至 565時(shí),渣油加氫處理原料的產(chǎn)量減少了107kt/a,焦化原料的產(chǎn)量基本沒(méi)變.從表 3,5可以看出,兩種流程柴油餾分、加氫裂化原料、焦化原料的質(zhì)量基本相同.采用兩段減壓蒸餾技術(shù)的焦化原料 ASTMD11605%點(diǎn)的溫度 545.1,滿足小于 538的輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于 5%的要求.渣油加氫處理原料的質(zhì)量略有變差.從表 3,5還可以看出,焦化原料的殘?zhí)恐挥?3.55%,與當(dāng)今先進(jìn)的焦化技術(shù)所能加工的劣質(zhì)原料(殘?zhí)靠梢赃_(dá)到 28% 29%)相比,還有一定劣質(zhì)化空間.兩段減壓蒸餾技術(shù)的先進(jìn)性就在于可以靈活的提高第二段減壓蒸餾的拔出深度,進(jìn)一步劣化焦化原料,以求獲得更

14、好的渣油加氫處理原料.3.4 兩段減壓蒸餾工藝流程(實(shí)沸點(diǎn)蒸餾深拔至 590)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步提高兩段減壓蒸餾技術(shù)中第二段減壓蒸餾的拔出深度,達(dá)到原油實(shí)沸點(diǎn)切割溫度 590,劣質(zhì)焦化原料,改善渣油加氫處理原料的質(zhì)量.模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 68.表 7顯示,采用兩段減壓蒸餾技術(shù),第二段減壓蒸餾實(shí)沸點(diǎn)深拔至 590時(shí),未改變裝置的物料平衡,獲得了較劣質(zhì)的焦化原料,殘?zhí)?5.67%,重金屬 Ni46.23μg/g,V149.08μg/g,當(dāng)今先進(jìn)的焦化技術(shù)完全能夠加工這樣的原料.渣油加氫處理原料的質(zhì)量得到了改善,殘?zhí)繛?14.54%,重金屬 Ni為 24.66μg/g,V為 77.5

15、6μg/g.采用第二段減壓蒸餾深拔至實(shí)沸點(diǎn) 590,操作條件見(jiàn)表 8.4 結(jié) 論針對(duì)劣質(zhì)原油的加工,以渣油加氫處理和延遲焦化并存的重油加工路線為切入點(diǎn),詳細(xì)分析了常減壓蒸餾一般流程的特點(diǎn)和不足,提出并論述了兩段減壓蒸餾技術(shù)的流程特點(diǎn)、介紹了流程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和收率的影響,實(shí)現(xiàn)了原油恰如其分的蒸餾.以采用了兩段減壓蒸餾技術(shù)的某在建工程項(xiàng)目 12Mt/a常減壓蒸餾裝置為實(shí)例,通過(guò)流程模擬計(jì)算分別對(duì)常減壓蒸餾的一般流程和兩段減壓蒸餾流程進(jìn)行了分析,主要結(jié)論如下:(1)外甩常壓重油作渣油加氫處理原料,減少了減壓蒸餾部分的加工負(fù)荷,同時(shí)也造成了直餾柴油的損失,損失量可達(dá)外甩常壓重油量的8%左右,采用兩段減壓蒸餾流程能夠避免該部分柴油的損失.(2)兩段減壓蒸餾技術(shù),各段生產(chǎn)目標(biāo)單一、明確,產(chǎn)品質(zhì)量和收率可依據(jù)后續(xù)加工裝置的需要靈活調(diào)節(jié).(3)兩段減壓蒸餾技術(shù)的第一段減壓蒸