炼油常减压装置中减压塔技术优化最新版Word文件下载.docx
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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.设计原则及目的
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.主要设计动改内窖夏设计特点
3.1改减压系统流程
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改进减压塔内部结构
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.
3.3改造
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，
3.4改造效果
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
名称
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
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
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%
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
274
283
290.5
297.5
324.5
350.5
356.5
359.5
351
368
375
408
458
472
254.9
259.2
266.4
280.5
327.4
358.2
364.7
369.5
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2200万元以上，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.
3.4.3）全塔压力降明显减小,由改造前1.87变为1.05,提高了进料段真空度,使减压塔拨出率提高了1.5%一2.%（重量）,每年多产蜡油410'
一4.810'
可净增收益数千万元
4.关于减压蒸馏的实验
4.1基本原理
已知液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。
所以液体沸腾的温度是随外再压力的降低而降低的。
因而用真空泵连接盛有液体的容器，使液体表面上的压力降低，即可降低液体的沸点。
这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏，减压蒸馏时物质的沸点与压力有关。
常用的减压蒸馏实验系统可分为蒸馏、抽气以及保护和测压装置三部分
4.2蒸馏部分
4.2.1）减压蒸馏瓶（克氏蒸馏瓶）有两个颈，其目的是为了避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中，瓶的一颈中插入温度计，另一颈中插入一根距瓶底约1－2mm的末端拉成细丝的毛细管的玻管。
毛细管的上端连有一段带螺旋夹的橡皮管，螺旋夹用以调节进入空气的量，使极少量的空气进入液体，呈微小气泡冒出，作为液体沸腾的气化中心，使蒸馏平稳进行，又起搅拌作用。
4.2.2）冷凝管和普通蒸馏相同。
4.2.3）接液管（尾接管）和普通蒸馏不同的是，接液管上具有可供接抽气部分的小支管。
蒸馏时，若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏，则可用两尾或多尾接液管。
转动多尾接液管，就可使不同的馏分进入指定的接受器中。
4.3抽气
实验室通常用水泵或油泵进行减压。
水泵（水循环泵）：
所能达到的最低压力为0.1Pa
油泵：
油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏。
好的油泵能抽至真空度为13.3Pa。
油泵结构较精密，工作条件要求较严。
蒸馏时，如果有挥发性的有机溶剂、水或酸的蒸气，都会损坏油泵及降低其真空度。
因此，使用时必须十分注意油泵的保护。
4.4测压装置
为了保护油泵必须在馏液接受器与油泵之间顺次安装冷阱和几个吸收塔。
冷阱中冷却剂的选择随需要而定。
吸职塔（干燥塔）通常设三个：
第一个装无水CaCl2或硅胶，吸收水汽；
第二个装粒状Na0H，吸酸性气体；
第三个装切片石腊，吸烃类气体。
实验室通常利用水银压力计来测量减压系统的压力。
水银压力计又有开口式水银压力计、封闭式水银压力计。
4.5操作要点及说明
4.5.1）被蒸馏液体中若含有低沸点物质时，通常先进行普通蒸馏，再进行水泵减压蒸馏，而油泵减压蒸馏应在水泵减压蒸馏后进行。
4.5.2）装置停当后，先旋紧橡皮管上的螺旋夹，打开安全瓶上的二通活塞，使体系与大气相通，启动油泵（长时间未用的真空泵，启动前应先用手转动下皮带轮，能转动时再启动）抽气，逐渐关闭二通活塞至完全关闭，注意观察瓶内的鼓泡情况（如发现鼓泡太剧烈，有冲料危险，立即将二通活塞旋开些）从压力计上观察体系内压力应能符合要求，然后小心旋开二通活塞，同时注意观察压力计上的读数，调节体系内压到所需值（根据沸点与压力关系）。
4.5.3）在系统充分抽空后通冷凝水，再加热（一般用油溶）蒸馏，一旦减压蒸馏开始，就应密切注意蒸馏情况，调整体系内压，经常记录压力和相应的沸点值，根据要求，收集不同馏分。
4.5.4）蒸馏完毕，移去热源，慢慢旋开螺旋夹（防止倒吸），并慢慢打开二通活塞，平衡内外压力，使测压计的水银柱慢慢地回复原状，（若打开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能），然后关闭油泵和冷却水.
4.6减压蒸馏
4.6.1减压蒸馏
一、减压蒸馏原理
液体的沸腾温度指的是液体的蒸气压与外压相等时的温度。
外压降低时，其沸腾温度随之降低。
在蒸馏操作中，一些有机物加热到其正常沸点附近时，会由于温度过高而发生氧化、分解或聚合等反应，使其无法在常压下蒸馏。
若将蒸馏装置连接在一套减压系统上，在蒸馏开始前先使整个系统压力降低到只有常压的十几分之一至几十分之一，那么这类有机物就可以在较其正常沸点低得多的温度下进行蒸馏。
有机物的沸腾温度与压力的关系可以近似地由动画2表示。
动画２中有三条线：
线A表示减压下有机物的沸腾温度（左边），线B表示有机物的正常沸点（中间），线C表示系统的压力（右边）。
在已知一化合物的正常沸点和蒸馏系统的压力时，连接线B上的相应点b（正常沸点）和线C上的相应点p（系统压力）的直线与左边的线A相交，交点a指出系统压力下此有机物的沸腾温度。
反过来，若希望在一安全温度下蒸馏一有机物，根据此温度及该有机物的正常沸点，也可以连一条直线交于右边的线C上，交点指出此操作必须达到的系统压力。
二、减压蒸馏装置
减压蒸馏装置由两个系统构成，一个是蒸馏系统，包括蒸馏烧瓶、Y型管、蒸馏头、直型冷凝管、真空接液管、接收瓶、温度计及套管、毛细管等；
另一个是真空系统，包括抽气泵、真空表和安全瓶。
两个系统间用耐压胶管（真空胶管）连接。
有时接收烧瓶需用冷却装置强制冷却。
4.6.2蒸馏与分馏
（分馏装置与操作）
由苯和甲苯的蒸馏曲线可以了解，两种易挥发物质组成的溶液在蒸馏中无论蒸馏温度间隔多么小，也得不到纯净的苯或甲苯。
要想得到更好的蒸馏效果，可以将很小蒸馏温度间隔的馏出液再次蒸馏，即从图1上的V点得到相应的冷凝液L1，对其再蒸馏可得到的蒸气组成为V1，将其冷凝后得到苯的进一步富集（L2）；
进一步重复上面的操作，如此下去直到获得近乎纯净的苯。
这种过程称为分级蒸馏，是非常烦琐的操作过程，好在有时可以在一种较为复杂的分馏柱中进行。
（分馏原理）
4.6.2.1）简单分馏装置是在一套蒸馏装置中，于蒸馏烧瓶与蒸馏头之间接入一支分馏柱（简单的如刺型分馏柱），即构成一套简单分馏装置。
为防止柱中过度冷凝，通常在分馏柱外包裹绝热层。
4.6.2.2）分馏操作同蒸馏一样开始。
控制加热强度，使柱顶温度达到所需分离的低沸点组分的沸点，并保持在这个温度蒸馏，直到温度明显跌落或骤升时停止。
4.6.2.3）分馏过程分析液体开始沸腾时，大量混合物蒸气上升。
在充有填料的分馏柱中（或有向内突出的阻隔物），蒸气发生冷凝，冷凝液滴下落；
下落过程中与继续上升的蒸气接触并发生热交换，并在较低的温度下再度气化，此蒸气中低沸点组分含量多于冷凝液滴中。
在分馏柱中这样的气化-冷凝反复进行，如蒸馏曲线所示，最后得到单一的低沸点组分。
在分馏柱中，每一次完整的气化-冷凝过程视为具有一个理论塔板。
塔板数越多，分馏柱的分离效果越好。
4.6.2.4）两种挥发性物质组成的非理想溶液的蒸馏
对于非理想溶液，由于分子间的作用强，其蒸馏行为偏离拉乌尔定律，有时出现恒沸现象。
以乙醇-水溶液为例。
组成为25%乙醇-75%水的溶液，在约84oC时沸腾，蒸气组成（在气相线上）约55%乙醇-45%水，而留在液体中的乙醇就减少了。
对此液体继续蒸馏，沸点将升高，对应的气相和液相中乙醇的分数将降低。
这样简单地进行蒸馏，得不到有效的分离。
若将蒸气冷凝，对收集到的馏出液再次蒸馏，乙醇进一步得到富集。
这样进行多次蒸馏，蒸气组成沿上凸线向左移动，液体组成也沿下凹线向左移动，直至两条线交于一点，即达到一个恒定的温度。
此时气相组成与液相组成相同，再蒸馏也不会改变，此后就无法进一步对乙醇富集，这就是恒沸现象。
再高效的分馏柱也不能对具有恒沸现象的物系实现完全分离，只能得到组成恒定、沸点一定的恒沸混合物。
实际上，大部分液体蒸馏体系都具有恒沸现象。
乙醇-水溶液的恒沸点在78.15oC（101.3kPa，恒沸组成为95.5%乙醇-4.5%水），低于纯乙醇的沸点78.3oC（101.3kPa）。
恒沸点低于纯物质沸点的现象称为最低恒沸现象。
也有些溶液具有最高恒沸点，如氯仿-丙酮溶液等。
4.6.3水蒸气蒸馏
一、水蒸气蒸馏原理
如果两种液体物质彼此互相溶解的程度很小以至可以忽略不计，就可以视为是不互溶混合物。
在含有几种不互溶的挥发性物质混合物中，每一组分i在一定温度下的分压pi等于在同一温度下的该化合物单独存在时的蒸气压
pi0：
pi=pi0
而不是取决于混合物中各化合物的摩尔分数。
这就是说该混合物的每一组分是独立地蒸发的。
这一性质与互溶液体的混合物（即溶液）完全不同，互溶液体中每一组分的分压等于该化合物单独存在时的蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积［Raoult定律]。
根据Dalton定律，与一种不互溶混合物液体对应的气相总压力p总等于各组成气体分压的总和，所以不互溶的挥发性物质的混合物总蒸气压如方程式所示：
p总=p1+p2+……+pi
从上式可知任何温度下混合物的总蒸气压总是大于任一组分的蒸气压，因为它包括了混合物其它组分的蒸气压。
由此可见，在相同外压下，不互溶物质的混合物的沸点要比其中沸点最低组分的沸腾温度还要低。
水（bp100°
C）和溴代苯（bp156°
C）这二个不互溶混合物的蒸气压对温度的关系曲线。
混合物约在95°
C左右沸腾，即在该温度时总蒸气压等于大气压。
正如理论上预见的，此温度低于这个混合物中沸点最低的组分-水的沸点。
由于水蒸汽蒸馏可以在100°
C或更低温度下进行蒸馏操作，对于那些热稳定性较差和高温下要分解的化合物的分离，是一种有效的方法。
水蒸汽蒸馏中冷凝液的组成由所蒸馏的化合物的分子量以及在此蒸馏温度时它们的相应蒸气压决定。
于水和溴苯的混合物，在95°
C时溴代苯和水的混合物蒸气压分别为p
溴苯=16kpa和p
水=85.3kpa，分子相对质量分别为M溴苯=157、M水=18，其馏出液的组成可从方程式
（1）计算获得：
W
溴苯:
W
水=16×
157÷
（85.3×
18）=1.635
由此，在馏出液中，溴苯的质量分数为
1.635÷
（1+1.635）×
100%=62%。
结果，尽管在蒸馏温度时溴苯的蒸气压很小，但由于其相对分子质量大，按质量计在水蒸气蒸馏液中溴苯要比水多。
鉴于通常有机化合物的分子量要比水大得多，所以一种化合物在接近100°
C时有一适当的蒸气压，即使只有1kpa，用水蒸气蒸馏亦可获得良好效果
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