壓力式液體分布技術(shù)在350萬t常減壓裝置的應(yīng)用

郝 健 勇

壓力式液體分布技術(shù)在350萬t常減壓裝置的應(yīng)用

郝 健 勇

（中石化滄州分公司， 河北 滄州 061000）

中石化滄州分公司常減壓裝置減壓塔塔徑較小，未設(shè)置洗滌段，不能滿足350萬t/a加工負荷下的產(chǎn)品質(zhì)量要求，采用LPEC研發(fā)的新型壓力式液體分布技術(shù)，在不增加塔高的情況下，增加洗滌段，使側(cè)線產(chǎn)品殘?zhí)亢椭亟饘俸看蠓档?，顯著改善產(chǎn)品質(zhì)量同時降低全塔壓降，使減壓渣油得以進一步深拔，處理能力也得到部分提高。

常減壓蒸餾; 壓力式液體分布; 加工負荷; 產(chǎn)品質(zhì)量

中國石油化工股份公司滄州分公司常減壓裝置減壓側(cè)線蠟油現(xiàn)全部送去催化裂化作原料，因設(shè)計時沒有設(shè)置洗滌段，同時減壓塔塔徑過小，中間部分塔徑為5 m，造成汽、液相負荷過大，最下側(cè)線減三線霧沫夾帶嚴重。結(jié)合裝置當(dāng)前現(xiàn)狀和全廠生產(chǎn)要求，需要將減壓塔改造，增加洗滌段，更新塔內(nèi)件，改善減壓蠟油品質(zhì)。

減壓塔作為常減壓裝置的主要設(shè)備，其塔內(nèi)件一般采用效率較高、通量較大、壓降較低、持液量較小的規(guī)整填料［1］。液體分布器位于填料上段，將回流段的液體均勻地分布到填料表面，液體分布器分布均勻性能的好壞，直接影響填料的傳質(zhì)性能。

現(xiàn)今減壓塔常用的液體分布器大體上可以分為三種類型[2-4]：①壓力式液體分布器。結(jié)構(gòu)簡單，分布性能好，占用空間少，投資少，而且不需要嚴格的水平度，特別適合于傳熱為主、傳質(zhì)為輔的填料塔，但易堵塞。②盤式液體分布器。分布性能較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，要設(shè)2～3層，氣相流通面積少，投資大，對安裝水平要求較高。③槽式液體分布器。分布性能較好，抗結(jié)垢和堵塞，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，為了具有良好的分布性能，要設(shè)2～3層，氣相流通面積少，投資大，對安裝水平要求較高。

當(dāng)前減壓塔內(nèi)的液體分布器是槽式液體分布器。由于靜態(tài)分布器自身的結(jié)構(gòu)（分布器本體高度、安裝和檢修空間，集油箱的結(jié)構(gòu)）原因，減壓塔的輔助空間（不用于分餾的空間）高度較高，這樣在不改變塔高的情況下新增洗滌段無法實現(xiàn)，如加高塔體需選用耐腐蝕性能很好的合金鋼，加大了投資。

根據(jù)投資及裝置現(xiàn)況，要在不改變塔高的情況下，將減壓塔塔內(nèi)件改造替出洗滌油段空間，變相降低減壓塔高度， 以此實現(xiàn)設(shè)備利舊、節(jié)約改造投資、縮短施工周期以及改善減壓蠟油品質(zhì)的目的。

1 裝置簡述及裝置存在問題

1.1 裝置基本情況

滄州分公司常減壓裝置 1997年由加工中原油改為加工勝利原油，處理能力150萬t/a；2000年經(jīng)改造加工能力提高到250萬t/a，同時摻煉進口原油。

2004年根據(jù)總部生產(chǎn)安排，常減壓裝置再次進行了技術(shù)改造，處理能力由 250萬 t/a提高到 300萬t/a，減壓部分處理能力為110萬t/a。

常減壓裝置又經(jīng)2007、2010和2013年檢修改造，達到每年350萬t的處理能力，減壓部分質(zhì)量升級完善處理能力為180萬t/a。所加工原油為勝利油和進口油1∶3管道混輸。

1.2 工藝流程簡述

減壓真空系統(tǒng)采用三級蒸汽抽空器和三級后冷水冷卻器,使塔頂殘壓維持在1.33 kPa(10 mmHg)。減頂油送去催化作原料。

減一線油一部分依次與原油換熱，循環(huán)水冷卻至 75 ℃返回塔頂填料上層作頂循回流，另一部分進蠟油總線，還有一部分做機泵封油。

減二線油與脫后原油換熱，一部分返回中部填料段上部作一中回流，另一部分進蠟油總線。

減三線油依次與拔頭油，脫后原油換熱，一部分返回上部作二中回流，另一部分換熱后進蠟油總線。

混合蠟油換熱至 140 ℃出裝置做催化裂化原料，380 ℃的減底油由減壓塔底部抽出，依次與拔頭油、脫后原油多次換熱至130 ℃出裝置作為延遲焦化原料。

1.3 裝置存在問題

對于燃料型減壓塔來說，側(cè)線產(chǎn)品的分離精度要求比較低，但要求盡可能高的拔出率和最低的能耗，加工金屬含量較高的原油時，減壓蠟油夾帶渣油也要盡可能少。

但本裝置減壓塔設(shè)計時沒有設(shè)置洗滌段，同時減壓塔塔徑過小，中間部分塔徑只有5 m，造成汽、液相負荷過大，最下側(cè)線減三線霧沫夾帶嚴重，大量減渣攜帶上去，減三線的 500 ℃餾出為 20%左右，殘?zhí)扛哌_ 9～10%，已和常渣性質(zhì)相似，嚴重影響了供給催化裂化裝置的蠟油品質(zhì)。

2 方案選擇及改造依據(jù)

2.1 方案選擇

在國外減壓蒸餾塔已有采用壓力式液體分布器替代過去常用的靜態(tài)分布器-槽（盤）式液體分布器，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝也較為容易，而且可達到實現(xiàn)空塔傳質(zhì)、傳熱，直接降低全塔壓降和提高減壓拔出率的目的，同時極大地降低了減壓塔的高度，減少了投資，節(jié)省了成本。在減壓塔設(shè)計上已將其中的主要傳質(zhì)元件-填料去掉，進一步優(yōu)化集油箱結(jié)構(gòu)，基本實現(xiàn)沒有填料的傳質(zhì)、傳熱的新的技術(shù)飛躍。

為了在現(xiàn)有減壓塔塔體不變（不改變塔高和塔直徑）的情況下實現(xiàn)新增加一個洗滌段，達到降低減壓塔各側(cè)線產(chǎn)品殘?zhí)?，改善產(chǎn)品質(zhì)量，適當(dāng)提高處理能力的目標(biāo)，同時本著少投入，多產(chǎn)出的原則，選用了高效傳熱、傳質(zhì)的LPT-1型液體分布器。

將目前減壓塔內(nèi)減頂、減一中、減二中的槽式液體分布器更換為最新型的LPT-1型壓力式液體分布器。再將減二中液體分布器上移，降低減三線填料的使用高度，同時優(yōu)化集油箱結(jié)構(gòu)，將減三線圓筒式集油箱更換成條槽式集油箱，達到壓縮減壓塔輔助空間的目的。這樣不僅提高了氣相的均勻分布程度和氣液傳質(zhì)效率，還使增加一個洗滌段成為可能，達到進一步降低混合蠟油殘?zhí)己驼麄€減壓塔優(yōu)化的目的。

2.2 改造依據(jù)

滄州分公司常減壓裝置加工原油為管輸混合原油，構(gòu)成按照勝利原油:進口原油=1:3，進口原油主要是塞巴原油、吉拉索原油、罕戈原油、杰諾原油、凱薩杰原油等。原油加工量按350萬t/a，減壓塔處理量按195萬t/a，全塔壓降不大于20 mmHg柱，減壓渣油530 ℃餾分不大于8%，見表1。

2.3 LPT-1型液體分布器的特點

LPT-1型液體分布器的噴淋形式為一圓錐形，操作壓力以0.13～0.96 MPa為宜，噴淋高度在520～1 300 mm之間時，可使得液體均布性很好。

該分布器具有操作彈性高、結(jié)構(gòu)簡單、分布性能好、占用空間少、投資少，安裝過程中不需要嚴格的水平度的特點，在改善回流段液體的分布和傳熱、傳質(zhì)效果的基礎(chǔ)上可進一步降低減壓塔內(nèi)壓降。適合于作為傳熱為主、傳質(zhì)為輔的填料塔的分布器。

LPT-1型液體分布器裝配示意見下圖 1，主要由進料管、分布總管、分布支管和液體噴頭組成，其中液體噴頭為該液體分布器的核心元件，液體的分布最終通過液體噴頭完成。首先，進料液體以水平方向從進料管流入分布總管后，從分布總管水平流入各分布支管，再從分布支管以水平方向進入噴頭腔體，最后以圓錐形式向下噴出（見圖2），以圓形實心錐形式噴射到填料上表面，并與上升的氣流接觸，進行氣液傳質(zhì)和傳熱。

2.4 減壓塔塔內(nèi)各側(cè)線水力學(xué)計算

塔內(nèi)側(cè)線水力學(xué)計算結(jié)果見表2。

3 方案實施

滄州分公司常減壓蒸餾裝置減壓塔塔徑為φ 2600 mm/φ5 000 mm。其中頂部循環(huán)段和減一線塔徑為φ2 600 mm，減一中、減二中和減二線、減三線塔徑均為φ5 000 mm，三個側(cè)線的傳質(zhì)元件均為板波紋規(guī)整填料。以節(jié)約投資為目的，保持減壓塔高度和直徑不變，保留上部兩個中段原來的規(guī)整填料，將減壓塔減頂、減一中、減二中原有的的槽式液體分布器全部拆除，更換成LPT-1型壓力式液體分布器，保證回流段液體的分布、傳熱、傳質(zhì)效果同時，提高減壓塔真空度，降低減壓塔壓降；提高傳熱效率，降低能耗。

對減二中以下部分其余塔內(nèi)件進行改動。降低減三線填料高度，由1.6 m減少至1.12 m，減三線抽出口上移，新增一φ600 mm人孔，優(yōu)化減三線集油箱結(jié)構(gòu)，減三線集油箱由原來的圓筒式改為條槽式，這樣不僅占位低，而且氣相自由通過面積大，可以降低氣速，減少霧沫夾帶。有效地提高了上升氣相的均勻分布程度，增強了氣液密切接觸的機會，有利于傳質(zhì)和傳熱［5］。

通過以上兩項措施，實現(xiàn)了壓縮減二中縱向空間，使減壓塔在不增加塔高的基礎(chǔ)上增加了洗滌段液體分布器和洗滌段填料，洗滌油液體分布器也采用新型LPT型壓力式分布器，填料為316L材質(zhì)規(guī)整填料，2013年將填料材質(zhì)升級為317不銹鋼。

4 應(yīng)用效果

4.1 運行與負荷測試

改造后，裝置在重要設(shè)備操作參數(shù)不超工藝卡片、產(chǎn)品質(zhì)量合格的條件下，保持穩(wěn)定的加工量進行了測試，測試期間，加工原油為進口油和勝利油（2∶1），進口油主要是罕戈、杰諾及少量撒西、容卡多輕。測試期間原油加工量為 10 227 t/d，折合357萬t/a（8 400 h）。

減壓塔的進料量達到 209.68 t/h，減頂真空度98.6 kPa（均值），進料段真空度95.1 kPa（均值）。拔出46.44%。減壓渣油500 ℃餾出3.39%。

測試期間減壓塔壓降約 3.5 kPa，運行較為正常。從物料平衡和熱量平衡結(jié)果來看，各側(cè)線的抽出量和塔的取熱分配比較正常，可以認為減壓塔的各段實現(xiàn)了所需的傳熱傳質(zhì)要求，能夠滿足生產(chǎn)要求，見表3。

4.2 改善產(chǎn)品質(zhì)量

從減壓塔各產(chǎn)品的分析結(jié)果來看，減一線、減二線、減三線產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，殘?zhí)繛?0.09%、0.56%、0.93%，都有大幅降低，尤其減三線蠟油的殘?zhí)苛匡@著降低，顏色也由黑變黃，為下游裝置提供了更好的蠟油原料，從催化裝置的分析結(jié)果來看，其原料重金屬含量也顯著降低，有效地延長了催化劑的活性，提高了催化劑的使用壽命。

增加洗滌油段采用新分布器，改造后減壓拔出率有所降低，但分析數(shù)據(jù)中減壓渣油中500 ℃餾出并沒有增多，而由原來的4.5%降為3.4%,也說明原來減三線蠟油中攜帶渣油較多，見表4。

4.3 結(jié)論和效益分析

經(jīng)過裝置的運行檢驗，改造達到了預(yù)定目標(biāo)。在不增加塔高的情況下，利用液體分布器的良好傳熱和傳質(zhì)性能，配合減少填料高度，增加洗滌段，使減二線、減三線殘?zhí)亢椭亟饘俸看蠓档?，顯著改善產(chǎn)品質(zhì)量，可以降低減壓塔的壓降，同時使減壓渣油得以進一步深拔，處理能力也得到部分提高。

LPT-1型液體分布器具有良好的分布效果，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝；不易堵塞，利于裝置長周期運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了間接降低減壓塔高度節(jié)省投資的目標(biāo)。

直接和間接的經(jīng)濟效益分析如下：

（1）采用新的壓力式液體分布技術(shù)，減壓塔加工能力能夠滿足原油加工能力350萬t/a的需求，如果不采用壓力式液體分布技術(shù)，達到原油加工能力350萬t/a，需要增加減壓塔高度約6 m，同時加上塔內(nèi)件的改造投資共計約330萬元，而此次改造投資約為180萬元，節(jié)約 150 萬元。

（2）采用新的液體分布器技術(shù)，在不增加塔高的情況下增設(shè)了洗滌段，使減壓渣油得以進一步深拔，同時降低了減一線、減二線、減三線殘?zhí)?，分別由之前的 0.1%、3.2%、9.8%降為改造后的0.09%、0.56%、0.93%，大大改善了下游裝置的原料性質(zhì)。從裝置運行分析數(shù)據(jù)表明，采用該技術(shù)前減壓渣油500 ℃餾出為4.5%，改造后為3.56%,按照原油構(gòu)成測算，每年多拔出蠟油約1.2萬t［350萬t/a年×37 %（減壓渣油收率）×0.94%（500 ℃餾出差值）］，按蠟油和減壓渣油的價差200元/t計算，每年約增加收入240萬元的效益。

［1］ 張龍，齊慧敏，李寶忠.原油減壓深拔技術(shù)研究[J].當(dāng)代化工，2010，39（5）：519-523.

［2］董宜仁.填料塔液體分布器的設(shè)計[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),1998,1(10):1-10.

［3］焦陽,劉建輝.減壓填料塔分布器選型淺析[J].石化技術(shù),2002,9(2):69-73.

［4］孫希瑾，陳建娟，秦嶺.大型填料塔液體分布器的設(shè)計應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計,2002,19(1):10-15.

［5］張建新，張同林.提高減壓塔輕油收率的措施[J].當(dāng)代化工，2011，40（10）：1018-1020.

Application of the Pressure Liquid Distribution Technology in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

HAO Jian-yong
（Sinopec Cangzhou Company, Hebei Cangzhou 061000，China）

Characteristics of atmospheric and vacuum distillation unit of Sinopec Cangzhou Company include relative short tower diameter of vacuum tower and without washing zone, it cannot meet the requirement to produce qualified products under 3.5 Mt/a processing load. Applying the new pressure liquid distribution technology developed by LPEC, and adding washing zones in the vacuum tower, sharply reduced carbon residue and heavy metal content in side-draw products, the quality of the product was significantly improved, and the pressure drop of the vacuum tower was reduced, vacuum residue was cut more deeply, the processing capacity was increased partially.

Atmospheric and vacuum distillation; Pressure liquid distribution; Processing load; Quality of products

TE 624.2

B

： 1671-0460（2015）05-1172-04

2015-04-10

郝健勇（1981-），男，河北滄州人，工程師，2003年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)，研究方向：石油煉制。E-mail：haojy.czsh@sinopec.com，電話：0317-3552742。