常減壓蒸餾技術(shù)在石油煉制工業(yè)中的發(fā)展與展望

常減壓蒸餾技術(shù)在石油煉制工業(yè)中的發(fā)展與展望摘要：石油煉制工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是提供能源，尤其是交通運(yùn)輸燃料和有機(jī)化工原料的最重要工業(yè)。關(guān)鍵詞：常減壓蒸餾技術(shù)；石油煉制；發(fā)展石油煉制工業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活的改善提供了強(qiáng)有力的保障。隨著國(guó)民工業(yè)對(duì)石油產(chǎn)品及其下游產(chǎn)品需求的增加，國(guó)家對(duì)資源最大化利用及生態(tài)環(huán)境友好原則的要求不斷加深，石油煉制工業(yè)不斷壯大與升級(jí)。而蒸餾作為目前主要的化工分離技術(shù)，在石油煉制工業(yè)中起著重要作用。一、石油的常減壓蒸館1、 精餾原理。精餾是分離液相混合物的有效手段。精餾塔內(nèi)裝有提供汽液兩相接觸的塔板或填料，塔頂送入輕組分濃度很高的液體，稱為塔頂回流。通常把塔頂餾出物冷凝后，取其一部分作為塔頂回流，而其余部分作為塔頂產(chǎn)品。塔底有再沸器，加熱塔底流出的液體以產(chǎn)生一定量的氣相回流，塔底氣相回流是輕組分含量很低而溫度較高的蒸汽。由于塔頂回流和塔底氣相回流的作用，沿著精餾塔高度建立了兩個(gè)梯度：①溫度梯度，即自塔底至塔頂溫度逐級(jí)下降。②濃度梯度，即氣液相物流的輕組分濃度自塔底至塔頂逐級(jí)增大。2、 常減壓強(qiáng)化蒸餾技術(shù)。工藝流程即是一個(gè)生產(chǎn)裝置的設(shè)備、機(jī)泵、工藝管線和控制儀表按生產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系而形成的有機(jī)組合。原油由輸油泵打入換熱器，與蒸餾產(chǎn)品換熱得到預(yù)熱，然后進(jìn)入脫鹽罐脫除鹽和水分，再經(jīng)另一換熱器與蒸餾產(chǎn)品換熱。在加熱爐升溫至370°C后送入常壓蒸餾塔，塔頂餾出C1?C4烷烴和低沸程的汽油餾分（或稱石腦油），塔側(cè)由上至下分別引出不同沸程的餾分。汽提塔的作用是將各側(cè)線產(chǎn)品中的輕餾分吹出，送回常壓蒸餾塔中，以免影響各餾分的性質(zhì)（如輕柴油的閃點(diǎn)）。常壓塔出來(lái)的石腦油含有C5?C10烷烴和環(huán)烷烴及少量輕芳烴，輕石腦油的沸程為30?150°C，重石腦油的沸程為150?220°C，石腦油是汽油和催化重整的原料。煤油沸程175?275C，含C9?C16烴類，煤油作噴氣式飛機(jī)和拖拉機(jī)的燃料。輕柴油沸程200?300C，含C15?C18烴類。沸程更高一些的餾分是重柴油。塔底流出的常壓重油也稱為撥頂原油，沸點(diǎn)高于350C，其中大部分是瓦斯油和潤(rùn)滑油成分，但如果繼續(xù)在常壓下分離，則需將其加熱至400C以上，這會(huì)導(dǎo)致重油餾分中大分子化合物發(fā)生分解和縮合反應(yīng)，產(chǎn)生許多氣體和焦炭，降低油品產(chǎn)率和質(zhì)量，結(jié)焦堵塞而縮短設(shè)備的生產(chǎn)周期。因此需減壓以降低沸點(diǎn)，才能繼續(xù)進(jìn)行蒸餾。常壓重油經(jīng)另一加熱爐加熱，溫度限制在400C以下，然后進(jìn)入減壓蒸餾塔，由塔頂真空系統(tǒng)造成負(fù)壓，塔底壓力8kPa，塔頂壓力低于4kPa。通過(guò)減壓蒸餾可從常壓重油中蒸出正常沸點(diǎn)低于550C的餾分，由減壓塔不同高度塔板處可分別取出不同沸程餾分油，其中減壓柴油（亦稱減壓瓦斯油）的量很多。這些餾分油可制取潤(rùn)滑油，也可作裂化原料。塔底減壓渣油的正常沸點(diǎn)高于550C，原油中大部分膠質(zhì)、瀝青質(zhì)都留于其中，有機(jī)硫化物、有機(jī)氮化物和有機(jī)金屬化合物含量高。減壓渣油可作化工原料、鍋爐燃料、焦化原料或經(jīng)加工后生產(chǎn)高粘度潤(rùn)滑油和瀝青。二、常減壓蒸餾裝置工藝技術(shù)優(yōu)化對(duì)策1、原油性質(zhì)影響與優(yōu)化。在常減壓裝置處理的原材料中一般包括一種或兩種不同性質(zhì)的原油，這樣的處理工作對(duì)原油的性質(zhì)具有一定的要求，在進(jìn)行原材料選擇時(shí)一定要與設(shè)備相匹配，否則不但會(huì)增加能耗，還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備的壽命帶來(lái)?yè)p害，從而降低設(shè)備的使用年限與周期，以及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出比例。為了解決這個(gè)問(wèn)題，原材料的質(zhì)量需提前控制好。首先，原油加工裝置的石腦油收率提升時(shí)，相應(yīng)的能耗就會(huì)上升，這是由于原油的低溫?zé)嵩葱?yīng)較為明顯所導(dǎo)致的熱能損失較大，從而引起局部能耗較大問(wèn)題，可通過(guò)對(duì)換熱終溫進(jìn)行調(diào)整來(lái)減少燃料消耗量；其次，常減壓蒸餾裝置原油選擇需在考慮沸點(diǎn)數(shù)據(jù)與裝置的基本設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇，這是由于進(jìn)行換熱裝置設(shè)計(jì)時(shí)是結(jié)合具體的原油數(shù)值進(jìn)行的設(shè)置，當(dāng)數(shù)值發(fā)生變換后，必然會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱公式發(fā)生變化，此時(shí)加工原油的各個(gè)組分間的回收率都不是最佳狀態(tài)，會(huì)影響換熱效率的提升；最后，原油在線調(diào)和系統(tǒng)的引入可提升原油性質(zhì)的穩(wěn)定性，同時(shí)也可避免后續(xù)對(duì)其工藝方面的轉(zhuǎn)變帶來(lái)的不適用，大幅提升了整個(gè)原油性質(zhì)的調(diào)整效率與效果。2、 加工負(fù)荷率優(yōu)化。裝置加工負(fù)荷率是一種反映單日加工量與設(shè)計(jì)單日加工量比值的數(shù)值，該數(shù)值能在一定程度上反映一個(gè)企業(yè)的能源產(chǎn)出效率與綜合投入產(chǎn)出率。在國(guó)外，大多數(shù)煉油企業(yè)的常減壓蒸餾裝置加工能力都能達(dá)到5Mt/a，而煉油廠的加工能力則一般在10Mt/a，此時(shí)的裝置負(fù)荷率可達(dá)到90%左右，而國(guó)內(nèi)的大多數(shù)裝置目前也保持在6Mt/a以上。根據(jù)相關(guān)測(cè)算結(jié)果顯示，只有裝置的綜合負(fù)荷率超過(guò)80%才能取得良好的能耗收益，低于這個(gè)值的負(fù)荷率會(huì)顯著提升。在裝置的大型化基礎(chǔ)上，能耗的提升是必然的結(jié)果。所以，只有保持良好的負(fù)荷率，選擇合適的功率進(jìn)行匹配才能實(shí)現(xiàn)能源利用效率的最大化，這也是實(shí)現(xiàn)設(shè)備大型化前就需設(shè)計(jì)好的內(nèi)容。3、 換熱終溫提升策略。換熱終溫的提升在常減壓蒸餾裝備的能耗控制中屬于最關(guān)鍵的部分之一，同樣也是設(shè)備先進(jìn)性的一種主要指標(biāo)。在原油類型、拔出深度相對(duì)比較固定的前提下，若換熱終溫提升，則整個(gè)體系的負(fù)荷也會(huì)有效降低，最終取得了相互的能源控制水平。目前國(guó)內(nèi)的窄點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化后可將換熱終溫提升到310°C，此時(shí)的燃料消耗量也可降低40%左右，對(duì)整個(gè)常壓爐的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要作用。首先，利用窄點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不過(guò)許多企業(yè)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況存在問(wèn)題，所以加工多種進(jìn)口原油裝置的調(diào)整成本較大，不一定能適應(yīng)特殊需要；其次，利用新式換熱設(shè)備，通過(guò)新式換熱設(shè)備來(lái)提升換熱效率最為直接，同時(shí)投資成本也相對(duì)較低，屬于優(yōu)先選擇項(xiàng)；最后，裝備的開工中后期的優(yōu)化可采用高溫重油的流程方面，通過(guò)確保高溫?fù)Q熱設(shè)備的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。三、我國(guó)常減壓蒸餾技術(shù)發(fā)展方向1、裝置聯(lián)合化，流程簡(jiǎn)單化，餾分優(yōu)質(zhì)化。簡(jiǎn)化蒸餾裝置流程、實(shí)現(xiàn)煉廠裝置大聯(lián)合是發(fā)展趨勢(shì)。為了充分發(fā)揮裝置大聯(lián)合的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，蒸餾裝置將日趨簡(jiǎn)化。在高效率下按照總體規(guī)劃要求的流程簡(jiǎn)化，在優(yōu)化方案方面反而變得更加復(fù)雜，要將過(guò)去蒸餾裝置自成一體而改變成煉廠一體化生產(chǎn)裝置中的一個(gè)組成部分。此外，還需為催化裂化、加氫裂化、重油加工和化工(化纖)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)原料。2、 長(zhǎng)周期運(yùn)行是重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。常減壓裝置的運(yùn)行周期對(duì)煉廠的成本具有重要影響。隨著煉廠規(guī)?；?jīng)營(yíng)，長(zhǎng)周期的運(yùn)行對(duì)煉廠的影響更為顯著。要求從工藝、設(shè)備、管線、選材、操作各方面系統(tǒng)考慮，形成長(zhǎng)周期運(yùn)行條件。此外，加工含硫或含硫輕質(zhì)原油將是今后我國(guó)蒸餾裝置的重要課題。3、 采用新技術(shù)綜合優(yōu)化將是進(jìn)一步提高常減壓裝置水平的重要途徑。主要要優(yōu)化工藝流程、優(yōu)選脫鹽脫水技術(shù)、優(yōu)選塔內(nèi)部件和在煉廠約束條件下綜合利用裝置的能量(蒸汽發(fā)生器的運(yùn)用和低溫?zé)岬睦?，以及開發(fā)進(jìn)一步降低加工能耗和提高拔出率的新技術(shù)。另外，還需減少加工損失，因其是提高常減壓水平的主要方面。4、 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是衡量裝置水平的根本。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工藝裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是衡量裝置水平的根本，這已成為煉油工作者的共識(shí)。蒸餾裝置要在煉廠優(yōu)化的總約束條件下進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案、技術(shù)水平、技術(shù)指標(biāo)，從而為煉廠獲得最大的眼前和長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益?？傊S著原油品質(zhì)下降，原油資源越來(lái)越匱乏，重質(zhì)原油、高硫高鹽原油成為各煉油廠的主要加工對(duì)象，原油處理變得越來(lái)越困難。另外，人們對(duì)環(huán)境的要求日益突出，燃料油的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。為了達(dá)到要求，在原有的設(shè)備和技術(shù)基礎(chǔ)上煉油廠的單位產(chǎn)品能