混油蒸餾處理裝置優(yōu)化運(yùn)行處理措施獲獎科研報告1.研究背景

華南管網(wǎng)在云南境內(nèi)每年接收混油約8萬噸，在云南輸油一部長坡站配套設(shè)有新、舊兩套的混油處理裝置，用于處理管道順序輸送產(chǎn)生的混油，設(shè)計年處理量分別為3萬噸/年、6萬噸/年，分別于2005、2017年建成投產(chǎn)?；煊驼麴s分離成塔頂餾出油（非標(biāo)汽油）、塔底油（非標(biāo)柴油），通過回?fù)椒绞酵鬏斢推坊旌虾笙螺d至用戶庫區(qū)，增加管道企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，但由于混油中含有烯烴、芳烴以及柴油抗磨劑、抗靜電劑、十六烷值改進(jìn)劑、減阻劑等各種添加劑，混油在加熱高溫作用下各站添加劑結(jié)焦，導(dǎo)致分餾塔、換熱器等設(shè)備出現(xiàn)結(jié)焦，塔內(nèi)壓降增大、管道堵塞，嚴(yán)重影響裝置運(yùn)行，結(jié)焦物用蒸汽車無法徹底吹掃，需拆卸分餾塔和換熱設(shè)備進(jìn)行清理，因涉及臨時用電、受限空間和高處作業(yè)等，安全風(fēng)險較大，工期較長。

2.長距離輸送成品油管道混油處理方法探討

2.1查閱文獻(xiàn)工作

從查閱到的CNKI國家標(biāo)準(zhǔn)全文數(shù)據(jù)庫、CNKI中國博士學(xué)位論文、CNKI中國工具書網(wǎng)絡(luò)出版總庫、CNKI中國學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）、CNKI中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文、CNKI中國重要報紙數(shù)據(jù)庫、CNKI中國重要會議論文數(shù)據(jù)庫等等網(wǎng)絡(luò)資源閱看，國內(nèi)外對成品油管輸混油的處理方法歸納起來主要有兩種方法。

（1）回?fù)椒?/p>

這種方法通常用在成品油管道順序輸送時產(chǎn)生的混油處理中。一般煉廠在出廠產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)上有一定富余量，當(dāng)在一種油品中摻入少量其它油品時，仍可滿足產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)量指標(biāo)。允許摻入其它油品的濃度取決于這兩種油品的物理化學(xué)性質(zhì)的接近程度、及留有的質(zhì)量余量?；?fù)椒梢蕴幚硪欢〝?shù)量的混油，但因長坡站接收的混油量較大（每年約6萬噸），3個批次順序輸送，不同品種油品間隔時間較短，油頭、油尾調(diào)和已消耗大量富余指標(biāo)的純油，這種方法無法在長坡站不適用。

該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：①建造摻和系統(tǒng)投資比建造一套混油煉制裝置投資少得多;②流程簡單，操作容易;③如果在線油品指標(biāo)富余，可處理部分混油。缺點(diǎn)是：用混油回?fù)匠善酚?，不同油品在同一油罐中靜置時可能還會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。同時使用該方法時必須滿足以下幾項條件：①進(jìn)入本站的成品油有較大的質(zhì)量潛力;②終點(diǎn)的儲罐容量較大，有充分的油量來調(diào)整因混油頭、尾的切入對油品造成的質(zhì)量影響;③具備專用的設(shè)備保證混油與成品油充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

（2）蒸餾法

這種方法為簡單煉制方法，適合于汽柴油混油處理?；煊瓦M(jìn)入分餾塔加熱，因汽柴油揮發(fā)度不同，輕組分經(jīng)過填料過濾上升至塔頂，經(jīng)過水冷器冷凝變成汽油，經(jīng)汽油泵抽至成品汽油罐;重組分沉降至塔底，經(jīng)塔底泵抽至換熱器換熱再經(jīng)過水冷器冷卻后至成品柴油罐。

針對混油處理裝置結(jié)焦堵塞問題，目前采取的方法主要有兩種：

①添加阻聚劑、清凈分散劑減緩結(jié)焦。在混油蒸餾分離過程中，可以考慮添加阻垢劑，使結(jié)焦物質(zhì)沉降至塔底，通過塔底柴油泵過濾器進(jìn)行過濾，減少塔內(nèi)構(gòu)件、塔底過濾器、塔底換熱器等設(shè)備管線的結(jié)垢生焦和沉積堵塞現(xiàn)象。

②調(diào)整工藝流程、優(yōu)化操作參數(shù)。根據(jù)混油性質(zhì)、開工時間8000小時、6萬噸/年的操作記錄數(shù)據(jù)、管式加熱爐和分餾塔設(shè)備數(shù)據(jù)，對圓筒型加熱爐、分餾塔進(jìn)行工藝核算，分析生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生過熱導(dǎo)致垢焦物質(zhì)易縮合、流速過慢垢焦物質(zhì)易沉積的地方，采取調(diào)整工藝流程、優(yōu)化操作參數(shù)的方式，提高分離效率，解決蒸餾裝置（爐、塔、過濾器、換熱器）垢焦物質(zhì)縮合、沉積、堵塞等問題。

2.2現(xiàn)有混油蒸餾處理裝置生產(chǎn)情況

對長坡站蒸餾裝置生產(chǎn)情況，特別是有關(guān)工藝流程、生產(chǎn)操作參數(shù)，以及結(jié)焦堵塞情況，與公司專家、現(xiàn)場技術(shù)人員共同分析原因。

3.解決工作方案

3.1工藝流程及操作參數(shù)優(yōu)化

查閱《新建6萬噸蒸餾裝置設(shè)計說明文件》、《長坡站新建6萬噸蒸餾裝置工藝流程圖》、《T-1001混油分餾塔》、《YX16F-077-01重沸爐（F101）》設(shè)計文件以及生產(chǎn)運(yùn)行操作記錄數(shù)據(jù)。綜合分析判斷存在的問題：

3.1.1原設(shè)計相比：生產(chǎn)過程中塔頂回流量偏小;塔底溫度偏高;汽油收率（71.67%）偏低，理論應(yīng)為80%;當(dāng)汽油收率低，柴油顏色應(yīng)該較淺，而實(shí)際柴油顏色深，可能存在結(jié)焦情況。

3.1.2設(shè)計塔提餾段采用ADV型浮閥，塔盤堵塞可能性較小，塔精餾段采用SP2A規(guī)整精密填料，因波紋板過于狹窄容易堵塞。由于混油中含有烯烴芳烴等組分，受熱易生成結(jié)焦。

經(jīng)歸納總結(jié)，該工藝過程可能存在以下幾個問題：

（1）塔底溫度高

混油分餾塔中，塔頂塔底的溫度有著嚴(yán)格要求和控制。若塔底溫度過高，在生產(chǎn)操作中容易造成塔底結(jié)焦;相反，若塔底溫度過低，則不利于熱量的回收利用，同時會造成輕組分蒸發(fā)不上去，易造成塔底抽空，帶來安全隱患和生產(chǎn)不穩(wěn)定因素。原設(shè)計中對于分餾塔的塔底操作溫度要求為243℃，而實(shí)際生產(chǎn)中溫度可在220-230℃，這對設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)，需要優(yōu)化工藝來解決這個問題。

（2）柴油顏色深

柴油是輕質(zhì)石油產(chǎn)品，是碳原子數(shù)約為10～22的復(fù)雜烴類混合物，主要由原油蒸餾、催化裂化、加氫裂化等過程生產(chǎn)的柴油餾分調(diào)配而成。本工藝中柴油的顏色偏深與混油的性質(zhì)有很大關(guān)系。通常情況下，柴油的變色與其中含有的不穩(wěn)定物質(zhì)組分，如小分子硫醇、噻酚、脂肪酸、活性氮化物等含量有關(guān)，特別是活性氮化物存在易引起化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致柴油變色。處理柴油顏色的方法有許多，如改善柴油的換熱流程，可以改善柴油的體積沸點(diǎn)，從而改善柴油的顏色;使用不易被氧化的添加劑，生產(chǎn)中有部分添加劑怕光，在光的存在下易發(fā)生分解，從而導(dǎo)致顏色變深。

（3）塔頂回流量偏小

塔頂回流能夠提供塔板上的液相回流，使得塔內(nèi)汽液兩相充分接觸，進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的目的。另一方面塔頂回流能夠取走塔內(nèi)剩余熱量，維持分餾塔熱平衡狀態(tài)，從而控制產(chǎn)品質(zhì)量。故塔頂回流是保證精餾塔連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作的必要條件之一。本精餾塔內(nèi)塔頂回流量設(shè)計中可取480kg/h～1500kg/h，從實(shí)際生產(chǎn)工況看，塔頂回流量偏小，從而導(dǎo)致沖洗填料的液體量不足，以及塔頂汽油和塔底柴油的重疊度變大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）結(jié)焦物堵塞設(shè)備

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)混油加熱過程會有結(jié)焦物產(chǎn)生，裝置滿負(fù)荷運(yùn)行，處理約15萬噸混油后出現(xiàn)堵塞，汽油水冷器以及產(chǎn)品線同時堵塞。

（5）汽油收率偏低

原設(shè)計中計算汽油收率應(yīng)該為80%，而實(shí)際生產(chǎn)中，汽油收率只有71.67%，相比于理論而言汽油收率偏低。汽油收率與以下因素有關(guān)：①原料越輕，汽油收率越高;②加熱爐出口溫度越高，汽油收率越高;③塔循環(huán)比越大，汽油收率越高;④系統(tǒng)壓力越低，汽油收率越高;⑤冷凝效果好，汽油收率高;⑥塔盤的分離效果越好，汽油收率越高;⑦汽油的干點(diǎn)，調(diào)節(jié)塔頂溫度是調(diào)節(jié)汽油干點(diǎn)的主要手段。

3.2工藝流程優(yōu)化

原工藝流程（見圖3-1）混油進(jìn)料通過長時間低溫?fù)Q熱進(jìn)入分餾塔，塔底油部分進(jìn)加熱爐作為熱載體返回分餾塔，反復(fù)循環(huán)長時間高溫（240-250℃）加熱，導(dǎo)致塔底油顏色較深。建議改為混油進(jìn)料通過換熱后進(jìn)入加熱爐加熱，達(dá)到閃蒸溫度后直接進(jìn)入分餾塔分離。依據(jù)盡可能少改動和規(guī)避風(fēng)險的改造原則，初步提出圖3-2的優(yōu)化新流程。新流程做兩方面變動。一是把原分餾塔新鮮進(jìn)料由全程換熱改為先換熱后進(jìn)加熱爐快速加熱。二是把塔底油循環(huán)作為熱載體取消，先換熱回收熱量然后冷卻去成品罐，降低高溫停留時間。即在新鮮原料換熱后、進(jìn)塔前處增設(shè)一條與塔底油進(jìn)爐前管線的跨線;原料換熱后進(jìn)塔前與塔底油經(jīng)爐出口進(jìn)塔前增設(shè)一條跨線;該改造工作量較小，操作變化很小。改動后新鮮混油原料雖然經(jīng)過高溫加熱，但進(jìn)塔直接閃蒸，可以降低入塔溫度;縮短塔底油在分餾塔內(nèi)高溫停留時間，降低縮合結(jié)垢結(jié)焦等負(fù)面影響，從而改善油品顏色。

3.3操作參數(shù)優(yōu)化

（1）增大塔頂回流量

增大塔頂回流量，即增大對精餾段填料的沖洗程度，從而減少填料結(jié)焦沉積的可能性。通過計算，將冷回流改為熱回流，回流溫度由目前的40℃提高到110℃，回流量可增大12%。

（2）適當(dāng)降低操作溫度

在保證柴油閃點(diǎn)前提下，調(diào)整生產(chǎn)方案（適當(dāng)降低汽油拔出率），適當(dāng)降低操作溫度，改善塔頂油（汽油）、塔底油（柴油）色度等質(zhì)量指標(biāo)。

（3）增設(shè)氮?dú)鈿馓?/p>

利用自備制氮機(jī)，按塔底物流量的4.5-7%（m）注入，降低油氣分壓，從而降低分餾塔各段蒸發(fā)溫度。

（4）使用空隙率大表面光滑的填料代替現(xiàn)有的精密規(guī)整填料

采用表面光滑填料，可減少油垢焦粉在填料凹凸處沉積結(jié)焦;采用大空隙率填料，可降低填料