1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。萬噸年混合原油常減壓蒸裝置設計序號800萬噸/年混合原油常減壓蒸裝置設計摘 要本次設計主要完成了年處理能力為800萬噸的混合原油常減壓蒸餾塔的設計計算，對初餾塔、常壓塔、常壓塔加熱爐的設計及其熱效率，泵的熱效率的部分設計。常壓塔的設計主要是依據所給的原油實沸點蒸餾數據及產品的恩氏蒸餾數據，計算產品的各物性數據，確定原油切割方案，計算產品收率。參考同類裝置確定塔板數，進料及側線抽出位置，假設各主要部分的操作溫度及操作壓力，對全塔進行熱平衡計算，確定全塔回流熱。本次設計塔頂采用二級冷凝冷卻回流，塔中采用兩個

2、中段循環回流，一個頂回流，常壓塔塔頂取熱：塔頂溫度為122，煤油抽出板溫度為223，輕柴油抽出板溫度為305，原料進料溫度為361，塔底溫度為185。塔頂壓力為0.157MPa。塔板型式選用F1型重閥浮閥塔板，依常壓塔內最大汽相負荷處為2843.4Kmol/h，算得塔徑為4.12m，塔板間距為0.7m，對塔板流體力學性能進行核算，操作彈性為1.61,塔的操作性能良好。常壓加熱爐采用空心圓筒爐，依據經驗公式對加熱爐的總熱負荷進行設計計算。設計管式加熱爐中的輻射室和對流室的結構和尺寸并確定管程數。對常壓塔的關鍵塔板進行氣夜相負荷計算，對其常壓塔的加熱爐和泵進行熱效率的計算關鍵詞：初餾塔，常壓塔,

3、加熱爐, 設計AbstractThis design mainly has completed the year handling ability is 8Mt/a Jinxi crude oil Atmospheric and the primary distillation tower Vacuum Distillation Unit design calculation, Atmospheric distillation tower design and thermal efficiency of heating furnace, the thermalpump design.The A

4、tmospheric Distillation Unit design mainly, calculate the various product natural data, definite the crude oil cutting plan and computate the rate of product receives according to the crude oil solid boiling point distillation data and the product Engler distillation data which the basis gives. Refe

5、rs to the similar equipment definite column tray number, the position of feeding and the side line extractst suppose the operating temperature and the service pressure of the each main part, carries on the computation of heat balance to the entire tower, determined the entire tower hot of the backfl

6、ow. This design tower goes against uses the level condensation cooling backflow, in the tower uses a center-section circulating reflux, the top of the tower goes against takes the heat: The center-section backflow takes hotly is50%:50%, The temperature of tower top is 122. The temperature of Kerosen

7、e out board is 223. The temperature of diesel oil out board is 305. And raw material temperature is 357, bottom of the tower temperature is 350.Top pressure is 0.157MPa. Material pressure is 0.173MPa. , finally examines each main spot operation all permission. The column tray pattern selects the F1

8、gram heavy valve float valve column tray, according to the greatest vapor phase load place of the Atmospheric Distillation tower is 2843.4.5Kmol/h, it is considered that the tower diameter is 4.12m, the common column tray spacing is 0.7m, finally it is considered that the tower high is 43.6m. Carrie

9、s on the calculation to the column tray hydromechanical performance, the tower serviceability is good. The Atmospheric Distillation Unit design mainly desided the sideline number and the rate of received to the sidelines according to the crude oil solid boiling point distillation data and the simila

10、r equipment data. In pipe heater, the constitution and measure of the radiation section and convection chamber are designed , and the type of pipe and the number of tube pass are determined, then the smoke stack of pipe heater is also need to be designed, the atmospheric tower and pump heating furna

11、ce thermal efficiency calculation.Key word: the primary distillation tower, the atmospheric distillation tower , column tray ,heating furnace , design目 錄文獻綜述81.1 常減壓裝置介紹81.1.1 常減壓蒸餾91.1.2 加熱爐91.1.3換熱設備91.2常壓蒸餾在石油化工中的意義及現狀101.2.1 我國蒸餾裝置存在的問題111.3常減壓蒸餾的節能改造用以降低能耗121.3.1 常減壓裝置主要能耗121.3.2 余熱回收131.4 提高常減

12、壓裝置產品的產率141.4.1 提高輕質油收率141.4.2火用分析方法在煉油廠常減壓蒸餾裝置能耗評價中的應用141.4.3提高柴油和瓦斯油的收率151.5 常減壓蒸餾裝置總拔影響因素分析及改進措施161.5.1常減壓蒸餾裝置總拔的影響因素161.5.2 改進措施171.6 裝置的腐蝕原因和防腐措施191.6.1 裝置的腐蝕原因191.6.2 原油中的硫分布規律及危害性191.6.3 高溫硫腐蝕211.6.4硫酸露點腐蝕211.7 裝置的防腐措施211.7.1針對腐蝕問題可采取以下措施:221.7.2減少常減壓裝置腐蝕方法232.設計計算說明252.1設計內容的說明252.2常壓塔設計的參數確

13、定252.2.1 操作壓力的確定252.2.2 操作溫度的確定252.3常壓塔設計中的一些經驗數據262.4塔板設計中的一些經驗數據262.5 常壓爐設計中的一些經驗數據283初餾塔設計計算部分293.1 工藝計算29圖3-1 原油的實沸點蒸餾曲線與平衡汽化曲線324.1基礎數據334.2主要設備工藝核算354.2.1初餾塔工藝核算354.3物料平衡374.3.1 平衡汽化溫度374.3.2臨界溫度374.3.3 臨界壓力374.3.4焦點溫度384.3.5 焦點壓力384.4汽提水蒸汽用量384.5塔板型式和塔板數384.6操作壓力394.7蒸餾塔計算草圖40圖4-1常壓塔的計算草圖404.

14、8汽化段溫度404.8.1汽化段中進料的汽化率與過汽化度404.8.2汽化段油氣分壓404.8.3汽化段溫度的初步求定414.8.4 tF的校核414.9塔底溫度434.10塔頂及側線溫度的假設與回流熱分配434.10.1假設塔頂及各側線溫度434.10.2 全塔熱回流434.10.3回流方式及回流熱分配444.11側線及塔頂溫度的校核454.11.1重柴油抽出板（第32層）溫度校核45圖4-2重柴油抽出板以下塔段熱平衡454.11.2輕柴油抽出板（第24層）溫度的校核484.11.3煤油抽出板（第10層）溫度的校核504.11.3塔頂溫度校核524.12全塔汽，液相負荷544.12.1第33

15、層塔板上氣液相負荷544.12.2第32層板上汽液相負荷554.12.3第29層板上汽液負荷564.12.4第25層板上汽液相負荷584.12.5第24層板上汽液相負荷594.12.6第20塊板上汽液相負荷604.12.7第19層板上汽液相負荷624.12.8第18層板上汽液相負荷644.12.9第14層板上汽液相負荷664.12.10第11層板上汽液相負荷684.12.11第10層板上汽液相負荷694.12.13第3層板上汽液相負荷704.12.14第2層板上汽液相負荷724.12.15第1層板上汽液相負荷735.塔的工藝計算755.1塔徑計算765.1.1塔徑765.1.2溢流裝置775.

16、1.3塔板布置及浮閥數目與排列785.2塔板流體力學驗算795.2.1氣相通過閥塔板的壓強降795.2.2淹塔805.2.3霧沫夾帶805.2.4塔板負荷性能圖815.3塔高的計算846機泵效率核算856.1泵的有效功率866.2泵的揚程866.3電機負載率負866.4電機實際負荷狀態下的效率866.5電機功率因數876.6電機輸入功率876.7電機輸出功率876.8泵效率877.1.1 輻射段計算877.2.煙道氣分析887.3.常爐參數887.4 計算全爐有效熱負荷Q907.4.1加熱爐效率907.4.2確定火嘴數927.4.3選取輻射管表面熱強度qR927.4.4 估算輻射室傳熱面積AR

17、t927.4.5 確定輻射室尺寸、爐管長度及爐管數937.4.6核算QR967.4.7 核算967.5 計算對流室熱負荷96（5）計算對流管表面積、爐管數、管排數以及對流段高度和爐管表面熱強度98參考文獻102文獻綜述原油精餾裝置是煉油企業的“龍頭”，是煉油工業的第一道工序，為二次工 裝置提供原料，是原油加工的基礎，其能量的綜合利用程度和拔出率高低體現在 石化企業的效益上。因此，開展常壓精餾裝置的研究很有意義。煉油廠的加工力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來表示,因此世界原油加工的能力基本上1 就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。常減壓蒸餾是指在常壓和減壓條件下，根據原油中各組分的沸點不同，把原油

18、切割成不同餾分的工藝過程。常減壓蒸餾就是在常減壓蒸餾裝置中進行的；又由于原油進入煉油廠后必須首先進入常減壓裝置進行加工，因此煉油廠的加工力一般用原油常減壓蒸餾裝置的加工能力來表示，所以常減壓蒸餾裝置就成為石油加工的重要裝置之一。常減壓塔主要設備是分餾塔，塔是整個常減壓裝置工藝過程的核心，原油在分餾塔中通過傳熱傳質實現分餾作用，最終將原油分離成不同組分的產品。三段氣化流程和常減壓裝置中的塔包括初餾塔或閃蒸塔或常壓塔或常壓氣提塔和減壓塔。潤滑油型裝置還包括一個減壓汽提塔。根據塔內汽液接觸部件的結構形式不同，塔可分為板式塔和填料塔和塔板、填料混合塔。為了更好更快的得到石油產品,我們可以通過減少裝置的

19、腐化時間，通過節能改造等一系列的措施使得效益明顯提高，下面對常減壓蒸餾塔的裝置進行簡單的介紹。1.1 常減壓裝置介紹 常減壓蒸餾是煉油廠加工原油的第一個工序，即原油的一次加工，在煉油廠加工總流程中有重要的作用，通過蒸餾的方法將原油分割成為不同沸點的組分，以適應產品和下游工藝裝置對原料的要求。 一般來說，原油經常減壓裝置加工后，可得到石腦油，噴氣燃料，燈用煤油，輕柴油，重柴油和燃料油等產品，某些富含膠質和瀝青質的原油，經減壓深拔后還可直接生產出道路瀝青常減壓裝置的另一個主要作用是為下游二次加工裝置或化工裝置提供質量較高的原料2 。例如，重整原料，生產乙烯的裂解原料，催化裂化，加氫裂化或潤滑油加工

20、裝置的原料，焦化，氧化瀝青，溶劑脫瀝青或減粘裂化裝置的原料等1.1.1 常減壓蒸餾 常減壓裝置的目的是將原油分割成為各種不同沸點范圍的組分，以適應產品和下游工藝裝置對原料的要求，因 不同原油和產品要求就有不同的加工方案和 工藝流程。常減壓蒸餾一般包括初餾塔，常壓塔和減壓塔，為三塔流程。1.1.2 加熱爐 加熱爐是常減壓蒸餾裝置的重要設備，原油分離過程需要大量的能量，主要通過加熱爐提供。根據生產需要，設置常壓加熱爐和減壓加熱爐 。常減壓蒸餾裝置因加熱負荷通常較大，多采用立管立式爐3 。一般由輻射室 ，對流室，余熱回收系統，燃燒器 以及通風系統五部分組成。加熱爐的重要性在于4 : (1)基建投資費

21、用高。管式爐的基建投資約占煉油裝置總投資 的 10%20% ，占總設備費得 30%左右 。(2)操作費用高。對于加工深度較淺的，中等的和較深的煉油廠，加熱爐消燃料分別占其處理原油能力的 3%6% ，4% 8%和 8% 15%；其費用約占總操作費用的60%70% 。如果爐子效率低，消耗的燃料將會更多，對節極為不利，對經濟核算也極為不利。(3)生產裝置的主要能源 。對于一個年處理量為 250 萬噸的常減壓蒸餾裝置，靠加熱爐提供的總熱量達46.5MW 。如果在原設計的基礎上又增加處理量，爐子熱負荷不夠，不完成生產任務，就會限制整個生產能力的提高。因此一個生產裝置 否提高處理量擴大生產能力，首先要看加

22、熱爐的熱負荷夠不夠 。 (4)正常運轉與否至關重要。 搞好加熱爐的操作，保證其長周期安全運轉，是保證生產正常運行的重要環節。如果爐子出現事故，如爐管結焦，爐管燒穿，爐襯燒塌，爐墻倒塌等，將使裝置被迫停工,成為影響生產的關鍵環節之一。1.1.3換熱設備 換熱設備是煉油廠，化工生產過程中廣泛應用的主要設備之一，約占煉油廠工藝設備總臺數的25%70%耗大約占煉油廠總耗的 13%15%，全廠耗大戶，搞好換熱網絡的優化和強化換熱設備的換熱效果，是降低工藝過程用的有效手段 ，對于提高全廠熱量利用率和經濟效益具有重要意義。主要目的就是加熱原料，回收熱量和冷卻產品5。1.2常壓蒸餾在石油化工中的意義及現狀常壓

23、塔是煉油廠的重要的設備之一，而常減壓蒸餾又是煉廠原油加工的第一道工序, 為二次加工裝置提供原料，是原油加工的基礎，其能量的綜合利用程度和拔出率高低體現在石化企業的效益上，因此，開展對常壓精餾裝置的研究很有意義，它是采用蒸餾的方法將原油分餾成不同的餾分及渣油, 作為煉廠產品或下一工序的原料。常減壓裝置是對原油進行一次加工的蒸餾裝置，該裝置的安全正確運行，對整個煉油廠的生產是至關重要的，它的好壞直接影響到全廠的生產。石油對于經濟的推動作用使各國普遍的感到儲備石油的重要，而一些國家的經濟騰飛最主要得益于石油的推動。所以，各國都把制定長遠的石油戰略儲備計劃作為頭等大事。我國的石油儲備戰略啟動比較晚，由

24、于中國經濟的迅猛發展，我國的石油缺口越來越大，已經對于國民經濟的發展造成了嚴重影響。由于我國對于石油的渴求很強，也由于國際上許多國家都把石油看作經濟發展的生命線，我國在國際上與其他國家爭奪石油資源的摩擦越來越多，東海問題、南海問題都是與石油密切相關的。近期人民幣對美元升值壓力增大，美元貶值，我們儲備了大量的美元，有貶值的巨大危險，因此，我們要多多儲備石油，一方面防止我的外匯貶值，另一方面也為我國的安全和未來的發展，增添一些安全系數。從目前中國三大石油公司的石油產量來看，2005年中國石油天然氣總公司的石油產量達1.05億噸，其中海外石油產量增長由500萬噸提高到1500萬噸。中國石化總公司石油

25、產量達3800萬噸，海外石油產量達300萬噸。中國海洋石油總公司的石油產量達4000萬噸，海外石油產量達600萬噸。而根據新一輪全國油氣資源評價結果顯示，2005年至2020年中國石油探明儲量將穩步增長，年均探明8億至10億噸，石油產量持續上升將達十五年以上。來自中國石油經濟技術研究院的專家就國內油氣價格政策變化趨勢作了報告。報告指出，我國成品油價格機制有進一步改革的必要，這是由于現行的成品油價格機制使政府承擔的壓力過大；我國面臨越來越突出和緊迫的石油安全形勢；持續的大量補貼難以為繼，不利于消費者觀念的轉變；一旦高油價常態化，將給深化成品油價格形成機制改革增加難度；隨著中外自貿區建設的加快，國

26、內外成品油價格必將加速接軌。未來我國成品油改革的趨勢是堅持市場化改革方向、漸進式改革方式，加強稅收調節作用，配套政策同步跟進。我國常減壓蒸餾裝置在提高常減壓蒸餾技術水平方面采取的先進適用技術,如裝置大型化技術、延長裝置運行周期的技術、節能降耗技術、提高拔出率技術、多產柴油技術、先進管理和控制技術等.提出了開展煉油廠集成設計和油品脫金屬劑研究的建議。但總體技術水平與國外水平相比，在處理能力、產品質量和拔出率方面存在較大的差距。最近幾年，隨著我國煉油工業的發展，為縮短與世界先進的煉油廠的差距，我國新建蒸餾裝置正向大型化方向發展，陸續建成了鎮海、高橋800萬t/a及西太平洋1000萬t/a等大型化的

27、蒸餾裝置，其中高橋為潤滑油型大型蒸餾裝置，擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。1.2.1 我國蒸餾裝置存在的問題 雖然我國經過了 50 年的發展，設備技術有了長足的進步，但我國蒸餾裝置的總體技術水平與國外水平相比，在處理能力、產品質量和拔出率方面存在較大6差距 。現有原油的常減壓蒸餾過程存在如下幾個方面的問題。(1)能耗大 常減壓蒸餾是一個 耗很高的過程，但是能量利用率很低，這主要是由兩個原因造成的。 組分過熱 由于常壓蒸餾是一個一次閃蒸過程，所以每一種油品都需要加熱至 同樣的溫度，為了保證拔出率，油品要加熱到較高溫度。常壓爐出口溫度一般在 365370，部分產品如汽油、煤油餾分沸點比較低，無需

28、加熱到這樣溫度，這不僅增進增加了工藝用，而且 由于這些輕組分處于過熱狀態，導致塔內汽液分布不合理，塔頂溫度過高，對產品質量也有一定影響。冷料多次汽化 初餾塔僅塔頂處出輕質油品，由于塔頂采用冷回流，使一部分已經汽化的輕質油品又變成液體，進入常壓爐二次加熱汽化，因此增加了常壓爐負荷。(2)油品質量不好油品存在重疊度大、餾分范圍寬等問題，其原因是：一次蒸餾汽化由于現有的常壓蒸餾過程是從原有的釜式蒸餾過程演化 來，一次進料輕重組分都連續地從塔底加入，塔內 度混合嚴重，即使有汽提塔也不可避免地存在組分分割不清晰 的現象。 中段回流引起的反混，常減壓蒸餾塔由于塔頂冷回流導致塔上部過熱、汽液相負荷過大，為解

29、決這個問題，一般采用中段回流。中段回流雖然改善了汽液相負荷的分布，但也引起 了 度反混，使得傳質效率下降，降低了塔板效率，最終結果是導致產品質量的下降。 (3)輕質油拔出率不高7現有常減壓蒸餾過程中輕質油收率低于原油中應有的收率，這是因為采用目前這種過程，原油在三個塔中都是一次汽化進料，各塔都沒有提餾段，塔底液相受相平衡 限制，輕重組分不 完全分離，不可避免 的會使減壓餾分的餾程范圍寬， 這樣，不僅影響了減壓餾分的質量，同時也降低了常壓部分輕質油的收率。由于輕質油價值遠高于重油組分，如果能將這部分輕質油在常壓部分作為常壓餾分拔 出，也將會帶來可觀的效益?？傊?，常減壓蒸餾過程雖然是一個成熟工藝，

30、但從根本上還存在一些問題。造成眾多不合理的根本原因在于該過程采用了一次閃蒸汽化、無再沸器、無提餾段的非完全塔結構，由于塔型及工藝流程的組織不當，造成了常減壓蒸餾目前的不合理狀況。因此，對現有常減壓過程從工藝流程到塔的結構提出改進很有必要。 1.3常減壓蒸餾的節能改造用以降低能耗在煉油企業中，常減壓蒸餾是重要的原油一次加工裝置，它的加工能力是煉油企業加工能力的重要標志，一次加工能力的高低亦是煉油企業綜合技術實力的具體體現。常減壓蒸餾裝置承擔著從原油中分離出為下游二次加工裝置提供原料的作用。常減壓蒸餾裝置在石油加工過程中不但加工規模較大，其占煉油綜合耗能的比例也是十分值得關注的，常減壓蒸餾裝置的能

31、耗在整個煉油廠的耗能中占10308，可見降低常減壓蒸餾裝置的能耗，對降低整個煉油企業的綜合能耗，提高煉油企業綜合效益意義十分重大。1.3.1 常減壓裝置主要能耗常減壓裝置能耗主要有加熱、冷卻、設備散熱、抽真空及動力消耗構成則分別采用了 選擇高性能換熱設備恰當地選擇和使用高性能換熱設備，如螺紋管換熱器、波節管換熱器、螺旋管換熱器、鋁翅片式空冷器、板式空冷器等，以提高換熱效果 J。 減少裝置動力消耗要根據裝置負荷情況，選擇機泵適當的工作點，減少不必要的冷換設備壓力損失 J，例如減渣泵、減三線回流泵根據裝置的實際負荷進行適當的切削降低了動力消耗；合理選擇調節閥壓降，嚴格控制物料出裝置的邊界條件，盡可

32、能減少機泵的動力消耗。1.3.2 余熱回收余熱回收是常減壓裝置節能核心，裝置設計時盡可能對現有工藝流程用能情況進行綜合分析，采取了以下工藝節能手段； 利用了窄點技術優化換熱網絡，減少加熱爐負荷，目前常減壓裝置的原料換熱終溫達到了302左右； 優化操作條件和物料平衡，并通過裝置問的熱聯合來達到各中間產品的熱出料，將減三線、減四線部分作為催化的熱進料； 采用熱管技術利用煙氣預熱加熱爐的空氣，降低常壓爐和減壓爐的排煙溫度，提高爐子熱效率； 重視設備和工藝管道的保溫管理，減少散熱損失。 充分利用常壓的中段回流產生蒸汽降低裝置的蒸汽消耗量，例如：利用常一中生產10 th的035 MPa的蒸汽用于常壓塔底

33、吹氣；利用常二中生產15 th的10 MPa蒸汽用于減壓塔的蒸汽抽真空系統7。 常減壓裝置進一步行的節能措施；(1)引入真空水環泵技術進一步降低目前的減壓抽真空系統的蒸汽消耗量。目前惠煉1200 t年的常減壓裝置采用美國格林漢姆的蒸汽抽真空系統，雖然能夠滿足生產需要，但是每小時合計消耗10 MPa蒸汽20 t左右。并且需要大量的循環水將蒸汽冷凝。如果引入真空水環泵技術替代三級抽真空，甚至能夠替代二級抽真空系統勢必進一步降低目前的減壓抽真空系統的蒸汽、冷卻水的消耗量。(2)充分利用變頻技術。生產操作過程中要求將機泵出口調動閥、控制閥的上下游閥盡量全開，利用控制閥調節壓降，利用變頻泵的轉速來調節流

34、量。嚴格控制物料出裝置的邊界條件，盡可能減少機泵的動力消耗。(3)利用APC技術?？刂蒲b置的“安、穩、長、滿、優”的生產。加熱爐的能耗問題是煉油廠非常關鍵的問題，將需要加熱的低溫介質脫后原油引入對流室末端，將增加對流室吸收熱量，對提高管式爐，減少燃料消耗具有重要的意義，提高加熱爐的熱效率已成為煉油企業節能降耗、降低煉油成本、 提高經濟效益的重要環節，在煉油行業中，原油的常減壓蒸餾是最主要的分離過程，其能耗在整個煉油工藝過程中除催化裂化外是最大的茂名分公司3# 常減壓蒸餾裝置采用換熱網絡的優化運行，能耗明顯降。 1.4 提高常減壓裝置產品的產率1.4.1 提高輕質油收率常減壓蒸餾裝置，它一般包括

35、電脫鹽、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分。常減壓蒸餾裝置是所有煉油廠的龍頭裝置，在各煉油廠中占有舉足輕重的地位，中國石油大學科技集團勝華教學實驗廠北常減壓蒸餾裝置換煉勝利管輸油后，通過改變常壓塔塔盤開孔率、調節常壓塔汽提蒸汽量和常壓爐出口溫度、常壓過汽化油并入常三抽出線等措施，控制常壓塔底油350前餾分含量小于5，使常壓輕質油收率提高約45。同時又增大減油系統的輸送能力和冷卻能力，使減一線收率上升23選用原油蒸餾一渣油加氫預處理-催化裂化加氫裂化工藝為框架的重油加工工藝流程，煉油廠的綜合商品率達到93% ；輕質油收率為81% ，比我國煉油廠平均水平高7個百分點；汽油、柴油產品質量全部滿足歐排放標準要求

36、、部分產品達到歐排放標準要求，經濟效益顯著9。海南煉油廠以提高輕質油收率、合理利用原油資源生產更多優質產品的設計理念、方案和實施效果，選用原油蒸餾一渣油加氫預處理一催化裂化加氫裂化工藝為框架的重油加工工藝流程，煉油廠的綜合商品率達到93%；輕質油收率為81%，比我國煉油廠平均水平高7個百分點；汽油、柴油產品質量全部滿足歐排放標準要求、部分產品達到歐排放標準要求，經濟效益顯著。1.4.2火用分析方法在煉油廠常減壓蒸餾裝置能耗評價中的應用采用火用分析方法對煉油廠常減壓蒸餾裝置能耗進行評價 ，建立 了常減壓蒸餾裝置及各設備的火用分析模型，定義 了火用效率、丸用損率等評價標準?；跍y試數據對裝置各設備

37、火用損失進行 了計算。結果表明，常減壓加熱爐的火用效率較低 ，分別為 415 和 441 ，常壓爐、減壓爐、常壓塔、減壓塔 、換熱器等設備的火用損率較高。煉油廠在生產燃料和化工原料 的同時，其自身也消 耗了大量的能量。常減壓裝置是石油煉制的第一 道工序，應用廣泛,對煉油廠能耗的影響僅次于催化裂化裝置 。對于常減壓蒸餾裝置的能耗分析與節能評價有一定報道 ，如運用過程系統三環節能量結構理論 ，對常減壓裝置進行了基于熱力學第一和第二定律的用能分10。三環節理論把煉油過程用能歸結為能量的轉換和傳輸 、工藝利用及能量回收 3個環節11 14，該方法以熱量和功作為兩大主線 ，將能耗分為反應熱、物流有效熱、

38、泵機組功耗油品冷卻、氣體壓力能損失和散熱損失等 6項來考慮。除了能量平衡分析外，采用炯分析可 以深入考慮能量品位差異，指出能量在質的方面的利用程度和損失情況 ，也得到較多的應用?；鹩梅治龇椒ɑ跓崃W第一和第二定律 ，以物料平衡和能量平衡為基礎 ，計算 出各物流和能流的值。分析時需根據有關要求現場測定或收集裝置運行數據 ，部分數據需基于物料平衡和能量平衡等原則予以適當修正 。火用分析法以不可逆過程中體系炯的減少為依據，指出能量在 質的方面的利用程度和損失規律，揭示能量利用程度的實質。1.4.3提高柴油和瓦斯油的收率常壓塔回收柴油通常很困難，因為分餾部分的液體/油汽(LV)摩爾比通常不到0.1，

39、而在減壓塔中是0.30.5。在減壓塔中沒有柴油產品側線，要得到高柴油收率是不可能的。鑒于提高常壓塔的柴油收率，需要有更好的汽提、更高的閃蒸段溫度，較低的操作壓力、較大的柴油常壓瓦斯油分餾塔回流或更好的分餾效率，改造的投資很大，效果并不理想。一種相對低投資的方案就是改造減壓塔，把含5060或更多柴油的常壓瓦斯油直接送進減壓塔閃蒸，從減壓塔頂側線生產柴油。美國一家大煉油廠按照該方案改造，投資不到300萬美元，柴油收率提高40。加工中重質原油或混煉重質原油的煉油廠，提高減壓瓦斯油的切割點，從而提高減壓瓦斯油的拔出率，多產催化裂化或加氫裂化原料，是用好用足石油資源和提高煉廠經濟效益的一項重要舉措。加工

40、輕質原油的煉油廠，減壓蒸餾裝置的進料易于汽化，一般減壓瓦斯油的切割點和拔出率都較高，而加工重質超重質原油的煉油廠，減壓重瓦斯油的實沸點切割點通常都不大于510，焦化裝置的進料中含有占原油加工量多達57(體)可回收的減壓瓦斯油，在焦化過程中1015 的減壓瓦斯油轉化為焦炭，既浪費石油資源又浪費焦化裝置的加工能力。通常原油的實沸點蒸餾曲線表明，在510593之間，實沸點蒸餾溫度變化11 ，減壓瓦斯油收率就變化1(體)。因此，把減壓重瓦斯油的實沸點切割點從510提高到565 ，減壓瓦斯油的收率約提高5(對原油)。如果焦化裝置原料占所加工原油的25 ，提高減壓瓦斯油收率5，焦化原料量就減少20。在某些

41、情況下，煉廠要提高原油加工量，通過改造減壓蒸餾裝置提高減壓瓦斯油的收率，比焦化裝置的擴能改造有更好的成本效益15。20世紀80年代為了有效提高原油蒸餾的拔出率提出了“強化蒸餾”理論，應用于工業裝置的強化蒸餾增收劑相繼問世，其主要是芳烴濃縮物、表面活性劑和復合活化劑等。增收劑與石油分散體系的作用方式和強化機理主要取決于添加劑的類型。芳烴濃縮物起到相似相溶的萃取作用；表面活性劑起到降低界面和表面張力的作用：這兩種作用都屬于物理作用，兩者均通過強化傳質提高蒸餾拔出率，因此拔出率增加的幅度相對較小。而GCD型增收劑是與原油或渣油組分具有化學強作用力的物質，它通過部分改質提高原油蒸餾拔出率，且使拔出率增

42、加的幅度相對較大，柴油拔出率明顯提高。1.5 常減壓蒸餾裝置總拔影響因素分析及改進措施從工藝流程上分析了常減壓蒸餾裝置總拔影響因素，主要包括初餾塔產品收率、常壓塔產品收率和減壓塔產品收率。提高常減壓裝置總拔不是常減壓蒸餾裝置個體裝置的任務，需要后續所有裝置的協調配合，共同進行工藝參數的優化和修訂，通力配合才能應對原油重質化的不利趨勢，并實現煉廠效益最大化16。目前國內采油廠開采出來的原油性質存在著兩個趨勢發展，一是劣質化，二是重質化。這就使國內各個煉廠強制性地提高設備材質，增大成本；而且在物料上出現了重質油料難以平衡的困難，致使很多常減壓蒸餾裝置被迫降量生產。應對這種問題，各個煉廠首選的處理手

43、段就是增加常減壓裝置的總拔，盡可能減少減渣的外排量。1.5.1常減壓蒸餾裝置總拔的影響因素常減壓蒸餾裝置總拔即為除了減壓渣油以外，所有常減壓蒸餾裝置的產品總合。它的影響因素有：(1)初餾塔產品收率。初餾塔的產品有初頂瓦斯和初頂汽油餾分，其產率與原油的組成有關系，但是初餾系統操作不當，也會影響初餾塔頂的產品收率，這樣就會增加常壓爐和常壓塔的負荷，進而會導致減壓進料中輕質油比例升高，影響減壓真空度和減壓拔出率。初頂產品減少，主要跟初頂壓力、溫度有關。而原油二段換熱終溫決定了初餾塔的進料溫度，它是初餾塔閃蒸平衡的前提條件。良好的進料溫度，再加上較低的塔頂壓力，就可以保證初頂產品收率。(2)常壓塔產品

44、收率。常壓塔產品包括常頂瓦斯、常頂汽油餾分、常一線煤油餾分、常二線輕柴油餾分和常三線重柴油餾分。這些產品產量的增加，會減少減壓進料，減少減壓塔頂氣相負荷，加之優化減壓塔操作，總拔將會大大提高。常頂瓦斯和常頂汽油產率控制手段，可以說與初頂產品控制手段相同，若想提高常頂產品收率就是要實現較高的塔頂溫度和較低的常頂壓力。由于常壓塔是精餾設備，塔頂參數的控制較初頂嚴格，故設置了常頂循環回流微調手段，使塔頂參數得以穩定，避免大范圍波動。盡量減少塔頂冷回流的調節幅度，可增加常頂石腦油的產量。常一線和常二線在汽提操作時盡量卡邊操作，可以避免閃點的過?，F象，這樣可以節省汽提蒸汽用量，進而減少常頂空冷的負荷。根

45、據生產方案，如果常三線出重柴，可以考慮小汽提操作，卡邊控制好三線的閃點；如果三線調輕柴，可以采用無汽提操作，重點是控制好干點，又可以減少常頂的氣相負荷。盡量提高常壓爐出口溫度，達成較高的常三線干點，增加常壓產品收率，為減壓深拔作準備。最后，還要考慮常底液位的因素。平穩的液位是良好操作的前提，如果液位偏高，淹沒多一層塔板，就相應地減少提餾段空間，氣化率就會有相應的影響，也注定會影響常壓塔總體產品收率。常壓生產方案的變更，也會影響常壓系統的產品收率。例如常二線有生產輕柴的方案，也有生產工業白油原料的方案，還有生產航空液壓油的方案，這些方案反應在常二線的餾程上有很大的區別，生產不同餾分，會影響到常三

46、線餾出量，進而影響到常壓塔總體收率。(3)減壓塔產品收率。在不影響減一線(一般調合柴油)閃點的前提下，盡量提高減頂油的產量，這樣做的目的是為了提高減頂真空度。減壓側線汽提力度依據潤滑油料要求進行卡邊操作，減少汽提蒸汽量，可以增加大塔的真空度。最低側線抽出量要做到最大化，干點越高，則深拔力度越大，再加之選用低壓降分餾效果好的規整填料，可降低減渣里輕組分的含量至最低。減壓塔底液位穩定，是減壓塔產品收率穩定的 前提，液位穩定與減底泵運行狀態緊密相關。多數減壓蒸餾裝置都會出現減底泵抽空現象，原因也多數是因為封油過輕和塔底結焦的緣故。一旦減底液位過高，淹沒的格柵和填料過多，就會形成惡性循環，常渣的氣化率

47、將會大幅度降低，造成減壓分餾效果下降另外，部分煉廠已經開始使用強化蒸餾劑，注入到減壓爐前的常渣中，但是強化蒸餾劑要處理好溶劑、濃度和減渣性質問題，要綜合考慮并兼顧經濟成本。多次的實驗表明，強化蒸餾劑與破乳劑的使用有相同特點，即原料不同，使用條件不同，使用效果也大不相同。1.5.2 改進措施(1)電脫鹽系統操作優化?？偘翁岣呋蛘邷p壓深拔后，減渣的S、N、0元素及微量金屬元素的含量將會升高。為了后續裝置運行穩定，必須先對電脫鹽系統的操作進行優化，最大限度地脫除有害雜質，所以對脫鹽溫度、壓力、破乳劑注入量及濃度、脫金屬劑注入量及濃度、電場強度、注水量、混合強度進行整體優化，為后續提高總拔創造前提條件

48、。 (2)優化原油二段換熱流程，最大限度地提高二段換熱終溫。國內大多數常減壓蒸餾裝置二段換熱溫度僅達到230左右，僅有個別裝置能達到300以上，所以這部分技改工作潛力很大，提高了初餾塔進料溫度，可以舒緩初頂空冷的壓力負荷。 (3)控制好初頂壓力。要控制好初頂空冷的冷卻力度，還要兼顧環境氣候的影響因素，夏季、干燥的氣溫就要增大空冷尤其是濕空冷的冷卻力度，即多啟運濕空冷風機，但是會增加單耗。初頂空冷主要完成相變任務，即塔頂氣相變成液相，這樣就形成了空冷部位油氣管線真空，油氣從初頂到空冷部位的壓降?？绽淅鋮s力度加大，就增大了這種壓降，驅使油氣從初頂向空冷部位的流速增大。塔頂壓力降低，將會有更多的石腦

49、油組分氣化，從塔頂揮發線餾出，進而增加了初頂產品的收率。 (4)減少常壓塔生產方案的變更頻率；塔底液位嚴格控制在10 的波動范圍內；盡量使用常頂循環回流來穩定塔頂的壓力和溫度；常一線、常二線、常三線實行閃點卡邊操作，避免閃點過剩；以不發生輕組分裂解為上限，盡量提高常壓塔進料溫度；加強原油評價對實際生產的指導性作用。 (5)保證減壓塔頂真空系統高壓蒸汽的品質和壓力。循環水的溫度要低、壓力要高；大氣退要保持通暢程度不變(對于加工劣質原油的裝髓，可進行擴徑處理)，減少結垢和堵塞；蒸汽噴射泵副線用盲板隔斷，避免產生自縛現象。 (6)減底泵改用減四線或者減五線油作封油，避免機泵出現抽空現象；嚴格控制減壓

50、塔底液位在l0 的變化波動范圍內；增設急冷油流程，注入點設在減底液位的8O 處，急冷油的注入量和溫度根據減底縮徑和減渣的停留時間計算，避免塔底結焦；在滿足延遲焦化裝置和催化裂化裝置所需原料要求的前提下，盡量提高塔底溫度，增大進料段的氣化率。國外的減壓深拔技術是指減壓爐分支出口溫度達420以上，原油的實沸點切割點達到565620 C E13；而國內的常減壓蒸餾裝置都是按照減壓爐分支出口溫度385395、原油實沸點切割點520。C550設計的。 (7)優選高分餾效率、低壓降的規整填料。蘭州石化采用Zugrid64X和zupak125Y新型規整填料，降低塔頂與氣化段的壓降，實現了減渣中500以下餾分

51、僅為258 。1.6 裝置的腐蝕原因和防腐措施1.6.1 裝置的腐蝕原因隨著加工進口含硫原油的增加，煉油廠特別是沿海沿江煉油廠將面臨日益嚴重硫腐蝕的威脅。據統計，在石油煉制中，低溫腐蝕引起的設備損壞率約占設備總損壞率的72.1。由于原油硫含量的提高，塔頂系統H2S含量急劇上升，造成設備腐蝕日趨嚴重。山東石大科技集團公司勝華教學實驗廠北常減壓蒸餾裝置1998年建成投產，以加工孤島原油和勝利管輸油為主。孤島原油的特點是密度大、粘度高、含硫高、含鹽高、酸值高、腐蝕性強勝利管輸油的硫含量和酸值雖然較孤島原油小，但其鹽含量偏高該裝置常壓塔塔頂冷凝冷卻系統采用常規“三注”(注氨、注水、注緩蝕劑)防腐工藝。

52、近年來，該裝置連續發生常頂空冷器腐蝕穿孔事故，于是在現有設備材質不變的條件下，僅從工藝角度可采取如：選用適用的新型高效緩蝕劑、改進常頂注緩蝕劑和注氨方式、提高電脫鹽系統脫鹽效率等措施改善常頂的腐蝕17。1.6.2 原油中的硫分布規律及危害性原油中的硫含量變化范同為 005 14，但大部分原油的硫含量都低于 4，硫分布在原油所有的餾分中，石腦油的硫含量最低，渣油的硫含量最高。隨著原油餾分沸點的增加，硫含量也呈倍數遞增的趨勢，而隨著相對分子質量的增大，原有餾分中每個分子中硫原子的平均數隨沸點的升高迅速增大。原油中的硫化物 隨著在常減壓蒸餾 的餾分切割，以各種形態分布到瓦斯氣、 腦油、煤油、柴油、蠟

53、油和渣油中，會使一、二次加工裝置的各個部位產生不同程度的腐蝕 。其巾瓦斯、液態烴 中富含HSS氣體，在常減壓裝置初常減壓塔頂低溫部位產生低常減壓轉油線，腐蝕速率高溫H，s+H，O、HS+HC1+H20腐蝕，在 230以上的柴油、蠟油、渣油紺分中有大量硫及硫的化合物，如單質硫、硫醇、硫醚、二硫醚、HS等，形成高溫硫腐蝕環境，對設備產生嚴蕈的均勻腐蝕。原油的餾分越重，含硫越高，但腐蝕性不一定越大， 達到最高看具體介質環境。突出腐蝕部位是 ：溫度越高，腐蝕速率越大。高溫下碳鋼腐蝕速率較大。管內介質流速越大，腐蝕越嚴重。彎頭、大小頭、三通、設備進出低溫H2S-HgIH2O腐蝕原油都含有不同數量的鹽和水

54、，除少數原油含有結晶鹽以外，絕大多數原油中的鹽分都溶解在水里形成鹽水。鹽 的主要成分是NaC1、MgC1，、CaC1，其中NaC1約占75，MgC1約占 15，CaC1約占10，在原油加工時MgC1和 CaC1受熱水解生成強烈的腐蝕介質 HC1，其反應如下；MgC12+2H20一Mg(OH)2+2HC1 CaC12+2H20一Ca(OH)2+2HC1。通常情況下，NaC1是不水解 的，但是當原油中含有環烷酸和某些金屬元素時，NaC1在 300oC以前就開始水解 ，生成 HC1。同時存在于原油中的有機氯化物經加熱分解也生成了HC1?？诮庸艿纫桩a生湍流、渦流部位，腐蝕速率高。常減壓裝置減三、減四、

55、減五二次換熱之前的設備管線常減壓轉油線，腐蝕速率高。原油中的硫化物主要分布在重質餾分油中18，常壓渣油 的硫含量占原油的90左右，其中減壓餾分油(VGO)約占2040，減壓渣油的硫 占原油的50以 。高硫值原油的硫性物質主要分布在柴油、蠟油及渣油餾分中，并以渣油硫值達到最高。因此，用高硫值原油生產的柴油組分、減壓蠟油組分和減壓渣油組分的硫值都較高，從而影響產品的質量。原油加熱進行蒸餾時，生成 的HC1和 H，s隨同輕組分一同揮發，在沒有液態水時 (氣相狀態)，它們對設備腐蝕很輕，或基本無腐蝕 (如常壓塔頂部封頭及常頂餾 線汽相部位)。但在冷凝區出現液體水以后便形成腐蝕性很強的HC1-HsH0體

56、系其腐蝕過程可用下列反應表示：2HCl+ H 0 2HCIH，0 2HClH20+Fe FeCI!H2O +H2f 在沒有水和氯化氖仔 時，HS與鐵反應，生成的硫化鐵保護膜附著在鋼鐵表面。Fe + H2S FeS + H! Fe + S FeS 但有 HC1存在時，則發生下列反應 ，破壞 rFeS保護膜。FeS + 2HClFeC1+ H S 生成的FeCI!是溶解于水的，uJl被水沖走 失去保護膜的金屬再次被 HS和 HC1腐蝕牛成 FeS和FeC1，而 FeS又再次被 ItC1分解失上防護作廠，如此反復循環 ，大大促進了金的腐蝕：這表示HC1氧化物等的作用，和Hs相互促進形成 個俯環腐蝕

57、。HC1一HSHO體系腐蝕的典 部位是常減壓裝置的初餾塔和常壓塔頂部 (頂部五層塔盤及其 f部)及塔頂冷凝冷卻系統。一 般汽相部位腐蝕輕微，液卡丌部位幬蝕嚴重，特別是在汽液相轉變部位 ，即露點鄙位最為嚴重。腐蝕形態主要為均勻旖蝕和坑蝕對1Crl8Ni9Ti鍘則 能發牛氯化物應 懵蝕丌裂對HC1一HSHO的防惜以工防腐為主，材料防腐為輔工藝防腐采用 “脫三注”，即電脫鹽、注緩蝕劑 、注氦(中和劑)和灃水。1.6.3 高溫硫腐蝕原油中的硫 ，一部分作為單體仔在 ，大部分則烴類結合 以不同類型的有機硫化物的形式存 的：硫化氫的發牛量除 原油中活性硫含量有關外，還隨溫度的不同而發生變化。其硫化的反應式為： Fe + H2SFeS + I2Fe + S FeS 生成的FeS膜具有防止進一步腐蝕 的作用 ，但有酸存在時(HCI和環烷酸)，酸和 FeS反應破壞了保護膜，使腐蝕進一步發牛，堰化了硫化物的腐蝕。1.6.4硫酸露點腐蝕加熱爐以含硫重油或瓦斯為燃料，硫燃燒后全部生成 S0：，大約1