李贺杰
（洛阳石化工程公司 洛阳471003）
梗概：镇海炼油化工公司的800万吨原油常减压蒸馏装置设计的设计特点是介绍和比较了各种工艺方案得来的。 生产实践证明了主要工艺设计是先进合理的并且工艺参数基本达到了设计要求。
关键词：蒸馏装置;常减压蒸馏装置；设计；改造；大型工艺设备；进口原油
1.简介
该800万吨/年原油常减压蒸馏装置设计是镇海炼油化工公司对800吨/年原油项目扩建主要设备之一。这是一个基于150万吨/年原油常压蒸馏装置改造和扩建工程并且是在中国国内同类单位中最大项目。它的基本设计是洛阳石化工程公司和镇海炼油化工设计公司共同执行，前者负责换热器的详细设计而后者则负责系统其余部分的设计。扩建项目在1999年10月29日被批准并且所有产品在同年11月3日符合标准，这标志着调试成功。
2．单位原有状态
原来的150万吨/年常压蒸馏装置（三期）主要处理来自东南亚的轻质原油，如：Attaka和Tapis原油。其主要产品是液化石油气；石脑油；航空煤油；和柴油馏分。直接用于常压渣油作为重油催化裂化原料。原有工艺技术特点如下： 1． 没有压缩机单塔回收轻组分碳氢化合物。
2． 初馏塔直径2.6米或3.6米，塔高36.625米,含有26块浮阀塔板,设计压力位0.88MPa.
3． 常压塔直径2.2米或4.2米,塔高47.443米,含有49块浮阀塔板和一节炬鞍填料板,设计压力是0.26MPa. 4． 丁烷塔直径2.4米或1米,塔高41.72米,含有40块浮阀塔板,设计压力1.83MPa
5． 电脱盐鼓直径3.2米,高20.76米,壁厚0.03米,设计压力2.2MPa
6． 初步分离塔底再沸器和大气加热被纳入一个炉体设计热负荷29075千瓦
3.改造后的机组
3.1 基本设计
该设计项目是处理800万吨/年的沙特轻质原油. 它包括原油的热交换，原油预处理. (脱盐和脱水，缓蚀剂和氨注射), 初步分离和闪蒸, 常压蒸馏，减压蒸馏，轻烃回收,和石脑油的分离. 外观设计的产品是重整原料，航空煤油, 柴油，柴油用于加氢裂化或加氢精制. 在表1和表2分别列出了原油性质和物料平衡.
列表1 原油性质
项目 | 数据 |
API指数 | 33.4 |
粘度（15.6︒C）,mm2/s | 12.8 |
倾点,︒C | -34.4 |
酸值,mg KOH/g | 0.07 |
含盐量，NaCl lb/1000bl | 8 |
硫含量，m% | 1.80 |
硫醇硫，ppm | 115 |
r516含水量，v% | 0.1 |
氮，m% | 0.087 |
EVP，psi | 4.2 |
轻烃，m/原油 | |
﹤C2 | 0.01 |
C3 | 0.21 |
i-C4 | 0.14 |
n-C4 | 0.74 |
i-C5 | 0.56 |
n-C5 | 1.14 |
总计 | 2.80 |
355︒C馏分，% | 50.95 |
535︒C馏分，% | 80.11 |
| |
列表2 物料平衡
物料 | 产量，m% | 流量，kt/年 | 备注 |
原油 | 100.00 | 8000 | 沙特轻质油 |
产品 | | | |
气体+损失 | 0.12 | 9.6 | |
液化石油气 | 0.90 | 72 | |
轻石脑油 | 3.12 | 249.6 | |
重石脑油 | 11.43 | 914.4 | 重整原料 |
常压塔侧线第一切割组分 | 13.50 | 1080.0 | 航煤组分 |
常压塔侧线第二切割组分 | 9.45 | 756.0 | 柴油加氢原料 |
常压塔侧线第三切割组分 | 11.59 | 927.2 | 柴油加氢原料 |
减压塔顶油 | 0.13 | 10.4 | 加氢原料 |
减压塔侧线第一切割组分 | 3.72 | 297.6 | 柴油加氢原料 |
减压塔侧线第二切割组分 | 13.04 | 1043.2 | 加氢裂解原料 |
减压塔侧线第三切割组分 | 15.00 | 1200.0 | 加氢裂解/加氢原料 |
减压渣油 | 18.00 | 1440.0 | 焦化/脱沥青原料 |
总计 | 100.00 | 8000 | |
| | | |
3.2主要技术特点
该800万吨/年常减压装置是中国最大的一个.没有任何技术数据可循. 在设计过程中，国外大型常减压蒸馏装置的设计经验被涉及和证明, 采用可靠和先进的技术和设备.大型关键设备被使用.主要技术特点如下:
（1）没有压缩机轻烃回收
原来的初馏塔反应器是在0.3MPa下使用操作的。顶回流罐在没有气体排出流控制。液化石油气组分在未被压缩情况下被初馏塔顶油品吸收恢复成液化石油气。
（2）初馏塔底油品再沸
根据自身反应器底部的油被送到闪蒸塔闪蒸出油蒸气的一部分的压力，这不仅降低了在常压塔下部的气体/液体负载但也降低了热水器的负荷，以减少能源消费。
（3）大尺度常压塔热回流
常压塔直径是6800毫米的，54双流盘。热回流，通过了第一阶段的简明直接从热回流鼓油
与石脑油混合戊烷蒸馏塔底部为重石脑油和第二阶段凝析油从产品罐送丁烷和戊烷蒸馏塔轻烃回收部分负载可以减少和石脑油分离。
（4）大型满负荷减压塔有深切割和较高的550︒C切割点。
a．三个阶段的开销保持在0.00272兆帕（201Tlrn汞柱）深切断残余压力的蒸汽喷射。
b．减压塔直径5400毫米/9000毫米/6000毫米与规整填料的五个部分，以减少压力下降，并维持在较高的真空汽化区。
c．在塔底部和注汽汽提蒸汽真空加热器管道加热器汽化率增加出口和提高产品质量。
d．一个隧道式的设计，以减少二氧化碳的残留物和重金属在HVO和降低塔的高度。
e．360度，在进料口环的设计，以确保即使上升的气体分布和避免夹带。
f．急冷换热油线在塔底控制底部的温度小于365︒C，避免过度底部油裂解。
g．加热管的热膨胀吸收，以减少传输线的压力降和温度下降低真空加热器出口温度。
h．一个直径2200毫米低速传输线。
（5）大型换热器
一个80兆瓦常压换热器和一个35兆瓦减压换热器一起应用简化流程，便于操作。从大气的加热和真空炉烟气流结合回收余热。烟气与空气提前换热消除烟气酸露点腐蚀，提高两个加热器的热效率。计算两个加热器的热效率从90％上升到92.9％。节约燃油250公斤/小时。
（6）灵活高效率的热交换计划
5-4-2型的原油热交换器采用最终温度高达293︒C。单位热回收（不包括热废水和预热空气）达83.44％。
（7）高效率的电脱盐过程
采用的高速美国PETROLITE公司Bilectric脱盐技术，直径3000mm，高19560mm，壁厚32mm的电脱盐罐的处理能力从2.5MT/年提高到8MT/年。
（8）变频电机
（9）紧凑布局
单位需要一个总用地面积135*73 =9355平方米，并有一个针对中央控制室的安全空间的审议。实际占用土地的单位是114×73=8322平方米。
4工艺方案的选择
4.1无压缩机轻烃回收
在1.5万吨/年常压蒸馏装置，在设计
该.5万吨/年常压蒸馏装置设计师镇海炼油化工公司在1990年完成的。洛阳石化工程公司提出的无压缩机轻烃回收技术。后来这种技术被应用在广东石化总厂，上海石化总厂，扬子石化总厂。经营多年来的实践证明，这项技术是简单的过程，计划指出，降低能源消耗，土地需求少，运营商较少，易于操作和维护。在改造设计中，轻烃回收的各种方案进行了审查，无压缩机回收技术仍被选择。保留和利用原设计压力0.7兆帕下预处理器。
4.2分离石脑油额外的脱戊烷塔
蒸馏装置中的石脑油分离是用于镇海炼化800万吨/年的连续重整装置的有限的预加氢处理能力。利用低温热源的蒸馏装置的水平分开轻石脑油和重石脑油，并且为重整装置预加氢减轻负担。两种工艺方案设计考虑：
计划1：预处理器顶部凝析油和第二阶段的凝析油从常压塔顶被送至丁烷塔和戊烷塔。从戊烷塔顶出来的凝析油被用作轻石脑油，和第一阶段的从常压塔顶出来的凝析油还有戊烷塔底油混合成为重石脑油。
计划2：预馏塔顶凝析油被打至丁烷塔，和丁烷塔底油一起送至常压塔做回流。常压塔顶第一阶段的凝析油直接作为重石脑油而第二阶段从常压塔顶出来的凝析油直接作为轻石脑油。这两项计划的计算如表3所示。
从表3可以看出，它计划具有较高的液化石油气产量，更好地分离的轻，重石脑油，<C5的重石脑油组件是质量百分数是1.69。方案2对比于方案1有着较低的石油气产量，为6700万吨/年。比计划1轻石脑油产量较高，但是轻重石脑油分离不佳。轻石脑油中有相当比例的重石脑油。﹤C5组分在重油重质量分数为7.18%。计划1的质量控制更容易，也可以使凝析油被发送到脱戊烷塔中以确保重油的质量。至于计划2中没有戊烷塔，质量控制是不容易
和操作不灵活。
表3 比较石脑油分离计划
项目 | 计划1 | 计划2 |
液化石油气 | 轻石脑油 | 重石脑油 | 液化石油气手写屏 | 轻石脑油 | 重石脑油 |
产量m% | 0.900 | 3.120 | 11.430 | 0.817 | 3.5751 | 11.432 |
组成m% 乳鸽养殖 | |
C2 | 1.02 | | | 1.12 | 0.02 | |
C3 | 21.44 | | 0.008 | 22.07 | 0.74 | 0.03 |
iC4 | 13.24 | 0.24 | 0.01 | 13.03 | 0.74 | 0.06 |
制作候车亭nC4 | 60.56 | 4.19 | 0.09 | 59.75 | 5.30 | 0.54 |
iC5 | 1.80 | 16.26 | 0.30 | 1.81 | 8.93 | 1.97 |
nC5 | 1.70 | 36.63 | 1.28 | 1.70 | 16.82 | 4.58 |
< nC4 | 96.26 | 4.43 | | 95.97 | 6.80 | |
< nC5 | 99.76 | | 1.69 | 99.48 | | 7.18 |
> C5 | 0.24 | 42.74 | 98.31 | 0.52 | 67.45 | 92.82 |
| | | | | | |
4.3 反应器底部油的再沸
对于技术，无压缩机轻烃回收，反应器是0.4兆帕的压力下操作的。预分馏器底部重油再沸是为了要进一步减少常压塔热负荷和降低能耗。预分馏器和常压塔之间的压差被利用在使反应器底部油流到再沸器进行再沸。为了讨论预分馏器底部油再沸的节能，进行了在相同的产品质量和产量情况下有和无再沸的模拟。数据列于表4。
列表4 在相同的产品质量下有无再沸的换热器负荷
项目 | 有再沸 | 无再沸tokyo hot n0808 |
预分馏器底部油，千克/小时工程仿真 | 855638 | 855638 |
预分馏器塔底温度，︒C | 235．7 | 235.7 |
再沸温度，︒C | 230.9 | |
再沸压力，兆帕 | 0.25 | |
再沸蒸汽量，千克/小时 | 44320 | |
汽提蒸汽量，千克/小时 | 4000 | 4000 |
再沸器塔底热交换，△T︒C | 231.56 | 236.26 |
再沸器塔底热交换，MW | 38.780 | 38.036 |
常压塔换热器出口温度，︒C | 370.4 | 363 |
常压塔热负荷，MW | 69.333 | 69.749 |
常压塔底温度，︒C | 362.6 | 356.1 |
减压塔热负荷差，MW | 0 | 2.140 |
总供热，MW | 108.11 | 109.925 |
ASTM D86L，V% | NO.1切割点 | NO.2切割点 | NO.3切割点 | NO.1切割点 | NO.2切割点 | NO.3切割点 |
IP | 138.2 | 195.3 | 238.8 | 141.4 | 190.3 | 232.7 |
5% | 165.6 | 234.1 | 290.2 | 166.7 | 233.6 | 289.2 |
90% | 223.4 | 299.5 | 350.6 | 223.5 | 299.9 | 349.8 |
95% | 232.2 | 307.4 | 365.1 | 232.1 | 307.4 | 365.0 |
| | | | | | |
在保证产品的质量和产量相同的情况下，对于含有再沸的计划，塔底油流速小但是它的温度低而且再沸之后使得热交换和常压塔热负荷基本与没有再沸的计划相同。常压塔换热器出口温度比没有再沸的的情况下高7.4︒C，减小了减压塔热负荷2.14兆瓦。统计显示，有再沸的计划比没有再沸的计划节约的18.15兆瓦的能量。按着换热器效率为90%计算，节约燃料油173.4公斤/小时。显然含有再沸的计划节能显著。
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