常减压装置减压深拔技术的应用

常减压装置减压深拔技术的应用

聂仁宾1、任俊伟1,2、郭波1、王武凤1、李阳1、苏建全1、袁祝久1聂新峰1、刘淑宝1、魏星强1、卢鑫海2、单学航2、张亚东2、尹秋之2

山东华星石油化工集团有限公司 山东广饶  257335

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：山东华星石油化工集团有限公司采用了减压装置减压深拔技术的工艺设计包，装置正常加工能力为每小时457 吨进料。减压装置的操作范围是设计进料量的50%-110%，同时生产合格产品。减压装置的进料是来自常压装置的热进料，设计温度是340oC，而常压塔底设计的正常操作温度是350oC。生产适合下游装置进一步加工的减压柴油和蜡油产品。减压柴油经过加氢处理之后可用作柴油调合组分。蜡油由两个侧线馏分组成：轻蜡油和重蜡油。混合的蜡油物流可用作催化裂化装置或加氢精制装置的进料。塔底产品或减压渣油将满足焦化装置进料的要求。

关键词：减压装置、减压深拔技术、应用

第一作者简介：聂仁宾（1980年9月），性别：男；籍贯：山东省东营市；学历：本科；单位：山东华星石油化工集团有限公司，高级工程师；地址：山东省东营市广饶县大王镇潍高路1#；研究方向：应急管理，石油化工。

一、引言

在ICEC开始启动减压深拔项目之前，洛阳公司通过大量的工作已经对整个塔的设计进行了预先设定。ICEC花费了大量精力以便将减压深拔技术融汇到现有的塔设计之中，包括所有入口和产品出口的位置。使用这个基准的塔设计，ICEC最担心的是转油线入口和升气管塔盘底部（汽化段之上）之间的间距。如果采用ICEC的设计标准，直段的距离将为4200mm。减压塔设计的基准是直段的距离为2800mm。液体雾滴从汽化段上升的蒸汽物流中分离的效果，是随着沉降装置的性能、蒸汽流速、液滴尺寸和纵向沉降高度而变化的。若沉降段的纵向高度比ICEC的标准少30%，为了减少液体的夹带，汽化段的操作条件和沉降装置设计的优化就显得至关重要。汽化段的温度、压力和烃分压等的操作条件的设定已经完成，以便使汽化段的C因数低于0.12m/s的临界设计点，同时达到设计的565℃切割点。根据CFD研究的结果，因此本项目使用洛阳公司提出的径向进料系统。

为了满足项目的生产目标，本工艺在正常操作能力的110%负荷和340℃进料温度下，切割点为565℃。在正常操作能力和350℃进料温度下，切割点为565℃。在正常操作能力的84%负荷和340℃进料温度下，切割点为590℃。

二、工艺技术简介

减压装置的加热炉是立式加热炉，有一个对流段和两个辐射段。每个辐射段有4路沿着辐射墙铺设的水平管，没有顶棚管。减压炉与新建的常压炉共用一个空气预热系统。对流段和8路114mm长的炉管都有蒸汽过热段。蒸汽过热炉管的设计是基于满足常压装置6.4TPH 和 0.4MPaG的过热蒸汽要求。经过对流段之后，常压渣油的温度从350 ºC上升至约 365 ºC。注汽（物流2）是注在辐射段和对流段的跨线上。注汽的设计流量是进料的~0.2wt%。注汽通过降低烃分压来影响加热炉中的汽化。当汽化增加时，工艺介质的流速增加，停留时间缩短。加热炉设计中另一个要考虑的关键参数是炉管尺寸。长114mm的炉管沿着加热炉的出口方向增加直径，增加到168mm，然后最后一路增加到219mm。通过将注汽和炉管管径的选择相结合，优化加热炉的关键参数，如炉管通量、油膜温度及工艺介质停留时间，以便使设计达到加热炉运行5年要求。为了达到设计的减压渣油切割点，加热炉的出口温度设定在了425ºC。

在侧面转油线的管长中，通过改变管线的直径，使系统压力从炉出口的55KPa降低到大约5.8KPa。主转油线直径为2134mm，长为29m。主转油线直径的设置是为了使流速保持在临界速度的80%之下，以避免在塔的入口汽化。如果不改变直径，主转油线的压降就限制在0.26KPa。随着侧面转油线和主转油线压力的下降，汽化就会增加，汽化量从炉出口的32.7wt%增加到减压塔汽化段的53.4wt%。由于汽化吸收了热量，在转油线中产生了15ºC的温降，使汽化段的温度为412 ºC，压力为5.6kPa。

减压塔设计的关键部分包括：在三个中段回流和一个分馏床层使用100%的填料。带坡度的污油集液盘，减少停留时间。在洗涤段使用规整填料和格栅，以便在高度结垢的环境中提供良好的接触。径向叶片扩散器进料装置减少了汽化段的夹带。污油循环至汽提塔盘，以便最大化回收蜡油。

经过CFD模型计算，发现将径向入口和叶片式扩散器结合起来，对于塔的进料来说是最好的选择。叶片式扩散器有效地将入口气体的流速从设计点的80%临界流速降低到塔设计C因子的0.12m/s。叶片式扩散器在塔的横截面形成了均质的气体流速分布。

汽化段的液体向下穿过汽化段，在汽提段分布器塔盘上与污油抽出物流混合在一起。在6个汽提塔盘上，混合的液体与蒸汽逆向接触，脱除较轻的烃。设定汽提蒸汽的流量，以便控制500 ºC的量和减压渣油中较轻的烃。为了减少塔底结焦的倾向，在蒸汽喷头之下有一股减压渣油急冷油进入塔内。实验设定了急冷油循环的量和温度，以便将塔底温度控制在360 ºC。设定这个目标温度是为了减少塔底焦炭的形成。根据塔的模拟计算，148 m

3/h的设计污油量表示的是基于预测的填料床层中洗油再汽化的情况下，最小允许的洗涤量。洗涤段的液体收集在一个有斜坡的升气管塔盘上。1：50的坡度和抽出盘高度的低矮设计减少了液体的停留时间，以便避免结焦。这是一个重要的设计考虑，因为塔的模拟计算预测的污油抽出温度大约为390 ºC。污油产物通过一条计量的配管系统，自流返回到汽提段分布塔盘。

三、设计基础标注

业主的项目组确定了华星减压深拔项目的生产目标：正常加工能力为每小时457 吨进料（洛阳公司常压装置设计）。减压装置的操作范围是设计进料量的50%-110%，同时生产合格产品。减压装置的进料是来自常压装置的热进料，设计温度是340 ºC，而常压塔底设计的正常操作温度是350 ºC（根据洛阳公司的常压装置设计）。生产适合下游装置进一步加工的减压柴油和蜡油（VGO）产品。减压柴油经过加氢处理之后可用作柴油调合组分。蜡油由两个侧线馏分组成，LVGO（轻蜡油）和HVGO（重蜡油）。混合的蜡油物流可用作催化裂化装置或加氢精制装置的进料。塔底产品或减压渣油（VR）将满足焦化装置进料的要求。在装置的公称生产能力下，达到重蜡油/减压渣油的实馏点（TBP）切割点565˚C或之上。

公司在确定两个设计方案所需的热平衡和物料平衡条件时，使用了下列切割点定义。TBP切割点是一个温度，在此温度下，在蜡油馏分中在基于实馏点的切割点之上沸腾的物料的量，等于在减压渣油馏分中在基于实馏点的切割点之下沸腾的物料的量。对于565 ºC减压深拔的设计工况，项目的进料量设定为457吨/小时，预期的操作范围是此量的50%至110%。为满足此操作负荷范围，项目范围内设备尺寸的确定是基于502.7吨/小时的进料量。对于加热炉的设计，根据业主指示，炉管入口温度设定为340 ºC，预期的正常操作温度为350 ºC。

四、化学试剂

在减压塔中，环烷酸倾向于浓缩在凝液中，可能造成严重的腐蚀。这种腐蚀类似于高酸值馏分的腐蚀。流速对于这种过程没有影响。腐蚀机理主要是凝液腐蚀，与环烷酸的含量、分子量和沸点有直接的关系。一般在冷凝点出现严重的腐蚀，与高酸值和温度相呼应。一般情况下，当选择材质时就会考虑环烷酸腐蚀的问题，当证明金属材质不能解决腐蚀问题时，可以把酸中和掉。在侧线的管线中，出现低汽化率和中等流速的情况。在这种情况下，流速的提高将加速腐蚀，直到开始发生冲击，剧烈加速腐蚀。较高的硫含量可以抑制这种腐蚀。在腐蚀严重的部位注入缓蚀剂可以提供保护。充分监测管线，检查对腐蚀处理的效果。

五、结论

山东华星石油化工集团有限公司采用减压装置减压深拔技术的工艺设计包，充分保证装置正常加工能力，减压装置的操作范围也充分满足设计进料量范围的要求，同时能够生产合格产品。生产适合下游装置进一步加工的减压柴油和蜡油产品。减压柴油经过加氢处理之后可用作柴油调合组分。蜡油由两个侧线馏分组成：轻蜡油和重蜡油。混合的蜡油可用作催化裂化装置或加氢精制装置的进料。塔底产品或减压渣油将满足焦化装置进料的要求。减压装置减压深拔技术的应用，极大程度地提升了日常工作的技术运维效率与工作品质。

第一作者简介：聂仁宾（1980年9月），性别：男；籍贯：山东省东营市；学历：本科；单位：山东华星石油化工集团有限公司，高级工程师；地址：山东省东营市广饶县大王镇潍高路1#；研究方向：应急管理，石油化工。

第二作者简介：任俊伟（1992年11月），性别：男；籍贯：山东省烟台市；学历：博士；单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，材料工程师；北京大学博雅元培教授；中国管理科学研究院教授；地址：山东省青岛市城阳区锦宏东路88号；研究方向：新材料，装备制造，应急管理，医药化工。