1、常减压装置工艺技术和设备,镇海炼化分公司 沈华明 2013.07,主要内容,一、装置概况 二、装置工艺流程 三、原料和产品 四、主要工艺指标和技术经济指标 五、电脱盐工艺 六、 装置设备 七、安全环保健康,一、装置概况,常减压蒸馏是炼油加工的重要工序，常减压蒸馏装置是炼油厂和许多石化企业的龙头。装置的处理量即原油一次加工能力，常被用作衡量企业发展进度的标志。 原油经过蒸馏分离成各种油品和下游装置的原料。 常减压蒸馏装置由于加工原油的数量巨大，因而常减压蒸馏装置的规模及能量消耗巨大，其能耗一般约占炼厂总能耗的2030左右。,一、装置概况,原油电脱盐作为原油预处理工艺，脱除原油中的无机盐、水和机械
2、杂质，不仅对本装置的平稳操作、降低能耗、设备防腐等有十分重要的作用，而且对下游装置的原料性质、产品质量和分布、防止设备腐蚀、堵塞等起着很重要的作用。 常减压蒸馏装置通常由电脱盐部分、初馏部分、常压部分、减压部分、原油换热网络部分、轻烃回收部分等六部分组成。,一、装置概况,镇海炼化分公司共3套常减压装置，加工能力分别为800、600和900万吨/年，总加工能力为2300万吨/年。 套常减压装置1977年建成并试车，1978年投产。加工能力250万吨/年,设计加工原油为胜利原油。 1987年扩大到300万吨/年，1997年装置加工中东含硫原油扩能改造，加工能力达到500万吨/年；2008年技术改造
3、，加工能力达到800万吨/年。,一、蒸馏装置概况,2009年末世界原油加工能力（原油常压蒸馏能力）达4361.2Mt/a；减压蒸馏能力达1538.3Mt/a。 2010年中石化共有59套装置，分布在33个炼油厂，初建设计能力为17769万吨/年，改造后实际加工能力为23570万吨/年，2010年实际加工量为20139.29万吨/年。 天津三套和青岛炼化为1000万吨/年。,常 压 炉,典型三段汽化常减压蒸馏流程,初 馏 塔,汽油,电脱盐,原油,常 压 塔,常 压 炉,减 压 塔,蜡油,煤油,柴油,减压渣油,减四,减三,减二,减一,减顶油,原油换热至 220-240,初馏塔底油经常压炉加热至37
4、0,常压 塔底 油经 常压 炉加 热至 385,回流罐,汽提塔,电脱盐罐,二、工艺流程,汽油,二、工艺流程,二段闪蒸-常压-减压流程图,二、工艺流程,初馏-闪蒸-常压-减压流程图,二、工艺流程,四级蒸馏流程,二、工艺流程,燃料润滑油型工艺流程图,初 馏 塔,进料,吹汽,初底油,冷回流,初顶油,原油经换热至原油换热至 220-240左右,进入初馏塔或闪蒸塔,流入塔底的液相部分送至常压炉,气相上升至塔顶,在初馏塔顶分馏出重整原料或轻汽油(也称作石脑油),二、工艺流程,常 压 塔,柴油(常三线),煤油(常一线),柴油(常二线),常压塔的作用是在接近常压状态下分离出原油中的部分组分,获得汽油煤油些油,
5、为了使堂压侧线产品初馏点和闪点合格,在常压塔侧还设有一汽提塔,采用水蒸汽蒸馏的方式分离出常压侧线产品中的部分组分,一般常一线常结线需设汽提塔,常压汽提塔是各侧线汽提塔连接起来的组合塔.,冷回流,初顶油,常底油,进料,常二中线,常一中线,顶循,二、工艺流程,减 压 塔,减压渣油,减二线,进料,去抽真空,减一线,减三线,减四线,减压塔的作用是在减压状态下,对经常压塔分馏后的常底油继续进行分馏获得重柴蜡油等产品,二、工艺流程,回流的方式： 常压塔顶回流如同初馏塔一样属于冷回流方式，不同于初馏塔的是常压塔顶的气相负荷要远高于初馏塔，根据塔顶一次和二次冷凝的优缺点，大型常减压装置选择二次冷凝回流方式为宜
6、。 中间部分采用循环回流方式 ，循环回流的作用首先是可以从下部高温位取出回流热，这部分回流热几乎可以全部用于满足装置本身加热的需求。,二、工艺流程,回流的方式： 常压塔顶回流如同初馏塔一样属于冷回流方式，不同于初馏塔的是常压塔顶的气相负荷要远高于初馏塔，根据塔顶一次和二次冷凝的优缺点，大型常减压装置选择二次冷凝回流方式为宜。 中间部分采用循环回流方式 ，循环回流的作用首先是可以从下部高温位取出回流热，这部分回流热几乎可以全部用于满足装置本身加热的需求。,二、工艺流程,关于中段循环回流的数目，一般而言中段循环回流的数目越多，气液负荷越均衡，可回收的热量也越多，但一次投资也相应提高。因此，应有一定
7、的适宜数目。对有三个到四个侧线的常压塔，一般采用两个中段回流；对有两个侧线的常压塔一般采用一个中段回流为宜。理论上，中段回流数愈多，对换热越有利。当然，采用循环回流后，将随之减少抽出点上方各塔板的内回流量，在塔板数不变的情况下，对塔的分离效果会有一定的影响。,二、工艺流程,原油是指地下开采出来的未经加工的石油，通常是淡黄色到黑色的，流动或半流动的，带有浓烈气味的粘稠液体，密度一般都小于1000kg/m3 ，一般0.850.95 kg/ m3 。但世界各地所产原油性质都有不同程度的差异，比如我国沈北混合原油凝点54，而新疆克拉玛依原油则低于-50。,三、原料和产品,原油的组成不仅是多种烃类和非烃
8、类化合物组成的混合体，并且是多种不同沸点的组分的混合体。分子量比较轻的，沸点较低易于挥发的称为轻馏份；分子量比较重的，沸点较高不易挥发的称为重馏份。通过加热蒸馏，可切割成不同沸点范围的馏出物的组成。沸点500， C36为渣油馏份。,三、原料和产品,三、原料和产品,1、原油的元素组成 原油主要有碳、氢两种元素组成，另外含有一定数量的氮、氧、硫等元素。其中原油的碳、氢含量一般占94%以上，其中C占原油83%87%；H占10%14%；其它元素在6%以下，一般硫占0.05%6%，氮占0.02%2%，氧占0.05%2%，金属元素一般在1%以下。尽管这些元素含量不大，但它们和碳氢结合在一切形成的非烃化合物
9、对石油加工影响非常巨大。,三、原料和产品,国内外几种常减压原油的元素组成,三、原料和产品,2、原油的馏分组成 原油是由各种类型的烃类和非烃类化合物所组成的复杂混合物，其分子量从几十到几千，因而其沸点范围也很宽，从常温到500以上。在对原油进行研究和加工利用之前，要采用分馏的方法将其按沸点的高低分割成若干部分（即馏分），每个馏分的沸点范围简称为馏程或沸程。 馏分并不代表石油产品，只是从沸程上看有可能作为生产汽油、煤油、柴油、润滑油的原料，它们往往需要经过适当加工才能生产出符合相应的质量规格要求的产品。,三、原料和产品,国内外几种常减压原油的馏分组成,三、原料和产品,3、原油的烃类组成 原油最主要
10、的部分是烃类。按其结构不同可分为烷烃、环烷烃、芳香烃以及由这三种组合而成的烃类。轻质馏分中富含烷烃、环烷烃，而芳香烃含量较低。重馏分中多含固态的长链烃，而且环状烃特别是多环环烷烃、环烷芳香烃含量增大。,三、原料和产品,常减压蒸馏装置可以从原油中分离出各种沸点范围的产品和二次加工装置原料。采用初馏塔时，塔顶可以分出窄馏分重整原料或者汽油组分。 常压塔能生产的产品有：塔顶生产汽油组分、重整原料、石脑油；常一线出喷气燃料（航空煤油）、灯用煤油、溶剂油、乙烯裂解原料；常二线出轻柴油、裂解原料；常三线出重柴油或润滑油基础油；常压塔底出常渣。,三、原料和产品,减压塔能生产的产品有：减一线可出重柴油；其余各
11、侧线油视原油性质和使用要求可作为催化裂化原料、加氢裂化原料、润滑油基础油原料和石蜡的原料；减压渣油可作为延迟焦化、溶剂脱沥青、氧化沥青和减粘裂化原料，也可以直接生产沥青或燃料油调和组分。 另外，初常顶气经过轻烃回收吸收、稳定、脱硫后还可以生产液化石油气或者直接作为乙烯裂解气体炉原料。,三、原料和产品,产品名称 技术指标 常顶油 ASTM D86 EP170 常一线 ASTM D86 EP280比重(20), 0.7750.830 冰点 - 47 常二线 不控制 常三线 ASTM D86（95%）370 减一线 ASTM D86(95%) 365 减二线 不控制 减三线 蜡油CCR1.0wt%
12、ASTM D1160（atm）（95%）560 洗涤油 减压渣油 小于530含量5V %,三、原料和产品,三、原料和产品,三、原料和产品,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,公用工程指标,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,装置能耗,四、工艺指标和技术经济指标,选择合适的原油，用蒸馏法直接生产沥青是最简便、最经济的方法。 环烷基和低蜡的中间基富含胶质的原油，最适宜生产沥青。含硫原油多为低蜡的中间基原油，是生产道路沥青的优质资源。 2009年首次生产出A级50#沥青，2010年，沥青产量1178Kt，占全国总产量的7.21%，
13、A级沥青占总量的36.7%，缓解了公司加工原油重质化后焦化装置能力不足和渣油平衡困难的瓶颈问题。,蒸馏工艺生产高等级道路沥青,四、工艺指标和技术经济指标,轻烃回收 初、常顶瓦斯收率高，含有大量的C3、C4组份 ，伊朗轻油常顶瓦斯中C3、C4组份70.2% 。 H2S含量高0.36% ，造成烟气SO2含量高和加热炉炉体设备的腐蚀 。 轻烃组份在罐区容易散发，特别是夏天，重整原料罐顶出现冒“白气”现象，不安全又不环保，增加了加工损失 。,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,3#航煤生产采用UOP公司的航煤无碱脱臭Merox 工艺，设计流量为75/，年
14、设计负荷为600K。 航煤无碱脱臭Merox以常一线油为原料，经脱硫醇反应和精制后可直接生产出合格直馏的3#航煤。 脱臭反应式为： 4RSH O2 2RSSR 2H2O,航煤无碱脱臭Merox工艺应用,四、工艺指标和技术经济指标,四、工艺指标和技术经济指标,五、电脱盐,原油脱盐是原油预处理重要工艺。 原油电脱盐不仅仅是一种单纯的防腐手段，它已变成为下游装置提供优质原料所必不可少的原油预处理工艺，是炼油厂降低能耗、减轻设备结垢和腐蚀、防止催化剂中毒、减少催化剂消耗的重要工艺过程。,五、电脱盐,电脱盐是原油在破乳剂和高压电场的作用下，使小水滴聚结成为大水滴，然后在电场的作用下，依靠油水密度差将水分
15、离出来的过程，因原油中的盐主要溶解在水中，故脱水的过程也就是脱盐的过程。电脱盐能够脱除水溶性的金属盐，但对于油溶性的金属盐，电脱盐的难度较大。,五、电脱盐,电脱盐的基本原理,五、电脱盐,1. 增加原油储存和运输负荷 2影响原油蒸馏平稳操作 3增加原油蒸馏过程中的能量消耗 4造成设备和管道的结垢或堵塞 5造成设备和管道腐蚀 6造成后续加工过程催化剂中毒 7影响产品质量,五、电脱盐,1984年前，脱后原油的含盐量10mg/l，含水量在0.10.2%。 1985年开始，原油脱后含盐5mg/l。主要是为了防止原油蒸馏装置的腐蚀及长周期运行；之后，随着重油深加工技术的发展，对原油脱后含盐提出了更高要求。
16、 现在脱后原油含盐量不大于3mg/l，脱后原油含水量不大于0.2（wt），脱盐排水的含油量不大于200ppm。 一般规定原油开采出来后，需要在油田就地进行脱盐脱水，达到含盐量50mg/l，含水量0.5后外输到炼油厂。但实际上，受油田条件的限制，在油田对原油的处理是以脱水为主，对原油脱盐的处理则主要在炼厂进行。,电脱盐技术指标要求,五、电脱盐,原油电脱盐的基本流程,五、电脱盐,目前国内外电脱盐技术主要有以下几种： 交流电脱盐（传统电脱盐）全阻抗交流变压器、水平电极板、水相进料； 高速电脱盐全阻抗交流变压器、水平电极板、专用分布器、极板间油相进料，美国Petrico公司专利技术； 交直流电脱盐美国
17、Natco公司技术，全阻抗双频交直流变压器、垂直电极板、水相进料；SEI-扬中电脱盐公司技术，全阻抗交直流变压器、垂直电极板、水相进料；脉冲电脱盐全阻抗脉冲变压器、水平电极板、水相进料。 其他原油电脱盐技术双极电脱盐（Natco技术）、鼠笼式电脱盐、双进油双电场电脱盐。,原油电脱盐技术,五、电脱盐,五、电脱盐,高强电场,强电场,弱电场,五、电脱盐,注水量和水质：一级脱盐一般为原油量的410，通常为5左右；第二级脱盐一般为原油量的35，通常为3左右。 油水混合强度。混合强度因原油品种和脱盐罐内部结构的不同而各异，较高比重原油(API l5API 24)的混合阀压差P采用3080kPa；较低比重原
18、油(API 25API 45)的混合阀压差P采用50130kPa。 电脱盐的操作条件：温度、压力。温度较高有利于脱盐，胜利油140的相对沉降速度是90 时的3.1倍。求电脱盐罐内最小压力应至少比脱盐温度下油水饱和蒸汽压高约0.148MPa。一般规定为0.150.2MPa，以防止因原油、水开始汽化而影响脱盐过程。 电脱盐罐的冲洗。 界位控制,影响脱盐效果的基本因素,五、电脱盐,电脱盐技术的关键设备 变压器；交流高压电源、交直流高压电源、智能响应高压电源、可调式可控硅高压电源和变频脉冲高压电源设备等。其中最常用的是油浸式100%阻抗防爆电脱盐电源（变压器），目前最新的是智能调压电脱盐电源设备，分别
19、应用在重油电脱盐与复杂工况电脱盐过程。 电极板；脱盐罐内电极板通常有水平结构与垂挂式结构两种形式。水平电极板可以由二层、三层或多层极板组成，垂挂式电极板由正负交替排列的极板组成，在罐内沿电脱盐罐体轴线方向依次排列。电脱盐高压电场中固定框架梁、接地梁、带电梁、绝缘吊挂、带电极板、接地极板通常为预组装结构形式。 混合设备；,五、电脱盐,高压电引入棒：能耐高电压、绝缘、密封及散热的要求。目前高压电引入棒普遍采用聚四氟乙烯为外层绝缘材料，中间使用由定向薄膜缠绕的高压四氟电缆，电缆外层设有环氧树脂绝缘套管。 绝缘吊挂,六、装置设备,六、装置设备,六、装置设备,闪蒸塔 目前国内外加工中东含硫原油的常压蒸馏
20、工艺流程基本上有二种选择：一是采用初馏塔提压方案，将原油中的轻烃在稍加压力的条件下溶在初顶油中，初顶油经泵升压去稳定塔回收其中的轻烃。二是采用闪蒸塔方案，此方案原油中轻组分在闪蒸塔中闪蒸出来进入常压塔的某合适部位，使得闪底油换热更合理，进入常压炉的流量减少从而节约能量。,闪蒸塔,六、装置设备,六、装置设备,常压炉 加热炉的作用就是为油品的气化提供热源。在加热炉中，燃料在炉膛内燃烧，产生高温火焰与烟气，传热给炉管内流动的油品，使其达到工艺需要的温度，为蒸馏过程提供稳定的气化量和热量。操作参数如下: 负荷 MW 68.5 介质 流量 t/h 828.83 入口温度 297 出口温度 363 入口压
21、力（Abs） KPa 1400 出口压力（Abs） KPa 350,六、装置设备,加热炉的作用就是为油品的气化提供热源。在加热炉中，燃料在炉膛内燃烧，产生高温火焰与烟气，传热给炉管内流动的油品，使其达到工艺需要的温度，为蒸馏过程提供稳定的气化量和热量。操作参数如下: 负荷 MW 68.5 介质 流量 t/h 828.83 入口温度 297 出口温度 363 入口压力（Abs） KPa 1400 出口压力（Abs） KPa 350,六、装置设备,六、装置设备,常压塔 常压塔的主要作用是切割350以前的馏份，如汽、煤、柴油等。 常压塔规格为600045335mm，塔内件拟采用复合孔微型固定阀塔盘。
22、全塔共设48层塔盘，其中汽提段5层。,六、装置设备,六、装置设备,六、装置设备,减压炉 操作参数如下: 负荷 MW 23.60流量t/h 277 入口温度 358 出口温度 399 入口压力KPa 1300 出口压力KPa 28,六、装置设备,六、装置设备,减压塔 减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和抽真空系统，在高真空下，分割常压炉进料温度下不能汽化的馏份，350-550之间的馏份，获得加裂和催化原料。 减压塔的规格： 60009000600050623，设五段填料，6000段(下)设六层固舌塔盘 。塔内件采用高效格栅等新型规整填料和高效重力式液体分配器及收集器；进料口重力分布器。微湿式减压蒸馏
23、三级蒸汽抽空器,六、装置设备,六、装置设备,六、装置设备,六、装置设备,仪表 DCS控制系统:2002年装置DCS改造完成后，套常减压装置、重油催化装置、CO锅炉集中在新落成的中心控制室（CCR）中操作，三个装置的DCS机柜。DCS系统采用美国Honeywell公司的TPS系统，一套常减压装置配备3个GUS操作站（GUS1GUS3）。 现场仪表：温度仪表：远传测温元件选用热电偶，其中转油线选用了耐磨热电偶。 流量仪表：一次检测元件采用孔板，一次仪表采用1151系列差压变送器，原油进装置计量采用二台质量流量计。 压力仪表：一般场合选普通弹簧管压力表Y-100，有腐蚀场合选防腐专用压力表。微差压测
24、量选用膜盒式压力表。,六、装置设备,液位（界位）仪表：电浮筒变送器主要采用了上海自动化仪表五厂生产的费希尔产品，还有BM100雷达液位计及射频导纳液（界）位计。 气动调节阀：一般场合选用气动薄膜调节阀。根据需要选用偏芯旋转阀、角阀、蝶阀或三通式调节阀等。 安全仪表：在装置的易泄漏点附近安装可燃及有毒气体报警仪，以确保装置和人身安全。可燃气体、有毒气体的监测报警系统独立于DCS设置，二次表输出4-20mA信号或触点进DCS指示报警。 装置联锁。,六、装置设备,六、装置设备,设备防腐 HCl+H2S+H2O型腐蚀。一脱三注防腐。 高温硫腐蚀。材质升级。 高温环烷酸腐蚀。材质升级，注高温缓蚀剂。 腐
25、蚀监测技术包括： 腐蚀挂片 电阻探针、电感探针 氢探针 超声波检测（测厚） 冷凝水分析监测技术 pH在线检测系统 腐蚀产物分析技术,六、装置设备,七、安全环保健康,常减压蒸馏装置是炼油行业的一次加工，是重要的生产装置之一。生产具有易燃易爆，有毒有害、高温高压、高真空、腐蚀性强等许多潜在危害因素，而且生产过程具有连续性，这给安全生产带来很大压力。因此，安全工作在石油化工生产中具有非常重要的作用，是石油化生产的前提和关键。,装置主要物料的安全特性,七、安全环保健康,常减压装置的主要污染物有污水、废气、废渣及产生噪声、固体废弃物。,七、安全环保健康,主要职业病危害因素：烃、 硫化氢、氨、噪声。,谢谢,
