压力式液体分布技术在350万t常减压装置的应用

郝 健 勇

压力式液体分布技术在350万t常减压装置的应用

郝 健 勇

（中石化沧州分公司， 河北 沧州 061000）

中石化沧州分公司常减压装置减压塔塔径较小，未设置洗涤段，不能满足350万t/a加工负荷下的产品质量要求，采用LPEC研发的新型压力式液体分布技术，在不增加塔高的情况下，增加洗涤段，使侧线产品残炭和重金属含量大幅降低，显著改善产品质量同时降低全塔压降，使减压渣油得以进一步深拔，处理能力也得到部分提高。

常减压蒸馏; 压力式液体分布; 加工负荷; 产品质量

中国石油化工股份公司沧州分公司常减压装置减压侧线蜡油现全部送去催化裂化作原料，因设计时没有设置洗涤段，同时减压塔塔径过小，中间部分塔径为5 m，造成汽、液相负荷过大，最下侧线减三线雾沫夹带严重。结合装置当前现状和全厂生产要求，需要将减压塔改造，增加洗涤段，更新塔内件，改善减压蜡油品质。

减压塔作为常减压装置的主要设备，其塔内件一般采用效率较高、通量较大、压降较低、持液量较小的规整填料［1］。液体分布器位于填料上段，将回流段的液体均匀地分布到填料表面，液体分布器分布均匀性能的好坏，直接影响填料的传质性能。

现今减压塔常用的液体分布器大体上可以分为三种类型[2-4]：①压力式液体分布器。结构简单，分布性能好，占用空间少，投资少，而且不需要严格的水平度，特别适合于传热为主、传质为辅的填料塔，但易堵塞。②盘式液体分布器。分布性能较好，但结构复杂，占用空间大，要设2～3层，气相流通面积少，投资大，对安装水平要求较高。③槽式液体分布器。分布性能较好，抗结垢和堵塞，但结构复杂，占用空间大，为了具有良好的分布性能，要设2～3层，气相流通面积少，投资大，对安装水平要求较高。

当前减压塔内的液体分布器是槽式液体分布器。由于静态分布器自身的结构（分布器本体高度、安装和检修空间，集油箱的结构）原因，减压塔的辅助空间（不用于分馏的空间）高度较高，这样在不改变塔高的情况下新增洗涤段无法实现，如加高塔体需选用耐腐蚀性能很好的合金钢，加大了投资。

根据投资及装置现况，要在不改变塔高的情况下，将减压塔塔内件改造替出洗涤油段空间，变相降低减压塔高度， 以此实现设备利旧、节约改造投资、缩短施工周期以及改善减压蜡油品质的目的。

1 装置简述及装置存在问题

1.1 装置基本情况

沧州分公司常减压装置 1997年由加工中原油改为加工胜利原油，处理能力150万t/a；2000年经改造加工能力提高到250万t/a，同时掺炼进口原油。

2004年根据总部生产安排，常减压装置再次进行了技术改造，处理能力由 250万 t/a提高到 300万t/a，减压部分处理能力为110万t/a。

常减压装置又经2007、2010和2013年检修改造，达到每年350万t的处理能力，减压部分质量升级完善处理能力为180万t/a。所加工原油为胜利油和进口油1∶3管道混输。

1.2 工艺流程简述

减压真空系统采用三级蒸汽抽空器和三级后冷水冷却器,使塔顶残压维持在1.33 kPa(10 mmHg)。减顶油送去催化作原料。

减一线油一部分依次与原油换热，循环水冷却至 75 ℃返回塔顶填料上层作顶循回流，另一部分进蜡油总线，还有一部分做机泵封油。

减二线油与脱后原油换热，一部分返回中部填料段上部作一中回流，另一部分进蜡油总线。

减三线油依次与拔头油，脱后原油换热，一部分返回上部作二中回流，另一部分换热后进蜡油总线。

混合蜡油换热至 140 ℃出装置做催化裂化原料，380 ℃的减底油由减压塔底部抽出，依次与拔头油、脱后原油多次换热至130 ℃出装置作为延迟焦化原料。

1.3 装置存在问题

对于燃料型减压塔来说，侧线产品的分离精度要求比较低，但要求尽可能高的拔出率和最低的能耗，加工金属含量较高的原油时，减压蜡油夹带渣油也要尽可能少。

但本装置减压塔设计时没有设置洗涤段，同时减压塔塔径过小，中间部分塔径只有5 m，造成汽、液相负荷过大，最下侧线减三线雾沫夹带严重，大量减渣携带上去，减三线的 500 ℃馏出为 20%左右，残炭高达 9～10%，已和常渣性质相似，严重影响了供给催化裂化装置的蜡油品质。

2 方案选择及改造依据

2.1 方案选择

在国外减压蒸馏塔已有采用压力式液体分布器替代过去常用的静态分布器-槽（盘）式液体分布器，其结构简单，安装也较为容易，而且可达到实现空塔传质、传热，直接降低全塔压降和提高减压拔出率的目的，同时极大地降低了减压塔的高度，减少了投资，节省了成本。在减压塔设计上已将其中的主要传质元件-填料去掉，进一步优化集油箱结构，基本实现没有填料的传质、传热的新的技术飞跃。

为了在现有减压塔塔体不变（不改变塔高和塔直径）的情况下实现新增加一个洗涤段，达到降低减压塔各侧线产品残炭，改善产品质量，适当提高处理能力的目标，同时本着少投入，多产出的原则，选用了高效传热、传质的LPT-1型液体分布器。

将目前减压塔内减顶、减一中、减二中的槽式液体分布器更换为最新型的LPT-1型压力式液体分布器。再将减二中液体分布器上移，降低减三线填料的使用高度，同时优化集油箱结构，将减三线圆筒式集油箱更换成条槽式集油箱，达到压缩减压塔辅助空间的目的。这样不仅提高了气相的均匀分布程度和气液传质效率，还使增加一个洗涤段成为可能，达到进一步降低混合蜡油残碳和整个减压塔优化的目的。

2.2 改造依据

沧州分公司常减压装置加工原油为管输混合原油，构成按照胜利原油:进口原油=1:3，进口原油主要是塞巴原油、吉拉索原油、罕戈原油、杰诺原油、凯萨杰原油等。原油加工量按350万t/a，减压塔处理量按195万t/a，全塔压降不大于20 mmHg柱，减压渣油530 ℃馏分不大于8%，见表1。

2.3 LPT-1型液体分布器的特点

LPT-1型液体分布器的喷淋形式为一圆锥形，操作压力以0.13～0.96 MPa为宜，喷淋高度在520～1 300 mm之间时，可使得液体均布性很好。

该分布器具有操作弹性高、结构简单、分布性能好、占用空间少、投资少，安装过程中不需要严格的水平度的特点，在改善回流段液体的分布和传热、传质效果的基础上可进一步降低减压塔内压降。适合于作为传热为主、传质为辅的填料塔的分布器。

LPT-1型液体分布器装配示意见下图 1，主要由进料管、分布总管、分布支管和液体喷头组成，其中液体喷头为该液体分布器的核心元件，液体的分布最终通过液体喷头完成。首先，进料液体以水平方向从进料管流入分布总管后，从分布总管水平流入各分布支管，再从分布支管以水平方向进入喷头腔体，最后以圆锥形式向下喷出（见图2），以圆形实心锥形式喷射到填料上表面，并与上升的气流接触，进行气液传质和传热。

2.4 减压塔塔内各侧线水力学计算

塔内侧线水力学计算结果见表2。

3 方案实施

沧州分公司常减压蒸馏装置减压塔塔径为φ 2600 mm/φ5 000 mm。其中顶部循环段和减一线塔径为φ2 600 mm，减一中、减二中和减二线、减三线塔径均为φ5 000 mm，三个侧线的传质元件均为板波纹规整填料。以节约投资为目的，保持减压塔高度和直径不变，保留上部两个中段原来的规整填料，将减压塔减顶、减一中、减二中原有的的槽式液体分布器全部拆除，更换成LPT-1型压力式液体分布器，保证回流段液体的分布、传热、传质效果同时，提高减压塔真空度，降低减压塔压降；提高传热效率，降低能耗。

对减二中以下部分其余塔内件进行改动。降低减三线填料高度，由1.6 m减少至1.12 m，减三线抽出口上移，新增一φ600 mm人孔，优化减三线集油箱结构，减三线集油箱由原来的圆筒式改为条槽式，这样不仅占位低，而且气相自由通过面积大，可以降低气速，减少雾沫夹带。有效地提高了上升气相的均匀分布程度，增强了气液密切接触的机会，有利于传质和传热［5］。

通过以上两项措施，实现了压缩减二中纵向空间，使减压塔在不增加塔高的基础上增加了洗涤段液体分布器和洗涤段填料，洗涤油液体分布器也采用新型LPT型压力式分布器，填料为316L材质规整填料，2013年将填料材质升级为317不锈钢。

4 应用效果

4.1 运行与负荷测试

改造后，装置在重要设备操作参数不超工艺卡片、产品质量合格的条件下，保持稳定的加工量进行了测试，测试期间，加工原油为进口油和胜利油（2∶1），进口油主要是罕戈、杰诺及少量撒西、容卡多轻。测试期间原油加工量为 10 227 t/d，折合357万t/a（8 400 h）。

减压塔的进料量达到 209.68 t/h，减顶真空度98.6 kPa（均值），进料段真空度95.1 kPa（均值）。拔出46.44%。减压渣油500 ℃馏出3.39%。

测试期间减压塔压降约 3.5 kPa，运行较为正常。从物料平衡和热量平衡结果来看，各侧线的抽出量和塔的取热分配比较正常，可以认为减压塔的各段实现了所需的传热传质要求，能够满足生产要求，见表3。

4.2 改善产品质量

从减压塔各产品的分析结果来看，减一线、减二线、减三线产品质量明显改善，残炭为 0.09%、0.56%、0.93%，都有大幅降低，尤其减三线蜡油的残炭量显著降低，颜色也由黑变黄，为下游装置提供了更好的蜡油原料，从催化装置的分析结果来看，其原料重金属含量也显著降低，有效地延长了催化剂的活性，提高了催化剂的使用寿命。

增加洗涤油段采用新分布器，改造后减压拔出率有所降低，但分析数据中减压渣油中500 ℃馏出并没有增多，而由原来的4.5%降为3.4%,也说明原来减三线蜡油中携带渣油较多，见表4。

4.3 结论和效益分析

经过装置的运行检验，改造达到了预定目标。在不增加塔高的情况下，利用液体分布器的良好传热和传质性能，配合减少填料高度，增加洗涤段，使减二线、减三线残炭和重金属含量大幅降低，显著改善产品质量，可以降低减压塔的压降，同时使减压渣油得以进一步深拔，处理能力也得到部分提高。

LPT-1型液体分布器具有良好的分布效果，结构简单，便于安装；不易堵塞，利于装置长周期运转，实现了间接降低减压塔高度节省投资的目标。

直接和间接的经济效益分析如下：

（1）采用新的压力式液体分布技术，减压塔加工能力能够满足原油加工能力350万t/a的需求，如果不采用压力式液体分布技术，达到原油加工能力350万t/a，需要增加减压塔高度约6 m，同时加上塔内件的改造投资共计约330万元，而此次改造投资约为180万元，节约 150 万元。

（2）采用新的液体分布器技术，在不增加塔高的情况下增设了洗涤段，使减压渣油得以进一步深拔，同时降低了减一线、减二线、减三线残炭，分别由之前的 0.1%、3.2%、9.8%降为改造后的0.09%、0.56%、0.93%，大大改善了下游装置的原料性质。从装置运行分析数据表明，采用该技术前减压渣油500 ℃馏出为4.5%，改造后为3.56%,按照原油构成测算，每年多拔出蜡油约1.2万t［350万t/a年×37 %（减压渣油收率）×0.94%（500 ℃馏出差值）］，按蜡油和减压渣油的价差200元/t计算，每年约增加收入240万元的效益。

［1］ 张龙，齐慧敏，李宝忠.原油减压深拔技术研究[J].当代化工，2010，39（5）：519-523.

［2］董宜仁.填料塔液体分布器的设计[J].化工生产与技术,1998,1(10):1-10.

［3］焦阳,刘建辉.减压填料塔分布器选型浅析[J].石化技术,2002,9(2):69-73.

［4］孙希瑾，陈建娟，秦岭.大型填料塔液体分布器的设计应用[J].石油化工设计,2002,19(1):10-15.

［5］张建新，张同林.提高减压塔轻油收率的措施[J].当代化工，2011，40（10）：1018-1020.

Application of the Pressure Liquid Distribution Technology in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

HAO Jian-yong
（Sinopec Cangzhou Company, Hebei Cangzhou 061000，China）

Characteristics of atmospheric and vacuum distillation unit of Sinopec Cangzhou Company include relative short tower diameter of vacuum tower and without washing zone, it cannot meet the requirement to produce qualified products under 3.5 Mt/a processing load. Applying the new pressure liquid distribution technology developed by LPEC, and adding washing zones in the vacuum tower, sharply reduced carbon residue and heavy metal content in side-draw products, the quality of the product was significantly improved, and the pressure drop of the vacuum tower was reduced, vacuum residue was cut more deeply, the processing capacity was increased partially.

Atmospheric and vacuum distillation; Pressure liquid distribution; Processing load; Quality of products

TE 624.2

B

： 1671-0460（2015）05-1172-04

2015-04-10

郝健勇（1981-），男，河北沧州人，工程师，2003年毕业于河北工业大学，研究方向：石油炼制。E-mail：haojy.czsh@sinopec.com，电话：0317-3552742。