精密分馏装置常压塔底液位异常波动分析及对策

夏 飞

(中海沥青股份有限公司，山东 滨州 256600)

某炼油企业30万t/a精密分馏装置采用“临氢降凝-补充精制-常减压蒸馏”技术路线。以改质柴油为原料进行高压加氢，通过汽提塔、常压塔和减压塔蒸馏将反应系统生成产物分割成含硫干气、轻烃油、石脑油、轻质白油和变压器油。常减压系统各塔汽提方式采用热虹吸式重沸器，以一套导热油系统管网提供重沸器汽提过程所需的热量。

图1 常压系统示意图

1 问题概述

装置自开工运行以来，常压塔底液位间歇出现异常波动现象。具体表现为常压塔油处于剧烈沸腾状态，液位波动的振幅高达30%，波动持续时间范围在0.5～2 h不等。伴随着常底液位波动，同时出现石脑油馏程与常一线油馏程重叠。常压塔底液位采用液位-流量串级控制，该液位控制一直处于手动状态，故排除仪表因素对液位波动造成的影响。现对工艺过程因素分析如下。

2 原因分析

2.1 轻烃油外送不畅

汽提塔接收反应系统生成的低分油中含有轻烃组分，主要为丙烷、正丁烷、异丁烷等，总量约为1.0 t/h。依据原设计汽提塔顶气中的轻烃在操作压力0.56 MPa下经过冷却降温至40℃液化为轻烃油[1]，通过泵升压至1.1 MPa送至焦化装置分馏塔顶回流罐。由于轻烃油外送线下游装置的操作压力为0.1 MPa。轻烃在输送过程中减压汽化在管线内形成气阻[2]，汽化过程吸热降温造成轻烃油中的含水结冰，两者共同作用导致轻烃油外送流量长期小于0.2 t/h，直接表现为汽提塔顶回流罐液位持续上涨。为维持汽提塔操作安全，汽提塔顶回流罐液位过高时需要把轻烃油送至火炬系统，造成加工损失。汽提塔内过量轻烃通过塔顶回流进入汽提塔底油中，造成常压塔进料组成变轻，塔底液位波动；常压塔内气相负荷大，石脑油与常一线油馏程重叠。

2.2 汽提塔底重沸器供热量不足

汽提塔塔底设置有热虹吸式重沸器，采用导热油供热。汽提塔底油经过重沸器加热后产生上升气相汽提低分油中所含轻烃组分。运行初期受其他重沸器取热负荷的制约，汽提塔塔底重沸器导热油流量较低，塔底油温度190℃左右。供热量匮乏导致汽提塔内上升气相负荷较小，全塔气相压差在15 kPa左右。汽提效果不佳导致大量轻烃溶解于塔底油被携带进入常压塔底，吸热沸腾造成塔底液位剧烈波动。

2.3 常压塔底控制液位低

运行初期常压塔底重沸器导热油流量过大，常底油温度280℃左右。由于汽提塔汽提效率低，常底油中含有大量轻组分。较高的塔底温度导致塔底油在重沸器内过量汽化。此时常压塔底液位控制50%左右，常压塔底油与重沸器升气管内油气混合物的静压差低，重沸器升气管内油气流速低，在重沸器返塔管线中流态转变产生块状流[3]，返塔油气气液两相分离交替返回塔内，故表现为液位大幅度异常波动。

3 对策及效果

3.1 以气相线外送轻烃

在0.56 MPa操作压力下停用汽提塔顶空冷器和水冷器，汽提塔顶气进回流罐温度从40℃提升至53℃左右。轻烃油组分不液化，直接以气相形式通过汽提塔顶含硫干气线外送。改变外送流程后，实现了装置轻烃组分全部外送，汽提塔顶回流罐液位稳定。

然而自汽提塔顶空冷器到汽提塔顶回流罐的管线无保温层，塔顶气进回流罐温度受天气状况影响较大。大风及降雨天气条件下，塔顶气进回流罐温度易降至40℃左右。建议装置停工检修期间对轻烃油外送线改造至操作压力大于1.0 MPa的液态烃回收装置，确保轻烃油外送通畅。

3.2 合理分配导热油供热负荷

提高汽提塔底重沸器导热油流量，将汽提塔底油温度从190℃提高至210℃，汽提塔全塔压差升至25 kPa。表明汽提塔内气相负荷明显上升，汽提效果提高。常压塔底油中轻烃含量显著降低，配合上述常压塔底高液位操作，常底液位异常波动现象消失。由于常压塔进料中轻烃组分降低，常压塔内气速显著，降低完成分离目标所需热量下降，常压塔底油温度从280℃降至270℃。如图2所示，调整供热负荷后，石脑油与常一线油脱空。

图2 汽提塔底温与分离效率关系

3.3 常压塔底高液位运行

调整供热负荷后，将常压塔底控制液位从50%提高至75%，提高常压塔底热虹吸重沸器内油气循环的推动力。重沸器升气管内油气流速提高。由图3可知，常压塔底液位大幅度异常波动现象消失。

图3 两塔底温常底液位波动关系