大型常减压蒸馏装置的改造设计

大型常减压蒸馏装置的改造 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 杨淑萍 　严 　淳 中国石化工程建设公司 (北京市 100011) 摘要 :介绍了金陵石油化工公司南京炼油厂 1. 5 Mt/ a 的 III 套常压蒸馏装置改造为 5. 0 Mt/ a 的大型常减压蒸 馏装置的设计情况 ,如 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定、换热网络的优化、加热炉方案的对比、平面布置的优化等。 主题词 :大型的　常减压蒸馏装置　改造　方案设计　比较　轻质原油 　　金陵石油化工公司南京炼油厂 (下称南京炼 油厂)原 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 在“九五”期间新建一套 6. 0 Mt/ a 的 大型常减压蒸馏装置 ,并已完成了初步设计。 1996 年 ,为了响应中国石化总公司提出的“消除 瓶颈 ,内部挖潜改造 ,走内涵发展的道路”的号召 , 与中国石化北京设计院密切配合 ,进行了调研和 方案对比 ,最后决定不再新建此装置 ,而是将原有 的 III套常压蒸馏装置改造成 5. 0 Mt/ a 的大型常 减压蒸馏装置。 1 　原有装置的概况 南京炼油厂 III 套常压蒸馏装置处理能力为 1. 5 Mt/ a ,加工米纳斯原油和海洋原油的混合原 油 ,采用了一脱四注、初馏塔、常压塔的加工流程 , 主要生产溶剂油、柴油等产品以及下游装置所需 的原料。初馏塔直径为 2. 6 m ,常压塔直径为 3. 8 m。常压炉热负荷 21. 9 MW。 2 　改造目标和方案优化 要求改造后装置的公称能力达到 5. 0 Mt/ a。 装置按加工 50 %沙特轻质原油、25 %伊朗轻质原 油及 25 %伊朗重质原油的混合原油进行设计。 物料平衡见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 根据原装置已有的设备、机泵等以及目前常 减压蒸馏装置应用新技术、新工艺和新设备的情 况 ,为尽可能利用已有设备 ,经济、优质和高效地 达到改造的目的 ,在流程设计上用 ASPEN PLUS 模拟软件计算了大量的方案 ,最终优选了五个方 案进行综合对比 ,见表 2。 五个方案都需新增一座塔 ,而且方案一还需 增加一台初馏炉 ;方案二改动工程量很大 ;方案三 流程复杂 ,操作不便 ;方案四、五则流程比较简单 , 而且不会因这次改造而产生新的“瓶颈”。 方案五不同于方案四之处是将初馏塔改为上 段初馏、下段闪蒸的复合塔 ,主要对比见表 3。 表 1 　物料平衡 项　目 馏程/ ℃ 质量收率 (占原油) , % 用途 入方 　原油 100. 00 出方 　初顶气 ≤C4 0. 01 去加热炉自用 　(初顶油) C4～170 (9. 99) 去轻烃回收 　稳定塔顶气 0. 02 去加热炉自用 　液化石油气 0. 86 　石脑油 9. 11 重整料 　常顶气 ≤C4 0. 03 去加热炉自用 　常顶油 C4～170 9. 21 重整料 　常一线 170～190 3. 42 200 号溶剂油 　常二线 190～240 8. 92 烷基苯料及喷气燃料 　常三线 240～270 5. 18 柴油 　常四线 270～365 16. 36 柴油 　减顶气 ≤C4 0. 05 去加热炉 　减顶油 0. 35 轻蜡油 　减一线 365～400 4. 83 轻蜡油 　减二线 400～525 17. 18 轻蜡油 　减三线 525～565 4. 02 重蜡油 　减渣 > 565 20. 45 焦化和氧化沥青料 　合计 100. 00 收稿日期 :1998 - 06 - 27 ;修改稿收到日期 :2000 - 03 - 13。 作者简介 :杨淑萍 ,工程师 ,1991 年毕业于西北大学 ,现从事 常减压装置的设计工作。 炼 　油 　设 　计 2000 年 8 月 　　　　　　　　　　　PETROLEUM REFINERY ENGINEERING　　　　　　　　　　　第 30 卷第 8 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 表 2 　方案对比 项　目 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 原初馏塔①(Φ2 600mm × 24 754mm ×12mm) 改为常压汽提塔 改为常压汽提塔 利用原有设备 改为常压汽提塔 改为常压汽提塔 原常压塔②(Φ3 800mm × 37 956mm ×14mm) 利用原设备 ,增 加塔高及塔板数 利用原设备 ,常二中 部直径增至 5 000mm 利用原设备 , 作为 1 号常压塔 利用原设备 , 改为初馏塔 利用原设备 ,上 段初馏 ,下段闪蒸 新增塔 Φ3 800mm 初馏塔 Φ3 400mm 初馏塔 Φ4 200mm ,作为 2 号常压塔 Φ5 000mm 常压塔 Φ5 000mm 常压塔 初馏塔收率 , % 塔顶 15 ,侧线 12. 6 入常压塔 塔顶 11 , 侧线 9 入常压塔 塔顶 10 塔顶 10 , 侧线 7 入常压塔 塔顶 10 ,侧线 7、闪 蒸拔出 3 ,入常压塔 常压塔收率 , % 38 (过汽化率 1. 6) 42(过汽化率 1. 6) 1 号 13(过汽化率 3)2 号 30(过汽化率 1. 6) 43(过汽化率 1. 6) 43 (过汽化率 1. 6) 初馏炉负荷/ MW 7. 49 初馏炉出口温度/ ℃ 300 常压炉负荷/ MW 40. 81 40. 84 44. 04 43. 29 42. 53 常压炉出口温度/ ℃ 371 365 369 360 365 塔底总吹汽量/ t·h - 1 3. 52 3. 52 8. 26 3. 52 3. 52 初顶回流比 0. 12 0. 26 0. 40 0. 35 0. 35 常顶回流比 0. 44 0 1 号 0. 48 ,2 号 0 0. 21 0. 21 初馏塔取热分配 11∶42∶47 23∶77 仅在塔顶取热 33∶67 33∶67 常压塔取热分配 9∶32∶16∶43 0∶35∶18∶47 1 号 28∶0∶26∶462 号 0∶28∶36∶36 7∶25∶30∶38 7∶25∶30∶38 增加钢材量/ t 　20R + C. S 2 + 8 ③ 2 + 8 ③ 2 + 8 ③ 2 + 8 ③ 　16MnR + C. S 20 ④ 40 ⑤ 3 ⑩ 　20R + S. S ,C. S 121 ⑥ 77 ⑦ 188 ⑧ 270 ⑨ 270 ⑨ 估算投资/ RMB  ×104 276. 4 247. 8 564 836. 4 840 　　注 : ①塔体材质为 A3R ,1～3 层筛孔 ,5. 6m 填料 (J KB2350Y) 。 ②塔体材质为 16MnR ,1～4 层为 FIZ238 浮阀 ,5～43 层为 DF2 导向浮阀。 ③原常压塔加两个中间封头计 2t ,加 12 层导向浮阀塔板计 8t。 ④原常压塔筒体加高 6m 计 10t ,加 9 层导向浮阀塔板计 10t。 ⑤原常压塔加高Φ5 000mm筒体 7m ,计 20t ,加 10 层导向浮阀塔板 ,计 20t。 ⑥新加Φ3 800mm初馏塔 ,计 121t。 ⑦新加Φ3 400mm初馏塔 ,计 77t。 ⑧新加Φ4 200mm常压塔 ,计 188t。 ⑨新加Φ5 000mm常压塔 ,计 270t。 ⑩原常压塔加中间封头 ,计 3t。 表 3 　方案四、五对比 项　目 方案四 (无闪蒸塔) 方案五 (有闪蒸塔) 塔底温度/ ℃ 241 238 塔底压力/ MPa 0. 22 0. 09 换热负荷/ MW 17. 13 17. 59 加热炉负荷/ MW 43. 18 42. 43 增加燃料油量/ t·a - 1 160. 5 0 增加泵功率/ kW 0 26 增加操作费用/ 104RMB  ·a - 1 12. 4 7. 3 增加基建投资/ 104RMB  0 100 其它费用/ 104RMB  0 17. 4 由表 3 可以看出 : (1)方案五比方案四节能 ,但需相应增加基建 投资 ,尤其对塔的改动工程量很大。同时方案五 能耗降低效果并不明显 ,而方案四中加热炉多耗 的热量则可以通过换热网络进行回收利用。 (2)在产品质量方面 ,闪蒸塔的产品质量要比 初馏塔差一些。例如 ,石家庄炼油厂常减压蒸馏 装置的闪蒸塔顶油较黑 ,说明塔顶携带了部分重 油 ;扬子石油化工公司炼油厂 I 套常减压蒸馏装 置原为闪蒸塔方案 ,现拟改造为初馏塔 (目前已经 完成了初步设计) , II 套常减压蒸馏装置设计时就 考虑炼制硫含量高的中东原油 ,由于厂方要求不 设闪蒸塔 ,所以采用了初馏塔方案。方案五采用 的是更重的初馏塔底油闪蒸 ,因此 ,闪蒸塔顶的油 品质量较难保证。 (3)在操作灵活性方面 ,如果将来炼制的原油 变重 ,初馏塔可改为常压操作 ,而方案五中的闪蒸 —81— 炼 　油 　设 　计 　　　　　　　　　　　　　　　2000 年第 30 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 塔由于缺少足够的压力差就无法正常操作了 ;如 果炼制的原油变得更轻 ,常压塔也可能会提压操 作 (同样 ,夏季常压塔的操作压力也会有所增高) , 闪蒸塔就可能闪蒸不够。所以 ,从这点看 ,方案四 存在着更大的灵活性。方案五的带闪蒸塔的操作 流程要更复杂一些 ,而且目前国内外还无先例。 (4)从施工周期及施工难度上来看 ,方案五需 将原常压塔的梯子、平台拆掉 ,然后将塔截下来 , 加封头以后再同原塔焊上 ,工程量很大。 由以上对比可以看出 ,虽然方案五较方案四 能耗略少 ,但操作复杂 ,适应性较差 ,施工周期较 长 ,施工难度较大。经反复讨论、比较 ,并与厂方 协商以后 ,一致同意选择方案四 ,即利用原初馏塔 作常压汽提塔 ,利用原常压塔作初馏塔 ,并新增常 压塔及减压塔。 3 　改造内容 3. 1 　采用初馏塔加压的方案 在总结国内外同类装置加工中东轻质原油的 经验及以前取得的成绩基础上 ,对常压蒸馏部分 采用了无压缩机和初馏塔加压的设计方案。此方 案的优点是 : (1)国外较多炼油厂采用闪蒸罐加压缩机的 方案 ,其优点是可降低装置能耗 ,但流程相对复 杂 ,需要设置昂贵的压缩机 ,而且对原油性质变化 的适应性及操作灵活性均较差。而初馏塔加压方 案适应原油性质变化能力强 ,操作也相对灵活 ,若 原油中的轻烃含量很少 ,初馏塔可降为常压操作 , 而且在电脱盐操作不甚正常的情况下 ,由于初馏 塔的存在 ,仍能维持常压塔的正常操作。故设计 中采用了初馏塔加压开侧线的方案。 (2)初馏塔在 0. 20 MPa 的压力下操作 ,原油中 的轻烃几乎全部溶解于初顶油中 ,初顶回流及产 品罐中烃类气体很少。初顶油再送至轻烃部分回 收液化石油气 ,故装置可不设昂贵的压缩机。 3. 2 　换热网络优化 由于此装置加工的中东轻质原油中轻组分较 多 ,减压渣油量较少 ,故中低温位的热量较多 ,高 温位热量较少 ,不利于热量回收。采用以“窄点理 论”为依据的 ADVENT 程序和北京设计院开发的 网络优化程序对换热网络进行了优化设计 ,经过 多次调整和对比 ,取得了较好的效果。 一般大型常减压蒸馏装置都采用二路换热 , 以简化换热流程 ,但此次设计为改造设计 ,原有换 热器多为Φ600 mm ,Φ700 mm 的小换热器 ,故这次 设计采用了 42422 的换热流程。同时 ,将部分原有 的四管程换热器改成两管程 ,以便尽可能利用原 有换热器和降低换热网络的压力降。 换热网络主要计算结果见表 4。 表 4 　换热网络主要计算结果汇总 总换热负荷/ MW 101. 4 总换热面积/ m2 10 534 热强度/ kW·m - 2 9. 63 换热终温/ ℃ 281 进/ 出电脱盐温度/ ℃ 121/ 119 初馏塔进料温度/ ℃ 257 初馏塔底温度/ ℃ 239 换热台位/ 安装台位/ 总台数 36/ 39/ 62 原油 (脱盐前 + 脱盐后)压力降/ MPa 0. 535 拔头油压力降/ MPa 0. 027 渣油压力降/ MPa 0. 686 原有设备台数利用率 , % 68 原有设备换热面积利用率 , % 74 3. 3 　原有泵的利用 基础设计中共需泵 67 台 ,其中利用原有泵 20 台 (含更换叶轮) ,利用原有电机 33 台 ,利用率分 别达到 38 %和 63 %。 3. 4 　加热炉方案的优化 装置原有一台常压炉 ,设计热负荷 23. 26 MW ,炉管直径Φ152 mm ,这台炉子是否可以利用 来改作减压炉 ,就成了这次改造的首要问题。 用新的操作数据对该炉进行核算后发现 ,若 要使炉子满足设计要求 ,必须将炉管直径由 152 mm改为 163. 8 mm。同时 ,为了降低炉子压力降 , 必须将对流炉管的有效长度从 3. 814 m增加到7. 5 m。这样改造后 ,除辐射室及炉底钢结构经稍加改 动后可利用外 ,其余部分均需更换。经过综合的 投资对比 ,发现新建一台加热炉和对旧炉改造 ,两 者所需投资基本相同 ,而且旧炉 1976 年投用后还 经过一次迁移 ,能否很好地利用也是一个问题。 综合各种因素 ,决定采用新建常压炉及减压炉的 方案。 由于改造装置场地较紧 ,根据国际上流行的 炉型结合我国的实际情况 ,将常压炉及减压炉建 成“二合一”炉 ,即一台有 3 个辐射室和 2 个对流 室的立管立式炉。常压炉为 2 个辐射室 1 个对流 室 ,减压炉为 1 个辐射室 1 个对流室。从操作及 —91—第 8 期 　　　　　　　　　　　　　杨淑萍等. 大型常减压蒸馏装置的改造设计 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 检修方便出发 ,将常压及减压炉膛全部分隔开。 两炉的烟气从各自的对流室顶排出 ,进入设在地 面上的烟气余热回收系统。 3. 5 　平面布置的优化 装置改造需增设加热炉、减压塔及框架、轻烃 稳定部分等 ,尽管装置占地向西增扩 14 m ,进行平 面布置仍非常困难。这次设计依据方便操作、满 足工艺流程、节省占地、节省投资、装置美观和满 足防火要求的原则布置装置平面 ,主要内容如下 : (1)加热炉部分将原常压炉拆除 ,新建常减压 “二合一”炉 ,这样可节省占地 ,有利于平面布置。 (2)减压系统和炉区联合设计 ,综合利用有限 的空间。 (3)原冷换设备都布置于地面上 ,改造后由于 换热器增多 ,故在原冷换设备区增设了标高为 7 m 的冷换框架。 (4)配电间不动 ,将仪表间向北扩 ,增设中央 控制室和机柜室。 4 　改造后的能耗与效益 如按照原计划新建一套 6. 0 Mt/ a 的常减压蒸 馏装置 (不包括装置界区内的地基处理费用和高 低压配电的设备费及相应的安装费等费用) ,需工 程投资 3. 46 ×108 RMB  , 而本次设计 ,由一个常 年闲置的 1. 5 Mt/ a 的常压蒸馏装置 (没有投资较 多的减压系统) 改造为 5. 0 Mt/ a 的常减压蒸馏装 置 ,所需工程投资约 2. 85 ×108 RMB  (已包括装 置界区内的所有工程费用) ,所以从经济上说 ,对 旧装置进行改造是经济合理的。 改造后装置的主要公用工程消耗见表 5。 表 5 　公用工程消耗 燃料油/ t·h - 1 5. 845 电/ kW 3 982. 3 1. 0 MPa 蒸汽/ t·h - 1 2. 7 循环水/ t·h - 1 1 090. 5 脱盐水/ t·h - 1 15. 0 软化水/ t·h - 1 21. 0 净化压缩空气/ m3·h - 1 160 同时 ,装置产生凝结水 1 t/ h ,排出污水 93. 5 t/ h ,并且可以外输热量 (指作为加氢精制装置热 进料的柴油馏分大于 60 ℃的热量) 共 5. 54 MW 。 装置的设计能耗为 468 MJ/ t。 5 　结束语 一套大型装置的改造 ,要做到消除“瓶颈”、节 省投资、缩短工期 ,取得较大的经济效益 ,必须做 大量的核算和方案对比 ,把能够利用的设备尽量 加以利用 ,而不适于利用的设备也不必勉强利用 (如装置中的原加热炉) 。同时 ,由于旧装置的改 造占地已受限制 ,因此 ,工艺设计方案中必须同时 考虑平面布置。由于遵循了以上原则 ,因而能够 花较少投资 ,将一套 1. 5Mt/ a 常压蒸馏装置改造 成 5. 0 Mt/ a 的大型常减压蒸馏装置。 此项目在原初步设计的基础上已由北京设计 院完成基础设计 ,由金陵石油化工公司设计院进 行施工图设计。该装置已于 1999 年 6 月底建成并 一次投产成功 ,达到了设计的预期效果。 (编辑　赵兵兵) REVAMPING OF LARGE2SCALE ATMOSPHERIC AND VACUUM DISTILLATION UNIT Yang Shuping ,Yan Chun SINOPEC Engineering Incorporation ( Beijing 100011) Abstract Revamping of the atmospheric and vacuum distillation unit with its capacity increased from 1. 5 Mt/ a to 5. 0 Mt/ a in Nanjing Refinery was introduced. The revamping includes selection of flow scheme ,optimization of heat exchanger network ,comparison of heater options as well as optimization of layout . Keywords large2scale ,atmospheric and vacuum distillation unit , revamping ,programme design ,comparision , light crude —02— 炼 　油 　设 　计 　　　　　　　　　　　　　　　2000 年第 30 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.