燃料型减压塔减一线生产柴油
甄新平1  李  荣1  田华明2   周  伟2
1 中国石油克拉玛依石化公司； 2 天津大学北洋化工设备有限公司，克拉玛依  834003
关键词：柴油  减一线
1  前 言
在燃料型常减压塔蒸馏过程中，一般常压蒸馏切割直馏汽油、煤油、轻柴油、重柴油等馏分，这些馏分经过简单精制和调合成为合格产品；减压蒸馏切割二次加工原料，如催化裂化原料、加氢裂化原料等，这些原料经过轻质化、补充精制和调合后，生产汽油和柴油等产品。这种常减压蒸馏工艺一直被各大炼油厂使用。由于常压塔进料段气液分离是一次闪蒸过程，而提馏段汽提又难以实现轻组分完全汽化〔〕〔〕2  装置改造
克拉玛依石化公司常减压蒸馏II套装置加工能力为2Mt/a，原设计为润滑油型常减压蒸馏。在保持原工艺流程不变的情况下，1992年后一直按照燃料型常减压蒸馏操作，加工原料为克拉玛依油田的石蜡中间基原油和石蜡基原油的混合油。由于装置没有重柴油采出流程,受轻柴油质量限制，常压渣油中370℃前的馏分含量一般为15%～17%，对应原油的实沸点蒸馏数据，常压馏分汽柴油仅切割到原油实沸点的333℃，大量柴油组分进入减压塔，随催化裂化原料进入二次加工流程。因此，装置现有操作工艺已经不能够满足增产柴油的需要，有必要进行改造。
常压塔提馏段现有塔盘4块，可供改造空间不足以满足分馏出全部柴油的要求，加上减一线、减二线分馏效果均比较差，减一线馏分油370℃前馏出量一般在60%、减二线馏分油370℃前馏出量一般在50%，单纯的减一线馏分油返常压塔回炼除能耗增加外，还不能完全解决柴油组分进入催化裂化原料的问题。因此，提出对减压塔上部进行改造的技术方案，要求改造后的减一线直接生产柴油馏分，且减一线柴油馏分与催化裂化原料之间要基本实现清晰分割，以最大限度地在蒸馏装置上增产柴油馏分。
具体改造要求是：减一线馏程95％点（D86）温度不大于365℃；减二线365℃（D86）以前的馏分含量 3％；改造利用减压塔现有空间，减压塔塔体不加高。
2002年8月，克拉玛依石化公司委托合作单位对减压塔进行了全塔工艺计算后，认为在减一线采出柴油馏分是完全可行的，并进行了工艺设计。
分析本次减压塔的改造，主要难点是塔内空间的局限性限制了相关工艺设计，具体有以下几点：
（1）因常压塔塔底油中含柴油馏分较多，改造后减一线产品的量明显增加，要求塔顶循环段必须有足够的换热面积，一方面保证减一线产品的抽出量，另一方面保证减压塔顶的温度控制，避免柴油馏分从减压塔顶损失和影响减压塔顶真空度。
（2）要保证减一线和减二线之间有足够的分离效率，就要保证分离段内有一定的液体喷淋密度，即减一中取热较大，必须保证塔内换热面积及换热效率。
（3）要满足减一线出柴油且减二线柴油馏分尽量少，要求减一线和减二线之间要有足够的塔板数或适当的填料高度。
针对以上难点，结合改造要求和利用现有减压塔空间，制订改造方案如下，改造前后简图分别见图1，2。
（1）原塔顶循环段塔径为3.4m，塔顶循环换热段填料为1.8m高的50号因特劳克斯填料。填料段下面是球形封头变径段，以下是主体部分，直径为6.4m。塔顶循环集油箱在变径段以下Φ6.4m处。本次改造将塔顶循环段改造为换热效率高的BY-ⅡA填料，填料高度为2m，配合以高效液体分布装置。将集油箱设置在Φ3.4m的塔节上，以节省塔内空间。减一线将塔顶循环冷凝下来的液相通过集油箱采出。考虑热量调节和流量调节的难易程度，本套集油箱设置了内回流结构，当需要用流量调节产品质量时，启用内回流结构进行调节。
（2）原减一中段在Φ6.4m处采用23号和24号2块塔盘换热。本次改造将减一中段改造为换热效率高的BY-ⅡA填料和换热效率较高、通量很大的BY-ⅠA填料，以适应填料段内气液负荷的变化，BY-ⅡA填料在上面，填料层高度为0.4m，BY-ⅠA填料在下面，填料层高度为0.8m，配合高效液体分布装置，保证了减一中段的充分换热，同时又降低了压力降。为充分利用球形封头处的塔内高度，本次改造采用Φ5m的套筒将原塔在塔内缩径。将特别设计的集油箱设置在填料段下面，即保证减一中馏分的抽出，同时也保证塔内回流。
（3）原减一线和减二线间的分离段只是21号和22号2块塔盘，分离效率远远不够。同时原塔在减二线和减二中之间有19号和20号2块塔盘用作分离。现在减二线及以下各侧线产品都作为催化裂化原料，相互之间没有分离要求，因此本次改造将19、20、21和22号塔盘全部拆除，采用效率很高的BY-ⅢA填料，并配合以高效的液体分布装置进行分离。由于本段需要一定的液相喷淋密度，以保证填料效率的充分发挥，本次改造也采用了Φ5m的套筒将原塔在塔内缩径。
（4）由于空间限制，减一线产品与减二线产品仍不能脱空，减二线馏分中仍含有部分柴油馏分。本次改造利用原汽提塔对减二线产品进行汽提，并将此汽提塔改造为规整填料塔，使减二线产品达到365℃（D86）以前的馏分含量 3％的要求。
（5）减二线以下保留原塔板，不改动。
图1  减压塔上部改造前简图                图2  减压塔上部改造后简图
3  改造效果
本次改造于2003年5月份施工，6月10日开车投用。经过4个月的运行，常压操作基本不变，改造前后的减压塔上部操作条件及产品馏程分别见表1和表2。从表1和表2数据可见，通过本次改造，减一线柴油产量为
表1  改造前后减压塔上部操作条件
名   称	  改造前	改造后	设  计		原油加工量/t.h-1	185	175	214		塔顶温度/℃	91.7	92	90		顶循流量/ t.h-1	28.0	28.8	61.0		顶循返塔温度/℃	40～50	40～50	70		减一线馏出温度/℃	98.5	216.8	155.8		减一线馏出量/ t.h-1	3～5	12.2	16.1		减二线馏出温度/℃	215	280	274.9		减二线馏出量/ t.h-1	8.0	9.44	21.8		减二线汽提蒸汽量/kg.h-1	0	100～150	200		减一中馏出温度/℃	178	255.5   	248.4		减一中返塔温度/℃	120	118.4	150		减一中流量/ t.h-1	16.7	30.6	75.3		12.2t/h，日增产直馏柴油292.8t，增加直馏柴油收率7%，最大限度地提高了一次加工柴汽比。减一线柴油馏程98%点为359.5℃，减二线催化裂化原料VGO馏程2%点为368℃，基本实现了直馏柴油与催化裂化原料VGO的清晰分割，达到了预期的改造目的。
表2   改造前后减压塔上部产品馏程
项   目	馏程/℃			初馏点	2%	5%	10%	50%	90%	95%	98%		改造前
										减一线          	240.5	251.5	269	276.5  	324  	383    	405	412		减二线	265	302	312	322	371	414	425	431		改造后										减一线	274	283	290.5	297.5	324.5	350.5	356.5	359.5		减二线	351	368   	375	383	408	458	472			设计										减一线	254.9	259.2	266.4	
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