1、富海常减压设计总结富海石化公司重油综合利用工程100万吨/年常减压蒸馏装置设计总结山东三维石化公司20061015一、 项目概况、试运、投产情况1、 项目的概况1.1 原料及产品方案该项目属新建工程，原料为胜利混合原油，由于炼厂的第一个加工装置就是常减压蒸馏装置，肩负着向其它装置提供二次加工原料的任务，按照富海石化公司全厂总流程安排，确定常压塔出三条侧线，产品方案为汽油（兼顾煤油）方案，减压塔出三条侧线，产出的蜡油全作为催化原料油。减压渣油经过减粘后作为燃料油，总之通过常减压蒸馏及延迟减粘生产汽油、柴油、蜡油馏分及燃料油，同时兼顾溶剂油、煤油方案。1.2 设计规模设计规模为100万吨/年常减压
2、（上限120万吨/年，下限40万吨/年，设计点100万吨/年）；40万吨/年减粘（上限50万吨/年，下限30万吨/年，设计点40万吨/年）；年开工8000小时。工艺设备及管道、仪表、土建、电气等专业均按此规模设计。1.3 设计范围设计范围为新建装置边界线之内的设计。DCS控制室、变配电间在装置外单设。1.4 设计原则技术先进，经济合理，安全可靠，方便操作，环境保护，使顾客以最少、最合理的投入，最终取得较好的综合经济效益。1.5 设计阶段设计阶段为一段设计。1.6 参加专业本装置参加的专业有工艺、工艺安装、设备、土建、电气、热工、暖通、总图、给排水、仪表等专业。1.7 设计工期 本项目自2005
3、年4月开始，至2005年8月完成全部设计。至2006年6月30号施工完成，2006年7月投产，运行至今。2、 项目的试运及投产情况该项目于20060710号投产试运，加工原油为胜利混合原油，掺杂少量M-100原油，从分析数据可知，加工的原油比胜利混合原油稍重，刚开始装置处理量在50-60万吨/年左右，各设备操作参数不稳定，减压塔顶抽真空效果不理想，设计人员及时赶到现场，与操作人员一起首先提高处理量，调整操作参数（流量、温度、压力等）接近设计参数，最后各产品全部合格进罐，实现了投料试车一次成功。经过三个多月的运行证明装置运行平稳，工艺设备无泄漏，仪表调节、计量准确，公用工程消耗量接近设计值，达到
4、了预期的目标。2.1 加工原油性质原油基本性质 原油名称分析项目 胜利混合原油 （投产）胜利混合原油 （设计）密度（20）g/cm20.92370.9-0.92粘度mm2/s508083凝点 水 %（wt）盐 mgNaCl/L硫 %（wt）酸值 mgKOH/g280.14350-1501.92 0.1 0.8 2.2 产品收率序号产品名称馏出温度 收率%+（wt）分析值收率%（wt）设计值备注 1 汽油 200 5.22 4.65 2 柴油 360 15.21 14.4 3 蜡油 520 35.62 33.74 4 5 总收率 500 51.99 53.34 6 520 56.05 7 550
5、 63.07 8 92.3 设计的换热系统经运行证明换热效率高、换后温度高，运行平稳，设备无泄露，在正常的设计负荷下，换后终温始终保持在280-290范围内，与设计值287相差无几。换热设备无泄漏，无振动，基础无下沉。2.4 电脱盐部分运行情况 该装置的电脱盐部分采用交直流高效电脱盐技术，采用两级两罐串联脱盐方式，电脱盐罐尺寸为320012000mm，投运过程中一次送电成功，注水量占原油的5%，脱盐温度为125，强电场的电场强度为800V/cm， 弱电场的电场强度为500V/cm，脱后原油经化验含盐为2.7mg/l，小于3mg/l，排水含油为48mg/l，小于100 mg/l，各方面指标基本达
6、到设计要求。2.5 常压塔的回流取热比设计合理，高温位热量达到合理的利用，各中段回流抽出温度与返塔温度差都在80以上，各侧线换后温度较设计温度低，减少冷却器负荷，有的不经换热可直接出装置。2.6 机泵运行良好，减压塔底泵无抽空和汽蚀现象，排量平稳，无异常噪音，机械密封无泄漏；2.7 加热炉燃烧完全，火焰刚直有力，炉膛明亮，炉出口温度波动很小，燃烧器无熄火、漏油现象，空气预热系统运行良好。2.8 常压塔塔底液面波动很小，无冲塔现象，塔顶回流罐液面控制稳定，切水正常，常一线产品闪点合格，常二线和常三线产品闪点、95%点和凝固点都合格。减压塔各侧线抽出温度和流量与设计值相差不大，在设计负荷范围内减顶
7、抽真空系统真空度达到97.5Kpa，波动小，减压侧线产品的颜色、干点、重金属含量经化验均合格，渣油550馏出率为63.07%,完全达到设计要求。2.9 仪表计量准确，调节阀调节灵敏。2.10 由于业主还没有对本装置进行全面标定，因此其它方面无法考究。二、 主要设计内容(一)、工艺部分1、 主要设计内容富海石化公司重油综合利用工程100万吨/年常减压蒸馏装置系参考我公司以前设计的利津石化100万吨/年常减压蒸馏装置设计的，原料和产品方案大体一致，主要设计内容包括确定产品方案；工艺流程模拟；工艺设备选型；工艺流程图和工艺管道及仪表流程图绘制；公用工程消耗量的确定；各专业设计条件的提出；工艺设备平面
8、布置图；工艺说明书等等。分述如下：1.1 装置组成富海100万吨/年常减压蒸馏装置由原油电脱盐、闪蒸、常压蒸馏、减压蒸馏、渣油减粘、产品电精制、三注部分等组成。为燃料型减压蒸馏。1.2 原料和产品性质装置所用的原料为胜利混合原油，性质见下表：表11 甲方提供的胜利混合原油的基本性质 原油名称分析项目 混合原油密度（20）g/cm20.9-0.92粘度mm2/s508083凝点 水 %（wt）盐 mgNaCl/L酸值 mgKOH/g280.150-150硫 m%氮 m%0.80.4表12胜利混合原油的实沸点蒸馏数据 沸点范围占原油 wt%备注每馏分总收率HK：52HK950.960.969512
9、21.182.141221501.453.591501701.154.741701901.045.781902050.856.632052250.557.182252502.419.592502755.3214.912753003.8118.723003253.7622.483253501.7324.213503651.1525.363653751.4826.843753952.9629.803954255.6835.484254507.3842.864504756.4249.284754975.2754.5549745.45100.001.3 产品主要性质产品主要性质见表1 3 表1-3 产
10、品主要性质序号物料名称密度 d15.6特性因数K分子量M备注1闪顶油71312.2982常顶油73512.2114汽油馏分3常一线油76412.1140煤油馏分4常二线油79512.1179轻柴油馏分5常三线油83312.1240重柴油馏分6减顶油800重柴油馏分8减一线85312.0277蜡油馏分9减二线89612.0401蜡油馏分10减三线93111.8481蜡油馏分11减压渣油1004去减粘后做焦化原料或燃料油 注：以上数据为ASPEN模拟结果1.4 工艺流程简述胜利混合原油由储运部分进入装置，依次经过一系列换热器与各侧线馏分油换热，进入原油一、二级电脱盐罐进行脱盐脱水，再依次经过一系列
11、换热器与各侧线馏分油换热后进入闪蒸塔，闪顶油气进入温度相当的常压塔部位，闪底油经泵压入一系列换热器进行换热后进入常压炉进行升温，然后进入常压塔进行分馏，分出常顶油、常一线油、常二线油、常三线油和常底油，其中的一、二、三线油经泵去前述的一系列换热器与原油或闪底油换热，再经冷却后去电精制出装置，常底油直接去减压炉升温后至减压塔，减压塔分出的减顶油做为重柴油馏分，减一、二、三侧线馏分与原油或闪底油换热后分别作为蜡油馏分去焦化装置，减底油进入减粘反应塔和减粘闪蒸塔，然后与原油或闪底油换热后再经冷却出装置。电脱盐、电精制、三注部分流程略。1.5 装置物料平衡 装置物料平衡见表1-4。表1-4 装置物料平
12、衡名 称收 率流 量备注kg/ht/d104t/a进料 原 油1001250003000100 小 计1001250003000100出料常顶气+损失0.2025060.20燃料气汽油4.545670136.084.54汽油组分常一线油7.0087502107.00柴油组分常二线油7.0087502107.00柴油组分常三线油5.506880165.125.50柴油组分常底重油947002272.875.76减顶气0.081002.40.08燃料气减顶油0.2025060.20柴油组分减一线3.724650141.63.72蜡油催化原料减二线15.001875045015.00蜡油减三线14.
13、001750042014.00蜡油减底油534501282.842.76裂化气0.4657013.680.46凝缩油0.83104024.960.83减粘油41.47518401244.1641.47小 计 1001250003000100 1.6 主要操作条件 装置主要操作条件见表1-5。 表1-5 主要操作条件项 目单位数 据项 目单位数 据一、电脱盐部分四、减压塔部分原油进装置温度40原油进装置流量Kg/h125000减压塔项压力Kpa2.8脱盐温度 130减压塔汽化段压力Kpa4.5脱盐压力MPa(g)1.1减一线馏出温度162减二线馏出温度269二、闪蒸塔部分减三线馏出温度328闪蒸
14、塔进料温度235减压塔汽化段温度393闪蒸塔顶压力MPa(g)0.05减压塔底温度373闪蒸塔顶温度 231减顶循返回温度50闪蒸塔顶流量Kg/h3040减顶循流量Kg/h8433减一中返回温度183三、常压塔部分减一中流量Kg/h33761常压塔项压力MPa(g)0.03减二中返回温度238常压塔顶温度 126减二中流量Kg/h45202常一线馏出温度183常二线馏出温度253五、减粘部分常三线馏出温度309减粘反应塔进料温度373常压塔汽化段温度 360减粘闪蒸塔进料温度359常压塔塔底温度356减粘闪蒸塔顶压力MPa(g)0.45常压塔顶回流量Kg/h13500常一中抽出温度234六、常
15、压炉部分常一中返回温度170常压炉进口温度301常一中流量Kg/h25480常压炉出口温度370常二中抽出温度280常二中返回温度218七、减压炉部分常二中流量Kg/h34264减压炉进口温度356减压炉出口温度395 注：以上数据为ASPEN模拟结果1.7主要设备情况本装置加工的原油为胜利混合原油，该原油分类为I（含硫）类，因此设备材质的选择考虑了硫和酸腐蚀的影响。1.7.1塔类设备a.闪蒸塔闪蒸塔直径为1800mm，切线距为28950mm。进料段以下设4层人字型挡板。b.常压塔常压塔直径为2400mm，切线距为43800mm，三个侧线抽出，二个中段循环回流，52层条型浮阀塔盘。c.常压汽提
16、塔常压汽提塔直径为1200mm，切线距为23550mm，分为三段，分别作为三条侧线汽提用，每段设6层条型浮阀塔盘。d.减压塔减压塔直径分三段，顶部减一及减顶循段为2200mm，中部为4000mm，下部提馏段为2200mm。切线距各为5500 mm，20700 mm，6500mm。减压塔共四段填料，全部选用无壁流规整填料。进料段设辐射式进料分布器。e.减粘反应塔减粘反应塔直径为3200mm， 切线距为36000mm。f.减粘闪蒸塔减粘闪蒸塔直径为3200mm，切线距为36000mm。1.7.2换热器类本装置共选用换热器（包括冷凝、冷却器）50台。常顶油气换热器选用U型管换热器，其它均为浮头式换热
17、器。根据不同换热器的操作条件，分别选用了内插物或螺纹管。1.7.3泵全装置共51台泵。油泵选用A-ZY型油泵，注中和缓蚀剂等小流量泵选用JZ型计量泵。A-ZY型油泵根据其腐蚀程度分别选用II、III类材质。1.7.4容器类全装置共选用卧式和立式容器34台。1.7.5加热炉类 全装置共选用加热炉2座，分别为常压炉和减压炉，其中常压炉热负荷为12.4MW，圆筒直径为8074 mm。减压炉热负荷为6.0MW，圆筒直径为5712 mm。1.8装置公用工程消耗装置公用工程消耗见表1-6表1-6 装置公用工程消耗序号介质名称压力（Mpa）温度单位用量备注正常最大1燃料油 0.6159 kg/h 1115单
18、烧燃料油2蒸汽0.8250 kg/h 21500.3400 kg/h 1980自产3净化风 0.540Nm3/h 105 1504非净化风 0.540Nm3/h 60 1000间断5 电380V KW 20220V KW 7256 循环水 0.433 T/h 7937 新鲜水 0.420 T/h 1.58 软化水 0.540 T/h 7.639 除氧水 0.8104 T/h 1.981.9 装置能耗指标装置能耗指标见表1-7。装置名称：100万吨/年常减压蒸馏装置。设计进料量：100万吨装置组成：电脱盐、常减压蒸馏、电精制、渣油减粘。表1-7 装置能耗表 年开工时数：8000小时 序号项目消耗
19、量能耗指标能耗MJ/t单位数量单位数量1燃料油Kg/h1115MJ/kg41.868373.52蒸汽Kg/h2150MJ/kg3.12853.83电KW.h/h725.02MJ/Kw.h12.5672.94循环水t/h793MJ/t4.186826.55新鲜水t/h1.5MJ/t7.53620.16软化水t/h7.63MJ/t7.53620.57污水t/h14.36MJ/t33.493.88净化风Nm3/h105MJ/Nm31.67471.49除氧水t/h1.98MJ/t385.186.1合计538.6(12.9)该装置设计的能耗指标在同规模的生产装置中较低，主要是采用以下节能措施：(1)、优
20、化换热网络。(2)、优化常压塔的回流取热比，采用高效传质传热塔盘，降低回流比。(3)、电脱盐利用一级排水与二级注水换热，回收热量，电脱盐注水采用二级排水回注一级，降低水量。(4)、常减压不凝气引至常压炉烧掉，既满足了环保要求，又降低了燃料油用量。(二)、安装部分1、 装置设备平面布置装置设备平面布置严格按照石油化工企业设计防火规范GB50160-92(1999年局部修改条文)2001年和石油化工企业工艺装置设备布置设计通则SH3011-2000设计，本着满足工艺要求、安全生产、方便设备安装和检修、节约投资的原则，按照工艺流程和同类设备集中布置，装置占地为9644=4224m2。为方便管道工程设
21、计、施工的衔接，装置分成：电脱盐区、三注区、总图区、塔区、框架-1区、框架-2区、泵区、炉区、产品精制区、减粘塔区等10个区进行工艺配管。2、主要管道工程量2.1地上管道：2.1.1管道：12210m/119.52t其中不锈钢管道：23.4m/1.51t阀门：1805个2.1.2保温：170.34m32.2地下管道： 管道：60m/0.712t三、装置技术特点（一）工艺部分1、装置的技术特点1.1 常减压蒸馏、减压渣油减粘热联合，可降低装置能耗、减少建设投资。1.2 该装置采用二级交直流电脱盐脱水技术，并采用在各级电脱盐罐前注破乳剂和注水等技术措施，注破乳剂为了破坏原油中乳状液的稳定性，注水为
22、了稀释原油中含水的盐浓度和溶解油中结晶状的盐并增大水滴的直径，便于聚结脱除，以满足装置原油脱盐、脱水量的要求，电脱盐部分的主要技术特点为:、在电脱盐罐前设混合阀，是一种性能良好的可控混合调节设备，可与气动或电动单元组合仪表联用，具有流通能力大，密封效果好，可控范围宽，压降小，控制灵活的特点，以提高操作的灵活性并达到混合均匀的目的;、交流全阻抗防爆电脱盐专用变压器，以保护电脱盐设备安全平稳操作;、不停工冲洗，可定期排污;利用高压水冲刷罐底原油带入的污泥，使污泥随排放水排出，保证脱盐罐的有效罐容积，稳定脱盐罐的操作。、采用组合式电极板;在电脱盐罐内，根据本项目的具体情况设计三层电极板，以建立高压电
23、场，每层极板根据罐的容积和电场强度分布的要求设计合理的平面尺寸，在工字钢或矩形槽钢上等间距分布固定18的冷拔无缝钢管组成电极板，极板之间是通过聚四氟乙烯吊挂调整控制其层间垂直距离，它与电脱盐变压器的高压输出电压配合整定，使其空间和建立的电场强度满足最佳脱盐效果的要求。、设低液位开关，以保证装置操作安全。1.3 装置设置了闪蒸塔，以减少常压炉进料，降低常压炉负荷，节约燃料油，降低原油管路中压力降，从而降低换热器耐压等级，减少设备费用，并使原油含水在闪蒸塔汽化，避免对常压塔操作负荷的冲击，即稳定常压塔操作。1.4 在闪蒸塔、常压塔、减压塔顶采用注水、注中和缓蚀剂等防腐措施。1.5 常减压加热炉分别
24、设空气预热器和氧含量检测、控制仪表，不凝气引入加热炉燃烧，以节约能源并减少污染。1.6 采用低速减压转油线，降低了转油线压降、温降，以提高拔出率。1.7 为了有效利用热能，对换热流程进行了优化设计，采用2-2-1换热模式，提高了换后温度，降低了能耗。部分换热器管束采用了螺纹管和内插物等高效换热器，提高传热强度，减少设备台位，降低设备投资。1.8 采用全填料干式减压蒸馏工艺，降低能耗，提高蜡油拔出率。减压塔采用槽盘式分布器、辐射式进气分布器、无壁流规整填料等多项专利技术，可改善减压塔的操作状况、优化操作参数，提高产品质量。1.9 减一中油发生蒸汽，供装置汽提用，较好地利用了装置的过剩热能，降低了
25、装置的蒸汽用量，从而降低了装置能耗。1.10 常压塔、常压汽提塔采用KC复合浮阀塔板，较F1型浮阀塔板有传质效率高和浮阀不易脱落的优点。提高装置的处理能力。1.11 常顶油气与原油换热，提高低温位热量回收率，减少冷却负荷和动力消耗，对降低常压炉出口温度，提高产品质量都有好处。1.12 减粘采用低温、长反应时间的延迟减粘技术。降低生焦，延长开工时间。1.13 采用ASPEN软件进行流程模拟，优化操作条件。（二）工艺安装部分1、一体化、露天化联合布置该装置外设有低压配电室、装置控制室，消防设施依托工厂。装置控制室为全厂联合DCS控制室。设备均采用露天化布置。装置之间通过管桥把他们连系起来，成为一个
26、整体。2、安全生产 该装置布置充分考虑了有防火、防爆安全间距要求的设备、建筑物间的安全距离以及与界区外相邻装置(单元)有安全间距要求的设备或建筑物间的安全距离。装置内设置有贯通通道与界区外四周环形通道相连，保证了消防作业的可抵达性和可操作性。3、流程式与同类设备分组布置该装置设备布置按流程式与各工艺单元过程设备集中布置的方式，有利于常规巡检和维修，也方便各工艺单元非计划停工采取防护措施。4、土地充分利用该装置在道路设置中实现检修/消防合一，既考虑了防火规范要求利用道路将设备分成若干区块，有利于消防作业，也满足两侧设备的检修作业，减少占地。设备布置时，充分考虑了工厂检修机具能力，充分利用空间，将某些设备布置在管桥下、框架上，减少了工程建设用地。5、防爆区与非防爆区分开对能产生明火的设备如加热炉等则集中布置在装置的东北角，以利安全。6、满足工艺要求该装置设备布置充分考虑了工艺系统要求的设备标高差和泵净吸入头(NPSH
