华东院延迟焦化装置三种换热分馏流程方案分析.doc
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1、延迟焦化装置三种换热分馏流程的比较谢崇亮李小娜 毕治国中国石油工程建设公司华东设计分公司,青岛,266071摘要:以一套加工大庆减压渣油的240万吨/年延迟焦化装置为例,通过模拟计算及用能分析,对原料油与反映油气塔外换热流程(以下简称“流程一”)、原料油与反映油气塔内换热流程(流程二)、蜡油与反映油气塔内换热流程(流程三)进行了能耗、能质运用及设备投资等方面的分析。分析结果表白:在三种流程均达成同样的分离效果前提下,流程一设备投资最高,流程二能质运用最优,流程三能耗最低。关键词:延迟焦化 分馏塔 换热 能耗 分析1.前言随着常规原油的日益减少,重质油、油砂、沥青砂等非常规原油的开发和运用越来越
2、多,加上全球高油价的推动及石油焦的气化技术和焦化-气化-汽电联产组合工艺的开发和大规模应用,使得延迟焦化装置因其自身的优点成为劣质重油加工的重要手段,这也使得对延迟焦化工艺流程进行优化分析,节能降耗具有更普遍的现实意义。本文以国内某240万吨/年延迟焦化装置为例,以ASPEN 2023的模拟计算及用能分析为媒介,对三种流程进行分析比较。比较的基础是保证分馏塔各侧线产品质量合格,同时尽量保持分馏塔上部取热比例相同。2.工艺流程简介流程一如图1所示,减压渣油通过一系列原料油换热器换热后,进入加热炉进料缓冲罐,与来自分馏塔底的焦化循环油一起在加热炉进料缓冲罐内混合后进入焦化加热炉。其特点在于减压渣油
3、不再进入焦化分馏塔进行换热和洗涤,增设分馏塔底循环油外取热器、循环油回流泵,通过调节分馏塔底循环油的取热量来灵活调节循环比。流程二如图2所示,减压渣油通过一系列原料油换热器换热后,分上、下两股物料进入分馏塔下段,与焦炭塔顶来的反映油气直接接触,进行传质和传热。换热后的渣油与循环油一起经加热炉进料泵进入焦化加热炉。通过调节焦化分馏塔换热挡板上方的减压渣油量来调节循环比。流程三如图3所示,减压渣油通过一系列原料油换热器换热后直接进入分馏塔底部,不再作为洗涤油与焦炭塔顶反映油气直接接触。换后的蜡油回流分两路分别返回换热挡板上方和塔底,返回档板上方的作为洗涤油与反映油气直接接触进行传质和传热,返回塔底
4、的一股重要作为调节循环比和灵活控制塔底温度用。3 三种换热分馏流程对比分析3.1 原料性质、产品收率及控制指标该装置设计解决量为240万吨/年(年操作时数按8400小时计),模拟中分馏塔采用26层理论板(实际板数53层),其原料性质、分馏塔产品收率及控制指标分别见表1和表2。表1减压渣油重要性质项目比重,d420分子量馏程(ASTM D86),0%2%5%10%数值0.91871085305399489530表2 分馏塔产品收率及控制指标物料名称流率,kg/h控制指标分馏塔顶气78744煤油20232ASTM D86170,EP250,煤柴脱空度:(5%-95%)10柴油81286ASTM D
5、86 95%350;柴蜡脱空度:(5%-95%)-10轻蜡油36914ASTM D86 EP440;残炭:0.05m%;沥青质:0.02m%重蜡油20239ASTM D86 EP485;残炭:0.05m%;沥青质:0.02m%分馏塔底油114286/4000003.2 用能比较能具有量和质两重属性,能的质用(即有效能)描述。长期以来,一直以装置的综合能耗和产品单耗(焓分析法)等作为评价系统优劣的准则,但是这些准则仅表征系统对能的数量运用状况,而忽略了系统中能量形式的转换及同种形式能量由温度、比焓等参数的变化引起的能质变化。从技术角度看,科学用能规定能量效率和能质效率应同步高效,由于只有两者都达
6、成高效,才干表白用能系统对能量和能质的运用都是充足的。3.2.1 分馏塔部分 三种流程的分馏塔用能情况见表3。表3 三种流程分馏塔用能情况对比项 目流程一流程二流程三顶循环回流取 热,MJ/h66987.866987.866987.8所占比例,%28.9237.1431.16流量, MJ/h14413.114485.514446.8所占比例,%15.9522.4617.69柴油回流取 热,MJ/h40465.639732.939569.6所占比例,%17.4722.0318.41 流量, MJ/h16026.915679.415599.1所占比例,%17.7324.3019.11中段回流取 热
7、,MJ/h36843.336843.336843.3所占比例,%15.9020.4317.14流量, MJ/h16393.116440.916407.4所占比例,%18.1325.4920.10重蜡油循环取 热,MJ/h47728.836802.671558.8所占比例,%20.6120.4033.29流量, MJ/h23372.017903.035193.5所占比例,%25.8627.7543.10循环油取 热,MJ/h39602.5所占比例,%17.10流量, MJ/h20233.4所占比例,%22.31总取热量, MJ/h89857.464508.881634.7分离 量, MJ/h64
8、69.26433.46488.6损失, MJ/h40761.941808.741152.3从表3可以看出:1)对于流程二、流程三而言,分馏塔上部取热比例偏高,下部偏低,但是应当注意到对于这两种流程来说在分馏塔底部均隐含着直接接触传热未体现出来;2)三种流程的分离量基本相同,进一步佐证了三种流程达成相同的分离效果;3)对于由传热、传质不可逆引起的分馏塔损而言,流程一损最小,流程二损最大,这可从分馏塔板上传热温差上得到解释(图4),同时也说明了就分馏塔单个设备而言,流程一在能质的运用上最优。图4 三种流程分馏塔理论板上气液相温差比较3.2.2 加热炉部分延迟焦化是一个不可逆的热裂解反映过程,由加热
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