【正文】 .............................57 浮閥塔板布置 .....................................................................................................58 塔板水力學(xué)計算 ......................................................................................................59 氣相通過浮閥塔塔板的壓力計算 ......................................................................59 淹塔 ......................................................................................................................60 霧沫夾帶 .............................................................................................................60結(jié) 束 語 .........................................................................................................................64v致 謝 .............................................................................................................................65參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................661一、概 述石油化工的興起是于美國 1908 年創(chuàng)建世界上最早的石油化工實驗室開始，經(jīng)過十年的苦研，于 1917 年用煉廠氣中的丙烯制成最早的石油化工產(chǎn)品。1920 年美國新澤西標(biāo)準(zhǔn)油公司（美孚石油公司）采用它的研究成果，進(jìn)行工業(yè)化，從此開創(chuàng)了石油化工的歷史。然而這一時期，石油化學(xué)工業(yè)只在美國得到了發(fā)展。50 年代，德 、日、 美 、意 、蘇等國才相繼建立了石油化工企業(yè)，使這一工業(yè)領(lǐng)域迅速擴大，60 年代和 70 年代初期是石油化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展的年代，產(chǎn)品產(chǎn)量成倍上漲，不斷開辟新的原料和增加新的品種 [1] 。原油是極其復(fù)雜的混合物。要從原油中提煉出多種多樣的燃料、潤滑油及其它產(chǎn)品的基本的途徑是：首先將原油分割成不同沸程的餾分，然后進(jìn)行餾分的深加工，從而生產(chǎn)出滿足不同要求的各類石油化工產(chǎn)品。因此煉油廠首先必須解決原油的分割和各種石油餾分在加工過程中的分離問題。常減壓蒸餾正是一種合適的手段，而且常常也是一種最經(jīng)濟、最易實現(xiàn)的分離手段，因而各大煉油企業(yè)都將常減壓蒸餾作為原油加工的第一步工序。原油進(jìn)廠之后，首先進(jìn)行電脫鹽脫水，然后進(jìn)入常減壓蒸餾。借助于常減壓蒸餾過程，按產(chǎn)品加工方案將原油分割成相應(yīng)的直餾汽油、煤油、輕柴油和重柴油餾分等。分割出餾分的好壞直接影響到后續(xù)加工的成本和最終產(chǎn)品的質(zhì)量，所以常減壓蒸餾一直被視為原油加工能力的一個重要的標(biāo)志，常減壓蒸餾技術(shù)的發(fā)展直接影響著煉油技術(shù)的發(fā)展。石油蒸餾是石油加工工業(yè)中十分重要的環(huán)節(jié)，對常壓塔塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)也是十分重要的，在改革過程中嘗試了很多的方法也吸納了很多新的技術(shù)與科技。比如應(yīng)用 ADV 微分浮閥在常壓塔, SUPER V1 浮閥塔盤在常壓塔中等等優(yōu)化常壓塔。并且對塔本身的腐蝕與防護，熱量回收等問題作出了相關(guān)的研究與處理。并且還在常壓塔加入了多變量計算機控制系統(tǒng)與用軟儀表實現(xiàn)常壓塔產(chǎn)品質(zhì)量分析，這些都對石油蒸餾與發(fā)展起到了積極重要的2作用。 [2]常減壓蒸餾裝置是煉油廠的“龍頭”裝置，它的拔出率、產(chǎn)物質(zhì)量、分割精度、能耗等對整個煉廠的后續(xù)加工過程影響很大。80 年代以來，國外原油蒸餾技術(shù)在很多方面都有不同程度的發(fā)展和改進(jìn)。（1）塔器填料技術(shù)近年來蒸餾系統(tǒng)最明顯的進(jìn)展之一是高效規(guī)整填料的應(yīng)用，從而使蒸餾技術(shù)得到高速發(fā)展。規(guī)整填料具有傳質(zhì)效率高、壓降低、工業(yè)性能易于掌握的優(yōu)點，雖然單位體積成本較高，但綜合效益仍比塔盤或散堆填料高，適用于常減壓塔，尤其適用于減壓塔和中低壓塔，例如干式減壓蒸餾塔(包括燃料油型的潤滑油型)。規(guī)整填料用于常壓塔，可提高處理量，解決負(fù)荷較大的“瓶頸”截面，使塔徑趨近均勻，提高常壓各線產(chǎn)品產(chǎn)率或分餾精度。規(guī)整填科用于減壓蒸餾塔，能降低全塔壓降，提高拔出率和改善減壓餾分油質(zhì)量。（2）原油深拔技術(shù)原油深拔技術(shù)是近幾年來常減壓工藝的主要發(fā)展動向之一。深拔技術(shù)的難點在于深拔的同時還保持減壓餾分油較高質(zhì)量，并使裝置保持較低的能耗水平。目前常用的方法是常壓塔、減壓塔切割點最佳化和用減壓塔縮徑提高切割點。（3）強化原油蒸餾技術(shù)通過活性劑強化蒸餾是 80 年代后期石油加工領(lǐng)域發(fā)展起來的一種新技術(shù)。加活性劑強化蒸餾的原理是把石油看作膠體分散系統(tǒng)，通過向原料中加入添加劑(活性劑)來改變系統(tǒng)的狀態(tài)、強化原油加工過程、提高撥出率。通過強化蒸餾技術(shù)提高餾分油收率，不需要增加設(shè)備投資，工藝操作條件也基本不變，活性劑可從煉油副產(chǎn)品中就地取材，廉價易得，經(jīng)濟效益顯著。另外還有提高真空度降低減壓塔塔頂壓力、提高進(jìn)料段溫度、改進(jìn)減壓塔洗滌段設(shè)計、采用先進(jìn)的控制技術(shù)和分析技術(shù)等措施來提高常減壓蒸餾拔出率、產(chǎn)物質(zhì)量、分割精度，3降低能耗 關(guān)于常壓塔新技術(shù)的應(yīng)用（1）常壓塔塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn) [3] ①常壓塔設(shè)備制造安裝技術(shù)要求一般情況下，常壓塔設(shè)備制造、安裝應(yīng)符合以下技術(shù)要求： a 塔板長度偏差不得超過+0/4mm，寬度偏差不得超過+0/2mm； b 塔板盡可能平，安裝前分塊塔板的彎曲及局部不平度在整個板面內(nèi)不得超過2mm； c 支持圈在弦長300mm的表面上，局部不平度不超過lmm，總的不平度的允許偏差與塔板相同； d 支持圈的表面與主梁及支梁的表面應(yīng)在同一平面上，兩表面的最高與最低之差不得超過3mm； e 塔體彎曲度應(yīng)小于1/1000塔高；f 塔體在同一斷面上的最大直徑與最小直徑之差e應(yīng)符合以下規(guī)定，即對受內(nèi)壓塔e≤ 1％DN(DN為塔內(nèi)徑)。②改進(jìn)建議a 在設(shè)計過程中除了必須遵循設(shè)計規(guī)范，重視生產(chǎn)工藝要求外，還應(yīng)充分考慮設(shè)備制造過程中可能產(chǎn)生的各類誤差、化工操作時的熱膨脹以及制造安裝維修的可行性。就塔板而言，其螺栓孔應(yīng)設(shè)計成長圓孔。b 從該塔板設(shè)計圖上看，與常規(guī)設(shè)計有許多不同。其設(shè)計的受液盤結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，采用4mm厚不銹板，只是為了起支承作用。板超厚加上折邊多，增加了制造難度，直角的折邊難以到位。而常規(guī)設(shè)計的受液盤直接焊在簡體上，厚度只需2mm，再另設(shè)一根支承角鋼即可。塔板設(shè)計要有所創(chuàng)新，但創(chuàng)新的宗旨應(yīng)該是使其工藝和結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，在改進(jìn)生產(chǎn)工藝的同時，使結(jié)構(gòu)更加簡單，安裝更為方便。（2）ADV微分浮閥塔盤在常減壓擴能改造中的應(yīng)用 [4]4 ① ADV微分浮閥的特點 ： ADV微分浮閥結(jié)構(gòu)： ADV微分浮閥結(jié)構(gòu)示意見圖11。在閥頂部開有各式水平噴射的小閥孔，充分利用浮閥上部的傳質(zhì)空間，使氣體分散更加細(xì)密均勻，氣液接觸更充分。此外，由于部分氣流經(jīng)閥頂小孔噴出，減少了閥周邊噴出的氣速，也減少了高負(fù)荷時各閥間的氣流對沖，從而減少霧沫夾帶，相應(yīng)提高了氣相處理量。 ADV微分浮閥有圓型和矩形兩種形式： ADV圓形浮閥具有獨特的閥腳和閥孔結(jié)構(gòu)，使其不會旋轉(zhuǎn)，具有導(dǎo)向作用，有利于消除塔板上的液體滯流現(xiàn)象，提高液體分布的均勻性。見圖1圖13。圖 11 ADV 微分浮閥結(jié)構(gòu)示意(a)ADV微分浮閥 (b)傳統(tǒng)浮閥圖 12 ADV 微分浮閥與傳統(tǒng)浮閥鼓泡狀況示意(a)傳統(tǒng)塔板 (b)理想流動狀態(tài)圖 13 塔盤上液體的流動狀態(tài)②應(yīng)用了ADV微分浮閥塔盤在常減壓擴能改造后：5 a 改造后常壓塔操作彈性增大，在加工量頻繁調(diào)整時易操作、易控制。 b 產(chǎn)品質(zhì)量、收率較改造前有較大提高，且產(chǎn)品分割清楚、重疊少。改造前常壓蒸餾全％ ，％。增產(chǎn)了柴油組分，提高了產(chǎn)品附加值，效益顯著。 c 塔盤采用新式連接，在檢修中易安裝、易拆除，節(jié)約了勞動時間，降低了勞動強度。運行時塔盤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易翻板。 d 改造后塔盤浮閥材質(zhì)為0Crl8Ni9Ti。運行一年，在檢修頂循泵時，泵腔、葉輪流道內(nèi)有浮閥，且浮閥閥腳斷裂，閥頂部所開小孔上的金屬斷裂，閥面上有細(xì)小裂紋，均系硫化物和氯化物腐蝕，此材質(zhì)不適合在常壓塔頂循以上位置使用，需要進(jìn)一步篩選更新。 e 實際生產(chǎn)中可以隨時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，操作簡便、調(diào)整周期短。有效降低了直餾汽油干點，提高了一線餾分閃點，使合格率均達(dá)到100％。直餾汽油產(chǎn)率也有效降低。(3) SUPER V1浮閥塔盤在常壓塔的應(yīng)用 [5] 應(yīng)用了SUPER V1浮閥塔盤在常壓塔在常壓塔中，改良的效果： a 將提餾段填料改造為SUPER V1塔盤，改善了提餾段的提餾效果，增加了塔的操作彈性，常壓塔底重油中350℃前餾分的含量大幅度降低，由原來的12~15 降至7 ~ 9 ，常壓蒸餾拔出率提高2個百分點以上，提高了常壓塔蒸餾效率。 b 在抽出塔盤使用SUPER V1塔盤，使得以干點為控制對象的常壓側(cè)線產(chǎn)品收率得到提高，常三線、常二線收率平均可提高1個百分點以上，使常壓塔的產(chǎn)品方案更加靈活。 c 采用SUPER V1塔盤，減少了抽出層霧沫夾帶，提高了傳質(zhì)效率，使得全塔壓降降低，改善了塔的操作工況。 [6—7]①腐蝕的原因控制與調(diào)節(jié)塔頂露點腐蝕部位,操作溫度越接近露點腐蝕則越嚴(yán)重，鋼在HCI—H 2SH20(輕油)中腐蝕率與操作溫度和露點溫度△T之間的關(guān)系見圖14。常頂壓力通?？刂茷閪／ cm3，~／cm 3 。其露點溫度為93~96℃ 。著火點即腐蝕嚴(yán)6重，與露點較接近，腐蝕環(huán)境惡化。圖14 △T與腐蝕率的關(guān)系②防護施工后的處理造成腐蝕的主要因素是氧和水的存在，因此．防止氧氣和水的進(jìn)入，降低氧和水的濃度，是保證防護效果和延長防護期的關(guān)鍵。所以，防護處理后必須進(jìn)行密封、干燥的處理。 a 干燥用生石灰作干燥劑 具有成本低，施工簡單，干燥效果好的優(yōu)點 b 密封的目的是防止水和氧氣進(jìn)入，同時使氧氣自耗．降低氧氣濃度。方法是重新制作密封墊圈，扣好人口蓋后，再用防水油膏將人口周邊及螺孔做防水處理。 熱量回收 [8]常壓塔應(yīng)用塔頂循環(huán)回流回收低溫位熱能后的改造情況：（以遼陽石油化纖公司煉油廠常減壓蒸餾裝置設(shè)計加工原油為150萬噸/年為例。 ） (1)分餾塔的處理能力明顯提高。改造前，分餾塔的日加工能力約390t，即年加工量約，改造后，目前分餾塔的日加工量提高到約455t，即年加工量約l5萬t。 (2)產(chǎn)品分布明顯改善。目前，在加工量較改造前提高約60t／d的情況下，產(chǎn)品組分重疊較少，仍保持著較好的分餾效果。 (3)通過近期的生產(chǎn)實踐證明，改造后的分餾塔操作平穩(wěn)，操作彈性大，工藝指標(biāo)正常，7未出現(xiàn)夾帶現(xiàn)象，更未出現(xiàn)沖塔事故。 (4)本次分餾塔改造僅投入資金約l4萬元，但裝置的處理能力卻提高了20％~30％，提高了裝置的運行質(zhì)量，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。 常壓塔多變量計算機控制系統(tǒng)（1）常壓塔塔底液位多變量控制器設(shè)計 [9] 控制方案：確定常壓塔塔底液位控制器的控制目標(biāo)——穩(wěn)定塔底液位在一定范圍內(nèi)變化，盡可能減少塔底重油的調(diào)節(jié)對減壓爐和減壓塔操作的影響。同時考慮到減壓爐有四路進(jìn)料，應(yīng)保持各支路間溫度的平衡，所以在減壓爐又設(shè)計了支路平衡控制器。塔底液位控制器的輸出和支路平衡控制器的輸出疊加后，再送到減壓爐的四路流量控制回路?？刂剖疽鈭D如圖1—5所示（2）用軟儀表實現(xiàn)常壓塔產(chǎn)品質(zhì)量分析 [10] 根據(jù)歷史操作數(shù)據(jù)，結(jié)合機理分析。采用數(shù)理統(tǒng)計、系統(tǒng)辨識等A法，建立煉油廠常壓塔產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)(一線初餾點、塔頂和二線干點)的預(yù) 4模型，作為質(zhì)量分析軟儀表，并獲得較好的精度。塔頂干點軟儀表輸出圖16。8圖1—5 常壓塔塔底液位及減壓爐支路溫度平衡控制示意圖圖16 塔頂干點軟儀表輸出圖對常壓塔裝置進(jìn)行了系統(tǒng)分析，用計算機采集了同一種原油的大量操作數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)作了預(yù)處理，然后利用相關(guān)分析法、數(shù)理統(tǒng)計回歸法并結(jié)合機理分析建立了常壓塔的質(zhì)量預(yù)測離線模型。 [11]在煉油生產(chǎn)過程中要消耗大量的能量，所消耗的各種形式的能量主要來源于燃料和電力。2022 年底，我國原油加工能力已達(dá)到 億 t/a，總能耗約占加工原油量的7％~％。在煉油工業(yè)能耗中，生產(chǎn)裝置所消耗的能量約占 75％，因此生產(chǎn)裝置是節(jié)能改造的重點。10 年來對不同規(guī)模的 79 套常減壓蒸餾裝置以及其它裝置都曾進(jìn)行多次節(jié)能改造，使得我國煉廠的主要生產(chǎn)裝置的能耗都有大幅度下降。隨著近年來煉油工業(yè)發(fā)展，煉油裝置逐年大型化，節(jié)能也越來越得到重視。煉油生產(chǎn)過程節(jié)能可以直接增加石油產(chǎn)品、降低加工成本，關(guān)系到石油資源的合理利用和企業(yè)的經(jīng)濟效益。各大煉油廠在擴能改造的同時，也注意到了節(jié)能。主要節(jié)能措施有：（1）全面綜合優(yōu)化。全面綜合優(yōu)化技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法處理節(jié)能工作中的局部與全局的關(guān)系，研究和促使全廠綜合用能合理化的技術(shù)。其關(guān)鍵在于用能過程和設(shè)備的廣泛聯(lián)合