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摘要:介紹了酮苯脫蠟脫油裝置的生產現狀,就目前條件下能夠提高裝置整體效益的有效措施,分析得出了提高石蠟收率、產量和降低動裝置動力消耗的調整方向,在操作中如何具體提高效益的低溫過濾和低稀釋比例運行方案,以及在操作條件變化后如何避免指標調整帶來的負面影響。
關鍵詞:酮苯脫蠟脫油裝置;收率;能耗;效益
原油經過加工后主要是三大類產品:燃料油、潤滑油和化工產品。一般的煉油廠也分為三種主要類型,即燃料型、燃料-潤滑油型和燃料-化工型[1]。潤滑油生產工藝多種多樣,按其工藝加工方式大致可分為三種即物理方式、化學方式以及物理化學相結合方式。物理方式主要生產工藝是溶劑脫蠟,化學方式以加氫為主,物理化學方式則是將溶劑脫蠟與加氫工藝組合在一起生產。隨著科技的不斷發展,潤滑油生產已有被加氫異構降凝裝置取代的趨勢,但“老三套”裝置生產潤滑油基礎油依然有著投資少、加工方案靈活、產品多樣性等優勢,更多企業選擇加氫工藝與傳統“老三套”相結合的生產方式,以達到高品質、高效益、高回報的目的。但以石蠟基原油為原料生產潤滑油和石蠟,酮苯脫蠟脫油裝置還是能發揮其自身優勢和不可替代的作用[2]。石蠟廣泛應用于國民經濟各個行業。近年來,隨著國內外石蠟生產裝置陸續關停,石蠟產量逐年下降,據統計到2019年全球石蠟市場缺口將接近27.2萬t。通過調研對比分析國內的潤滑油和石蠟產品市場,潤滑油基礎油受市場價格、稅率、國外高品質基礎油沖擊等因素影響大,其產品力遠不及石蠟。因此,酮苯脫蠟脫油裝置順應市場形勢變化,逐漸將石蠟由副產品變成主產品,脫蠟油改走催化加氫路線。
1裝置概況
某廠目前有三套酮苯脫蠟脫油裝置,分別加工蒸餾裝置減三線和減四線蠟油,生產54#-66#全系列石蠟產品。30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置和40萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置以減三線蠟油為原料,生產54#或56#石蠟,由于現階段Ⅰ類潤滑油基礎油使用量的下降和基礎油產品指標的調整,生產潤滑油基礎油產品效益低,30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置和40萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置現為單脫加工方式,目的產品為石蠟。從工藝角度分析,裝置特點是工藝復雜、操作難度大、連續生產中帶有間歇性操作、操作波動大、設備切換頻繁。定期操作包括熱化套管、溫洗濾機等,定期操作帶來的是產品收率降低、能耗上升,所以,酮苯裝置提高目的產品收率、降低裝置能耗、降低加工成本對裝置整體運行是十分重要的。酮苯脫蠟脫油裝置的工藝原理是:將丁酮-甲苯二元溶劑與原料混合并降溫,隨著溫度的下降,蠟在混合溶液中的溶解度也下降,最終蠟達到過飽和狀態結晶析出,通過過濾達到蠟、油固、液兩相分離的過程。溶劑在系統中除起選擇性溶解作用外,還起降低油液黏度,為結晶形成和過濾分離創造有利條件的作用,其中丁酮為極性溶劑,具有很好的選擇性,在低溫下對蠟不溶解,對油有一定的溶解能力,甲苯為非極性溶劑,具有很好的溶解能力,但選擇性差。丁酮和甲苯在混合溶劑中的比例不同而表現出不同的性質,在脫蠟脫油過程中,根據生產工藝要求和原料的不同,調整選用不同的丁酮、甲苯比例[3,4]。酮苯脫蠟脫油裝置為冷點稀釋脫蠟方式,主要是利用溶解度隨溫度的變化,物料在降溫過程中逐步加入稀釋溶劑,原料中的結晶析出的蠟在過濾機中與油進行分離[5]。溶劑脫油過程是將低溫的固態含油蠟液升溫,使熔點較低的蠟組分和高凝點的油組分從蠟中溶出,通過過濾分離出液相,從而達到脫油的目的[6]。30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置生產流程采用先酮苯脫蠟脫油后糠醛精制工藝,裝置由結晶、過濾、真空密閉、冷凍、溶劑回收五個系統組成,裝置脫蠟脫油溶劑采用丁酮、甲苯二元溶劑[7]。30萬t/a酮苯裝置以常減壓蒸餾裝置減三線蠟油為原料,由于裝置產品方案的調整,原設計兩種產品的裝置轉為只生產一種產品,產品為54#或56#石蠟。因為不生產基礎油,裝置整體效益下降,而企業的創效要求一直在提高,企業生產的產品根據市場變化,隨時進行調整,對裝置運行也提出了更高的要求。為了提高裝置的創效和生存能力,需要裝置保持較高的機動性,對裝置加深研究,提高增效降耗能力。30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置在實際生產中遇到了同類問題,需要考慮如何充分利用資源、挖掘裝置潛能,降低成本,提高企業效益。通過對30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置加工的蒸餾裝置減三線蠟油石蠟潛含量分析,結果為41%~45%,而實際生產中的蠟收率只能達到37.6%,與蠟的潛含量存在一定的差值,說明石蠟沒有被完全分離出來,也就是蠟收率提高還有一定空間。所以把提高蠟收率作為一個技術攻關目標。另外,從能耗數據上對比,30萬t/a酮苯脫蠟脫油裝置較加工同樣原料的同類裝置能耗高13.5kg標油/t,把能耗降低作為了另一個技術攻關目標。
2裝置的調整
2.1提高蠟收率的工藝調整
裝置改為單脫以后,設計的脫蠟段制冷量出現過剩情況,為充分利用裝置冷量,把脫蠟段過剩的冷量移至脫油段使用,通過降低段脫油段過濾溫度,減少了低熔點石蠟組分的損失,達到增產石蠟的目的。在實際生產中,通過現場改造,把原并聯的溶劑氨器冷卻器改為串聯,把一臺-15℃氨氣冷卻器改為-25℃,以達到深冷降溫的作用。新增一條溶劑管線用于轉移脫蠟段溶劑至脫油段,控制脫油段溫度提升幅度,實現脫油段低溫過濾。
2.1.1裝置原料裝置加工的原料為蒸餾裝置減三線蠟油,從原料性質分析數據看,原料性質基本保持穩定,主要性質見表1。
2.1.2調整過程裝置為了提高蠟收率,在調整脫油段過濾溫度操作中,按以下兩步進行。第一步,裝置設計數據是以雙脫制定的,裝置冷凍能力大,脫蠟段進料溫度低,單脫時可以通過停用脫油段加熱器來降低脫油段進料溫度,提高蠟收率。第二步,為進一步降低脫油一段、二段過濾溫度,對裝置進行適應性改造,將剩余制冷能力和脫蠟段低溫溶劑挪到脫油段使用,來降低脫油段溶劑溫度。裝置調整前后溫度變化見表2。
2.1.3產品蠟收率裝置調整前5d和調整后5d的蠟收率數據見表3。
2.1.4產品蠟餾出口質量調整后連續4d2個時間點餾出口分析數據見表4。
2.1.5其他調整為防止由于過濾溫度降低帶來的質量波動,脫油一段增開了一臺濾機,通過增加過濾面積達到降低過濾速度的目的,有效的控制了蠟含油指標,保證產品質量合格。
2.2降低能耗的調整
酮苯脫蠟脫油裝置的能耗主要體現在電和蒸汽消耗上,在電的使用上,主要消耗在制冷上,重點用電設備是氨壓機;蒸汽主要消耗在回收系統的溶劑和油品的加熱器上。從理論上分析,制冷量主要是用在套管結晶機上,套管結晶機的用冷量相關的參數一個是冷卻介質的流量,另一個是冷卻介質的初溫,在套管結晶機里,原料量是不可調的,可調的是預稀釋流量和溫度、一次稀釋流量和溫度。蒸汽加熱器的蒸汽消耗,主要與加熱介質流量有關系,產品量是固定的,可調的只有需要加熱的溶劑量。蠟收率調整后對動力消耗進行了對比,由于主要影響電耗,所以只是對比電耗。表5為蠟收率調整前、后3周的電單耗數據。通過充分利用裝置的制冷能力實現了蠟收率的提高,但同時增加了裝置的電耗。為降低能耗,達到增收不增耗的目的,通過系統分析,進行了操作參數的調整,實現了裝置能耗的下降。表6為裝置調整前、后相關操作參數對比表。操作參數調整前后裝置的能耗數據對比見表7。
3存在問題及下一步調整方向
3.1存在的問題
酮苯脫蠟脫油裝置通過各系統的工藝優化調整,蠟收率大幅提高,最高可到41.2%,同時蠟含油可控制在0.5%以下,產品質量相對穩定。但是提高蠟收率是通過降低過濾溫度來實現的,而低溫過濾帶來的是裝置電耗的增加。雖然在整個工藝調整階段蠟含油指標都合格,但從后期連續生產來看,還是有個別餾出口質量不合格,主要是部分操作參數波動、或者原料出現變化以及蒸餾裝置調整減壓側線產品造成,由于低溫下的溶劑溶解能力下降,脫油段脫油能力下降,導致裝置在質量方面的抗干擾能力下降,所以產品質量有時出現不合格。在裝置進行節能調整后,裝置的總能耗得到了降低,增加了效益。由于裝置運行中新鮮溶劑循環比例的變化,裝置能耗下降了6.82kg標油/t,使裝置的生產成本得到了進一步的降低。
3.2下一步調整方向
為進一步節約加工成本、增產增收,酮苯脫蠟脫油裝置從工藝、設備兩方面著手進行分析,還有諸多改善、提高的措施,主要有以下三個方面,一是降低蠟含油,繼續提高蠟收率;二是降低裝置能耗,比如進一步提高保溫、保冷效果;三是降低其他各項消耗,比如設備配件消耗、三劑消耗、潤滑油消耗、人工成本等。原料的蠟潛含量決定和限制了蠟收率,通過比對,現階段的蠟收率與原料蠟含量還有一定差距。這就需要從精細操作著手,避免由于生產波動帶來的蠟損失。酮苯脫蠟脫油裝置通過生產調整,現已基本實現了單脫生產,但裝置的能耗高于原設計為單脫的裝置。為迚一步節能降耗、優化生產,裝置還需要迚行適當的工藝動改,除此之外,引迚兇迚的集成控制系統、自動溫洗濾機系統、節能變頻設備使用等,都是行之有敁的節能措施。另外,生產的調整要以原料的分析數據為依據,要根據分析數據變化及時調整操作,努力實現高質量、高收率的目標。
4結束語
隨著市場競爭的不斷加劇,企業需要轉型和提高,裝置更要適應不斷變化的形勢,特別是“可持續、綠色、低碳”發展對于酮苯脫蠟脫油裝置來說尤為重要,這就需要掌握兲鍵技術,在已成熟的工藝上改迚提高,挖潛增敁,揚長避短,持續增迚經濟敁益和技術水平,利用近些年出現的新設備、新技術,提高裝置整體競爭力,采用新技術、開發新產品、拓展新業務,提高產品竟爭力,在環保方面努力推迚清潔生產,持續調整產品結構和產業結構,在潤滑油、蠟產業鏈上取得更大突破。
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作者:楊青松 張士博 郭瑞昕 單位:中國石油撫順石化公司