处理量对酮苯装置油蜡收率及能耗的影响
Outline:
施翔星
,
宋梦桃
收稿日期：2011-03-15
作者简介：
施翔星：1981年生，硕士研究生，助理工程师，2009年6月毕业于云南师范大学，主修微生物发酵与生物能源，2009年7月进南充炼油厂工作。目前已在各级刊物上发表学术论文10篇，其中SCI源1篇，中文核心5篇。E-mail:
leon015@163.com。地址：(637000)四川南充石油东路1号南充炼油厂三车间.
摘要：根据实际生产数据探讨了酮苯装置处理量与产品收率、能耗的关系。为优化操作，可作如下控制：生产三线-5 ℃油，当原料处理量为10 t/h、一次稀释量为12 t/h，一段滤机进料温度控制在-13 ℃~-12 ℃时，产品收率为65.93%，平均耗电量为5887 kWh；生产三线石蜡，当原料处理量为5 t/h、一次稀释量为15 t/h，一段滤机进料温度控制在3 ℃~4 ℃时，产品收率为74.53%，平均耗电量为4924 kWh。
关键词：酮苯脱蜡油装置 处理量 收率 能耗
Effect of Processing Amount on Yield Percentage and Energy Consumption of Ketone-Benzol Dewaxing and Deoiling Unit
Outline:
Shi Xiangxing
,
Song Mengtao
PetroChina Sichuan Petrochemical Nanchong Refinery
Abstract: The paper discussed the amount effect on yield percentage and energy consumption of ketone-benzol dewaxing and deoiling unit. To optimize the operation, when the lubricant oil frozen at -5℃ is processed, the parameters should be set as follows: processing amount at 10 t/h, diluting amount at 12 t/h, feeding temperature controlled between -13℃~-12℃, yield percentage is 65.93% with an energy consumption of 5887 kWh in average; when the 3rd decompression line wax is processed, the parameters should be set as follows: processing amount at 5 t/h, diluting amount at 15 t/h, feeding temperature controlled between 3℃~4℃, the yield percentage obtained is 74.53% with an energy consumption of 4924 kWh in average.
Key words:
ketone-benzol dewaxing and deoiling unit processing amount yield percentage energy consumption
酮苯脱蜡油装置(以下简称酮苯装置)的目的是从原料油中脱除高熔点的蜡组分，以降低油品的凝固点，从而满足润滑油在各种机械条件下的使用要求，同时为石蜡生产提供原料。它利用丁酮-甲苯二元混合溶剂对(原料油中)油、蜡溶解能力的不同和油、蜡的熔点(凝固点)差，在原料冷却过程中加入溶剂，使蜡形成均匀的结晶，然后将油蜡过滤分离；分离后的滤液和蜡液，分别送至油、蜡回收系统，利用溶剂与油蜡的沸点差别，将溶剂回收使用，合格的油蜡分别送出装置。南充炼油厂的酮苯装置始建于1965年，当时的加工能力仅1.3×104 t/a，在经历多次技改和大修后，工艺已非常成熟，实际加工能力可达到8.0×104 t/a。然而，作为一套老装置，设备的新度系数在全厂各装置中排名较低。因此，确保装置的“安稳长满优”运行成为目前该厂重点关注的问题。
原料处理量和产品收率是炼化企业增效必须考虑的因素。在生产中发现，处理量与收率并不呈线性关系，因不同原料性质而定，酮苯装置的处理量调整较为频繁，本文对比分析了在生产三线石蜡和三线-5 ℃油时，处理量对一次稀释比、进料温度、装置能耗的影响，以期能够优化操作、均衡上述指标，使之达到较理想的水平。
1 分析方法
1.1 产品收率的影响因素
影响酮苯装置油、蜡产品收率的因素多，并且各系统间相互关联，包括不同原料油性质、溶剂组成、处理量、稀释比、套管结晶温度、滤机进料温度、过滤机温洗等诸多方面[1-3]。在实际生产中，溶剂组成(丁酮-甲苯比例)在开工时已调配好，通常变动较少。在本阶段，混合溶剂中各组分的含量分别为：丁酮47.3%、甲苯49.5%(接近于1:1)，含水2.7%。
在其它影响因素中，除去原料油本身性质，处理量的大小最为重要。处理量作为控制的起点，当它发生改变时，一次稀释比、冷冻系统的给氨量、滤机的进料温度等多个系统的操作都将随之进行调整，产品的收率也将发生相应变化。
1.2 数据处理
针对2011年2月份生产的三线石蜡和三线-5 ℃油两种产品，本文采集数据来源于该产品生产周期中的实时仪表读数。原料处理量、一次稀释比、一段进料温度均以每个班组操作记录的平均值(8 h)为一个样本，每天取三个样本。在能耗计算上，由于蒸汽用量因计量表问题无法正常读取，不能按标准公式计算，而氮气消耗量较少、水消耗量波动不大，且氨压机运转是原料油冷却结晶过程中最主要的能耗，故以每个班的耗电量来代表该班生产的能耗指标作为参考。生产石蜡时，考虑到每4 h取样化验一次，蜡膏含油量以相邻两次取样分析后的平均值为该班产品质量样本。
2 分析讨论
2.1 三线-5 ℃油数据分析
提高处理量是获得更多油蜡产品的基础。然而，酮苯装置毕竟是一套在较小加工量基础上不断扩能改造后的老装置，当处理量过大时，原料油的稀释比(尤其是一次稀释比)必然随之增大，对于结晶系统而言，易造成溶剂罐液位低、甚至抽空的现象，进而还将影响到冷洗与温洗。同时，更多的原料油和溶剂(介质)进入到结晶套管、过滤机当中，将增大其负荷；冷冻系统要将更多的介质冷却到规定温度，需多给氨，增大氨压机的负荷，耗电量上升；对于回收系统而言，因受进装置的主蒸汽压力时常波动的影响，较大的稀释比还易造成溶剂的跑损。这些都影响到生产的平稳运行。若处理量过小，虽然装置各系统的负荷降低，但产品质量过剩，能耗比高、经济性降低。因而，确定合理的处理量，对比分析各项主要指标，进而优化操作，对于实现老装置的“安稳长满优”十分必要。
从表 1中可知，生产三线-5 ℃油，当处理量为8.5 t/h、9.5 t/h、10 t/h、11 t/h时，油产品的平均收率分别为65.08%、62.63%、65.93%、62.8%，平均耗电量分别为5 162 kWh、7 000 kWh、5 887 kWh、6 873 kWh。经比较得出，在生产三线-5 ℃油时，当处理量为8.5 t/h和10 t/h，产品的收率接近且高于其它两组，但综合能耗指标后，处理量控制在10 t/h，单位耗电量最低(平均值为5887 kWh)。根据样本1、2、12、15、16，再对比该处理量下的一次稀释量和一段滤机进料温度可得，当一次稀释量维持在12 t/h，一段滤机进料温度控制在-13 ℃~-12 ℃时，将得到较高收率，综合指标最佳。
表 1
表 1 不同处理量下的各项运行指标(三线-5 ℃油)
|
表 1 不同处理量下的各项运行指标(三线-5 ℃油)
|
2.2 三线石蜡数据分析
蜡晶结构会引起悬浮液的表观粘度升高，不利于介质的流动和过滤。因此生产蜡时，稀释比一般较大才能达到脱蜡的效果。为降低各系统的负荷，原料处理量往往较小。从表 2中可知，生产三线石蜡，当处理量分别为5 t/h、6 t/h时，产品的平均收率分别为74.53%、72.36%，平均耗电量分别为4 924 kWh、6 367 kWh。尽管收率仅差两个百分点，但耗电量相差明显，且尚未计入回收系统中较大的蒸汽能耗，故从经济上考虑，生产石蜡产品时，处理量宜控制在5 t/h左右(生产特种产品80#、85#微晶蜡时，处理量仅在3 t/h左右)。对比样本17~21可得，将进料温度控制在3 ℃~4 ℃可获得较理想的收率，耗电量也较低，平均值为4924 kWh。
表 2
|
|
表 2 不同处理量下的各项运行指标(三线石蜡)
|
由图 1可得，为优化操作从而保证收率、提高效益，加工三线-5 ℃油时，处理量宜控制在10 t/h，加工三线石蜡时，处理量宜控制在5 t/h。
3 建议
结合酮苯脱蜡工艺的特点和南充炼油厂运行装置的实际，提出以下三方面建议：
(1) 酮苯脱蜡装置的加工产品繁多，由此原料变化频繁。在2010年的全年生产中，装置切换原料达78次，改罐达230次，按320天计(除去大修和开停工时间)，平均0.7次/天。尽管有详细的工艺卡片，但与实际操作存在一定的差异，今后可根据具体的加工产品，进一步确定各自的最佳处理量，并细化其它控制参数，达到优化操作的目的。
(2) 有同行企业在生产中发现，混合溶剂中丁酮的质量分数控制在50%~55%时，对脱蜡温差、过滤速度、脱蜡油收率的效果最佳[4]。南充炼油厂也可根据实际原料性质适当调整溶剂中的丁酮-甲苯比例，从而达到进一步提高产品收率的目的。
(3) 加工蜡产品时，为保证蜡膏的含油量合格，在真空过滤系统操作中，除加强温洗外，冷洗时也应使溶剂尽量均匀分布。控制适宜的真空度，真空度过低，蜡饼中的油抽吸不净；但真空度过高，形成的蜡饼紧密，影响油的吸入。采用二段过滤时，如果脱油二段过滤进料温度比一段高得多，由于溶剂溶解能力的增加，可能会造成部分软蜡也进入到二段滤液中，在返回结晶系统作为二次溶剂后，易形成细小的蜡颗粒，堵塞脱蜡滤机滤布，增加蜡膏含油量[5]。
2011, Vol. 40