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1、 成品油混油处理 第一节 成品油顺序输送及混油的形成一、成品油顺序输送成品油管道的输送一般采用顺序输送的方式进行。由于成品油的种类繁多，每种油品的输量有限，如果按油品种类单独敷设输油管道，不仅管道建设投资增加，而且单位长度的输油成品也会上升。采用顺序输送多种油品的工艺，把流向相同的几种油品沿一条管道输往消费地点能获得较高的经济利益。在顺序输送过程中，相邻批次油品之间必然产生混油。跟踪混油段，控制混油量是成品油管道的关键技术。对于行进中的混油段，一般在成品油管道的中间站和末站进行切割收油作业，以作进一步处理。对于混油的处置方式主要有掺混处理和混油处理两种。掺混处理适用于少量混油，主要是将混油和合
2、格油品以一定比例掺混输送到下游单位。掺混处理虽然方法简单，但不适宜大批量混油的处理。混油处理装置采用常压蒸馏工艺，将混油分离成合格的柴油、汽油，并回注到成品油储罐中。管道公司拥有三套混油处理装置，分别位于兰郑长成品油管道和港枣线成品油管道。二、混油的形成顺序输送过程中形成的混油主要是沿程混油。沿程混油的产生基于两个基本的机理：对流传递和扩散传递。混油量的大小受油品流态影响很大，这是因为流态不同其混油的形成机理也不同。当两种油品处在层流或者强度不大的湍流流动状况下，管道横截面上油流流速分布不均匀造成的对流传递是沿程混油的主要成因。在圆形管道中，后行油品的楔形油头（参见图 61）突入到前行油品中，
3、在分子浓度差的推动下，油品的分子扩散使得界面临近区域的前、后油浓度趋于均匀。这种情况下的混油数量巨大，故一般不允许在层流状态下进行顺序输送，流速也要求不能偏低。图 61 层流楔状油头湍流时，管道截面上的流速接近平均流速，没有抛物线型的流速断面，自然对流传递就不显著。这时，扩散传递成为影响混油形成的主要原因。湍流中由于涡流扩散的存在，径向的分子扩散作用远远大于轴向，因此形成的混油要远远少于层流流态（参见图 62） 。图 62 湍流状态时的混油示意图试验表明，随雷诺数的增加，相对混油量（混油量与罐容之比）很快下降，当雷诺数大于（2.53）10 4 时，相对混油量随雷诺数的改变就很小了。在此情况下，
4、湍流速度场内的局部流速不均匀、湍流脉动以及浓度差推动下的径向分子扩散是形成混油的主要原因，统称为湍流扩散。第二节 混油处理工艺一、精馏工艺混油处理装置是利用精馏原理将混油分离成合格的柴油、汽油并分别回收的一套炼油装置。蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，广泛应用于工业生产中。它是通过加热造成气、液两相体系，利用混合物中各组分挥发性不同而实现分离的目的。通常，将沸点低的组分称为易挥发组分，高的称为难挥发组分。为了使混油中轻、重组分得到充分分离，提炼出的油品质量达标，就要借助精馏技术。精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。实际化工生产中，精馏
5、操作是在精馏塔内进行的。塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料，塔板或填料就是气液两相进行热交换和质交换的场所。为了实现精馏操作，还必须保证塔底上升蒸汽流和塔顶液体回流，以造成塔内气、液两相，保证精馏过程稳态操作。因此，典型的分馏装置（参见图63）是由精馏塔、塔底再沸器和塔顶冷凝器为核心组成的，配以原料液预热器、回流泵等附属设备。混油处理装置中，重沸炉作为塔底加热设备提供一定量的上升蒸汽流，塔顶冷凝器和过冷器在提供塔顶汽油产品的同时，保证有适宜的液相回流。通常，将原料液进入的那层塔板称为加料板，加料板以上的塔段称为精馏段，以下塔段（包括加料板）称为提馏段。图 63 典型的分馏装置二、混油处理工
6、艺流程以郑州站混油处理装置为例，混油处理的主要工艺流程（参见图 64）如下：混油经（原料油柴油）换热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板（第 11 层和 13 层） ，在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流；到达塔底位置后，通过 P101A/B 重沸炉循环泵送入重沸炉加热并返回塔釜，以形成上升蒸汽。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行传质和传热。操作时，连续地从塔釜取出部分液体，通过 P103A/B 柴油输送泵加压输送；冷却到常温后送入中间储罐。同时，塔釜的部分液体汽化，连续地产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽被全部冷凝后，进入到回流罐；通过 P102A/B 塔顶回
7、流泵加压输送，部分汽油送回至塔顶作为回流液体，其余部分进入到中间储罐。图 64 混油工艺流程简图三、物料平衡和热量平衡连续稳态的精馏操作遵从物料平衡和热量平衡。通过物料衡算，可以得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而推演出精馏塔的操作线方程。对连续精馏装置进行热量衡算，可以求得塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷以及冷却介质和加热介质的消耗量。以上数据和方程，既是塔器和换热设备的设计依据，又为精馏过程中的节能提供了有效指导。四、精馏操作的一般步骤在混油处理过程中，精馏塔是决定产品质量是否合格、收率高低及消耗定额大小的关键设备。因此，正确操作精馏塔非常重要。精馏塔的操作控制主要由以下
8、步骤完成：1. 准备工作：检查水、电、油、气供应到位，做好开车的准备工作。2. 预进料：打开放空阀，启动混油泵，向装置内补充混油。原料液液位到达指定高度后停止进料。3. 建立冷循环：导通冷循环流程，让混油在装置内循环流动。4. 重沸炉投入使用：导通装置内的冷却水循环流程，启动重沸炉，加热分离混油。5. 建立回流：启动回流泵，建立全回流。继续加热，直到塔温、塔压均达到规定指标，产品质量符合要求。6. 进料与出产品：启动混油泵进料，同时塔顶和塔釜采出产品。7. 控制调节：通过控制工艺参数在规定范围内，保证产品质量合格。装置进入稳态操作后，投入自动控制系统。8. 停车：逐渐降低处理量和火嘴负荷；先停
9、止进料，再停重沸炉，停产品采出；逐渐对装置降温、降压，最后停运冷却水循环。第七节 混油处理装置调节一、装置的操作和调节1. 影响精馏操作的主要因素混油处理装置的基本任务是在连续稳态和经济节能的条件下按照设计量大小处理混油，达到预定的分离要求（汽油干点205，柴油闪点55） 。在馏出产品合格前提下，尽可能采用较小的回流比和较大的重沸炉传热量。对于混油处理装置，保持精馏稳态操作的条件是：塔压稳定；进、出塔物料遵守物料平衡；混油进料组成和热状况稳定；回流比恒定；重沸炉的热负荷和塔顶冷凝器的冷却量稳定；精馏塔温度场稳定，分布均匀。本套装置最常见的变量是进料组成的变化。受原料罐分层影响，装置运行初期，进
10、料组成中以重组分柴油居多；随着原料罐液位不断下降，轻组分汽油不断增多，直到装置停车。进料状况改变而进料位置固定不变，必然引起馏出液和釜残液组成的变化。因此汽、柴油的油品质量是一个不断变化的动态过程。2. 装置的产品质量控制和调节混油处理装置的产品质量是指塔顶汽油和塔釜柴油的组成达到规定值。生产中某一因素的干扰（如重沸炉热负荷、进料组成等发生变动）将影响产品的质量，因此应及时予以调解控制。本装置采用常压蒸馏塔，因此可用塔温反映塔内组成的变化。（1） 塔顶产品质量控制本装置通过调节塔顶温度来控制塔顶汽油质量。塔顶压力一定时，塔顶温度越高，则塔顶产品的干点越高。塔顶温度的调节是通过塔顶回流量来实现的
11、。在连续稳态操作时，回流比一般是恒定的。（2）塔底产品质量控制本装置通过调节塔釜温度来控制塔底柴油质量。在进料状况和重沸炉传热状况一定时，塔釜温度越高，则塔底产品的闪点越高。随着进料中轻组分不断增加，塔底产品的闪点随之降低，这时可增加燃烧器热负荷或增大回流比。但热负荷和回流比的增加不是无限制的，而且装置运行后期，单纯增大热负荷和增加塔顶回流量，并不能有效提高柴油闪点，改善油品质量。这时就要采用降量处理。（3） 液泛现象和降量处理郑州站混油处理装置的设计处理量（18m/h）是按照进料组成为汽、柴比例 1:1 计算得出的。这种情形适用于大多数时候。但在装置运行后期，进料组成中汽油组分已大大增多，精
12、馏塔内的气相负荷超过了允许值。此时的气相流量过大，气速超过塔操作的极限速度，气体穿过板上液层时造成两板间压降增大，使得降液管内液体不能正常下流而形成液泛。按照板式塔的符合性能图（参见图 612）分析，此时的操作点位于塔板的液泛线以上，超出塔的上操作极限。在生产过程中，进料密度过低，进塔温度不断降低，塔的压差（塔釜压力- 塔顶压力）过大，都是发生液泛现象的表征。图 612 塔板的负荷性能图（注：1.塔板的负荷性能图用于揭示维持塔板正常操作所允许的气液负荷波动范围，分别以液相流量 Ls 和气相流量 Vs 为横纵坐标轴。上图中的 5 条红线构成了塔的适宜操作区。2.上图中的线条分别对应：线 1雾沫夹带线；线 2液泛线；线3液相上限线；线 4漏液线；线 5液相下限线。3.对于每一种稳态操作，塔板都具有唯一固定的操作线，操作点 C 的位置由塔板的气液相流量决定。两相中之一的流量增大到某一数值，操作点就会超过液泛线，此时就会发生液泛现象。 ）针对液泛，一般采用降量处理的方式继续炼油。炼油后期，一方面混油库存不多，生产任务减轻，另一方面增大回流比的效果不显著（从负荷性能图可看出操作点并无太大改动） ，而增大重沸炉热负荷既不安全又不经济，因此降量处理就成为了首选。实践表明，降量处理在不过度延长生产周期的同时，有效保证了装置后期的产品质量。
