常压塔顶压力高原因分析及应对措施研究

张军昌，李 娟

（陕西延长石油（集团）有限责任公司榆林炼油厂，陕西 榆林 718500）

摘  要：常压塔是炼油厂常压装置中的关键装置，由于石油等原料中含有杂质，这些杂质沉积或者携带到后续工序中，加上常压塔长期处于低负荷运行状态，造成常压塔顶出现压力高问题。为解决常压塔顶压力高这一问题，文章概述常压塔顶压力高带来的影响，从塔顶冷却效果降低等方面分析常压塔顶压力高原因，提出改善塔顶冷却环境等措施，以期为相关人员提供参考。

关键词：常压塔；压力；常压塔顶部

引言

原油的常压蒸馏是原油在常压，或者稍高于常压的情况下进行蒸馏，蒸馏设备叫做常压塔。现今我国原油产量不断上升，原油加工需求不断增加，在这样的大背景下，炼油厂扩大原油加工装置规模，常压塔原油处理工作量增加，由于原油中含有大量硫等元素，对常压塔内各类装置带来腐蚀、沉淀等问题，影响常压塔的稳定运行。

1 常压塔顶压力高带来的影响

1.1 轻质油收率低

常压塔对原油进行蒸馏，其本质上可以说是精馏塔，工作原理是介质被加热到一定温度后，通过进料段进入常压塔，例如图1常压工艺流程所示。介质进入常压塔之后，该介质分为轻组与重组，轻组状态为气化，向上移动，重组状态为液相，向下移动，其中，重组分在提馏段，通过过热蒸汽将液相里面的轻组分进行气化，常压塔内气液相接触的场所——塔盘，常压塔内设置回流，气液相在塔盘上充分传质、传热，之后气相向上移动，液相向下移动[1]。总而言之，塔顶压力升高，油品汽化量降低，塔顶及其各侧线产品变轻；塔顶压力降低时，油品汽化量增大，塔顶及其各侧线产品变重。

图 1 常压工艺流程

在一定温度条件下，塔内压力越高，液相气相越难，因此，常压塔顶压力增高，塔内液相气化变化较为困难，造成各个轻组分的效益不高，增加能耗，降低炼油厂的经济效益。塔顶压力变化调节手段不多，可以用塔顶温度来调节，例如塔顶压力升高，可适当减少塔顶回流、提高塔顶温度及各侧线的馏出温度，改善塔顶冷却条件可使塔顶压力下降。

1.2 产品品质降低

常压塔顶压力升高让塔内液相向下移动，这容易让汽油组分进入航煤，航煤组分进入柴油，柴油组分进入渣油，这一现象造成各个组分的质量变轻，降低闪点，降低各个组分的初馏点以及终馏点，导致汽油、航煤、柴油等轻组分产品的质量不合格，降低产品品质，进而对后续工序，及其装置带来影响[2]。

1.3 塔盘沉积物

常压塔顶压力增高造成塔内油气的移动速度减慢，当塔内压力处于正常范围时，各个组分中的氯化铵等盐分通过油气管线进入汽油系统，通过汽油水洗进行处理，但塔内油气移动缓慢时，氯化铵等盐分被留在塔盘上，在常压塔的长时间运行状态下，塔盘盐分沉积问题逐渐严重，影响顶循系统的上量，影响常压塔整体运行效率[3]。

2 常压塔顶压力高原因

2.1 常顶压缩机进口过滤器堵塞

常顶压缩机进口过滤器堵塞，其阻力会增大，造成空压机吸入的真空度增大，吸入流量减小。该问题出现的原因包括：油槽中的油太脏未能定期更换，变成粘稠的油泥的混合物，堵塞了滤网；由于滤网长期不转动，大量的灰尘粘附在滤网上使滤网堵塞；冬季由于气温低，滤网上常结冰霜，堵塞滤网。过滤器滤网堵塞问题较为严重时，受到气流巨大压力的影响，启动常压塔时容易让电机与传动机构造成损坏，不仅如此，滤网严重堵塞会让空气经过油槽将油槽内的油吹跑，造成油槽遍地是油，甚至油会直接进入设备中。滤网堵塞严重造成过滤器失去过滤作用，大量灰尘进入塔内，因此，滤网需要定期进行清理，保养[4]。

2.2 加热炉低压瓦斯火嘴堵塞

常压塔顶产生一部分不凝气，这些气体进入加热炉中作为燃料燃烧，而瓦斯火枪头是由很小的孔组成，在常压塔整体运行过程中，不凝气中的杂质附着在火枪头的孔隙上，造成火枪头堵塞，让塔内气体运行不顺畅，造成常压塔顶压力升高。

2.3 塔顶冷却效果降低

常压塔运行过程中，塔顶的轻组分通过油气大管线进入空冷器，之后塔顶的水冷器将轻组分中的介质温度降低到40℃左右。如果常压塔顶部冷却效果降低，其原因包括：空冷器以及水冷器的管束堵塞问题严重，造成常压塔循环水系统的水质降低，影响塔顶油气的冷却环境，该问题受到气温影响较大；塔盘结盐问题较为严重，没有定期利用水洗的方式对塔盘进行清洗，影响塔顶冷却效果。

3 常压塔顶压力高的应对措施

塔的压力是常压塔稳定操作运行主要的控制指标之一，任何一个常压塔的操作，都需要将塔压控制在规定的指标内，进而调节其他参数。塔压波动过大，会破坏塔内整体的物料平衡和气液平衡，使产品达不到所要求的质量。因此，针对塔压问题采取针对性措施，确保塔压稳定在适宜范围内。

3.1 清理常顶压缩机进口过滤器

常顶压缩机进口过滤器是Y型过滤器，其结构较为简单，利用停机吹扫的方式对常顶压缩机进口过滤器进行灰尘处理，或者对着一个平的面轮流轻敲滤芯的两端面；针对滤网上的油脂，需要将滤网放在溶有无泡沫洗涤剂的温水中洗，在此温水中至少将滤芯浸渍15min，并用软管中的干净水淋洗，不要用加热方法使其加速干燥，一只滤芯可洗5次，然后丢弃不可再用；滤芯内放一灯进行检查，如发现变薄，空压机针孔或破损之处应废弃不用；用小于0.28MPa的干燥空气沿与吸入空气相反的方向吹，喷嘴与摺叠纸至少相距25mm，并沿其长度方向上、下吹，确保滤网上各类污渍清洁干净。

常顶压缩机进口过滤器清理结束后，对比常顶压缩机流量以及塔顶压力的各项数据，确保常顶压缩机流量增加，如从0.8t/h提高到1.2t/h。

3.2 改善塔顶冷却环境

常压塔顶冷却效果降低，可以通过清理冷气管束以及空冷管束等措施，如果管束质量降低，可以将管束全部更换，此外，在常压塔使用之前，对进出水管和水池展开彻底清除塔内垃圾，避免管道堵塞；检查每个部件的连接螺栓，尤其是传动部件（风扇、电机、旋转水器），必须逐一扭紧；检查减速器油位是否正常，确保扭紧冷却塔减速器的皮带；检查风叶旋转是否灵活，壳体没有碰撞；风机工作过程中，从塔顶往下看，风机应顺时针向上抽风；如果塔内出现异常声音，应立即停机，展开全面检查，直至故障排除；风机工作时，调节水泵流量，在规定范围内打开水阀，记录水压、电流、电压、振动、噪声值，如果发现布水器不转动或布水不均匀，应停机检修；循环水要求利用自来水或清洁水，不含油污和杂质，浊度不超过50mmg/l；常压塔顶的冷却过程应当由专人负责管理与监督，记录进出水的温度、流量和气象参数，保障塔顶冷却质量。

3.3 电脱盐系统优化

原油电脱盐是在一定温度、压力、破乳剂（本装置用超声波）、注水、混合压差、电场等因素综合作用下进行，原油中的小水滴聚集成大水滴，依靠油水密度差，将原油中水和溶解在其中的盐同时分离。电脱盐分工艺流程为：原油输入常压塔装置中，经过常顶换热器，为温度达到135℃，之后注入一定浓度的破乳剂或者超声波，然后每级注入5%左右的水，经混合阀将原油、水、破乳剂、杂质充分进行混合，之后进入电脱盐罐，罐内压力在1.2MPa左右。罐内有金属电极板，上层接地，下层接电，在电极板上形成高压电场，在破乳剂和高压电场作用下，产生破乳和水滴极化，小水滴聚成有一定的质量的大水滴，由于油水密度差，水穿落于罐底，利用水的导电性质，让下层接电极板与水层之间形成弱电场，促进水与油的进一步分离，达到油脱除水和溶解于水中盐的目的。

根据电脱盐系统的工艺流程，了解到电脱盐系统中对原油进行处理，原油中含有多种杂质，因此，这一环节是塔盘沉积物的来源，在此条件下，需要重点处理该环节的油泥沉积以及抗冲击性问题。电脱盐系统中具有水冲洗设施，但该设施对沉积物的影响不大，可以考虑在线清理的这一措施，如切除清罐以及离线水清理。考虑到原油携带油泥量过大，长时间运行过程中，油泥沉降影响电脱盐系统的生产效率，为缓解常压塔低负荷运行过程中塔盘油泥的沉积量，需要从常压装置源头减少该系统运行产生油泥，控制油泥携带量。

为从源头控制该系统运行产生的油污量，需要对脱盐油温进行控制，避免原油温度大幅度波动，例如，原油脱盐温度设计过低，会导致脱盐率下降，温度过高，会因原油汽化或导电率增大而引起操作不正常，由于原油导电性随着温度升高而出现变化，在这样的条件下，电流增加，电极板上的电压降低，影响脱盐效果。针对以上问题进行处理，要求工人监督炉出口温度、渣油量及渣油温度变化、各侧线量及侧线温度变化、原油含水大小，控制罐内压力，一般控制在1.2-1.85MPa范围内为宜。

在电脱盐的混合压降优化与控制方面，将其控制在60KPa左右，利用原油泵出口压力、电脱盐罐现场进行压力控制，保障原油控制阀开度大小合理，这一方式保障油、水、破乳剂通过混合阀时，三者充分融合，确保破乳剂和水在原油中充分扩散，保障脱盐质量；在电脱盐罐注水量控制方面，由于水具有导电性质，注水量过高会出现导电桥问题，容易引发安全事故，而注水量过小，并不能够起到洗涤和增加水聚结力的效果，因此，利用人工手动调节或DCS自动调节控制的方式将注水量控制在5%—15%（占原油），保障水滴间碰撞充分，确保脱盐效果，避免盐分沉积；为提高电脱盐效率，需要对电场强度大小进行控制，利用变压器将电压调为5个档位，分别为13KV、16KV、19KV、22KV、25KV，有效进行脱盐；在控制电脱盐罐水的界位方面，将其控制在以最中间的看样口处为油水混合为宜，原因在于：盐灌水界位高，会缩短原油在弱电场中的停留时间，盐灌水界位过高会导致短路跳闸，界位过低会造成脱水带油问题，因此，对电脱盐罐水的界位进行控制具有良好的脱盐效果。

3.4 常压塔攻关优化

常压塔攻关优化包括提高塔底通汽、中段回流调整、常压塔侧线抽出负荷下移。在提高塔底通汽方面，增加其通汽量。其具体操方式包括：平稳常压炉各部的操作，稳定进料量和炉出口温度；进料性质变化后及时调节各参数；按正常的物料平衡调节各部馏出量；顶压变化时及时找出变化的原因并及时处理；稳定过热蒸汽压力和流量；稳定塔底抽出量，防止塔底液面出现人为波动现象；切换常压塔底泵，稳定常压炉进料量；请仪表工处理，根据现场指示搞好物料平衡；加强回流罐切水。

在中段回流调整方面，了解到塔盘的气相负荷增加，油气分压增大，蒸汽分压降低，露点温度下降，造成溶于水的铵盐不在塔盘上沉积，因此，提高常压塔内冷回流量，减少顶循系统的取热量，让中段塔盘的露点上移，将塔盘上液层的厚度变薄，降低气相上升阻力，调整塔内回流，降低回流量对塔盘压降变化趋势的影响，有利于控制塔盘的结垢厚度。

在常压塔侧线抽出负荷下移方面，提高常压塔内回流量与取热量，降低塔盘负荷，保障上升气相保持稳定，让常压塔内压降保持平衡，降低原油携带的杂质量，确保常压塔的操作保持平稳。

4 结论

常压塔作为精馏设备，压力是影响精馏操作的重要因素，常压塔的操作压力是经过科学论证后确定的，生产运行中不能随意变动，塔压发生变化时，首先要判断引起压力变化的原因，如其原因包括冷却效果差，加热炉低压瓦斯火嘴堵塞等，不能简单地只从调节上使塔压恢复正常，要从根本上消除变化的因素，才能不破坏常压塔的操作，保障常压塔的工作效益，为炼油厂原油生产加工质量、经济效益负责。

参考文献：

[1]王恒,席欢欢,陈文文,等. 常压塔顶压力高原因分析及应对措施[J]. 山西化工,2022,42(5):119-120,136.

[2]孙海波,梁东伟,许伟伟,等. 常压塔顶系统中有机胺盐结晶风险预测[J]. 高校化学工程学报,2021,35(3):448-454.

[3]安永峰,张安宁,王宁. 常压塔顶循环系统阻塞的处理措施和预防管理[J]. 石油化工应用,2022,41(12):101-104.

[4]张海宁. 浅谈常减压装置常顶回流工艺及腐蚀控制[J]. 石油化工设备技术,2022,43(2):48-51.