常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的困境剖析與破局策略

常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的困境剖析與破局策略一、引言1.1研究背景與意義在石油煉制工業(yè)中，常減壓蒸餾裝置作為原油加工的第一道工序，占據(jù)著核心地位。它依據(jù)原油中各組分沸點(diǎn)的差異，通過常壓蒸餾和減壓蒸餾，將原油分離成汽油、煤油、柴油、蠟油及渣油等不同餾分，為后續(xù)如催化裂化、加氫裂化等二次加工工序提供關(guān)鍵原料，其運(yùn)行狀況直接關(guān)乎整個(gè)煉油廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，常減壓蒸餾裝置有時(shí)會(huì)面臨極低負(fù)荷運(yùn)行的情況。裝置負(fù)荷率與能源損耗密切相關(guān)，當(dāng)常減壓蒸餾裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，能耗會(huì)顯著增加。加熱爐作為裝置的主要耗能設(shè)備，在低負(fù)荷下，其燃料燃燒效率降低，導(dǎo)致燃料消耗增多，同時(shí)，裝置整體的散熱損失相對(duì)增加，進(jìn)一步提高了單位產(chǎn)品的能耗成本。以國內(nèi)部分煉油廠為例，當(dāng)常減壓蒸餾裝置負(fù)荷率低于50%時(shí)，單位能耗可比正常負(fù)荷時(shí)高出20%-30%，這無疑極大地降低了煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。極低負(fù)荷運(yùn)行還會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成負(fù)面影響。在低負(fù)荷狀態(tài)下，蒸餾塔內(nèi)的氣液平衡被打破，導(dǎo)致各側(cè)線產(chǎn)品的餾程變寬，分離精度下降，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。常一線油的閃點(diǎn)、密度等指標(biāo)可能出現(xiàn)波動(dòng)，影響其作為煤油或柴油調(diào)和組分的質(zhì)量；減壓餾分油的質(zhì)量也難以滿足后續(xù)加氫裂化等工藝對(duì)原料的嚴(yán)格要求，進(jìn)而影響整個(gè)煉油流程的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性。從設(shè)備安全角度看，極低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)使設(shè)備面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)。加熱爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐管內(nèi)物料流速降低，停留時(shí)間延長，容易導(dǎo)致爐管結(jié)焦，影響加熱爐的傳熱效率，甚至引發(fā)爐管燒穿等安全事故。某煉油廠常減壓裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，減壓爐爐管出現(xiàn)了結(jié)焦現(xiàn)象，不僅增加了清焦成本，還導(dǎo)致裝置被迫停工檢修，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的連續(xù)性。此外，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，泵、壓縮機(jī)等設(shè)備的工作效率降低，機(jī)械磨損加劇，縮短了設(shè)備的使用壽命，增加了設(shè)備維護(hù)和更換的成本。由此可見，深入研究常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷下的生產(chǎn)運(yùn)行問題，并提出切實(shí)可行的對(duì)策，對(duì)于提高煉油廠的生產(chǎn)效率、降低能耗、保障產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這不僅有助于煉油企業(yè)應(yīng)對(duì)市場變化和原料供應(yīng)波動(dòng)帶來的挑戰(zhàn)，提升自身的競爭力，還能為石油煉制行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員已開展了大量工作，并取得了一系列有價(jià)值的成果。國外在常減壓蒸餾技術(shù)研究方面起步較早，技術(shù)較為成熟。美國、日本等發(fā)達(dá)國家的研究主要集中在優(yōu)化蒸餾工藝、提高裝置自動(dòng)化水平以及研發(fā)高效節(jié)能設(shè)備等方面。通過對(duì)蒸餾塔內(nèi)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如采用新型高效塔板和填料，改善氣液傳質(zhì)效果，提高分離精度，以適應(yīng)不同負(fù)荷下的生產(chǎn)需求；運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整裝置的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)極低負(fù)荷工況的精準(zhǔn)控制，有效降低能耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。國內(nèi)的研究也緊跟國際步伐，結(jié)合國內(nèi)煉油廠的實(shí)際情況，在常減壓蒸餾裝置的節(jié)能降耗、優(yōu)化操作以及應(yīng)對(duì)極低負(fù)荷運(yùn)行等方面取得了顯著進(jìn)展。學(xué)者們通過對(duì)裝置的工藝流程進(jìn)行模擬分析，找出極低負(fù)荷下影響裝置性能的關(guān)鍵因素，并提出針對(duì)性的改進(jìn)措施。針對(duì)加熱爐在低負(fù)荷下熱效率降低的問題，研究開發(fā)了新型燃燒器和余熱回收系統(tǒng)，提高燃料利用率，減少熱量損失；在原油換熱方面，優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，采用高效換熱器和強(qiáng)化傳熱技術(shù)，提高換熱終溫，降低裝置能耗。然而，當(dāng)前研究仍存在一些不足之處。一方面，對(duì)于極低負(fù)荷下常減壓蒸餾裝置的系統(tǒng)研究還不夠全面和深入，各部分研究成果之間缺乏有效的整合和協(xié)同應(yīng)用?，F(xiàn)有研究大多側(cè)重于單一設(shè)備或局部工藝的優(yōu)化，而對(duì)裝置整體性能的綜合提升考慮較少，未能充分發(fā)揮各部分改進(jìn)措施之間的協(xié)同效應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)裝置在極低負(fù)荷下的全面優(yōu)化運(yùn)行。另一方面，在應(yīng)對(duì)極低負(fù)荷運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過程研究方面還相對(duì)薄弱。常減壓蒸餾裝置在負(fù)荷變化過程中，各設(shè)備和工藝參數(shù)之間存在復(fù)雜的相互影響和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但目前的研究在這方面的模型建立和分析方法還不夠完善，無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裝置在不同負(fù)荷變化情況下的運(yùn)行狀態(tài)，從而影響了應(yīng)對(duì)策略的及時(shí)性和有效性。此外，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的污染物排放問題也逐漸受到關(guān)注，但相關(guān)研究還處于起步階段，缺乏系統(tǒng)的減排技術(shù)和措施。綜上所述，盡管國內(nèi)外在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行方面已取得一定成果，但仍存在諸多有待完善和深入研究的空間。本研究旨在通過對(duì)現(xiàn)有研究成果的梳理和分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，深入探討常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷下的生產(chǎn)運(yùn)行問題，并提出更加全面、系統(tǒng)、有效的應(yīng)對(duì)策略，以填補(bǔ)當(dāng)前研究的不足，為煉油企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)提供更具針對(duì)性和實(shí)用性的指導(dǎo)。1.3研究內(nèi)容與方法本研究圍繞常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷下的生產(chǎn)運(yùn)行展開，從多方面深入剖析，旨在全面揭示問題并提出有效解決對(duì)策。在問題分析方面，本研究全面梳理常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的各類問題。從能耗角度，詳細(xì)分析加熱爐、泵、壓縮機(jī)等設(shè)備在低負(fù)荷下的能源利用效率，研究如何降低單位產(chǎn)品的能耗成本。針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問題，深入探究蒸餾塔內(nèi)氣液平衡變化對(duì)各側(cè)線產(chǎn)品餾程、密度、閃點(diǎn)等質(zhì)量指標(biāo)的影響機(jī)制。在設(shè)備安全層面，重點(diǎn)分析加熱爐爐管結(jié)焦、設(shè)備機(jī)械磨損加劇等問題產(chǎn)生的原因及可能引發(fā)的安全事故。為獲取更具實(shí)際價(jià)值的研究成果，本研究選取具有代表性的煉油廠常減壓蒸餾裝置作為案例研究對(duì)象。收集其在極低負(fù)荷運(yùn)行期間的詳細(xì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括裝置負(fù)荷率、能耗數(shù)據(jù)（燃料消耗、電能消耗等）、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)以及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)（溫度、壓力、流量等）。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的深入分析，找出該裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在的具體問題，總結(jié)其在應(yīng)對(duì)極低負(fù)荷運(yùn)行過程中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，為后續(xù)提出針對(duì)性的對(duì)策提供實(shí)踐依據(jù)。基于對(duì)問題的分析以及案例研究的結(jié)果，本研究提出一系列切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的對(duì)策。在工藝優(yōu)化方面，通過調(diào)整蒸餾塔的操作參數(shù)（如回流比、塔板效率等），優(yōu)化原油換熱流程，提高換熱終溫，以降低能耗并提升產(chǎn)品質(zhì)量。在設(shè)備改造與維護(hù)方面，針對(duì)加熱爐，采用新型燃燒器、優(yōu)化爐管結(jié)構(gòu)等措施，提高熱效率，減少爐管結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)于泵、壓縮機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行合理選型和優(yōu)化維護(hù)，降低機(jī)械磨損，延長設(shè)備使用壽命。同時(shí)，從操作管理層面出發(fā)，加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，提高其應(yīng)對(duì)極低負(fù)荷運(yùn)行的操作技能和應(yīng)急處理能力；建立完善的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。在研究過程中，本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性和可靠性。通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，全面了解常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的研究現(xiàn)狀、技術(shù)進(jìn)展以及存在的問題，為研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。對(duì)實(shí)際煉油廠常減壓蒸餾裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析方法，深入挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢(shì)，找出影響裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的關(guān)鍵因素。通過對(duì)典型案例的深入研究，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，為提出具有針對(duì)性和可操作性的對(duì)策提供實(shí)踐支持。這些研究方法相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，共同推動(dòng)本研究的順利進(jìn)行，為解決常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行問題提供全面、系統(tǒng)的研究成果。二、常減壓蒸餾裝置及極低負(fù)荷運(yùn)行概述2.1常減壓蒸餾裝置工藝流程常減壓蒸餾裝置是原油加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工藝流程主要包括原油預(yù)處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾三個(gè)核心部分，各部分相互關(guān)聯(lián)，共同實(shí)現(xiàn)原油的高效分離和餾分的精準(zhǔn)切割。原油預(yù)處理是常減壓蒸餾的首要步驟，其核心任務(wù)是脫除原油中的鹽分和水分。原油從油庫經(jīng)泵輸送至裝置后，首先進(jìn)入換熱器，與裝置內(nèi)的高溫餾分油進(jìn)行熱量交換，使原油溫度升高至105-160℃。在此溫度區(qū)間，原油的黏度降低，有利于后續(xù)的脫鹽脫水操作。隨后，升溫后的原油進(jìn)入電脫鹽罐，這是原油預(yù)處理的關(guān)鍵設(shè)備。在電脫鹽罐中，向原油中注入占原油質(zhì)量5%-12%的含氯低的新鮮水，并添加適量的破乳劑和脫金屬劑。破乳劑的作用是破壞原油中油水乳化液的穩(wěn)定性，使微小水滴能夠相互聚并；脫金屬劑則用于脫除原油中的金屬雜質(zhì)，防止其對(duì)后續(xù)加工過程產(chǎn)生不良影響。在注入這些添加劑后，原油與水充分混合，形成新的乳狀液。此時(shí)，在高壓電場（電場梯度通常為500-1000V/cm強(qiáng)電場區(qū)，150-300V/cm弱電場區(qū)）的作用下，微小水滴受電場極化作用聚集成大水滴，由于水與油的密度差異，大水滴借助重力從油中沉降分離，從而實(shí)現(xiàn)原油的脫鹽脫水。經(jīng)過兩級(jí)電脫鹽脫水工藝后，要求原油中水的含量降至0.1%-0.2%，鹽含量降至5-10mg/L，以滿足后續(xù)蒸餾工序?qū)υ唾|(zhì)量的要求。經(jīng)過預(yù)處理的原油進(jìn)入常壓蒸餾環(huán)節(jié)。原油先通過換熱器進(jìn)一步升溫，隨后進(jìn)入常壓爐。在常壓爐中，原油被加熱至360-380℃，獲得足夠的能量使其部分汽化。高溫原油從常壓爐出來后，進(jìn)入常壓塔。常壓塔是一個(gè)具有多層塔板（一般為30-50層）的精餾設(shè)備，其內(nèi)部存在復(fù)雜的氣液傳質(zhì)過程。在常壓塔中，根據(jù)各組分沸點(diǎn)的不同，輕組分不斷汽化上升，在塔頂?shù)玫礁患恢亟M分則不斷冷凝下降，在塔底得到富集。塔頂逸出的油氣主要為輕石腦油和常頂氣，經(jīng)冷凝冷卻后，輕石腦油一部分作為回流返回塔頂，以控制塔頂溫度和保證精餾效果，另一部分作為產(chǎn)品送出裝置，可作為化工原料或重整原料；常頂氣則可進(jìn)行回收利用。常一線、常二線和常三線分別采出航煤、柴油等產(chǎn)品。這些側(cè)線產(chǎn)品在采出后，通常會(huì)進(jìn)入汽提塔，通過通入水蒸氣，進(jìn)一步脫除其中的輕組分，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品的閃點(diǎn)、餾分輕端等指標(biāo)符合要求。常壓塔底的產(chǎn)物為常底油，主要是蠟油及渣油混合物，可作為催化裂化裝置的原料，也可進(jìn)入減壓蒸餾系統(tǒng)進(jìn)一步處理。常壓塔底油經(jīng)常底油泵升壓后，進(jìn)入減壓蒸餾階段。首先，常底油進(jìn)入減壓爐被加熱至380-410℃，由于常壓渣油中含有大量高沸點(diǎn)組分，在常壓下難以氣化分離，且高溫下易發(fā)生裂解反應(yīng)，因此需要在減壓條件下進(jìn)行蒸餾。加熱后的常壓渣油進(jìn)入減壓塔，減壓塔通過抽真空系統(tǒng)，將塔內(nèi)壓力降低至較低水平（一般為1-10kPa），從而降低油品的沸點(diǎn)，使高沸點(diǎn)組分在較低溫度下得以汽化分離。減壓塔內(nèi)同樣設(shè)有多層塔板或高效填料，以促進(jìn)氣液傳質(zhì)。減壓塔頂餾出的主要是輕烴和減頂油，可作為產(chǎn)品回收或進(jìn)一步加工。減一線、減二線和減三線分別采出柴油、蠟油等產(chǎn)品。減壓塔底的產(chǎn)物為減壓渣油，可根據(jù)生產(chǎn)需求，用作丙烷脫瀝青原料、氧化瀝青、焦化、減粘裂化或渣油加氫原料，也可作為燃料油調(diào)合出廠。為了提高減壓蒸餾的分離效果，部分減壓塔還會(huì)在塔底注入少量蒸汽，以降低塔內(nèi)油氣分壓，促進(jìn)高沸點(diǎn)組分的汽化；同時(shí)，在最重側(cè)線與進(jìn)料段之間設(shè)置1-2個(gè)洗滌段，通過洗滌油對(duì)上升的油氣進(jìn)行洗滌，減少重組分?jǐn)y帶的雜質(zhì)，提高側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量。2.2極低負(fù)荷運(yùn)行的界定及常見場景在石油煉制領(lǐng)域，常減壓蒸餾裝置的負(fù)荷水平是衡量其運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。極低負(fù)荷運(yùn)行通常指裝置的加工量顯著低于其設(shè)計(jì)負(fù)荷。目前，行業(yè)內(nèi)雖尚未形成統(tǒng)一的極低負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，但一般將裝置負(fù)荷率低于50%視為極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。這一界定并非隨意確定，而是綜合考慮了裝置在不同負(fù)荷下的能耗、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性等多方面因素。當(dāng)負(fù)荷率低于50%時(shí)，裝置內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行工況發(fā)生明顯變化，能源利用效率大幅下降，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)加劇，設(shè)備面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也顯著增加。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，常減壓蒸餾裝置呈現(xiàn)出一系列獨(dú)特的特點(diǎn)。裝置內(nèi)的物料流量大幅減少，這使得各塔內(nèi)的氣液負(fù)荷降低。在蒸餾塔中，氣液傳質(zhì)過程依賴于合適的氣液流量和接觸面積，極低負(fù)荷下，氣液接觸不充分，傳質(zhì)效率急劇下降，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品的分離精度難以保證。由于物料流量小，設(shè)備內(nèi)的流速降低，尤其是加熱爐爐管內(nèi)的物料流速，這使得物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間延長，增加了爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。導(dǎo)致常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的常見情況較為復(fù)雜，市場因素和生產(chǎn)安排等多方面原因均可能引發(fā)。市場需求的大幅波動(dòng)是常見原因之一。在經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不穩(wěn)定或行業(yè)競爭激烈的情況下，油品市場需求可能突然萎縮。在全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)期間，工業(yè)生產(chǎn)放緩，交通運(yùn)輸業(yè)需求下降，導(dǎo)致汽油、柴油等成品油的市場需求銳減，煉油廠為避免產(chǎn)品積壓，不得不降低常減壓蒸餾裝置的負(fù)荷，使其進(jìn)入極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。原油供應(yīng)的不穩(wěn)定也是導(dǎo)致裝置極低負(fù)荷運(yùn)行的重要因素。原油供應(yīng)受到國際政治局勢(shì)、自然災(zāi)害、油田開采狀況等多種因素的影響。當(dāng)國際地緣政治沖突導(dǎo)致原油進(jìn)口受阻，或者油田遭遇自然災(zāi)害影響開采時(shí)，煉油廠可能面臨原油供應(yīng)不足的困境，從而被迫降低常減壓蒸餾裝置的負(fù)荷。此外，煉油廠內(nèi)部的生產(chǎn)調(diào)整和設(shè)備檢修也會(huì)使裝置進(jìn)入極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。為了優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量或進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，煉油廠可能會(huì)對(duì)常減壓蒸餾裝置進(jìn)行臨時(shí)的減產(chǎn)或停產(chǎn)操作，在這個(gè)過程中，裝置會(huì)經(jīng)歷極低負(fù)荷運(yùn)行階段。三、極低負(fù)荷下生產(chǎn)運(yùn)行問題分析3.1設(shè)備運(yùn)行問題3.1.1減壓爐冷油流速偏低與結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)在常減壓蒸餾裝置的正常運(yùn)行過程中，減壓爐冷油流速保持在一個(gè)合理的范圍，能夠確保物料在爐管內(nèi)均勻受熱，避免局部過熱現(xiàn)象的發(fā)生。然而，當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，減壓爐的進(jìn)料量大幅減少，這直接導(dǎo)致了減壓爐冷油流速顯著降低。正常負(fù)荷下，減壓爐冷油流速一般可維持在1.5-2.0m/s，但在極低負(fù)荷時(shí)，冷油流速可能降至0.8m/s以下。這種冷油流速的降低，使得物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間明顯延長。物料在爐管內(nèi)長時(shí)間停留，會(huì)導(dǎo)致其受熱時(shí)間增加，進(jìn)而引發(fā)一系列不利于裝置運(yùn)行的問題。物料中的重組分在長時(shí)間高溫作用下，會(huì)發(fā)生脫氫、縮合等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)會(huì)逐漸生成焦炭等物質(zhì)，附著在爐管內(nèi)壁上，形成結(jié)焦現(xiàn)象。結(jié)焦的形成對(duì)減壓爐的傳熱效率產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。隨著結(jié)焦層在爐管內(nèi)壁的不斷增厚，爐管的導(dǎo)熱性能逐漸下降。爐管原本良好的傳熱能力被削弱，使得熱量難以有效地傳遞給管內(nèi)的物料，導(dǎo)致爐管表面溫度升高。爐管表面溫度的異常升高，不僅增加了能源消耗，還會(huì)使?fàn)t管材料的性能發(fā)生變化，如強(qiáng)度降低、脆性增加等。當(dāng)爐管表面溫度超過其材料的許用溫度時(shí)，爐管可能會(huì)發(fā)生鼓包、破裂等嚴(yán)重?fù)p壞，這將直接影響減壓爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等重大安全事故，給煉油廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。3.1.2減壓塔底渣油停留時(shí)間過長與結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)在常減壓蒸餾裝置的運(yùn)行中，減壓塔底渣油的停留時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它對(duì)裝置的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響。當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，減壓塔的進(jìn)料量大幅減少，這使得減壓塔底渣油的停留時(shí)間顯著延長。在正常負(fù)荷下，減壓塔底渣油的停留時(shí)間一般控制在較短的范圍內(nèi)，約為1-2小時(shí)，但在極低負(fù)荷時(shí)，停留時(shí)間可能會(huì)延長至4小時(shí)以上。渣油是原油經(jīng)過蒸餾后剩余的重質(zhì)組分，其中含有大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等大分子物質(zhì)。在減壓塔底的高溫環(huán)境下，這些大分子物質(zhì)本身就具有較高的反應(yīng)活性。當(dāng)渣油停留時(shí)間過長時(shí)，它們?cè)诟邷氐某掷m(xù)作用下，會(huì)發(fā)生更為劇烈的分解和縮合反應(yīng)。分解反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生小分子的氣體和輕質(zhì)餾分，而縮合反應(yīng)則會(huì)使大分子物質(zhì)進(jìn)一步聚合，形成更大分子量的焦炭前驅(qū)體，這些前驅(qū)體最終會(huì)轉(zhuǎn)化為焦炭，在減壓塔底和塔壁上逐漸沉積。隨著結(jié)焦的不斷發(fā)展，減壓塔的運(yùn)行會(huì)受到多方面的嚴(yán)重影響。結(jié)焦會(huì)導(dǎo)致塔底的流通面積減小，使得渣油的排出變得困難，進(jìn)而造成塔底液位升高。為了維持塔底液位的穩(wěn)定，操作人員不得不降低裝置的處理量，這進(jìn)一步加劇了裝置的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)焦還會(huì)影響減壓塔內(nèi)的氣液分布，使氣液傳質(zhì)效率降低，導(dǎo)致產(chǎn)品的分離效果變差，產(chǎn)品質(zhì)量下降。例如，減壓渣油中的雜質(zhì)含量會(huì)增加，影響其后續(xù)作為燃料油或其他加工原料的使用性能；減壓餾分油的餾程變寬，影響其作為催化裂化、加氫裂化等二次加工裝置原料的質(zhì)量。此外，結(jié)焦還會(huì)增加設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，縮短設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備維護(hù)和更換的成本。3.1.3減壓塔內(nèi)汽液相負(fù)荷偏低與干吹結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)在常減壓蒸餾裝置的減壓塔中，正常的汽液相負(fù)荷對(duì)于保證蒸餾過程的高效穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，減壓塔的進(jìn)料量大幅減少，這直接導(dǎo)致塔內(nèi)的汽液相負(fù)荷顯著偏低。正常負(fù)荷下，減壓塔內(nèi)的汽相負(fù)荷能夠提供足夠的上升動(dòng)力，使氣相中的輕組分能夠順利上升，與液相中的重組分進(jìn)行充分的傳質(zhì)傳熱；液相負(fù)荷則能保證塔板上有足夠的液體，形成良好的液膜，促進(jìn)氣液之間的物質(zhì)交換。但在極低負(fù)荷時(shí)，汽相負(fù)荷可能降至正常情況的40%以下，液相負(fù)荷也會(huì)大幅降低。汽液相負(fù)荷偏低會(huì)引發(fā)干吹結(jié)焦現(xiàn)象。當(dāng)汽相負(fù)荷過低時(shí)，氣相無法攜帶足夠的熱量和動(dòng)量，導(dǎo)致塔內(nèi)的液體無法被充分汽化和攜帶上升。此時(shí)，塔板上的液體可能會(huì)在重力作用下迅速流下，而氣相則無法與之充分接觸，形成干吹狀態(tài)。在干吹狀態(tài)下，塔板上的液體分布不均勻，局部區(qū)域的液體流量過小，甚至出現(xiàn)干涸現(xiàn)象。這使得塔板上的物料無法得到有效的傳熱和傳質(zhì)，導(dǎo)致局部溫度升高。在高溫和物料停留時(shí)間過長的雙重作用下，塔板上的物料會(huì)發(fā)生裂解、縮合等反應(yīng)，生成焦炭等物質(zhì)，附著在塔板和塔壁上，形成干吹結(jié)焦。干吹結(jié)焦現(xiàn)象會(huì)對(duì)減壓塔的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。結(jié)焦會(huì)使塔板的效率大幅降低，導(dǎo)致塔內(nèi)的分離效果變差。原本能夠通過塔板實(shí)現(xiàn)有效分離的輕重組分，由于結(jié)焦的影響，無法充分進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使得輕組分中混入較多的重組分，重組分中也含有較多的輕組分，產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。結(jié)焦還會(huì)增加塔內(nèi)的阻力，導(dǎo)致塔頂壓力升高，為了維持塔頂壓力在正常范圍內(nèi)，抽真空系統(tǒng)需要消耗更多的能量，增加了裝置的能耗。此外，結(jié)焦還會(huì)加速塔板和塔壁的腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備維護(hù)和檢修的工作量和成本。3.2產(chǎn)品質(zhì)量問題3.2.1分餾精度下降在常減壓蒸餾裝置中，分餾精度是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它直接取決于蒸餾塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)效率和塔板效率。當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，蒸餾塔內(nèi)的氣液平衡被嚴(yán)重打破，進(jìn)而導(dǎo)致分餾精度顯著下降。以常壓蒸餾塔為例，在極低負(fù)荷下，塔內(nèi)的氣相負(fù)荷大幅降低。氣相作為攜帶熱量和輕組分上升的載體，其負(fù)荷的降低使得輕組分無法充分汽化并上升至塔頂。這導(dǎo)致塔頂產(chǎn)品中重組分的含量增加，如汽油餾分中混入了過多的煤油或柴油組分，使得汽油的干點(diǎn)升高，餾程變寬，辛烷值等質(zhì)量指標(biāo)受到影響。同時(shí)，由于氣相負(fù)荷不足，氣液接觸不充分，塔板上的液膜無法得到有效的更新和擾動(dòng)，傳質(zhì)效率降低，使得各側(cè)線產(chǎn)品之間的分離效果變差，相鄰側(cè)線產(chǎn)品的重疊度增加。常一線產(chǎn)品中可能含有較多的常二線產(chǎn)品組分，導(dǎo)致常一線產(chǎn)品的閃點(diǎn)、密度等指標(biāo)偏離正常范圍，影響其作為煤油或柴油調(diào)和組分的質(zhì)量。對(duì)于減壓蒸餾塔，極低負(fù)荷運(yùn)行同樣帶來嚴(yán)重問題。減壓塔的作用是在較低壓力下將常壓渣油中的高沸點(diǎn)餾分進(jìn)一步分離出來，為后續(xù)加工提供優(yōu)質(zhì)原料。然而，在極低負(fù)荷時(shí)，減壓塔內(nèi)的汽液相負(fù)荷均偏低。汽相負(fù)荷低使得高沸點(diǎn)組分難以充分汽化，液相負(fù)荷低則導(dǎo)致塔板上的液體分布不均勻，局部區(qū)域液體流量過小。這使得減壓塔內(nèi)的分餾過程難以正常進(jìn)行，各側(cè)線產(chǎn)品的餾出率異常。減壓蠟油的餾出率可能降低，而減壓渣油中的輕組分含量增加，導(dǎo)致減壓渣油的殘?zhí)恐?、瀝青質(zhì)含量等指標(biāo)發(fā)生變化，影響其作為燃料油或其他加工原料的性能。此外，由于分餾精度下降，減壓餾分油的質(zhì)量難以滿足后續(xù)加氫裂化、催化裂化等工藝對(duì)原料的嚴(yán)格要求，如餾分油中的雜質(zhì)含量增加，會(huì)影響催化劑的活性和壽命，進(jìn)而影響整個(gè)煉油流程的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性。3.2.2產(chǎn)品收率降低常減壓蒸餾裝置的產(chǎn)品收率是衡量裝置經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到煉油企業(yè)的生產(chǎn)成本和市場競爭力。在極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，裝置的產(chǎn)品收率會(huì)受到顯著影響，各餾分的收率均出現(xiàn)不同程度的降低。在極低負(fù)荷下，原油的處理量大幅減少，這使得各餾分的絕對(duì)產(chǎn)量相應(yīng)降低。由于蒸餾塔內(nèi)的氣液平衡被打破，分餾精度下降，各餾分之間的分離效果變差，導(dǎo)致部分餾分不能充分分離出來，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品收率。輕餾分在塔內(nèi)的汽化不完全，部分輕餾分隨重餾分一起被采出，使得輕餾分的收率降低；重餾分中混入了較多的輕餾分，導(dǎo)致重餾分的質(zhì)量下降，收率也受到影響。以汽油餾分為例，在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于氣相負(fù)荷不足，輕組分無法充分汽化上升至塔頂，使得汽油餾分的收率降低。部分本應(yīng)成為汽油餾分的輕組分殘留在煤油或柴油餾分中，導(dǎo)致煤油和柴油餾分的質(zhì)量變重，收率也相應(yīng)下降。對(duì)于減壓餾分油，由于極低負(fù)荷下減壓塔內(nèi)的汽液相負(fù)荷偏低，分餾效率降低，使得減壓蠟油和減壓渣油的分離效果變差，減壓蠟油的收率降低，減壓渣油中的輕組分含量增加，導(dǎo)致減壓渣油的收率升高，但質(zhì)量下降。產(chǎn)品收率的降低對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重影響。一方面，收率降低意味著企業(yè)在相同的原料投入下，產(chǎn)出的合格產(chǎn)品減少，銷售收入下降。另一方面，為了維持生產(chǎn)，企業(yè)仍需支付設(shè)備運(yùn)行、人員工資等固定成本，這使得單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本大幅增加，企業(yè)的利潤空間被壓縮。在市場競爭激烈的情況下，產(chǎn)品收率的降低會(huì)削弱企業(yè)的市場競爭力，影響企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。3.3能耗問題3.3.1加熱爐燃料消耗增加在常減壓蒸餾裝置的運(yùn)行過程中，加熱爐作為關(guān)鍵的耗能設(shè)備，其燃料消耗直接影響裝置的能耗水平。當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，加熱爐的熱效率會(huì)顯著降低，進(jìn)而導(dǎo)致燃料消耗大幅增加。極低負(fù)荷下加熱爐熱效率降低的原因是多方面的。在極低負(fù)荷時(shí)，加熱爐的燃料供應(yīng)量大幅減少，使得燃料與空氣的混合比例難以維持在最佳狀態(tài)。由于燃料量少，燃燒過程中產(chǎn)生的火焰穩(wěn)定性變差，容易出現(xiàn)熄火、回火等現(xiàn)象，導(dǎo)致燃燒不充分。在正常負(fù)荷下，燃料與空氣能夠均勻混合，在爐膛內(nèi)形成穩(wěn)定的火焰，實(shí)現(xiàn)高效燃燒。而在極低負(fù)荷時(shí)，燃料量的減少使得空氣過剩系數(shù)難以精確控制，空氣過多或過少都會(huì)影響燃燒效果。當(dāng)空氣過多時(shí)，大量冷空氣進(jìn)入爐膛，會(huì)降低爐膛溫度，帶走部分熱量，使熱效率降低；當(dāng)空氣過少時(shí)，燃料無法充分燃燒，產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物，不僅浪費(fèi)燃料，還會(huì)降低熱效率。加熱爐的負(fù)荷變化會(huì)導(dǎo)致其散熱損失相對(duì)增加。在極低負(fù)荷下，加熱爐的散熱面積并未改變，但由于燃料供應(yīng)量減少，爐膛內(nèi)產(chǎn)生的熱量減少，使得散熱損失在總熱量中的占比相對(duì)增大。加熱爐的爐體、爐管等部位都會(huì)向周圍環(huán)境散熱，在正常負(fù)荷下，這些散熱損失占總熱量的比例相對(duì)較小，但在極低負(fù)荷時(shí)，由于總熱量減少，散熱損失的影響就變得更加明顯。某常減壓蒸餾裝置在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，加熱爐的散熱損失占總熱量的5%左右，而在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，散熱損失占比可能會(huì)增加到10%以上。受熱面積灰結(jié)垢也是導(dǎo)致熱效率降低的重要原因。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，加熱爐內(nèi)的煙氣流量和流速降低，使得煙氣中的灰塵、雜質(zhì)更容易在受熱面上沉積，形成積灰結(jié)垢。積灰結(jié)垢會(huì)在受熱面表面形成一層隔熱層，阻礙熱量的傳遞，使加熱爐的傳熱效率降低。以對(duì)流段受熱面為例，正常負(fù)荷下，對(duì)流段的傳熱系數(shù)較高，能夠有效地將煙氣中的熱量傳遞給管內(nèi)的物料。但在極低負(fù)荷時(shí)，積灰結(jié)垢的增加會(huì)使對(duì)流段的傳熱系數(shù)降低，導(dǎo)致煙氣中的熱量無法充分傳遞給物料，只能通過煙囪排出，造成熱量浪費(fèi)。燃料消耗的增加對(duì)企業(yè)成本產(chǎn)生了顯著的影響。燃料成本是常減壓蒸餾裝置運(yùn)行成本的重要組成部分，燃料消耗的增加直接導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)成本上升。在市場競爭激烈的情況下，成本的增加會(huì)削弱企業(yè)的市場競爭力，降低企業(yè)的盈利能力。以某煉油廠為例，當(dāng)常減壓蒸餾裝置處于極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，加熱爐的燃料消耗比正常負(fù)荷時(shí)增加了30%左右，按照該廠每年的原油加工量和燃料價(jià)格計(jì)算，每年因燃料消耗增加而導(dǎo)致的成本增加高達(dá)數(shù)百萬元。此外，燃料消耗的增加還會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的能源消耗總量上升，不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，增加了企業(yè)在環(huán)保方面的壓力。3.3.2裝置電耗上升常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，除了加熱爐燃料消耗增加外，裝置的電耗也會(huì)顯著上升，這進(jìn)一步加劇了企業(yè)的能耗成本負(fù)擔(dān)。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，裝置內(nèi)的泵、壓縮機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)大幅降低。這些設(shè)備通常是按照設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)行選型和配置的，當(dāng)裝置負(fù)荷降低時(shí)，設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行工況偏離了其設(shè)計(jì)工況。以離心泵為例，在正常負(fù)荷下，離心泵的葉輪能夠在高效區(qū)運(yùn)行，其水力效率較高，能夠以較小的功率消耗輸送一定量的液體。但在極低負(fù)荷時(shí)，泵的流量大幅減少，葉輪的工作點(diǎn)偏離高效區(qū)，導(dǎo)致泵的水力效率降低。為了維持一定的流量，泵需要消耗更多的電能來克服阻力，從而導(dǎo)致電耗增加。研究表明，當(dāng)離心泵的流量降低到設(shè)計(jì)流量的50%時(shí)，其電耗可能會(huì)增加20%-30%。極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，裝置的物料流量減小，這使得一些設(shè)備需要在更高的壓力或轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)要求，從而增加了電耗。在減壓蒸餾系統(tǒng)中，為了維持減壓塔的真空度，抽真空設(shè)備需要消耗更多的電能。由于物料流量減小，塔內(nèi)的不凝氣和蒸汽量也相應(yīng)減少，這使得抽真空設(shè)備的工作難度增加。為了保證減壓塔的真空度在正常范圍內(nèi)，抽真空設(shè)備需要提高轉(zhuǎn)速或增加工作時(shí)間，從而導(dǎo)致電耗上升。某常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，抽真空設(shè)備的電耗比正常負(fù)荷時(shí)增加了40%左右。裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全，可能需要增加一些輔助設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間或功率，這也會(huì)導(dǎo)致電耗上升。為了防止減壓塔內(nèi)的物料結(jié)焦，可能需要增加塔底吹汽量或提高塔底溫度，這會(huì)使蒸汽發(fā)生器等設(shè)備的電耗增加；為了保證加熱爐的安全運(yùn)行，可能需要增加風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或運(yùn)行時(shí)間，以提供足夠的空氣量，這也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的電耗上升。裝置電耗的上升對(duì)企業(yè)運(yùn)營成本產(chǎn)生了明顯的影響。電耗的增加直接導(dǎo)致企業(yè)的電費(fèi)支出增加，這在企業(yè)的生產(chǎn)成本中占據(jù)了相當(dāng)大的比例。隨著能源價(jià)格的不斷上漲，電耗成本的增加對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響更為顯著。某煉油廠常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，每月的電費(fèi)支出比正常負(fù)荷時(shí)增加了數(shù)十萬元。此外，電耗的增加還會(huì)增加企業(yè)的設(shè)備維護(hù)成本和設(shè)備更新成本。高電耗會(huì)使設(shè)備的運(yùn)行溫度升高，機(jī)械磨損加劇，從而縮短設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備的維修和更換頻率，進(jìn)一步增加了企業(yè)的運(yùn)營成本。四、案例分析4.1案例一：某煉油廠常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行實(shí)例某煉油廠的常減壓蒸餾裝置設(shè)計(jì)年加工能力為500萬噸，其工藝流程涵蓋原油預(yù)處理、常壓蒸餾以及減壓蒸餾等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在原油預(yù)處理階段，通過電脫鹽罐脫除原油中的鹽分和水分，確保進(jìn)入后續(xù)蒸餾工序的原油質(zhì)量達(dá)標(biāo)；常壓蒸餾部分利用常壓爐將原油加熱至特定溫度后，在常壓塔中進(jìn)行分餾，產(chǎn)出汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品；減壓蒸餾則是對(duì)常壓塔底油進(jìn)一步加工，通過減壓爐和減壓塔的協(xié)同作用，獲取減壓餾分油和減壓渣油等產(chǎn)品。在一段時(shí)間內(nèi)，由于市場需求的急劇下降，該裝置不得不處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)荷率一度降至35%。在極低負(fù)荷運(yùn)行期間，裝置暴露出一系列設(shè)備運(yùn)行問題。減壓爐冷油流速大幅降低，從正常負(fù)荷時(shí)的1.8m/s降至0.6m/s，導(dǎo)致物料在爐管內(nèi)停留時(shí)間延長，進(jìn)而引發(fā)爐管結(jié)焦現(xiàn)象。經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，爐管表面的結(jié)焦厚度達(dá)到了3-5mm，嚴(yán)重影響了爐管的傳熱效率，使得加熱爐的燃料消耗大幅增加。減壓塔底渣油停留時(shí)間過長，從正常的1.5小時(shí)延長至4.5小時(shí)，渣油在高溫環(huán)境下發(fā)生裂解和縮合反應(yīng)，在塔底和塔壁形成了大量的結(jié)焦，堵塞了部分塔板和管線，導(dǎo)致減壓塔的分離效果嚴(yán)重惡化。減壓塔內(nèi)汽液相負(fù)荷偏低，汽相負(fù)荷降至正常的30%，液相負(fù)荷降至正常的40%，引發(fā)了干吹結(jié)焦現(xiàn)象，塔板效率大幅降低，產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。產(chǎn)品質(zhì)量方面，分餾精度下降顯著。常壓蒸餾塔的各側(cè)線產(chǎn)品餾程變寬，常一線油的干點(diǎn)從正常的180℃升高至200℃，導(dǎo)致其作為煤油調(diào)和組分時(shí)，影響了煤油的燃燒性能；減壓蒸餾塔的減壓蠟油餾出率從正常的25%降至20%，減壓渣油中的輕組分含量增加，殘?zhí)恐瞪撸绊懥藴p壓渣油作為燃料油或其他加工原料的質(zhì)量。產(chǎn)品收率也明顯降低，汽油收率從正常的12%降至10%，柴油收率從正常的25%降至22%，減壓蠟油收率從正常的25%降至20%，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響。能耗問題同樣突出。加熱爐燃料消耗大幅增加，與正常負(fù)荷相比，燃料消耗增加了40%。這是由于熱效率降低，燃料燃燒不充分，以及散熱損失相對(duì)增加等多種因素導(dǎo)致的。裝置電耗也顯著上升，泵、壓縮機(jī)等設(shè)備的電耗增加了30%。由于物料流量減小，設(shè)備需要在更高的壓力或轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)要求，從而導(dǎo)致電耗上升。通過對(duì)該煉油廠常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行實(shí)例的分析，可以得出以下經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：在裝置設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分考慮可能出現(xiàn)的極低負(fù)荷運(yùn)行情況，優(yōu)化設(shè)備選型和工藝流程，提高裝置在低負(fù)荷下的適應(yīng)性；在運(yùn)行過程中，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)，避免因參數(shù)不合理導(dǎo)致設(shè)備損壞和產(chǎn)品質(zhì)量下降；企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)市場調(diào)研和預(yù)測(cè)，合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，盡量避免裝置長期處于極低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.2案例二：另一煉油廠的應(yīng)對(duì)措施及效果另一煉油廠的常減壓蒸餾裝置同樣面臨過低負(fù)荷運(yùn)行的挑戰(zhàn)，該裝置設(shè)計(jì)年加工能力為300萬噸。在某一階段，由于原油供應(yīng)不足，裝置負(fù)荷率降至40%。針對(duì)設(shè)備運(yùn)行問題，該廠采取了一系列有效措施。在減壓爐方面，通過優(yōu)化進(jìn)料分配系統(tǒng)，使物料均勻分布，成功提高了冷油流速，從極低負(fù)荷時(shí)的0.9m/s提升至1.2m/s，有效降低了爐管結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)。為解決減壓塔底渣油停留時(shí)間過長的問題，對(duì)塔底抽出泵進(jìn)行了改造，提高了泵的輸送能力，將渣油停留時(shí)間從原本的4小時(shí)縮短至2.5小時(shí)，減少了渣油在塔底的結(jié)焦現(xiàn)象。針對(duì)減壓塔內(nèi)汽液相負(fù)荷偏低的問題，在塔內(nèi)增加了高效規(guī)整填料，改善了氣液分布，提高了傳質(zhì)效率，有效避免了干吹結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，為提高分餾精度，該廠對(duì)蒸餾塔的回流比進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。根據(jù)不同的原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求，通過精確計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，將常壓塔的回流比從極低負(fù)荷時(shí)的3.5調(diào)整至4.2，減壓塔的回流比從2.8調(diào)整至3.5。這一調(diào)整使得各側(cè)線產(chǎn)品的餾程更加集中，分餾精度得到顯著提高。常一線油的干點(diǎn)從205℃降低至190℃，產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯改善。通過優(yōu)化操作參數(shù)，產(chǎn)品收率也有所提高。汽油收率從極低負(fù)荷時(shí)的9%提高至11%，柴油收率從23%提高至25%，減壓蠟油收率從20%提高至23%，有效提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。能耗方面，該廠采取了多項(xiàng)節(jié)能措施。在加熱爐燃料消耗控制上，對(duì)燃燒器進(jìn)行了升級(jí)改造，采用了新型高效燃燒器，使燃料與空氣能夠更充分地混合，燃燒更加完全。同時(shí)，優(yōu)化了加熱爐的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料供應(yīng)量和空氣量的精準(zhǔn)控制，有效提高了熱效率，降低了燃料消耗。與極低負(fù)荷運(yùn)行初期相比，加熱爐燃料消耗降低了30%。為降低裝置電耗，對(duì)泵和壓縮機(jī)等設(shè)備進(jìn)行了變頻改造，根據(jù)實(shí)際物料流量自動(dòng)調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)速，使設(shè)備在高效區(qū)運(yùn)行。這一改造使得泵和壓縮機(jī)的電耗降低了25%，有效降低了裝置的整體電耗。通過實(shí)施這些應(yīng)對(duì)措施，該煉油廠常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性得到了顯著提升，產(chǎn)品質(zhì)量和收率得到改善，能耗明顯降低。這表明，通過合理的設(shè)備改造、優(yōu)化操作參數(shù)以及有效的節(jié)能措施，常減壓蒸餾裝置能夠在極低負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，為煉油廠在復(fù)雜生產(chǎn)條件下的持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。五、應(yīng)對(duì)策略5.1優(yōu)化操作參數(shù)5.1.1調(diào)整減壓爐操作在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，減壓爐的操作參數(shù)調(diào)整對(duì)解決設(shè)備運(yùn)行問題和降低能耗至關(guān)重要。增大減壓爐爐管注汽量是一項(xiàng)關(guān)鍵措施。在極低負(fù)荷下，物料在爐管內(nèi)的流速降低，容易導(dǎo)致爐管結(jié)焦。通過增大注汽量，能夠增加爐管內(nèi)的氣液混合物的流速，使物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間縮短，從而有效降低爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，當(dāng)注汽量增加10%-20%時(shí)，爐管內(nèi)的物料流速可提高15%-25%，大大減少了結(jié)焦的可能性。降低減壓爐出口溫度也是重要的調(diào)整策略。在極低負(fù)荷下，過高的出口溫度不僅會(huì)增加燃料消耗，還會(huì)加劇爐管結(jié)焦和物料裂解。通過適當(dāng)降低出口溫度，可減少燃料的消耗，同時(shí)降低爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)，延長爐管的使用壽命。一般來說，將減壓爐出口溫度降低10-15℃，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可使燃料消耗降低10%-15%。但需要注意的是，出口溫度的降低不能影響產(chǎn)品的拔出率和質(zhì)量，因此需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過精確計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，確定最佳的出口溫度。優(yōu)化減壓爐的燃燒空氣量也是提高其熱效率的重要手段。在極低負(fù)荷下，由于燃料供應(yīng)量減少，燃燒空氣量的控制變得更加關(guān)鍵。通過安裝先進(jìn)的燃燒空氣控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整燃燒空氣量，使燃料與空氣充分混合，實(shí)現(xiàn)完全燃燒，從而提高熱效率，降低燃料消耗。當(dāng)燃燒空氣量調(diào)整到最佳比例時(shí)，熱效率可提高5%-10%，燃料消耗相應(yīng)降低。5.1.2優(yōu)化減壓塔操作在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，優(yōu)化減壓塔的操作對(duì)于改善裝置運(yùn)行狀況、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗具有重要意義。啟用減壓塔底渣油循環(huán)線是一項(xiàng)有效的措施。在極低負(fù)荷下，減壓塔底渣油停留時(shí)間過長，容易導(dǎo)致結(jié)焦。通過啟用渣油循環(huán)線，可使部分渣油從塔底抽出后，經(jīng)過冷卻降溫再返回塔內(nèi)，從而降低渣油在塔底的溫度，減少渣油的裂解和縮合反應(yīng)，有效縮短渣油的停留時(shí)間，降低結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)。某煉油廠在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)啟用渣油循環(huán)線后，渣油停留時(shí)間從4小時(shí)縮短至2.5小時(shí)，結(jié)焦現(xiàn)象得到明顯改善。調(diào)整中段回流流量也是優(yōu)化減壓塔操作的關(guān)鍵。在極低負(fù)荷下，塔內(nèi)的汽液相負(fù)荷偏低，影響分餾效果。通過適當(dāng)調(diào)整中段回流流量，可增加塔內(nèi)的液相負(fù)荷，改善氣液分布，提高分餾精度。當(dāng)減壓塔中段回流流量增加15%-25%時(shí)，塔內(nèi)的氣液接觸更加充分，分餾精度得到顯著提高，各側(cè)線產(chǎn)品的餾程更加集中，產(chǎn)品質(zhì)量得到有效改善。優(yōu)化側(cè)線收率也是重要的操作優(yōu)化策略。在極低負(fù)荷下，根據(jù)市場需求和產(chǎn)品質(zhì)量要求，合理調(diào)整側(cè)線收率，可提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)市場對(duì)柴油需求較大時(shí)，適當(dāng)提高減壓塔側(cè)線柴油的收率，通過調(diào)整塔板溫度、回流比等參數(shù)，使更多的柴油組分從側(cè)線采出，同時(shí)保證柴油的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。這樣既能滿足市場需求，又能提高企業(yè)的銷售收入。5.2設(shè)備改造與維護(hù)5.2.1設(shè)備改造措施在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行改造是提升裝置性能、解決運(yùn)行問題的重要手段。對(duì)于減壓爐爐管，采用擴(kuò)徑改造是一種有效的方法。當(dāng)裝置處于極低負(fù)荷時(shí)，進(jìn)料量大幅減少，爐管內(nèi)物料流速降低，容易導(dǎo)致爐管結(jié)焦。通過擴(kuò)徑改造，增大爐管的內(nèi)徑，在進(jìn)料量不變的情況下，可使物料在爐管內(nèi)的流速相對(duì)提高。以某常減壓蒸餾裝置為例，對(duì)減壓爐爐管進(jìn)行擴(kuò)徑改造后，爐管內(nèi)徑增大了20%，在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，物料流速從原來的0.8m/s提高到了1.2m/s，有效地降低了爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)榱魉俚奶岣邷p少了物料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間，降低了物料因長時(shí)間受熱而發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)的可能性。在減壓塔塔盤或填料方面，采用高效規(guī)整填料替代傳統(tǒng)塔盤具有顯著優(yōu)勢(shì)。在極低負(fù)荷下，傳統(tǒng)塔盤的氣液傳質(zhì)效率會(huì)因氣液相負(fù)荷偏低而大幅下降。而高效規(guī)整填料具有更大的比表面積和更合理的結(jié)構(gòu)，能夠改善氣液分布，增強(qiáng)氣液之間的傳質(zhì)效果。某煉油廠將減壓塔的傳統(tǒng)塔盤更換為高效規(guī)整填料后，在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)的傳質(zhì)效率提高了30%-40%。這使得減壓塔的分離精度得到顯著提升，各側(cè)線產(chǎn)品的餾程更加集中，產(chǎn)品質(zhì)量得到有效改善。例如，減壓蠟油的餾程范圍變窄，其作為后續(xù)加工原料的質(zhì)量穩(wěn)定性得到增強(qiáng)；減壓渣油中的輕組分含量減少，提高了減壓渣油的品質(zhì)，有利于其進(jìn)一步加工利用。此外，對(duì)減壓塔的進(jìn)料分布器進(jìn)行優(yōu)化改造也是關(guān)鍵。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，進(jìn)料分布不均會(huì)加劇塔內(nèi)氣液分布的不合理，導(dǎo)致分離效果變差。通過改進(jìn)進(jìn)料分布器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，使其能夠在低流量下實(shí)現(xiàn)更均勻的進(jìn)料分布。采用新型的多點(diǎn)進(jìn)料分布器，可將進(jìn)料均勻地分布在減壓塔的橫截面上，避免局部氣液相負(fù)荷過高或過低的情況。某常減壓蒸餾裝置優(yōu)化進(jìn)料分布器后，在極低負(fù)荷下，塔內(nèi)的氣液分布更加均勻，各塔板上的傳質(zhì)條件得到改善，產(chǎn)品的分離精度提高了20%-30%，有效提升了減壓塔在極低負(fù)荷下的運(yùn)行性能。5.2.2加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理制定設(shè)備維護(hù)計(jì)劃是確保常減壓蒸餾裝置在極低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。設(shè)備維護(hù)計(jì)劃應(yīng)涵蓋裝置內(nèi)的所有關(guān)鍵設(shè)備，包括加熱爐、蒸餾塔、泵、壓縮機(jī)等。對(duì)于減壓爐，根據(jù)其運(yùn)行特點(diǎn)和極低負(fù)荷下的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)制定詳細(xì)的維護(hù)方案。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于爐管結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)增加，應(yīng)縮短爐管檢查周期，從正常情況下的每季度檢查一次，縮短至每月檢查一次。通過定期檢查爐管的表面狀況、壁厚變化以及結(jié)焦情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題。同時(shí)，制定清焦計(jì)劃，根據(jù)爐管結(jié)焦程度，合理安排清焦時(shí)間。當(dāng)爐管結(jié)焦厚度達(dá)到一定程度（如2-3mm）時(shí)，及時(shí)進(jìn)行清焦處理，可采用化學(xué)清焦或機(jī)械清焦等方法，確保爐管的傳熱效率和安全運(yùn)行。加強(qiáng)日常檢查和保養(yǎng)是延長設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵。對(duì)于泵和壓縮機(jī)等設(shè)備，在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于工況變化，機(jī)械磨損加劇。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這些設(shè)備的日常巡檢，增加巡檢次數(shù)，從原來的每天巡檢一次增加到每天巡檢兩次。在巡檢過程中，重點(diǎn)檢查設(shè)備的振動(dòng)、溫度、壓力等參數(shù)，通過專業(yè)的檢測(cè)儀器，如振動(dòng)分析儀、紅外測(cè)溫儀等，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)異常增大、溫度過高或壓力波動(dòng)超出正常范圍時(shí)，及時(shí)進(jìn)行分析和處理。定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行潤滑保養(yǎng)，根據(jù)設(shè)備的使用要求，選擇合適的潤滑劑，并嚴(yán)格按照規(guī)定的時(shí)間和劑量進(jìn)行添加或更換，減少設(shè)備的機(jī)械磨損，延長設(shè)備的使用壽命。建立維修檔案對(duì)于設(shè)備管理具有重要意義。維修檔案應(yīng)詳細(xì)記錄設(shè)備的維修歷史，包括維修時(shí)間、維修內(nèi)容、更換的零部件以及維修后的運(yùn)行狀況等信息。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通過查閱維修檔案，可以快速了解設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)和常見故障，為制定針對(duì)性的維護(hù)措施提供依據(jù)。如果某臺(tái)泵在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)頻繁出現(xiàn)密封泄漏問題，通過查閱維修檔案，發(fā)現(xiàn)該泵在過去的維修中多次更換密封件，但問題仍未得到徹底解決。此時(shí)，可根據(jù)維修檔案的記錄，分析問題的根源，可能是密封件的選型不合適或安裝方法不正確，進(jìn)而采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，如更換更適合低負(fù)荷運(yùn)行工況的密封件或優(yōu)化密封件的安裝工藝，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。5.3工藝優(yōu)化5.3.1改進(jìn)工藝流程在常減壓蒸餾裝置極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，采用熱聯(lián)合技術(shù)是降低能耗、提高裝置效率的有效途徑。熱聯(lián)合技術(shù)通過優(yōu)化裝置內(nèi)不同設(shè)備之間的熱量傳遞和利用，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，減少能源浪費(fèi)。將常壓塔塔頂?shù)母邷赜蜌馀c減壓塔塔底的低溫渣油進(jìn)行熱交換，利用常壓塔塔頂油氣的余熱來加熱減壓塔塔底渣油，從而減少減壓爐的燃料消耗。某煉油廠在常減壓蒸餾裝置中應(yīng)用熱聯(lián)合技術(shù)后，減壓爐的燃料消耗降低了15%-20%。這是因?yàn)闊崧?lián)合技術(shù)使減壓塔塔底渣油的初始溫度升高，在進(jìn)入減壓爐時(shí)所需的加熱量減少，從而降低了減壓爐的負(fù)荷，提高了能源利用效率。熱聯(lián)合技術(shù)還可以提高裝置的整體熱回收率，減少冷卻介質(zhì)的用量，降低裝置的運(yùn)行成本。優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)也是改進(jìn)工藝流程的關(guān)鍵措施。通過對(duì)常減壓蒸餾裝置內(nèi)原油與各餾分油之間的換熱流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理安排換熱器的位置和連接方式，可提高換熱終溫，降低裝置的能耗。采用新型高效換熱器，如板式換熱器、螺旋板式換熱器等，這些換熱器具有傳熱效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高效的熱量傳遞。某常減壓蒸餾裝置在更換為板式換熱器后，換熱終溫提高了10-15℃，裝置能耗降低了10%-15%。這是因?yàn)榘迨綋Q熱器的傳熱系數(shù)比傳統(tǒng)管殼式換熱器更高，能夠更有效地將熱量從高溫流體傳遞到低溫流體，使原油在進(jìn)入加熱爐前能夠吸收更多的熱量，從而減少加熱爐的燃料消耗。通過優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，還可以減少裝置內(nèi)的熱量損失，提高能源利用效率，進(jìn)一步降低裝置的運(yùn)行成本。5.3.2引入先進(jìn)控制技術(shù)在常減壓蒸餾裝置中引入先進(jìn)控制技術(shù)，能夠顯著提升裝置在極低負(fù)荷下的運(yùn)行性能?；谀Ｐ偷念A(yù)測(cè)控制（MPC）是一種有效的先進(jìn)控制算法，它通過建立常減壓蒸餾過程的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)當(dāng)前的過程狀態(tài)和未來的設(shè)定值，預(yù)測(cè)系統(tǒng)在未來一段時(shí)間內(nèi)的行為，并據(jù)此計(jì)算出最優(yōu)的控制策略，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過程的精確控制。在極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，常減壓蒸餾裝置的各操作參數(shù)變化復(fù)雜，相互之間存在強(qiáng)耦合關(guān)系。采用MPC技術(shù)，能夠充分考慮這些復(fù)雜因素，對(duì)多個(gè)關(guān)鍵變量進(jìn)行協(xié)同控制。MPC技術(shù)可以根據(jù)原油性質(zhì)、裝置負(fù)荷等實(shí)時(shí)變化情況，預(yù)測(cè)加熱爐的燃料需求、蒸餾塔的回流比等參數(shù)的變化趨勢(shì)，并提前調(diào)整控制策略，使裝置始終保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。某煉油廠在常減壓蒸餾裝置中應(yīng)用MPC技術(shù)后，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性得到顯著提高，產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)如餾程、密度等的波動(dòng)范圍縮小了30%-40%，有效滿足了市場對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)品的需求。模糊控制（FC）也是一種適用于常減壓蒸餾裝置的先進(jìn)控制技術(shù)。它將操作人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)轉(zhuǎn)化為模糊規(guī)則，通過模糊推理對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于常減壓蒸餾過程中一些難以建立精確數(shù)學(xué)模型的非線性、時(shí)滯環(huán)節(jié)，如原油性質(zhì)變化等不確定因素的影響，模糊控制能夠根據(jù)模糊規(guī)則做出合理的控制決策，具有較強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性。在極低負(fù)荷下，當(dāng)原油性質(zhì)突然發(fā)生變化時(shí)，模糊控制可以迅速調(diào)整蒸餾塔的操作參數(shù)