专利名称：一种原油蒸馏方法
技术领域：
本发明属于石油炼制领域，具体地说涉及一种原油蒸馏方法，更具体地说是一种提高拔出率的原油蒸馏方法。
背景技术：
原油常减压蒸馏工艺是石油炼制的第一道工序，是通过蒸馏的方法将原油分割成不同馏程范围的组分，以适应产品和下游装置对原料的工艺要求。常规的原油常减压蒸馏工艺多采用“二炉三塔”的流程原油预处理后进入初馏塔(或闪蒸塔)，然后经常压炉加热进入常压蒸馏塔，常压蒸馏塔底油经减压炉加热由减压转油线送到减压蒸馏塔，完成对原油的常压蒸馏和减压蒸馏，获得满足质量要求的产品和下游装置的原料。通常以装置轻馏分油的总拔出率及渣油中< 500°C馏分含量作为衡量装置运行的指标。近年来，世界石油需求量随世界经济的发展逐年增加。世界原油资源供应中重油和超重油的供应比例逐步增加，轻质油、中质油的供应比例持续下降。因此，提高原油常减压蒸馏中的轻油拔出率，降低常减压装置能耗，提高装置经济效益成为全球炼化行业共同关注的课题。并且随着我国国民经济的快速发展，我国石油消费总量在2020年预计将突破 6. 5亿吨，原油的对外依存度将达到50 % 60 %。合理利用原油资源，优化加工工艺已是我国石油化工势在必行之举。在装置大型化及炼化一体化新型炼厂设计中，身为“龙头”的原油常减压蒸馏装置在资源利用最大化、能源利用节约化、操作成本合理化、规模投资最佳化，实现我国石油化工产业的可持续发展中具有举足轻重的地位。因此，新建原油蒸馏装置要求较高的切割深度，减压渣油中500°C以下馏分含量要小于5% (质量)，甚至更低；许多老的常减压装置在要求更高切割点的同时，面临加工规模不能满足处理量要求和原油品种不断变化的情况，需要对装置进行扩能改造，消除“瓶颈”， 提高原油蒸馏能力。为此，国内外学者对原油常减压装置的减压深拔、节能降耗、减少投资进行了比较深入的研究，取得了很大的进步。发展方向主要集中在以下几个方面(1)优化减压抽真空系统，提高减压分馏塔顶的真空度；( 采用新型、高效填料和直接接触式传热方式，减少塔总压降，保持较高的闪蒸段真空度；(3)改进转油线设计，降低转油线压降和温降；(4) 优化洗涤段设计和操作，强化洗涤段的分馏概念；( 开发新型高效的气体和液体分布器；采用强化原油蒸馏法等。 专利US717^586发表了一种提高原油蒸馏馏分油收率的方法，方法一是从塔内侧线抽出气相物流，进行分离得到产品，一部分气相返回塔内；方法二是进料混合物按沸点高低加热分离为轻馏分、中间馏分、重馏分，然后分别在不同的进料位置进入塔内进行分馏， 从侧线依次抽出轻、重馏分。方法一相当于侧线加了一个汽提塔，改善了馏分油质量。但一定程度增加了装置投资和能耗；方法二实现了轻、重馏分分段进料，改善了原油蒸馏分馏塔的操作，有利于提高馏分油收率，但把已经从混合进料中分离出来的轻馏分再次送入塔内进行分馏，重复操作增加装置能耗且没有降低塔的负荷。
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专利CN2242892Y公开了一种复合原油蒸馏减压蒸馏塔，塔底设有一个液封装置与上部隔开，并有一个真空系统接口与塔顶真空系统相连。该实用新型通过液封装置将减压蒸馏塔的精馏段和下部的深拔段隔开，可以将油品质量和拔出率分别予以考虑，可以相对地提高减压拔出率，但深拔的油品质量很难满足下游装置对原料的工艺要求，同时该实用新型的塔结构复杂，塔顶真空系统负荷高，装置能耗相对会高。专利CN1884441A公开了提高石油常减压蒸馏轻油收率的方法，将含松脂的添加剂加到石油常减压蒸馏塔的原油中，通过改变原油分子间的作用力而提高常减压蒸馏的轻油收率。但该方法没有在工艺技术根本上改变蒸馏技术，而且要消耗大量的添加剂，增加了装置运行成本和添加化学试剂的操作难度。专利US4717468发表了一种利用最低的能耗获得最大回收率的蒸馏工艺，是通过在进料中混入惰性气体，从而最大幅度地降低进料在加热炉中的停留时间和分压，通过维持进料一定的过气化率来优化加热炉出口温度，保持最低的加热炉出口温度，从而降低能耗。该方法可以在避免油品裂解的前提下最大幅度地加热进料，且降低其分压提高进料气化率，有利于提高拔出率。但注入惰性气体增加了塔顶冷凝和抽真空系统的负荷及装置运行成本，抵消其降低加热炉能量消耗，其装置的能耗水平尚有待研究。专利CN1287872A发表了一种带有深度汽提过程的原油常减压蒸馏方法，是在减压蒸馏塔侧并联一个洗涤罐，减压蒸馏塔的进料段与汽提段由液封隔离分布器隔开，汽提段的油气通过连通管进入洗涤罐的下部，取自减压蒸馏塔减三线出料的吸收油经冷却后由洗涤罐上部进入向下喷淋与向上的油气逆向传质传热，洗涤罐的罐顶油气出料返回减压蒸馏塔的上部，罐底出料作为洗涤油返回减压蒸馏塔。该工艺通过增设洗涤罐使减压蒸馏塔汽提段经历了一个深度汽提的过程，有利于提高减压拔出率。但该方法只是对减压蒸馏塔汽提段进行了优化改进，用质量较好的减三线油作为洗涤油，在经济效益上尚待研究。专利CN101376068A公开了一种带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法和设备，是在常压渣油入减压炉前设置一个减压闪蒸塔。闪蒸塔底油进减压加热炉，闪蒸塔顶气进入与闪蒸塔顶气馏分相近的某个侧线产品抽出口的上方或下方。该方法通过增加减压闪蒸塔改进常减压装置的流程，达到提高处理量，提高拔出率，降低能耗的目的。但常压蒸馏塔底油入闪蒸塔，由于常压蒸馏塔底油的温度相对较低，再加上炉前闪蒸塔的真空度相对不高，闪蒸塔闪蒸气化的作用有限，而且闪蒸塔顶气相入减压蒸馏塔，相当于闪蒸后减压蒸馏塔分段进料，没有在根本上改变减压蒸馏塔的分馏作用。近些年来，减压蒸馏装置中以大直径(一般直径可以达到ail以上)低速减压转油线技术逐渐取代了以往的高速转油线，其目的是在保证减压蒸馏塔进料段汽化分率的条件下，尽可能降低减压炉出口温度，以防止炉管结焦。或者说，是在规定的炉出口温度下，尽可能提高塔进料段汽化率，以提高产品分率。为达到这一目的，只有尽可能降低炉管和转油线压降，使油品汽化点提前。由于转油线必须采用15m以上(以保证气液相有一定的分层时间，有利于提高产品质量和减压蒸馏塔拔出率)，因此大直径长距离的转油线占减压蒸馏装置投资的较大比例，同时热量损失和压降增加等因素均不利于减压蒸馏塔的操作，且形成的热应力、热位移在安全性上给设计和安装造成一定的难度
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种原油蒸馏方法，可以明显提高减压蒸馏过程中的拔出率，降低装置能耗，并减少装置投资。本发明工艺技术先进合理，能耗水平低，设备投资少，减压渣油收率低，用于旧装置的改造，具有设备改造量少、投资低，改造工期短， 装置收益明显快捷等优点；用于新装置的设计建设，具有工艺合理先进，能耗水平低，规模投资小，设备占地少等特点。本发明原油蒸馏方法包括常压蒸馏和减压蒸馏，在常压蒸馏塔和减压炉之间设置一级闪蒸塔，取消减压炉出口至减压蒸馏塔间的减压转油线，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置二级闪蒸塔，常压蒸馏塔塔底重油(以下称常底油)即常底油与循环减压渣油混合后进入一级闪蒸塔，一级闪蒸塔顶气相(以下称一闪气)即一闪气经换热、冷凝为液相作为产品；一级闪蒸塔底油(以下称一闪油)即一闪油经减压炉加热到390°C 420°C进入二级闪蒸塔，二级闪蒸塔顶气相(以下称二闪气)即二闪气经换热、冷凝为液相作为产品；二级闪蒸塔底油(以下称二闪油)即二闪油引入减压蒸馏塔闪蒸段进行减压蒸馏，从减压蒸馏塔侧线抽出适宜馏分的产品，减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油部分送出装置，部分循环与常底油混合进入一级闪蒸塔。本发明原油蒸馏方法中，与常底油混合进入一级闪蒸塔的循环减压渣油的量根据装置的处理负荷、加工原油的品种以及所要求切割深度等因素来确定，通常为减压蒸馏塔塔底出料重量的20 % 70 %。本发明原油蒸馏方法中所述的一级闪蒸塔为立式结构，塔中可以设置1 3块塔板。常底油和循环减压渣油混合入一级闪蒸塔，利用高温循环减压渣油加热常底油，使其中较轻的馏分在一级闪蒸塔闪蒸出来不再进入减压炉和减压蒸馏塔。塔顶操作压力通过一闪气换热冷凝后分液罐上的气相出口控制，控制压力为5kPa 60kPa，优选为5kPa 20kPa。本发明原油蒸馏方法中所述的二级减压闪蒸塔为立式结构，主要用于减压炉出口气化率很高的物流的气液分离和轻馏分的减压闪蒸，塔中可以设置1 3块塔板。塔顶操作压力通过二闪气换热冷凝后分液罐上的气相出口控制，控制压力为 lOkPa。本发明原油蒸馏方法中，一闪气与装置内需加热物流换热后冷凝为液相引出装置，或者与减压蒸馏塔的某一种或某几种馏分混合引出装置。本发明原油蒸馏方法中，二闪气与入减压炉的一闪油换热或与装置内其他物流换热后冷凝为液相引出装置，或者与减压蒸馏塔的某一种或某几种馏分混合引出装置。本发明原油蒸馏方法中，常压部分与常规常减压装置相同，在减压炉之前常压蒸馏塔和减压炉之间设置一级闪蒸塔，取消减压炉出口减压转油线，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置二级闪蒸塔，两个闪蒸塔通过管道与减压炉、减压蒸馏塔相连接。一级闪蒸塔和二级闪蒸塔分别有液位检测控制。所述的减压蒸馏塔可以是燃料型减压蒸馏塔，也可以是润滑油型减压蒸馏塔；可以采用湿式操作，也可采用微湿式或干式操作；侧线产品数目不限，根据产品需要和原油品种来确定。本发明原油蒸馏方法中，其它技术内容，如常压炉、常压蒸馏塔、减压炉、减压蒸馏塔是本领域技术人员熟知的技术内容。本发明减压蒸馏塔、一级闪蒸塔和二级闪蒸塔可以共用一套抽真空系统，设置控制装置分别控制各自真空度；也可以设置各自的抽真空系统分别抽真空操作；也可以一级闪蒸塔单独设置抽真空系统，二级闪蒸塔和减压蒸馏塔共用一套抽真空系统。常底油在一级闪蒸塔中将轻馏分闪蒸出来，又在减压炉加热气化后在二级闪蒸塔进行进一步减压闪蒸，大大降低了减压蒸馏塔气相负荷，从而降低了减压蒸馏塔抽真空负荷，虽然使用各自抽真空系统或共用一套抽真空系统，但实际并没有增加装置总的抽真空负荷。减压蒸馏塔和减压闪蒸塔的抽真空操作可以采用本领域常规的方法和设备。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)减压渣油部分循环回炼，显著降低了减压渣油收率，提高了馏分油的收率。2)常底油和循环减压渣油在一级闪蒸塔进行闪蒸，使其中较轻的馏分闪蒸出来不再进入减压炉和减压蒸馏塔，一方面充分利用了减压渣油所携带的热量；另一方面有利于降低减压炉炉管内气速，降低减压炉的负荷，降低装置能耗；此外，还降低了减压蒸馏塔气相负荷，有利于老装置的扩能改造。3) 一级闪蒸塔保持较高的真空度，使减压炉内压力更低，常底油在减压炉内气化点提前，在要求相同炉出口气化率的前提下，有利于降低减压炉负荷，降低装置能耗。4)取消减压转油线，避免了粗管径、大管长转油线低速段所造成的转油线热位移， 优化了减压蒸馏工艺设计。经核算，闪蒸塔的成本明显低于粗管径、大管长转油线的成本。5)减压炉一二级闪蒸塔一减压蒸馏塔的流程，缩短了常底油加热一进入减压蒸馏塔的工艺流程，大大降低了现有技术中减压转油线的过程压降和热量损失，使减压炉内压力更低，常底油在减压炉内气化点提前，炉出口气化率更高。6) 二闪油单独进入减压蒸馏塔，二闪气不进入减压蒸馏塔，大幅降低减压蒸馏塔的处理负荷，消除了减压蒸馏塔处理量的“瓶颈”，有利于旧装置的扩能改造。二闪油单独进入减压蒸馏塔，一定程度上减少了减压蒸馏塔所需的理论板，可以适当减少塔高及塔径，节省装置投资。二闪油单独进入减压蒸馏塔，二闪气不进入减压蒸馏塔，降低了减压蒸馏塔的气相负荷，使全塔压降降低，有利于提高减压拔出率，而且大幅降低了减压蒸馏塔顶冷凝和抽真空负荷。实现了减压蒸馏低能耗、高真空、高拔出率操作。有效降低价值低的减压渣油的收率。7) 二闪油单独进入减压蒸馏塔，避免了气液混合进料所造成的气相夹带，保证了减压侧线产品质量。8)利用闪顶气(一闪气和二闪气)大量的显热和潜热加热装置内物流，降低装置能耗。9)本发明工艺技术先进合理，能耗水平低，设备投资少，减压渣油收率低，对于旧装置的改造，具有设备改造量少、投资低，改造工期短，装置收益明显快捷等优点；对于新装置的设计建设，具有工艺合理先进，能耗水平低，规模投资小，设备占地少等特点。
图1为本发明一种原油蒸馏方法的流程示意图。其中1为常压炉，2为减压炉，3为常压蒸馏塔，4为减压蒸馏塔，5为一级闪蒸塔， 6为二级闪蒸塔，7为预处理后原油，8为常底油，9为常顶产品，10为常压馏分油，11为一闪油，12为一闪气，13为二闪油，14为二闪气，15为抽真空系统，16为闪顶产品，17为减压馏分油，18为外排减压渣油，19为循环减压渣油，20为汽提蒸汽。
具体实施例方式本发明是在减压炉2和常压蒸馏塔3之间设置一级闪蒸塔5 ；取消减压转油线，在减压炉后设置二级闪蒸塔6。预处理后原油7经常压炉1加热到350°C 370°C进入常压蒸馏塔3进行常压蒸馏。塔顶得到常顶产品9，侧线抽出常压馏分油10，塔底抽出常底油8。常底油8和循环减压渣油19 一起进入一级闪蒸塔5。一闪气12由塔顶经换热器与装置内冷物流换热，再经冷凝器冷却后进入闪顶气分液罐分液，分液罐底液相作为闪顶产品16液相出料，分液罐气相连接抽真空系统15控制塔顶压力在5kPa 20kPa。一闪油11进入减压炉2加热升温到 390°C 420°C进入二级闪蒸塔6。二闪气14由塔顶经换热器与装置内冷物流换热，再经冷凝器冷却后进入闪顶气分液罐分液，分液罐底液相作为闪顶产品16液相出料，分液罐气相连接抽真空系统15控制塔顶压力在 lOkPa。二闪油进入减压蒸馏塔4闪蒸段。在汽提蒸汽20和减压蒸馏塔顶抽真空系统15的作用下进行减压蒸馏，得到塔中侧线产品17 出料。减压渣油经泵加压，一部分作为外排减压渣油18出料；另一部分作为循环减压渣油 19返回一级闪蒸塔5进行回炼。本发明减压渣油部分循环回减压炉前一级闪蒸塔以及减压炉后带有二级闪蒸塔的原油蒸馏方法及设备，改进了原油常减压蒸馏工艺，不仅利用高温循环减压渣油所携带的热量在减压闪蒸塔内把常底油中较轻的馏分蒸发出来；而且利用减压炉后二级减压闪蒸提高了轻馏分油的收率，一方面降低了减压渣油的收率，提高装置经济效益；另一方面降低了减压炉和减压蒸馏塔的负荷，节省设备投资，降低装置能耗。经模拟计算证实，处理相同的原料本发明工艺方法较现有工艺路线的渣油收率少5 9个百分点(质量)，减压炉负荷降低10% 15%。本发明在设计或改造中，可以考虑把一级闪蒸塔和二级闪蒸塔垂直叠放，减压炉位高设置在两塔之间，二级闪蒸塔塔底出料尽可能以水平管道靠近减压蒸馏塔闪蒸段。从而减少设备和管道压降，节省占地。本发明在装置开工时，常压部分按常规常减压装置开工进行，减压部分先可以开大减压炉负荷，加热进料到390°C 400°C，保证减压蒸馏正常操作。开工正常后，逐渐调整循环减压渣油量，同时调整减压炉和减压蒸馏塔抽真空负荷，保证减压蒸馏塔操作正常，减压馏分油质量满足要求后，按照要求的切割深度加大循环减压渣油量，同时调整减压炉和减压蒸馏塔操作，直至设备运行稳定、操作正常，产品质量合格，切割深度符合要求。实施例1 本发明的方法用于某新建原油常减压装置的设计。预处理和常压部分与常规常减压装置相同。减压部分装置的处理量为120万吨/ 年，减压流程包括一级闪蒸塔、减压炉、二级闪蒸塔、减压蒸馏塔。减压蒸馏塔为规整填料塔，采用湿式工艺操作，塔底吹汽量为塔进料的(质量)，塔顶操作压力为1.315kPa，全塔压降为600Pa 750Pa。常底油以150吨/小时进料入减压部分，与370°C 390°C的循环减压渣油一起进入一级闪蒸塔，一级闪蒸塔顶压力控制为5kPa 20kPa。在一级闪蒸塔绝热闪蒸后一闪气占常底油16% 20% (质量)。一闪油经减压炉加热升温到390°C 420°C进入二级闪蒸塔，二级闪蒸塔顶压力控制为 lOkPa。二闪油引入减压蒸馏塔闪蒸段，从减压蒸馏塔侧线抽出产品。减压渣油从塔底经泵加压出料，一半出装置，一半循环回一级闪蒸塔。—闪气和二闪气分别经塔顶换热冷凝分液，液相作为产品，不凝气由抽真空泵抽出，保持塔内真空度。下表列出了采用本发明(方案A)和采用带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法及设备的专利CN101376068A(方案B)在减压拔出率、装置能耗、投资等方面进行模拟研究的数据对比。方案A与方案B对比情况
权利要求
1.一种原油蒸馏方法，包括常压蒸馏和减压蒸馏，其特征在于在常压蒸馏塔和减压炉之间设置一级闪蒸塔，取消减压炉出口至减压蒸馏塔间的减压转油线，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置二级闪蒸塔，常压蒸馏塔塔底重油即常底油与循环减压渣油混合后进入一级闪蒸塔，一级闪蒸塔顶气相即一闪气经换热、冷凝为液相作为产品；一级闪蒸塔底油即一闪油经减压炉加热到390°C 420°C进入二级闪蒸塔，二级闪蒸塔顶气相即二闪气经换热、 冷凝为液相作为产品；二级闪蒸塔底油即二闪油引入减压蒸馏塔闪蒸段进行减压蒸馏，从减压蒸馏塔侧线抽出适宜馏分的产品，减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油部分送出装置，部分循环与常底油混合进入一级闪蒸塔。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于与常底油混合进入一级闪蒸塔的循环减压渣油的量为减压蒸馏塔塔底出料重量的20% 70%。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于一级闪蒸塔的压力为 60kPa，优选为 ^Pa 20kPa。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于二级闪蒸塔的压力为3kPa lOkPa。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于一级闪蒸塔和二级闪蒸塔为立式结构。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于一级闪蒸塔和二级闪蒸塔设置1 3块塔板。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于减压蒸馏塔是燃料型减压蒸馏塔，或者是润滑油型减压蒸馏塔。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于减压蒸馏塔、一级闪蒸塔和二级闪蒸塔共用一套抽真空系统，设置控制装置分别控制各自真空度。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于减压蒸馏塔、一级闪蒸塔和二级闪蒸塔设置各自的抽真空系统分别抽真空操作。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于一级闪蒸塔单独设置抽真空系统，二级闪蒸塔和减压蒸馏塔共用一套抽真空系统。
全文摘要
本发明公开了一种原油蒸馏方法，在常压蒸馏塔和减压炉之间设置一级闪蒸塔，取消减压炉出口至减压蒸馏塔间的减压转油线，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置二级闪蒸塔，常压蒸馏塔塔底重油即常底油与循环减压渣油混合后进入一级闪蒸塔，一级闪蒸塔顶气相经换热、冷凝为液相作为产品；一级闪蒸塔底油经减压炉加热进入二级闪蒸塔，二级闪蒸塔顶气相经换热、冷凝为液相作为产品；二级闪蒸塔底油引入减压蒸馏塔闪蒸段进行减压蒸馏。与现有技术相比，本发明一方面降低了减压渣油的收率，提高装置经济效益；另一方面降低了减压炉和减压蒸馏塔的负荷，节省设备投资，降低装置能耗。
文档编号C10G7/00GK102443406SQ20101050932
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者张龙 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院