专利名称：渐次气化分段进料的减压蒸馏方法
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减压蒸馏中提高减压拔出率的渐次气化分段进料减压蒸馏方法。
背景技术：
炼油厂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。其轻油收率的高低和能耗的大小直接影响石油炼制的经济效益。减压蒸馏工艺就是利用减压蒸馏原理，通过抽真空使液体表面的压力降低，从而降低液体的沸点使液体混合物中相对较轻的组分汽化，达到分馏的目的。减压蒸馏工艺要求在尽量避免油料发生裂解的条件下尽可能多地拔出减压馏分油。随着科学技术飞速发展和社会生活消费的不断增长，世界石油需求量随着经济的发展逐年增加，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。提高原油常减压蒸馏中的拔出率，获得更多的轻油馏分油，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更高的切割深度，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 者对减压蒸馏技术进行了比较深入的研究，为提高减压分馏塔的拔出率，得出了一系列的经验，可以归结为(1)采用先进的真空系统，提高减压分馏塔顶的真空度；(2)采用新型、高效填料，减少塔内压降，使得塔底闪蒸区保持较高真空度；(3)改进转油线设计，降低转油线压力降和温度降；(4)优化洗涤段设计和操作，强化洗涤段的分馏概念；(5)采用新型高效的气体和液体分布器等。专利CN2242892Y公开了一种复合原油蒸馏减压塔，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，是在减压塔侧并联一个洗涤罐，减压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塔的上部，罐底出料作为洗涤油返回减压塔。该工艺通过增设洗涤罐使减压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。但常压塔底油入闪蒸塔，由于常压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塔，相当于闪蒸后减压塔分段进料，没有在根本上改变减压塔的分馏作用。减压转油线是减压炉和减压塔之间的连接管线，管内流体属于变温汽液两相流动过程。在高温、高真空操作条件下，减压转油线内流体的温度、压力和流速沿转油线截面的变化对转油线内流体的平衡汽化率有着重要的影响，进而直接影响减压塔闪蒸段的汽化过程，对减压拔出率起着至关重要的作用。近些年来，减压蒸馏装置中以大直径(一般直径可以达到2m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，本发明提供一种提高减压拔出率的渐次气化分段进料减压蒸馏方法，可以明显提高原油减压蒸馏过程中的拔出率，降低原油减压蒸馏装置能耗，增加装置经济效益，节省装置投资。本发明提供的渐次气化分段进料减压蒸馏方法及装置包括如下内容原油经常压蒸馏后的常压塔底油(以下称常底油)进入减压蒸馏装置，在减压蒸馏过程中采用渐次气化和渐次减压工艺，使常底油中的轻馏分最大量地减压蒸馏出来。渐次气化是指对常底油渐次加热，并利用分离设备及时将气化后的物料分离出去；渐次减压是指对渐次气化后进入分离设备的物料在分离设备中渐次降压，在更低的压力下实现气化。本发明提供的一种渐次气化分段进料减压蒸馏方法是这样实现的
(I)由常压蒸馏来的常压塔底油(简称常底油)首先进入一级气化炉，加热到370 380°C后进入一级闪蒸罐，一级闪蒸气相进入减压蒸馏塔上部分馏段；(2)从(I)来的一级闪蒸液相进入二级气化炉，加热到390 400°C后进入二级闪蒸罐，二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔中部分馏段；
(3)从步骤(2)来的二级闪蒸液相进入三级气化炉，加热到410 420°C后进入三级闪蒸罐，三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔下部分馏段；
(4)从步骤(3)来的三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔闪蒸段；
(5)各段进料在减压蒸馏塔中进行减压蒸馏，减压蒸馏塔塔顶连接抽真空系统，从塔各侧线抽出产品，塔底抽出减压渣油。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的一级闪蒸罐为立式结构，罐中可以设置有利于气液分离及气化的设备，也可以为空罐，罐顶操作压力通过气相出口控制。一级闪蒸罐气相出口连接减压蒸馏塔上部分馏段，由气相出口上的控制阀控制一级闪蒸罐压力为8 kPa 40 kPa，优选为10 kPa 20 kPa。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的二级闪蒸罐为立式结构，罐中可以设置有利于气液分离及气化的设备，也可以为空罐，罐顶操作压力通过气相出口控制，气相出口连接减压蒸馏塔中部分馏段，由气相出口上的控制阀控制二级闪蒸罐压力为5kPa 30 kPa,优选为 6 kPa 15 kPa。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的三级闪蒸罐为立式结构，罐中可以设置有利于气液分离及气化的设备，也可以为空罐，罐顶操作压力通过气相出口控制，气相出口连接减压蒸馏塔下部分馏段，由气相出口上的控制阀控制三级闪蒸罐压力为2kPa 20 kPa，优选为 3 kPa 10 kPa。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法，取消了常规减压转油线的设置，在常压塔和减压塔之间设置渐次气化炉和渐次分离设备，各级气化炉和分离设备之间用管道连接，可以紧凑设置，无需考 虑常规减压转油线不小于15米的转油线设置。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，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。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；侧线产品数目一般为3 5个，根据产品需要和原油品种来确定。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的减压蒸馏塔包括冷凝段、分馏段、洗涤段、闪蒸段等部分。冷凝段可以设置塔板或填料，也可以不设塔板或填料，以空塔形式布置；分馏段设置高通量、低压降的填料或塔板，分馏段的数目一般为3 5个，根据产品需要和原油品种来确定。洗涤段设置不易堵塞的填料或塔板，用减压蒸馏塔最底侧线出料打到洗涤段填料或塔板上方进行净洗；闪蒸段安装压降较小的进料分布器。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法及中，所述的减压蒸馏塔塔顶进行抽真空操作，控制减压塔塔顶压力为I kPa 10 kPa，优选为IkPa 5 kPa。抽真空操作可以采用本领域中常规的方法和设备。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的一级气化炉、二级气化炉、三级气化炉可以是各自独立的、也可以是三合一加热炉，三级进料分别设置在三合一加热炉中不同的辐射段。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，所述的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐可以独立布置，也可以重叠布置，以减少装置占地。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，为了避免压降过大，渐次气化和渐次减压设备间或设备内的管道可以采取扩径处理。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法中，通过对减压进料的渐次气化，将进料加热到接近冷凝的温度下进行气化，大幅降低加热和冷却的不可逆性；通过渐次减压，及时将气化的轻馏分分离出去，减少各级气化炉的负荷，从而降低了装置的能耗。与现有技术相t匕，本发明具有以下优点1、各级气化炉出口直接连通减压闪蒸罐，闪蒸罐顶部气相引入减压蒸馏塔，使各级气化炉内压力更低，常底油和各级闪蒸罐液相在气化炉内的气化点提前，炉出口气化率高，保证了较高的总气化率，从而有利于提高减压拔出率。2、通过各级分离及时将渐次气化的轻馏分分离出去，气化炉只加热相对重的液相馏分，较常规减压蒸馏工艺中全馏分都加热到减压蒸馏临界温度，大幅降低装置能耗。
3、闪蒸后液相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。4、各级分离后的气相进入减压蒸馏塔中上部，降低减压蒸馏塔的全塔压降，降低了抽真空负荷，从而降低装置能耗。5、各级分离后的气相分段进入减压蒸馏塔的不同位置，避免了减压蒸馏塔内气相负荷分布不均，同时相对轻的馏分进入减压蒸馏塔中上部，经减压分馏冷凝后及时从各侧线抽出，降低减压蒸馏塔的负荷，有利于减压蒸馏装置的扩能升级。6、渐次气化炉和渐次分离设备可以采用紧凑布置。取消了减压转油线，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。7、本发明只是利用简单的加热和分离设备，设备结构简单，便于设计，且操作弹性好。8、本发明工艺技术先进合理，能耗水平低，减压渣油收率低，对于旧装置的改造，具有设备改造量少、设备利旧率高、投资低、施工周期短、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、减压馏分油收率高，且在同等规模的前提下，可减少主体设备规模，节省装置投资等特点。
图1为本发明的渐次气化分段进料减压蒸馏方法及装置的示意图。其中I为常底油；2为一级气化炉；3为一级闪蒸罐；4为二级气化炉；5为二级闪蒸罐；6为三级气化炉；7为三级闪蒸罐；8为减压蒸馏塔；9为抽真空系统；10为减压馏分油出料；11为汽提蒸汽；12为减压渣油。
具体实施例方式本发明方法采取对常压蒸馏后的重油进行渐次气化和渐次减压的工艺，气化、减压闪蒸出来的气相分别进入减压蒸馏塔的不同分馏段，剩余的液相进入减压蒸馏塔的闪蒸段进行减压蒸馏，从减压蒸馏塔侧线抽出不同馏分的侧线产品，减压渣油从塔底抽出。该方法取消了常规减压蒸馏工艺中的减压转油线，采用渐次加热和增加分离设备的方法气化常底油，并及时将气化后的物料分离出去，减少轻馏分过热裂解，降低了加热的不可逆性；同时采用渐次减压技术，逐步将轻馏分分离出去，一定程度降低了物料的油气分压，使剩余的物料可以在更低的压力下实现气化，从而逐步减少了物料的加热负荷，在油品的临界加热温度下可以使更多的组分气化出来，从而大大提高减压拔出率。本方法对旧装置的扩能改造，在主体设备利旧的情况下，可以大大提高设备的利用率，降低装置能耗，提高装置处理量；对新建装置，优化了减压蒸馏工艺设计，节省装置投资，增加装置的吨油利润。结合图1对本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法进行描述
常底油I进入一级气化炉2，加热到370°C 380°C后的一定气化率的混合物料进入一级闪蒸罐3，罐顶连接减压蒸馏塔8的上部分馏段，使罐内具有一定的真空度条件下进行减压闪蒸分离，气相由罐顶送往减压蒸馏塔上部的分馏段，罐底液相进入二级气化炉4。在二级气化炉4内被加热到390°C 400°C后具有一定气化率的混合物料进入二级闪蒸罐5，二级闪蒸气相由罐顶送往减压蒸馏塔8中部分馏段，液相从罐底进入三级气化炉6。在三级气化炉6内物料被再次加热到410°C 420°C后进入三级闪蒸罐7，罐顶气相进入减压蒸馏塔8下部的分馏段，罐底液相进入减压蒸馏塔8闪蒸段。各段进料在减压蒸馏塔8中，在塔顶抽真空系统9和塔底汽提蒸汽11的作用下进行减压蒸馏，依次从减压蒸馏塔各冷凝段集油箱中抽出减压馏分油出料10送出装置，减压渣油12从减压蒸馏塔8塔底抽出外送。本发明渐次气化分段进料减压蒸馏方法，改进了原油减压蒸馏工艺，采取渐次加热和渐次减压的工艺方法，使减压进料在更低的压力和更高的加热温度下气化、闪蒸，保证了减压进料更高的气化率，从而提高减压蒸馏的拔出率，增加装置的经济效益；另外，及时把气化的气相分离出来，采取不同馏分范围的闪蒸气相进行减压蒸馏塔不同的部位，不仅降低了减压进料的加热负荷，而且降低了减压蒸馏塔及抽真空负荷，大幅降低减压蒸馏装置能耗。经Aspen流程模拟软件模拟计算证实，处理相同的原料本发明工艺方法较现有工艺路线的减压渣油收率少2% 5% (重量)，装置能耗降低10% 30%。下面通过具体实施例对本发明方法作详细的说明。实施例1
本发明的方法用于某新建1000万吨/年原油常减压蒸馏装置的设计，减压部分工艺流程与图1所示相同。减压装置的处理量为500万吨/年，减压流程包括一级气化炉、一级闪蒸罐、二级气化炉、二级闪蒸罐、三级气化炉、三级闪蒸罐、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1%，塔顶操作压力为1.315 kPa，全塔压降为685Pa。常底油I以550吨/小时进料入减压蒸馏装置，经一级气化炉2加热到370°C后进入一级闪蒸罐3，罐顶气相进入减压蒸馏塔8上部分馏段，控制罐顶气相保证一级闪蒸罐压力为10 kPa ;罐底液相进入二级气化炉4，加热升温到390°C后进入二级闪蒸罐5，二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8中部分馏段，控制罐顶压力为6 kPa ;二级闪蒸液相进入三级气化炉6，加热升温到410°C后进入三级闪蒸罐7，三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8下部分馏段，控制三级闪蒸压力为3 kPa，三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔8闪蒸段。各段进料在减压蒸馏塔8中进行减压蒸馏，从侧线抽出减压产品10，减压渣油12从塔底抽出。比较例I
同样涉及实施例1中新建1000万吨/年原油常减压蒸馏装置的设计。减压装置的处理量为500万吨/年。采用CN101376068A中公开的带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法。
在相同进料、工艺条件下，表I中列出了采用本发明实施例1与比较例I在减压拔出率、装置能耗、投资等方面，应用Aspen流程模拟软件进行模拟研究的数据对比。表I
权利要求
1.一种渐次气化分段进料的减压蒸馏方法，包括以下内容 (1)由常压蒸馏来的常压塔底油首先进入一级气化炉，加热到370 380°C后进入一级闪蒸罐，一级闪蒸气相进入减压蒸馏塔上部分馏段； (2)从(I)来的一级闪蒸液相进入二级气化炉，加热到390 400°C后进入二级闪蒸罐，二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔中部分馏段； (3)从步骤(2)来的二级闪蒸液相进入三级气化炉，加热到410 420°C后进入三级闪蒸罐，三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔下部分馏段； (4)从步骤(3)来的三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔闪蒸段； (5)各段进料在减压蒸馏塔中进行减压蒸馏，减压蒸馏塔塔顶连接抽真空系统，从塔各侧线抽出产品，塔底抽出减压渣油。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级闪蒸罐气相出口连接减压蒸馏塔上部分馏段，由气相出口上的控制阀控制一级闪蒸罐压力为8 kPa 40 kPa。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级闪蒸罐为立式结构，一级闪蒸罐为空罐或者在罐中设置有利于气液分离及气化的设备。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的二级闪蒸罐的气相出口连接减压蒸馏塔中部分馏段，由气相出口上的控制阀控制二级闪蒸罐压力为5 kPa 30 kPa。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的二级闪蒸罐为立式结构，闪蒸罐为空罐或在罐中设置由于气液分离及气话的设备。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三级闪蒸罐的气相出口连接减压蒸馏塔下部分馏段，由气相出口上的控制阀控制三级闪蒸罐压力为2 kPa 20 kPa。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的三级闪蒸罐为立式结构，闪蒸罐为空罐或者在罐中设置有利于气液分离及气化的设备。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的减压蒸馏塔为燃料型减压蒸馏塔或润滑油型减压蒸馏塔，减压蒸馏塔采用湿式操作，微湿式或干式操作；侧线产品数目为3 4个。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的减压蒸馏塔塔顶进行抽真空操作，控制塔顶压力为I kPa 10 kPa。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级气化炉、二级气化炉和三级气化炉各自独立设置，或者设置三合一加热炉，三级进料分别设置在三合一加热炉中不同的辐射段。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐和三级闪蒸罐分别独立布置，或重叠布置。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，各级气化炉和各级闪蒸罐内部和/或之间的管道采取扩径处理。
全文摘要
本发明公开了一种渐次气化分段进料的减压蒸馏方法。该方法包括常压塔底油进入一级气化炉，加热后进入一级闪蒸罐分离，气相进入减压塔上部分馏段，液相进入二级气化炉；经加热后进入二级闪蒸罐，气相进入减压塔中部分馏段，液相进入三级气化炉；经加热后进入三级闪蒸罐，气相进入减压塔下部分馏段，液相进入减压塔闪蒸段；各段进料在减压塔中进行减压蒸馏，减压塔侧线抽出侧线产品，塔底抽出减压渣油。本发明方法可以明显提高原油减压蒸馏过程中的拔出率，降低装置的能耗，增加装置经济效益，并节省装置投资。
文档编号C10G53/02GK103059918SQ20111032133
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者张龙, 齐慧敏, 王海波, 李经伟, 王岩, 王明星 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