CN101328421B - 一种提高炼油过程中柴汽比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种提高炼油过程中柴汽比的方法，该方法包括采用在蒸馏塔顶设置了油气二级冷凝冷却系统的蒸馏装置，将从塔顶流出的汽油馏分和不凝气经过第一级冷凝和油、气和水分离后的汽油重馏分的一部分作为塔顶回流，使汽油馏分中的柴油组分尽可能进入到柴油馏分中，从而实现汽油馏分和柴油馏分分离精确度的提高，在保持总轻质油收率不变的情况下，提高柴油收率和柴汽比，满足市场对柴油日益增多的需求。

Description

一种提高炼油过程中柴汽比的方法

技术领域

本发明涉及石油烃类的蒸馏分离工艺，具体的说，是一种提高炼油过程中柴汽比的方法，属于石油化工技术领域。

背景技术

由于经济消费结构的影响，我国成品油消费市场柴汽比(柴油用量与汽油用量之比)较高，大约在2∶1以上，远大于欧洲的1∶1和北美的2∶1。随着国民经济的迅速发展，国内柴油日益紧俏，未来我国经济仍将保持高速度发展，交通运输部门柴油机车的保有量仍将保持每年9％以上的增长速度，由此带来对柴油需求的急速增长。近年来，尽管炼油工业提出了一些相应的技术和措施，柴油增长幅度很大，但仍然不能满足市场需求，特别是目前柴油缺口仍然较大，2007年我国进口成品柴油达400万吨。因此，增产柴油，提高生产柴汽比(柴油与汽油的收率比例)，既可满足社会需求，又可提高企业经济效益。

在石油炼制过程中，柴油馏分主要来自原油的一次加工过程——常减压蒸馏，或者是原油二次加工过程——催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等工艺过程。在现有的原油加工量条件下，提高柴油与汽油产率的比例是一项十分紧迫的任务。近年来，国内的炼油企业积极采取了一些技术和措施以提高柴油收率，提高柴汽比。例如，炼油企业用于调合成品柴油的组分除了加氢裂化装置和延迟焦化装置生产的柴油馏分外，主要为常减压装置生产的直馏柴油和催化裂化装置生产的催化柴油，为了提高柴汽比，可以通过提高原油一次加工能力，即常减压装置加工能力来实现，但是提高常减压装置加工能力后，还要做好由此带来的馏分油、渣油组分产量增加后，这部分组分的优化利用工作，将会迫使炼厂改变其现有工艺结构(1、“影响炼厂柴汽比的因素及提高柴汽比的措施”，李红洲，《甘肃科技》，2005，21(12)：p120～122；2、“我国柴油消费结构及柴汽的研究”，柯晓明，《石油化工技术经济》，1999，(5)：p23～29)。

为此，炼油企业在二次加工过程方面开展了大量工作以增产柴油。例如，针对催化裂化装置多产柴油、提高柴汽比，一些炼油企业提出了通过优化工艺及操作条件来调整柴汽比，例如适当降低反应温度、剂油比，缩短反应时间以减少柴油的二次裂化反应，使用增产柴油催化剂提高柴油的选择性，或者是调整汽柴油的切割点、扩宽柴油的馏程以提高柴油产率(1、“提高催化裂化装置柴汽比措施的应用”，袁静，李树成，姜光武，《炼油与化工》，2004，15(3)：p4～6；2、“140万t/a重油催化装置提高柴汽比的改进措施”，刘香兰，王颖，孙道兴，李凤起，《辽宁化工》，2002，31(12)：p520～523；3、“燕化200万吨/年重催装置增产柴油的工艺措施”，田勇，高金森，《石油炼制与化工》，2001，32(12)：p11～16)。这些措施虽然在一定程度上提高了催化裂化柴油的产率，但是它们的实施必须考虑装置的操作弹性和柴油的质量要求，取得的效果有限。

另一方面，炼油企业也普遍采用增建加氢裂化和延迟焦化装置来加工馏份油、渣油甚至溶剂抽出油、油浆、沥青等重质、劣质原料油来生产市场急需的柴油、石脑油及喷气燃料等产品，不仅提高了轻质油收率和经济效益，也提高了柴汽比，使得炼厂柴汽比更符合我国成品油消费市场对柴汽比的需求。

上述这些改进措施的实施过程中，柴油馏分都是通过蒸馏过程从沸程很宽的油品混合物中切割分离出来的，由于柴油等石油产品的特殊使用性能要求，沸程相邻馏分之间的切割点并不严格固定，只要整体上满足油品的性能规格指标即可。因此，优化原油的一次加工过程中常压塔或原油的二次加工过程中分馏塔操作，改变汽柴油馏分的分割点是目前炼油企业普遍采用的提高柴油收率及柴汽比最直接有效的手段。但是，由于石油是非常复杂的烃类和非烃类混合物，尽管利用诸如常压塔、分馏塔等分离精确度不高的蒸馏设备可以分离出满足不同性能要求的石油产品，沸程相邻馏分之间的重叠是不可避免的，操作过程中沸程的重叠也降低了柴油收率。

通常，为了考察蒸馏过程相邻两个馏分之间的分离程度，人们提出了分离精确度的概念：

分离精确度＝T^H ₀-T^L ₁₀₀

式中，T^H ₀为重组分恩氏蒸馏初馏点温度，℃，T^L ₁₀₀为轻组分恩氏蒸馏终馏点温度，℃。

当较重组分恩氏蒸馏初馏点温度T^H ₀小于较轻组分恩氏蒸馏终馏点温度T^L ₁₀₀时，就意味着轻重馏分有重叠，即一部分重馏分进入到了轻馏分中，该二者差值的数值较大，就认为分馏精确度较差。

基于这方面的分析，可以看到目前炼油工业的一次加工过程中的常压塔和二次加工过程的分馏塔(如和延迟焦化过程分馏塔)的设计和操作都有进一步强化的空间，尤其是对于相邻馏分汽柴油的分离精确度有待于进一步提高。例如，中国石油2006年的炼油统计数据表明催化裂化过程分馏塔汽柴油的分离精确度在-23～-3℃之间，平均分离精确度为-10.0℃；而延迟焦化装置分馏塔汽柴油恩式蒸馏统计数据也同样表明，这些装置的分馏塔的汽柴油分离精确度在-20～-2℃之间，平均分离精确度为-9.0℃。这说明汽、柴油馏分的柴汽比可以通过采用强化分离精确度的技术进一步得到提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高炼油过程中柴汽比的方法，通过在蒸馏塔顶设置和采取油气二级冷凝冷却系统，使汽油馏分中的柴油组分尽可能进入到柴油馏分中，提高相邻馏分汽柴油的分离精度，从而实现石油蒸馏过程中柴油收率和柴汽比的提高。

本发明的另一个目的在于提供一种用于实现本发明提出的提高炼油过程中柴汽比方法的装置，通过对油气二级冷凝冷却系统的设置，达到提高柴油收率和柴气比的目的。

本发明提供了一种提高炼油过程柴汽比的方法，该方法包括对石油馏分进行蒸馏，使汽油馏分从蒸馏塔顶流出，同时从侧线收取柴油馏分，本发明的方法是利用塔顶设置了油气二级冷凝冷却系统的石油蒸馏塔，并且进一步包括如下步骤：

使蒸馏塔顶流出的汽油馏分和不凝气经过塔顶的第一级冷凝冷却器冷却到80～150℃后，进入与该第一级冷凝冷却器相连的第一级油水分离罐进行油水气的分离；利用凝结水泵抽出凝结水，冷凝下来的液体馏分是汽油重馏分，经过重馏分汽油泵从该油水分离罐中抽出；

该被抽出的汽油重馏分一部分从蒸馏塔顶回流，另一部分作为汽油产品被采出；

来自第一级冷凝冷却器而未冷凝的馏分再经过第二级冷凝冷却器进一步冷却至20～60℃后，进入与该第二级冷凝冷却器相连的第二级油水分离罐进行油水气的分离，利用凝结水泵抽出凝结水，冷凝下来的液体馏分是汽油轻馏分，经过轻馏分汽油泵从该油水分离罐中抽出，与被采出的汽油重馏分混合。

在石油炼制过程中，石油烃类混合物的分离大都通过蒸馏过程。通过在蒸馏塔顶送入轻组分含量较高、温度较低的液相回流，在塔底产生轻组分含量低且温度高的气相回流，从而在蒸馏塔内的塔板上逐级建立烃类物料的温度梯度(自塔底至塔顶温度逐级下降)和浓度梯度(气、液相物流的轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大)。由于这两个梯度的存在，在每一级塔板上气液相的接触过程中，由下而上较高温度、较低轻组分浓度的气相与由上而下较低温度、较高轻组分浓度的液相相互接触，进行传质和传热，达到平衡而产生新的平衡的气、液两相，使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提浓。经过在各级塔板上的多次气、液相逆流接触，最后实现轻、重馏分的有效分离。

根据上述的石油馏分蒸馏原理，申请人认为针对石油蒸馏过程中相邻馏分汽柴油的分离，如果在蒸馏塔顶采取油气二级冷凝冷却系统代替目前的油气一级冷凝冷却系统，使原来的汽油全馏分冷凝为轻重两个馏分，用汽油重馏分回流代替原来的汽油全馏分回流，同时减少塔顶循环回流量，由于汽油重馏分中的柴油馏分含量大于汽油全馏分中的柴油馏分含量，势必会增加塔板上液相中柴油馏分的浓度，提高塔内气液相之间柴油馏分的传质效率，使柴油尽可能的少进入到汽油馏分中，从而达到提高汽柴油之间的分离精确度及柴油馏分收率的目的。

本发明通过对现有石油蒸馏装置进行优化设计(使塔顶油气经过二级冷凝冷却系统)，调整蒸馏过程中馏分产物抽出方式、回流方式和蒸馏塔取热方式，从而实现汽油馏分和柴油馏分分离精确度的提高，在保证柴油馏分闪点、干点和凝固点等性能指标满足标准要求的前提下，可尽量使汽油馏分中的柴油组分进入到柴油馏分中，从而提高柴油收率和柴汽比，满足市场对柴油日益增多的需求。

根据本发明的方法，进入石油蒸馏塔进行蒸馏的石油馏分包括原油，或者原油经延迟焦化、催化裂化、或加氢裂化/精制等装置反应系统送出的油气混合物。

本发明的技术特征在于不改变目前炼油工艺中对石油馏分的蒸馏或分馏工艺条件，即，仅在原有石油蒸馏塔的塔顶常规冷凝冷却系统上经过适当改造设计，建立塔顶油气二级冷凝冷却系统，石油馏分进入原有石油蒸馏塔，按照通常的条件进行蒸馏，但塔顶流出的汽油馏分和不凝气(富气)是进入所述油气二级冷凝冷却系统。

根据本发明的方案，汽油馏分和不凝气在塔顶经过第一级冷却器冷却到60～90℃，优选为70～80℃，进入第一级油水分离罐进行油水气的分离，凝结水由凝结水泵抽离分离罐；冷凝下来的液体馏分是汽油重馏分，经过重馏分汽油泵从分离罐中抽出，使该汽油重馏分的大部分被回流至蒸馏塔或分馏塔顶部的塔盘，其余部分则作为汽油产品采出，同时减少塔顶循环回流量。经第一级油水分离罐分离出的汽油重馏分馏程范围为80～200℃，优选地，该汽油重馏分中用于塔顶回流量为采出汽油馏分流量的2.5～3.5倍，而塔顶循环回流量则控制为采出汽油馏分流量的0.5～1.0倍。

对于石油馏分在蒸馏塔中的处理工艺，除减少塔顶循环回流量外，其余不需特别限制，例如，可以控制石油蒸馏常压塔或分馏塔顶部温度在95～105℃，优选值为98～102℃。

在第一级冷凝冷却系统中未冷凝的油气再次经过第二级冷凝冷却器进一步冷凝冷却至20～60℃，优选为30-40℃，进入第二级油水分离罐进行油水气的分离，凝结水由凝结水泵抽离分离罐，不凝气送出蒸馏系统进入下游处理工序；冷凝下来的液体馏分是汽油轻馏分，馏程范围为20～100℃，经过轻馏分汽油泵从分离罐中抽出，不进行回流而是作为汽油产品与第一级冷凝后采出的重馏分汽油混合成为最终的汽油产品。

本发明还提供了用于上述提高炼油过程中柴汽比的方法的蒸馏装置，其包括蒸馏塔和塔顶油气二级冷凝冷却系统，所述油气二级冷凝冷却系统分别包括有冷凝冷却器和油水分离罐，且，第一级冷凝冷却器串接于蒸馏塔顶与第一级油水分离罐之间的管路中，第二级冷凝冷却器串接于第一级油水分离罐与第二级油水分离罐之间的管路中，第一级和第二级油水分离罐还分别与一凝结水泵连通，第一级油水分离罐的汽油重馏分出口管路通过重馏分汽油泵分别与蒸馏塔顶和汽油产品采出口相连，第二级油水分离罐的汽油轻馏分出口管路通过轻馏分汽油泵与第一级油水分离罐的汽油产品采出口相通。

其中，用于蒸馏石油馏分的蒸馏塔包括石油蒸馏常压塔、延迟焦化分馏塔、催化裂化分馏塔、或加氢裂化/精制分馏塔等石油馏分的蒸馏装置。

本发明的蒸馏装置中，所采用的蒸馏塔为炼油工业常用的各种蒸馏或分馏塔，即，所述蒸馏塔上部设置有液相回流系统，塔釜设置有用于分离柴油馏分的汽提装置。

本发明所提供的提高炼油过程中柴汽比的方法，其优点在于，直接利用原有石油蒸馏装置，只需将塔顶常规冷凝冷却系统改造设计，建立塔顶油气二级冷凝冷却系统，通过调整蒸馏过程中汽油馏分抽出方式、回流方式和取热方式，实现汽油馏分和柴油馏分分离精确度的提高，在不损失轻质油收率、保证柴油馏分闪点、干点和凝固点等性能指标满足标准要求的前提下，可尽量使汽油馏分中的柴油组分进入到柴油馏分中，从而提高了柴油收率和柴汽比。

附图说明

图1为本发明具体实施例的示意图，图中所示的蒸馏塔1可以是石油蒸馏常压塔、延迟焦化分馏塔、催化裂化分馏塔、或加氢裂化/精制分馏塔等。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明，但不能构成对本发明实施范围的限定。

如图1所示的本发明流程图，在炼油工艺中，石油蒸馏塔1中的气相烃类组分自下而上穿过塔盘与回流液相组分接触，经过传质、传热后到达塔顶，由塔顶油气管路2进入第一级油气冷凝冷却器3冷却至60～90℃(优选为70～80℃)，然后进入第一级油水分离罐4进行油水气的分离，凝结水由凝结水泵6抽离分离罐，经管路5送到下游装置。冷凝下来的液体馏分是汽油重馏分(馏程范围为80～200℃)，经过管路7由重馏分汽油泵8从第一级油水分离罐4中抽出，该汽油重馏分一部分经管路9回流至蒸馏塔1的顶部塔盘上，另一部分则经过汽油重馏分再冷却器11冷却至20～60℃，优选为30～40℃，由管路21经过阀22流入汽油产品采出管路23而与阀20来的汽油轻馏分混合后作为产品送出装置。具体地，该汽油重馏分中用于塔顶回流量为采出汽油馏分流量的2.5～3.5倍，优选为2.7～2.8倍，而塔顶循环回路28的循环回流量则通过阀26调整控制为采出汽油馏分流量的0.5～1.0倍，优选为0.7～0.8倍。

蒸馏过程控制塔顶部温度在95～105℃，优选为98～102℃。

由第一级油水分离罐4引出的未冷凝油气经管路12进入第二级油气冷凝冷却器13被冷却至20～60℃，优选为30-40℃，然后进入第二级油水分离罐14进行油水气的分离，凝结水由凝结水泵16抽离分离罐，经管路15送到下游装置。未冷凝气体成为不凝气由管路17引出到下游气体处理装置。冷凝下来的液体馏分是汽油轻馏分(馏程范围为20～100℃)，经过管路18由轻馏分汽油泵19经阀20进入汽油产品采出管路23而与从阀22流入的汽油重馏分混合后作为产品送出装置。

本发明的优点为通过对目前的石油蒸馏系统进行优化设计，调整蒸馏过程馏分产物抽出方式、回流方式和取热方式，从而实现汽油馏分和柴油馏分分离精确度的提高，在保证柴油馏分闪点、干点和凝固点等性能指标满足标准要求的前提下，可尽量使汽油馏分中的柴油组分进入柴油馏分，从而提高柴油收率和柴汽比，满足市场对柴油日益增多的需求。

实施例1

为验证本发明的效果，采用图1所示的工艺流程，在某炼油厂的100万吨/年重油催化裂化分馏塔装置上进行工业试验，试验时间一年，其中1-4月为原工艺(塔顶设置油气一级冷凝冷却系统)操作，5-12月改用图1所示的工艺，试验工艺条件按照上述的优选方案，相关的试验结果列于表1-表3。

采用本发明工艺，在汽、柴油馏分分割点基本不变(即分馏塔顶操作温度基本不变)的情况下，催化柴油收率平均从25wt％增加到32wt％以上，提高了7个百分点左右，柴汽比从0.6提高到0.8～1.0，提高了0.2～0.4，轻质油收率没有损失。详细可见表1。

表1产品分布和柴汽比的变化，m％

表2列出了催化汽油基本性质，从中可以看出，该分馏塔装置在采用本发明前后，尽管汽油的恩氏蒸馏90％馏出温度和干点温度(所采数据点的平均值)分别由157.8℃和182.5℃降低到了140.5℃和164.7℃，但汽油的蒸汽压和辛烷值(RON)基本没有变化。

表3列出了该装置采用该发明前后的催化柴油的基本性质，从中可以看出，该分馏塔装置在采用本发明前后，柴油的馏程对应汽油恩氏蒸馏数据的变化而有所变化，其恩氏蒸馏初馏点温度和10％馏出温度(所采数据点的平均值)分别由171.6℃和214.9℃降低到了159.4℃和196.9℃，但是，柴油的闪点在采用本发明前后都是57.3℃，没有变化，凝点也基本没有变化，分别为-2.7℃和-0.8℃。对使用该发明前后的分离精确度进行平均可知，采用本发明前的1～4月份分离精确度平均为-10.9℃，采用本发明后的5月份～12月份分离精确度平均为-5.3℃。这说明采用该发明可有效地将汽油馏分中的柴油组分压入了柴油馏分中，在保持汽柴油性质不变的情况下，提高了柴油收率和柴汽比，实现了不同馏分产品之间有效组分的有效调整。

表2催化汽油的基本性质对比

表3催化柴油的基本性质对比

最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1. 一种提高炼油过程中柴汽比的方法，该方法包括对石油馏分进行蒸馏，维持塔顶馏分循环回流，使汽油馏分从蒸馏塔顶流出，同时从侧线收取柴油馏分，其特征在于，该方法利用塔顶设置了油气二级冷凝冷却系统的石油蒸馏塔，并进一步包括如下步骤：

使蒸馏塔顶流出的汽油馏分和不凝气经过与塔顶连通的第一级冷凝冷却器冷却到60～90℃后，进入与该第一级冷凝冷却器相连的第一级油水分离罐进行油水气的分离；利用凝结水泵抽出凝结水，冷凝下来的液体馏分是汽油重馏分，经过重馏分汽油泵从该油水分离罐中抽出；

使该被抽出的汽油重馏分一部分从蒸馏塔顶回流，另一部分作为汽油产品被采出；

来自第一级冷凝冷却器而未冷凝的馏分再经过第二级冷凝冷却器进一步冷却至20～60℃后，进入与该第二级冷凝冷却器相连的第二级油水分离罐进行油水气的分离，利用凝结水泵抽出凝结水，冷凝下来的液体馏分是汽油轻馏分，经过轻馏分汽油泵从该油水分离罐中抽出，与被采出的汽油重馏分混合成为汽油产品。

2. 如权利要求1所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，所述石油馏分包括原油，或者原油经延迟焦化、催化裂化、加氢裂化/精制反应系统送出的油气混合物。

3. 如权利要求1所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，该汽油重馏分中用于塔顶回流量为采出的汽油馏分流量的2.5～3.5倍，同时，控制塔顶循环回流量为采出汽油馏分流量的0.5～1.0倍。

4. 如权利要求1所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，经第二级油水分离罐分离出的汽油轻馏分馏程范围为20～100℃。

5. 如权利要求3所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，汽油重馏分中用于塔顶回流量为采出汽油馏分流量的2.7～2.8倍。

6. 如权利要求3所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，控制塔顶循环回流量为采出的汽油馏分流量的0.7～0.8倍。

7. 如权利要求1所述的提高炼油过程中柴汽比的方法，其中，使蒸馏塔顶流出的汽油馏分和不凝气经过第一级冷凝冷却器冷却到70～80℃。

8. 用于实现权利要求1-7任一项所述的提高炼油过程中柴汽比的方法的蒸馏装置，其包括蒸馏塔和连通塔顶的油气二级冷凝冷却系统，所述油气二级冷凝冷却系统包括有冷凝冷却器和油水分离罐，且，第一级冷凝冷却器串接于蒸馏塔顶与第一级油水分离罐之间的管路中，第二级冷凝冷却器串接于第一级油水分离罐与第二级油水分离罐之间的管路中，第一级和第二级油水分离罐还分别与凝结水泵连通，第一级油水分离罐的汽油重馏分出口管路通过重馏分汽油泵分别与蒸馏塔顶和汽油产品采出口相连，第二油水分离罐的汽油轻馏分出口管路通过轻馏分汽油泵与第一级油水分离罐的汽油产品采出口相通。

9. 如权利要求8所述的蒸馏装置，其中，用于蒸馏石油馏分的蒸馏塔包括石油蒸馏常压塔、延迟焦化分馏塔、催化裂化分馏塔、或加氢裂化/精制分馏塔。

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