CN102311754A - 一种原油减压蒸馏方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油减压蒸馏方法及装置，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置闪蒸塔，取消转油线，减压蒸馏原料经过减压炉加热后直接进入闪蒸塔，闪蒸塔内引入少量汽提气体，闪蒸塔内经气液分离的液相，即闪底油，引入减压蒸馏塔；闪蒸塔顶排出的气相，即闪顶气，闪顶气冷凝为液相后引出装置。在闪蒸塔塔底引入高温氢气或惰性气体。本发明减压炉后带有高温氢气或惰性气体汽提的闪蒸塔的减压蒸馏方法及装置，一方面提高了减压馏分油的收率，另一方面还取消了常规减压转油线，降低了减压塔操作负荷，减压塔塔径可以适当缩小，从而节省设备投资，降低了操作费用。

Description

一种原油减压蒸馏方法和装置

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的工艺方法和装置。

技术背景

原油常减压蒸馏是炼油厂的“龙头”装置，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。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塔，常压塔底油经减压炉加热由减压转油线送到减压塔，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。

随着经济的发展，世界石油需求量的逐年增加，同时，世界原油资源供应中重油和超重油的比例逐步增加，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。随着我国国民经济的发展，我国石油消费总量在2020年预计突破6.5亿吨，我国原油的对外依存度将达到50％～60％。因此，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。

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；(2)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；(5)开发新型高效的气体和液体分布器；(6)采用强化原油蒸馏法等。

US7172686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，但一定程度上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。

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。

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。

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。

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，本发明提供一种原油减压蒸馏工艺方法和装置，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。

本发明减压蒸馏方法包括：在减压炉与减压蒸馏塔之间设置闪蒸塔，取消常规的减压转油线。减压蒸馏原料经过减压炉加热后进入闪蒸塔，在闪蒸塔内进行气液分离，闪蒸塔底排出的液相(以下称闪底油)即闪底油引入减压蒸馏塔，闪蒸塔顶排出的气相(以下称闪顶气)即闪顶气排出闪蒸塔并冷凝为液相后引出装置。

本发明减压蒸馏方法中，在闪蒸塔塔底引入占进料重量1％～3％的高温(380℃～400℃)氢气或氮气，或者引入过热蒸汽(300℃～350℃)。

本发明减压蒸馏方法中，闪顶气与进入减压炉之前的减压蒸馏原料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。减压蒸馏原料一般为常压蒸馏塔塔底油(以下称常底油)。

本发明减压蒸馏方法中，取消了常规减压蒸馏中减压转油线的设置，在减压炉和减压塔之间设置立式闪蒸塔，闪蒸塔与减压炉、减压蒸馏塔之间可以紧凑设置，无需考虑设置不小于15米的转油线设置。立式闪蒸塔主要用于气液分离和轻馏分的再次闪蒸，塔中可以设置1～3块塔板塔板。

本发明减压蒸馏方法中，其它技术内容，如减压炉、减压蒸馏塔是本领域技术人员熟知的技术内容。

本发明减压蒸馏方法使用的装置包括减压炉、减压闪蒸塔和减压蒸馏塔，减压炉和减压蒸馏塔之间取消转油线，减压炉出口直接连接闪蒸塔，闪蒸塔底部液相出料通过管道引入减压蒸馏塔，闪蒸塔顶部与减压蒸馏原料换热装置以管道连通。可以设置一套抽真空系统，减压蒸馏塔和闪蒸塔用一套抽真空系统抽真空操作，可以设置控制装置，分别控制减压蒸馏塔和闪蒸塔的真空度；也可以设置两套抽真空系统，减压蒸馏塔和闪蒸塔分别抽真空操作。闪蒸塔的真空度控制设置在闪顶气冷凝器之后的气液分离罐上。闪蒸塔和减压蒸馏塔的抽真空操作可以采用本领域常规的方法和设备。闪蒸塔下部设置气体分布器，用于引入汽提气。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过在减压炉和减压塔之间设置减压闪蒸塔，改善了进料气液分离。

2)减压闪蒸塔引入高温氢气或氮气等，强化了闪蒸塔汽提作用，使渣油中更多的轻馏分油从渣油中蒸发出来，一方面提高了减压蒸馏工艺轻油收率；另一方面降低了减压塔负荷。研究表明，虽然在闪蒸塔引入的气体需要由真空设备抽出闪蒸塔，表面上看增加了真空设备的工作负荷，但此处增加的负荷可以在减压蒸馏塔中降低的负荷弥补，总的负荷基本不增加。

3)减压炉的炉出口直接连通减压闪蒸塔，闪蒸塔底部液相出料引入减压塔。缩短了常底油加热-进入减压塔的工艺流程，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。

4)减压炉炉出口直接连通减压闪蒸塔，闪蒸塔底部液相出料引入减压塔。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)闪底油单独进入减压蒸馏塔，闪顶气不进入减压蒸馏塔，大幅降低减压蒸馏塔的处理负荷，消除了减压塔处理量的“瓶颈”，有利于旧装置的扩能改造。

6)闪底油单独进入减压蒸馏塔，一定程度上减少了减压塔所需的理论板，可以适当减少塔高及塔径，节省装置投资。

7)闪底油单独进入减压蒸馏塔，闪顶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。

8)闪底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。

9)闪顶气和常底油进行换热，降低了减压炉负荷，降低装置能耗。

10)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。

具体实施方式

本发明方法在减压炉出口直接连通一个闪蒸塔，闪蒸塔塔底有汽提设施。闪蒸塔底部液相出料引入减压塔。减压炉加热气化率很高的气液混合进料在闪蒸塔高真空度的条件下进行气液闪蒸分离，闪顶气由罐顶经与减压炉进料换热，再经冷却器冷却为全液相后，作为产品液相出料。闪底油直接进入减压蒸馏塔进料段，在带有塔底汽提蒸汽的减压蒸馏塔内进一步进行分馏，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏分油，减压渣油由塔底抽出，塔顶连接抽真空系统。取消传统的转油线，仅使用少量普通管道。

常底油先经进料/闪顶气换热器换热升高温度后进入减压炉，在减压炉内温度加热到390℃～400℃后，常底油气化率达到50％～60％(质量百分比，下同)，然后进入减压闪蒸塔，在闪蒸塔足够大的空间和闪蒸塔塔底汽提气体或蒸汽的汽提作用下，气液混合进料在减压闪蒸塔内气液进行充分的分离和挥发，混合进料中更多的轻组分挥发为气相。气相经罐顶破沫除雾网由罐顶排出与常底油在进料/闪顶气换热器换热降温，再经闪顶气冷凝器冷却为全液相作为闪顶产品出料。液相闪底油直接进入减压蒸馏塔进料段，在汽提蒸汽和减压蒸馏塔顶抽真空系统的作用下进行减压蒸馏，得到塔中侧线产品和出料。减压渣油由减压塔底出料。减压闪蒸塔和减压蒸馏塔分别有液位检测显示。

本发明中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；可以是湿式蒸馏，也可以式微湿式蒸馏；侧线出料数目根据需要具体设置。

本发明减压炉后带有汽提的闪蒸塔的减压蒸馏方法及设备，改进了原油减压蒸馏工艺，把在减压炉内较低压力加热气化率达到50％～60％的混合进料在减压闪蒸塔中进行气液分离和更进一步液相挥发，不用再设过长减压转油线低速段进行气液分离(现有技术要求转油线低速段长度为15m)，避免了粗管径、大管长低速段所造成的转油线横向热位移和占地面积大等不足。闪蒸塔顶气相和减压炉进料进行换热、冷凝后直接排出装置，液相单独进入减压蒸馏塔。从而减少了减压蒸馏塔的处理负荷，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，同时大幅降低了减压蒸馏塔顶冷凝和抽真空负荷；而且可以避免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。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2％～5％(质量)，而且闪蒸塔顶占进料质量50％～60％的油气含有的显热和潜热足以把常底油换热到390℃～400℃，大大节省减压炉的负荷。

本发明在装置开工时，可以开大减压炉负荷，加热进料到390℃～400℃，保证减压蒸馏操作。开工稳定后，充分利用高温闪顶气的显热和潜热给常底油加热，可以降低减压炉的负荷，实现装置节能。

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。

减压部分装置的处理量为120万吨/年，减压流程包括减压炉、闪蒸塔、减压塔。闪蒸塔操作压力控制为8kPa～10kPa，塔底引入占进料质量1％～3％的氢气，氢气管线从减压炉炉膛穿过，氢气加热升温到380℃～450℃。减压塔为规整填料塔，采用湿式工艺操作，塔底吹汽量为塔进料质量的1％，塔顶操作压力为1.315kPa，全塔压降为600Pa～750Pa。

常底油以150吨/小时进料入减压蒸馏装置，经减压炉加热到390℃～400℃后进入到减压闪蒸塔中。取消转油线，闪蒸塔直接与减压塔连接，闪蒸塔压力为10kPa。绝热闪蒸后闪顶气占进料质量的50.15％，闪底油进入减压塔，从减压塔侧线抽出产品。减压渣油从塔底出料。塔顶油气经冷凝器冷却，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

从表中可见，在设备投资方面方案A虽然多用一台换热器，但减压塔塔径较小，投资减少，相应的塔内件及填料投资也将减少；而且真空泵功率远远低于方案B；在装置能耗方面方案B虽然减压炉负荷略低与方案A，但在蒸汽消耗、塔顶冷凝和抽真空负荷高于方案A，且没有回收能量；在减压拔出率方面方案A的结果远远好于方案B，深拔的程度也相对较高。

实施例2：

本发明的方法用于某原油常减压装置的扩能改造，常压部分与常规常减压装置相同，减压部分主要包括减压炉、闪蒸塔、减压塔。

减压塔为规整填料塔，塔顶操作压力为1.315kPa，全塔压降为600Pa～750Pa。

闪蒸塔操作压力控制为8kPa～10kPa，塔底引入占进料质量1％～2％的氢气，氢气管线从减压炉炉膛穿过，加热氢气到380℃～450℃。

常底油进入减压蒸馏装置，经减压炉加热到390℃～400℃后进入到减压闪蒸塔中。取消转油线，闪蒸塔直接与减压塔连接，闪蒸塔压力为10kPa，绝热闪蒸后闪顶气占进料质量的50.2％，闪底油进入减压塔，从减压塔侧线抽出产品。塔底出减压渣油。

该装置扩能改造减压部分保留原来的减压炉和减压塔，对减压塔内件和填料进行改造。拆除转油线低速段，新增主体设备为减压闪蒸塔、常底油进料/闪顶气换热器。改造后装置减压部分加工能力可提高20％～50％(质量)，装置能耗降低3％～5％，减压渣油收率降低2％～5％(质量)。

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)对某常减压装置减压部分改造情况进行模拟研究的数据对比。

方案A和方案B比较情况

从表中可以看出，采用方案A对旧装置进行扩能改造比方案B新建设备较少，工程改造量小，从而工程投资较少，改造工期短；装置收益上也明显较好。方案A具有较大的整改优势。

Claims (7)

1.一种原油减压蒸馏方法，其特征在于：在减压炉与减压蒸馏塔之间设置闪蒸塔，取消常规的减压转油线，减压蒸馏原料经过减压炉加热后进入闪蒸塔，在闪蒸塔内进行气液分离，闪蒸塔底排出的液相即闪底油引入减压蒸馏塔，闪蒸塔顶排出的气相即闪顶气排出闪蒸塔并冷凝为液相后引出装置；

其中：在闪蒸塔塔底引入占进料重量1％～3％的氢气、氮气或过热蒸汽。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在闪蒸塔塔底引入的氢气或氮气的温度为380℃～400℃，过热蒸汽的温度为300℃～350℃。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：闪蒸塔为立式闪蒸塔，闪蒸塔中设置1～3块塔板。

4.一种减压蒸馏装置，其特征在于：包括减压炉、减压闪蒸塔和减压蒸馏塔，减压炉和减压蒸馏塔之间取消转油线，减压炉出口直接连接闪蒸塔，闪蒸塔底部液相出料通过管道引入减压蒸馏塔，闪蒸塔顶部与减压蒸馏原料换热装置以管道连通，闪蒸塔下部设置气体分布器。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于：设置一套抽真空系统，减压蒸馏塔和闪蒸塔用一套抽真空系统抽真空操作，设置控制装置，分别控制减压蒸馏塔和闪蒸塔的真空度。

6.按照权利要求4所述的装置，其特征在于：设置两套抽真空系统，减压蒸馏塔和闪蒸塔分别抽真空操作。

7.按照权利要求4所述的装置，其特征在于：闪蒸塔的真空度控制设置在闪顶气冷凝器之后的气液分离罐上。