CN102311770A - 一种减压闪蒸罐及减压蒸馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压闪蒸罐及原油减压蒸馏方法。减压闪蒸罐包括罐体，在减压闪蒸罐上部气相区设置一个超重力旋转蒸发器，旋转蒸发器固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。本发明原油减压蒸馏方法中，在减压炉与减压蒸馏塔之间设置上述减压闪蒸罐，减压蒸馏原料经过减压炉加热后进入减压闪蒸罐，在减压闪蒸罐内进行蒸发和气液分离，减压闪蒸罐底排出的液相即闪底油引入减压蒸馏塔，减压闪蒸罐顶排出的气相即闪顶气排出闪蒸罐并冷凝为液相后引出装置。本发明减压闪蒸罐及原油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，降低装置能耗。

Description

一种减压闪蒸罐及减压蒸馏方法

技术领域

本发明属于石油炼制领域，涉及一种减压闪蒸罐及减压蒸馏方法，具体地说涉及一种有利于提高原油减压蒸馏的拔出率、降低能耗的减压蒸馏方法和装置。

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。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。

CN03108050.2公开了一种石油常减压蒸馏工艺，减压部分采用二级减压蒸馏，通过新增加一级减压蒸馏塔，分别转移部分常压负荷和减压负荷至一级减压分馏塔，以满足装置提高加工量的要求，取得了较好的效果。但是由于新增加了一级减压分馏塔和减压炉，装置投资比较大。

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。

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。

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。

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种减压闪蒸罐及原油减压蒸馏方法，使用本发明的闪蒸罐及减压蒸馏方法有利于提高减压拔出率，降低能耗，提高装置经济效益。

本发明减压闪蒸罐包括罐体，罐体内包括上部的气相区和下部液相区，在气相区上部设置物料分布器，在物料分布器下方设置超重力旋转蒸发器，超重力旋转蒸发器固定在罐体纵向轴心位置的转轴上。

本发明减压闪蒸罐中的超重力旋转蒸发器为圆台形结构，其上底面圆的外径D略小于闪蒸罐内径φ，一般为闪蒸罐内径的70％～98％，下底面圆的直径为闪蒸罐内径的20％～60％。圆台形旋转蒸发器距闪蒸罐下部液相区有200mm～600mm的高度。圆台形超重力旋转蒸发器可以采用本领域常规的超重力旋转床构成，如由金属丝网制作或填充在金属筛网内的填料构成等。超重力旋转蒸发器的转轴采用电机驱动或磁力驱动。

本发明减压闪蒸罐的罐体上设置进料口、闪蒸气出料口和闪蒸液相排出口。进料口设置在罐上部气相区旋转蒸发器的上部，通过入口分布器将进料引入罐内进行气液分离，气相上升由设置在罐顶部的闪蒸气出料口排出，液相降落到超重力旋转蒸发器上。闪蒸液相出料口设置在闪蒸罐底部。在闪蒸气出料口也可以设置除沫网。超重力旋转蒸发器的转速可以根据进料的性质、装置的规模及操作要求确定，一般可以为30～600转/分。

本发明减压闪蒸罐的进料口处的入口分布器采用环管式进料分布器，流体出口形成的环面直径应小于旋转蒸发器上底面的直径，如可以为旋转蒸发器上底面直径的10％～60％，保证下降的液相完全分布到旋转蒸发器上。

本发明原油减压深拔方法包括如下内容：在减压炉与减压蒸馏塔之间设置减压闪蒸罐，减压蒸馏原料经过减压炉加热后进入减压闪蒸罐，在减压闪蒸罐内进行蒸发和气液分离，减压闪蒸罐底液相出料口排出的液相(以下称闪底油)即闪底油引入减压蒸馏塔，减压闪蒸罐顶闪蒸气出料口排出的气相(以下称闪顶气)即闪顶气排出闪蒸罐并冷凝为液相后引出装置。本发明原油减压蒸馏方法中使用的减压闪蒸罐为本发明上述带有超重力旋转蒸发器的减压闪蒸罐。

本发明原油减压蒸馏方法中，减压蒸馏原料(一般为常压渣油)进入减压闪蒸罐，由一个初始分布器进行气液分离分布，气相上升由罐顶闪蒸气出料口排出，液相分配到超重力旋转蒸发器上，在高速旋转的超重力蒸发器形成的超重力空间，液相中的气相或相对较轻的组分在高真空、高温的条件下从液相中逸出，一方面使进料渣油中的气相得到完全分离，另一方面使渣油中更多的轻组分蒸发出来，从而提高了减压蒸馏的拔出率。未气化蒸发的液相进入闪蒸罐底部液相区，从闪蒸罐液相出料口排出。闪蒸罐液相区有液位控制。

本发明原油减压蒸馏的方法中，取消了常规常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减压闪蒸罐，闪蒸罐与减压炉、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。立式闪蒸罐主要用于减压炉加热后渣油气液两相混合流的气液分离，以及使更多的轻馏分从渣油中蒸发出来，以提高减压蒸馏过程的拔出率。

本发明原油减压蒸馏的方法中，其它技术内容，如常压蒸馏塔、减压炉、减压蒸馏塔等是本领域技术人员熟知的技术内容。

本发明原油减压蒸馏的方法中，可以设置一套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐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罐的真空度；也可以设置两套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐分别抽真空操作。减压闪蒸罐的真空度控制设置在闪顶气冷凝器之后的气液分离罐上。减压闪蒸罐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。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用结构适宜的减压闪蒸罐，使液滴在超重力作用下提高闪蒸效果，一方面可以提高气液分离效果，另一方面可以明显提高进料中轻组分的蒸发率，有利于提高原料减压蒸馏过程的拔出率，降低减压蒸馏塔的操作负荷。

2、减压炉炉出口直接连通减压减闪蒸罐，减压闪蒸罐底部液相出料引入减压蒸馏塔。缩短了常压渣油加热一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。

3、通过在减压炉和减压塔之间设置减压闪蒸罐，闪蒸罐内设置气液分布装置，改善了进料气液分离。

4、减压炉炉出口直接连通减压闪蒸罐，闪蒸罐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，闪蒸罐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。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。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。

6、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。

7、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。

8、本发明工艺技术先进合理，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。

附图说明

图1为本发明一种原油减压蒸馏的方法的流程示意图；

图2为本发明减压闪蒸罐结构示意图。

其中1为预处理后原油，2为减压炉，3为减压蒸馏塔，4为减压闪蒸罐，5为常压蒸馏塔，6为常底油/闪顶气换热器，7为汽提蒸汽，8为闪顶产品，9为减压塔抽真空系统，10为减压馏分油，11为常顶产品，12为减压渣油，13为闪底油，14为闪顶气冷凝器，15为常底油，16为常压馏分油，17常压炉，18闪蒸罐入口分布器，19为超重力旋转蒸发器，20为转轴，21为闪底油出口，22为闪顶气出口。

具体实施方式

结合附图1，本发明方法的一种工艺过程为：预处理后原油1经过常压加热炉17升温到360℃～370℃进入常压蒸馏塔5，蒸馏出常顶产品11和各侧线常压馏分油16。常压渣油15和闪顶气换热升温后进入减压炉2加热到380℃～400℃，由减压闪蒸罐气液分离器18进入减压闪蒸罐，进行初步的气液分离。气相上升由罐顶闪顶气出料口22排出，经过常底油/闪顶气6换热-闪顶气冷凝器14冷凝后，进行气液分离，分离出的液相作为闪顶产品8，气相连接抽真空系统控制闪蒸罐残压为1.5kPa～4.0kPa；液相均匀分布到超重力旋转蒸发器19上，在高速旋转的蒸发器形成的超重力空间，液相中的气相或相对较轻的组分在闪蒸罐内高真空、高温的条件下在极短的时间内从液相中逸出，逸出来的气相分子和气液分布器分布下来的液相完成气液传质、传热，混合到闪蒸罐闪顶气中成为闪顶产品。未被蒸发的物料则在降落到闪蒸罐液相区，作为闪底油13从闪蒸罐液相出料口21排出，作为闪底油13进入减压蒸馏塔3。减压塔底吹入汽提蒸汽7，塔顶连接抽真空系统，保持塔顶压力在1.0kPa～3.0kPa。蒸馏出减压馏分油10，减压渣油12从塔底排出。

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。本发明中的常压蒸馏塔、减压闪蒸罐、减压蒸馏塔分别有塔底液位控制系统。

结合附图2，升温为380℃～400℃的常底油进入减压闪蒸罐4，由闪蒸罐气液分离器18进行初步的气液分离，气相从闪蒸罐闪顶气出口22排出，液相下降到超重力旋转蒸发器19上，超重力旋转蒸发器固定在靠电机驱动或磁力驱动的转轴20上。在高速旋转的蒸发器形成的超重力空间，液相中的气相或相对较轻的组分在闪蒸罐内高真空、高温的条件下在极短的时间内从液相中逸出，逸出来的气相分子和气液分布器分布下来的液相完成气液传质、传热，混合到闪蒸罐闪顶气中从闪蒸罐气相出口22排出，成为闪顶产品8。未被蒸发的物料则在降落到闪蒸罐液相区，作为闪底油13从闪蒸罐液相出料口21排出。

本发明中的减压闪蒸罐的进料分布器为环管状孔式分布器，也可以采用其他性能良好的进料分布器。分布器出料口形成的环面直径d等于或略小于旋转蒸发器上底面直径D。

本发明减压炉后带有超重力旋转蒸发器的减压闪蒸的减压蒸馏方法和设备，改进了原油常减压蒸馏工艺，把减压炉加热气化含有45％～55％气相的混合进料在减压闪蒸罐中进行气液分离，而且利用高速旋转的蒸发器产生的超重力空间使渣油中的轻馏分尽可能蒸发，大大提高了馏分油拔出率。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％～6％，而且闪蒸罐顶占进料45％～55％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。

Claims (10)

1.一种减压闪蒸罐，包括罐体，罐体内包括上部的气相区和下部液相区，在气相区上部设置物料分布器，其特征在于：在物料分布器下方设置超重力旋转蒸发器，超重力旋转蒸发器固定在罐体纵向轴心位置的转轴上。

2.按照权利要求1所述的减压闪蒸罐，其特征在于：旋转蒸发器为圆台形结构，其上底面圆的直径为闪蒸罐内径的70％～98％，下底面圆的直径为闪蒸罐内径的20％～60％。

3.按照权利要求1或2所述的减压闪蒸罐，其特征在于：超重力旋转蒸发器由金属丝网制作或填充在金属筛网内的填料构成。

4.按照权利要求1所述的减压闪蒸罐，其特征在于：旋转蒸发器与闪蒸罐下部液相区的距离为200～600mm。

5.按照权利要求1所述的减压闪蒸罐，其特征在于：超重力旋转蒸发器的转速为30～600转/分。

6.按照权利要求1所述的减压闪蒸罐，其特征在于：减压闪蒸罐的罐体上设置进料口、闪蒸气出料口和闪蒸液相排出口，进料口设置在最上位置旋转蒸发器的上部，进料口处设置入口分布器，闪蒸气出料口设置在罐体的顶部，闪蒸气出料口处也可以设置破沫网，闪蒸液相排出口设置在罐体的底部。

7.一种原油减压深拔方法，其特征在于：在减压炉与减压蒸馏塔之间设置减压闪蒸罐，减压蒸馏原料经过减压炉加热后进入减压闪蒸罐，在减压闪蒸罐内进行蒸发和气液分离，减压闪蒸罐底排出的液相即闪底油引入减压蒸馏塔，减压闪蒸罐顶排出的气相即闪顶气排出闪蒸罐并冷凝为液相后引出装置；其中的减压闪蒸罐为权利要求1至6任何一权利要求所述的减压闪蒸罐。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：取消常规常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减压闪蒸罐。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：设置一套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐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罐的真空度。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：设置两套抽真空系统，减压蒸馏塔和减压闪蒸罐分别抽真空操作。

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