CN102443407A - 一种原油深拔工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油深拔工艺方法，部分减压渣油循环回到减压炉前，和常压蒸馏塔底重油混合进入设置在减压炉前的减压闪蒸塔，在减压闪蒸塔塔底引入占进料质量1％～3％的高温氢气、氮气或过热蒸汽；减压闪蒸塔顶气相经换热、冷凝为液相作为产品；减压闪蒸塔底油经减压炉加热后引入减压蒸馏塔进行减压蒸馏，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏分油，减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油，减压渣油一部分送出装置，一部分循环返回减压闪蒸塔进行回炼。本发明方法充分利用高温循环减压渣油所携带的热量和高温氢气的汽提作用，在减压闪蒸塔内把常底油中较轻的馏分蒸发出来。不仅降低了减压渣油的收率，而且降低了减压炉的负荷。

Description

一种原油深拔工艺方法

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深拔工艺方法。

技术背景

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℃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，在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，新建原油加工装置要求较高的切割深度，减压渣油中500℃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”，提高原油加工能力。

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；(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。

专利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。

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种原油深拔工艺方法，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。

本发明原油深拔工艺方法包括如下内容：部分减压渣油循环回到减压炉前，和常压蒸馏塔底重油(以下称常底油)即常底油混合进入设置在减压炉前的减压闪蒸塔，在减压闪蒸塔塔底引入占进料质量1％～3％的高温(380℃～400℃)氢气或氮气，或者过热蒸汽(300℃～350℃)。减压闪蒸塔顶气相(以下称闪顶气)即闪顶气经换热、冷凝为液相作为产品；减压闪蒸塔底油(以下称闪底油)即闪底油经减压炉加热到390℃～420℃，由减压转油线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减压馏分油，减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油，减压渣油一部分送出装置，一部分循环返回减压闪蒸塔进行回炼。

本发明原油深拔工艺中，循环渣油的循环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质量的20％～70％。

本发明原油深拔工艺中所述的减压闪蒸塔，主要用于气液分离和轻馏分的减压闪蒸，塔中可以设置1～3块塔板，也可以是空塔结构。塔顶操作压力通过闪顶气冷凝后分液罐上的气相出口控制，控制压力比减压蒸馏塔塔顶压力高2kPa～15kPa。

所述的减压闪蒸塔塔底引入的高温氢气或惰性气体或过热蒸汽可以利用减压炉辐射室或对流室的热量来发生，不必再设加热设备。

所述的减压闪蒸塔的闪顶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。

本发明原油深拔工艺及装置，预处理和常压部分与常规常减压蒸馏装置相同，减压部分主要包括减压闪蒸塔、减压炉、减压蒸馏塔。常压蒸馏塔、减压闪蒸塔和减压蒸馏塔分别有液位检测显示。

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。

本发明原油深拔工艺中，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。

本发明减压蒸馏塔和减压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塔分别抽真空操作。减压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。常底油中轻馏分在减压闪蒸塔中闪蒸出来，降低了减压蒸馏塔抽真空负荷，虽然用两套抽真空系统或一套抽真空系统供两设备使用，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，提高了减压馏分油收率，提高了装置的经济性。

2)常底油和循环渣油混合入减压闪蒸塔，利用高温渣油加热常底油，使其中较轻的馏分经减压闪蒸塔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，从而可以降低减压炉的负荷，降低装置能耗；此外，减压蒸馏塔气相负荷减少，塔径可以减小，有利于老装置的扩能改造。同时，轻馏分的减少也有利于降低转油线压降。

3)减压炉前减压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，在要求相同炉出口温度的前提下，有利于降低减压炉负荷，降低装置能耗。

4)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，使常底油和渣油中更多的轻馏分油蒸发出来，提高轻油收率。

5)利用闪顶气和装置内需要加热物流进行换热，降低装置能耗。

6)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。

附图说明

图1为本发明一种原油深拔工艺的流程示意图。

其中1为预处理后原油，2为减压炉，3为减压蒸馏塔，4为减压闪蒸塔，5为常压蒸馏塔，6为常底油，7为汽提蒸汽，8为闪顶产品，9为抽真空系统，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为闪顶气换热器，15为闪顶气冷凝器，16为常压馏分油，17为闪顶气分液罐，18为循环减压渣油，19为常压炉，20为闪顶气，21为高温氢气。

具体实施方式

本发明方法在减压炉2和常压蒸馏塔5之间设置一个减压闪蒸塔4。预处理后原油1经常压炉19加热到350℃～370℃进入常压蒸馏塔5进行常压蒸馏。塔顶得到常顶产品11，侧线抽出常压馏分油16，塔底抽出常底油6。常底油6和循环减压渣油18一起进入减压闪蒸塔4。闪蒸塔4塔底注入高温氢气21。闪蒸塔4塔顶闪顶气20由塔顶经闪顶气换热器14与装置内冷物流换热，再经闪顶气冷凝器15冷却后进入闪顶气分液罐17分液，分液罐底液相作为闪顶产品8液相出料，分液罐气相连接抽真空系统9控制减压闪蒸塔压力在5kPa～20kPa。闪底油13进入减压炉2加热升温到390℃～420℃，经减压转油线进入减压蒸馏塔3闪蒸段。在汽提蒸汽7和减压蒸馏塔顶抽真空系统9的作用下进行减压蒸馏，得到塔中侧线产品10出料。减压渣油经泵加压，一部分作为减压渣油12出料；另一部分作为循环渣油18返回减压闪蒸塔4进行回炼。

本发明减压渣油部分循环回减压炉前带有高温氢气汽提的闪蒸塔的原油深拔工艺及装置，改进了原油常减压蒸馏工艺，充分利用高温循环减压渣油所携带的热量和高温氢气的汽提作用，在减压闪蒸塔内把常底油中较轻的馏分蒸发出来。不仅降低了减压渣油的收率，而且降低了减压炉的负荷。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5～8个百分点(质量)，减压炉负荷降低10％～15％。

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℃～400℃，保证减压蒸馏正常操作。开工正常后，逐渐调整循环渣油量，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逐步加大循环渣油量，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，减压流程包括减压闪蒸塔、减压炉、减压蒸馏塔。减压闪蒸塔内设1～3块塔板，塔顶操作压力通过闪顶气冷凝后分液罐上的气相出口控制，控制压力比减压蒸馏塔塔顶压力高2kPa～15kPa，塔底吹入占进料质量1％～3％温度为380℃～400℃的氢气。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％(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℃～390℃的循环渣油一起进入减压闪蒸塔，在减压闪蒸塔绝热闪蒸后闪顶气占常底油30％～40％(质量)。闪底油经减压炉加热升温到392℃～420℃进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。一部分出装置，一部分循环回减压闪蒸塔。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和分液罐，但减压蒸馏塔塔径较小，投资减少，相应的塔内件及填料投资也将减少；在装置能耗方面方案B虽然在蒸汽消耗上略低与方案A，但减压炉负荷高于方案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。按减压渣油和减压馏分油200元/吨的差价计算，方案A一年(计8000小时)可以比方案B增加经济效益2169.6万元。

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，预处理和常压部分与常规常减压装置相同，减压部分主要包括减压闪蒸塔、减压炉、减压蒸馏塔。

减压蒸馏塔为规整填料塔，塔顶操作压力为1.315kPa，全塔压降为600Pa～750Pa。减压闪蒸塔为设置1～3块塔板的板式塔，塔顶操作压力通过闪顶气冷凝后分液罐上的气相出口控制，控制压力比减压蒸馏塔塔顶压力高2kPa～15kPa，塔底吹入占进料质量1％～3％温度为380℃～400℃的氢气。

常底油以150吨/小时进料入减压部分，与370℃～390℃的循环渣油一起进入减压闪蒸塔，在减压闪蒸塔绝热闪蒸后闪顶气占常底油30％～40％(质量)。闪底油经减压炉加热升温到392℃～420℃进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。一部分出装置，一部分循环回减压闪蒸塔。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。

该装置扩能改造减压部分保留原来的减压炉和减压蒸馏塔，对减压蒸馏塔内件和填料进行改造。新增主体设备为减压闪蒸塔、闪顶气换热器。改造后装置减压部分加工能力可提高20％～50％，装置能耗降低3％～5％，减压渣油收率降低5～10个百分点(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，特别使主体设备少，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)

1.一种原油深拔工艺方法，其特征在于包括如下内容：部分减压渣油循环回到减压炉前，和常压蒸馏塔底重油即常底油混合进入设置在减压炉前的减压闪蒸塔，在减压闪蒸塔塔底引入占进料质量1％～3％的380℃～400℃氢气或氮气，或者300℃～350℃的过热蒸汽；减压闪蒸塔顶气相即闪顶气经换热、冷凝为液相作为产品；减压闪蒸塔底油即闪底油经减压炉加热到390℃～420℃，由减压转油线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减压馏分油，减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油，减压渣油一部分送出装置，一部分循环返回减压闪蒸塔进行回炼。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：循环返回减压闪蒸塔的量为减压蒸馏塔塔底出料质量的20％～70％。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：减压闪蒸塔中设置1～3块塔板。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：减压闪蒸塔压力比减压蒸馏塔塔顶压力高2kPa～15kPa。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：减压闪蒸塔塔底引入的氢气或惰性气体或过热蒸汽利用减压炉辐射室或对流室的热量来发生。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：减压闪蒸塔的闪顶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。

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。

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