CN102788505A - 一种重沸与进料加热二合一的加热炉及其分馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种重沸与进料加热二合一的加热炉及其分馏方法。采用重沸炉与进料加热炉二合一控制流程，设置二合一炉取代分别设置的重沸炉和进料加热炉，二合一炉的对流室用作重沸炉，辐射室用作进料加热炉；分馏塔a底油进入二合一炉对流室加热，加热后分两路，一路作为塔底重沸油返回a塔底部，另一路作为二合一炉辐射室进料；能够通过调节分馏塔a底重沸油(进辐射室一路)和分馏塔b底循环油的量，灵活调节重沸炉和进料加热炉的负荷；将部分分馏塔b底较重的物料循环返回至二合一炉辐射室的入口，与a塔底部的一路二合一炉辐射室进料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，控制辐射室出口汽化率在适当的范围内。

Description

一种重沸与进料加热二合一的加热炉及其分馏方法

技术领域

本发明涉及石油炼制和石油化工生产中的加热炉技术领域，特别是涉及一种同时具备重沸炉和进料炉功能的二合一加热炉及其使用方法。

背景技术

在石油炼制和石油化工生产中，加热炉随处可见，有进料加热炉，也有设在分馏塔底部的重沸炉。不论是重沸炉还是进料加热炉，其作用都是为分馏塔提供足够的热量，使分馏塔完成分离任务。随加热炉设置位置的不同其作用也略有不同。

进料加热炉的主要作用是满足分馏塔进料段的操作条件和汽化率要求，加热炉出口的汽化率不会太高(通常不超过50％)，汽化率过高会导致油品在炉管内过度裂解，造成加热炉的操作难以控制。进料加热炉的优点是对分馏塔进料段操作条件控制较好，运行平稳。

重沸炉的主要作用也是满足分馏塔操作对热量的需求，但更偏重于分馏塔底部对热量的需求。结合分馏塔底部的结构，重沸炉可以起到一层分馏理论板的作用，可以提高分馏塔底部产品的分离精度。分馏塔底部设置重沸炉需要采用强制通过流程，该流程有一次通过式，也有循环式。一次通过式流程中重沸炉所能提供的热量受重沸炉出口条件和分馏塔底部产品流量的限制；循环式流程则可以通过改变循环量来满足分馏塔对重沸炉负荷的要求。

目前国内外进料加热炉或重沸炉都是分开设置的，用以完成各自不同的加热任务。这种单独设置的流程主要存在投资高、占地大的缺点。另外当被加热物料重组分含量很低的工况，进料加热炉的出口汽化率会很高，采用常规的加热炉控制流程无法平稳操作。

申请人委托国家知识产权局专利检索咨询中心对本申请的技术方案进行了查新检索。结果未找到将进料加热炉和重沸炉二合一的流程，但检索到相近专利CN101597518A(对比文件1)和CN1325938A(对比文件2)，它们与本专利的区别如下：

“对比文件1公开了一种延迟焦化工艺，加热炉1为包含对流室和辐射室的二合一炉，焦化分馏塔底部抽出的部分循环油与原料油6混合后进入加热炉1；但未公开A分馏塔底油进入二合一炉对流室加热，加热后分为两路，一路作为塔底重沸油返回A塔底部，另一路与部分B分馏塔底较重的物料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，也未公开能调节A分馏塔底重沸油和B分馏塔底循环油的量。

对比文件2公开了一种从含硫常压渣油生产针状石油焦的方法，加热炉15包含对流段和辐射段，含硫常压渣油经过一系列处理后经管线进入加热炉15的对流段，然后经管线16进入分馏塔17与循环油混合后，经管线18、泵19、管线20进入加热炉15的辐射段；但未公开A分馏塔底油进入二合一炉对流室加热，加热后分为两路，一路作为塔底重沸油返回A塔底部，另一路与部分B分馏塔底较重的物料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，也未公开能调节A分馏塔底重沸油和B分馏塔底循环油的量。

同时，上述两篇对比文件都没有给出A分馏塔底油进入二合一炉对流室加热，加热后分为两路，一路作为塔底重沸油返回A塔底部，另一路与部分B分馏塔底较重的物料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，以及调节A分馏塔底重沸油和B分馏塔底循环油的量的技术启示，同时上述技术特征可以带来“防止加热炉出口气化率过高”的技术效果。”

发明内容

本发明的目的在于提供一种重沸与进料加热二合一的加热炉及其分馏方法。本发明使得同时存在进料加热炉和重沸炉的工艺流程做到投资和占地最省；能够通过流程控制自由调整进料加热炉和重沸炉的负荷；解决当被加热物料重组分含量很低时，进料加热炉出口汽化率过高的问题。

本发明之一的一种重沸与进料加热二合一的加热炉是这样实现的：

所述的二合一炉e设置在a分馏塔和b分馏塔之间，其上部的对流室用为重沸炉，下部的辐射室为进料加热炉；

所述的a分馏塔底油出口管线连接二合一炉上部的对流室加热管束，加热管束出口(6)分两路：一路作为塔底重沸油返回a塔底部(7)，另一路作为二合一炉辐射室进料(8)；

所述的b分馏塔底较重的物料出口(17)分两路：一路连接循环返回至二合一炉辐射室的入口管线(19)、与上述的二合一炉辐射室进料(8)共同连接二合一炉辐射室的混合进料口(9)，另一路连接b分馏塔底油产品出口(18)。

所述的二合一炉e辐射室出料口连接b分馏塔进料管14；

所述的b分馏塔底出口管(15)依次通过b分馏塔底泵f、出口管16、B分馏塔底换热器g、出口连接B分馏塔底较重的物料出口(17)。

所述的分馏塔原始进料管(1)连接在所述的a分馏塔上部，所述的a分馏塔上底部出口管(2)依次通过a分馏塔底泵c、出口管(3)、a分馏塔底换热器d、出口管(4)连接对流室加热管束进口。

本发明之二的重沸与进料加热的二合一炉的分馏方法，可以通过以下步骤实现：

1)所述的二合一炉取代分别设置的重沸炉和进料加热炉，二合一炉的对流室用作重沸炉，辐射室用作进料加热炉；

2)分馏塔a底油进入二合一炉对流室加热，加热后分两路，一路作为塔底重沸油返回分馏塔a底部，另一路作为二合一炉辐射室进料；

3)通过调节分馏塔a底重沸油和分馏塔b底循环油的量，调节重沸炉和进料加热炉的负荷；

4)将部分的分馏塔b底较重的物料循环返回至二合一炉辐射室的入口，与步骤2)中所述二合一炉辐射室进料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，控制辐射室出口汽化率。

所述的分馏塔a底的温度由塔底重沸油的流量控制；

所述的分馏塔a底的液位由二合一炉辐射室进料量控制。

通过调节所述的分馏塔a底重沸油和所述的分馏塔b底循环油的量，控制二合一炉对流室和二合一炉辐射室的负荷。

所述的二合一炉辐射室出口汽化率通过调节下游分馏塔b底较重物料的循环量来控制，将进料加热炉出口气化率控制在50w％以下。

炼油厂、石油化工厂所采用的加热炉大多由对流室和辐射室组成，对流室和辐射室通过设在炉膛内或炉膛外的转油线连接起来。本发明利用这一特点将对流室用作一个分馏塔的重沸炉，将辐射室用作另一个较重物料分馏塔的进料炉，实现重沸炉和进料炉的二合一(简称二合一炉)。具体方法说明如下：

某加工流程中设置有分馏塔a和分馏塔b(较重物料分馏塔)。根据流程要求，分馏塔a底需设置一台重沸炉，分馏塔b需要设置一台进料加热炉。本发明将分馏塔a底油用泵抽出送到二合一炉对流室加热，分馏塔a底油经过对流室加热到一定温度后出来分为两路：

一路作为塔底重沸油通过流量控制返回至分馏塔a底，控制分馏塔a底的温度，完成分馏塔a底重沸炉的任务。进入二合一炉对流室(即重沸炉)的分馏塔a底油量、二合一炉对流室进出口的温度及二合一炉的对流室提供的热负荷之间的关系为：

W₁＝Q₁/(H₂-H₁)

W₁-进入二合一炉对流室的分馏塔a底油量，kg/h；

H₂-二合一炉对流室出口温度下物流的焓值，kcal/kg；

H₁-二合一炉对流室入口温度下物流的焓值，kcal/kg；

Q₁-二合一炉对流室提供的热负荷，kcal/h。

另一路为物料平衡给出的分馏塔a底油量，通过分馏塔a塔底液位控制，也可以单独控制流量(分馏塔a塔底液位由进料量控制)，送入二合一炉的辐射室，辐射室的出口温度通过二合一炉的燃料量控制，以满足分馏塔b进料操作条件要求。

对于所加工物料重组分含量过低的情况，如果分馏塔b底不设置重沸炉，则会造成进料加热炉出口汽化率过高，该汽化率可能超过50w％甚至接近或达到100％。此时，分馏塔b进料加热炉的操作难以平稳控制，甚至会造成炉管内物料结焦的危险。

本发明在前述二合一炉的流程中增加一种循环流程，用以解决进料加热炉出口汽化率过高的问题。该循环流程是通过以下技术方法实现的：将分馏塔b底油用泵抽出，分为两路，一路按照物料平衡要求作为塔底产品，并通过调节流量控制分馏塔b底液位；另一路循环至二合一炉的辐射室(分馏塔b进料加热炉)入口与物料平衡给出的分馏塔a底油合并进入二合一炉辐射室，经二合一炉辐射室加热后进入分馏塔b，构成一个循环流程。二合一炉辐射室出口条件(温度、压力和汽化率)由分馏塔b进料段操作条件和汽化率要求共同决定，并通过燃料量予以控制。循环油用量由二合一炉辐射室出口条件决定，并可以通过流量控制调节阀调节。

W₂＝Q₂/(H₂₂-H₁₁)-W₁

W₂-来自于分馏塔b底的循环油量，kg/h；

Q₂-二合一炉辐射室热负荷，kcal/h；

H₂₂-二合一炉辐射室出口条件下的物料焓值，kcal/kg；

H₁₁-二合一炉辐射室入口条件下的物料焓值，kcal/kg；

W₁-进入二合一炉辐射室的分馏塔a底油量。

本发明的一种加热炉流程技术具有以下效果：

一，将需要在流程中单独设置的重沸炉和进料加热炉采用一台二合一炉代替，二合一炉的对流室用作重沸炉，辐射室用作进料加热炉，使装置的投资和占地最省；

二，能够通过调节分馏塔a底重沸油(进辐射室一路)和分馏塔b底循环油的量，灵活调节重沸炉和进料加热炉的负荷；

三，对于所加工物料重组分含量过低的情况，采用循环流程控制，将部分分馏塔b底油循环至二合一炉辐射室入口，与对流室出来的一路分馏塔a底油一起进入二合一炉辐射室加热，此举能够有效地解决由于分馏塔b进料物流中重组分含量过低造成分馏塔b进料加热炉汽化率过高的问题。

附图说明

图1是本发明提供的一种重沸与进料加热二合一的加热炉及其分馏方法的工艺流程图；

图2是本发明提供的实施例的工艺流程图

上述附图的内容将结合具体实施方式加以说明。

图1中：

设备：分馏塔a；分馏塔b；c分馏塔a底泵；d分馏塔a底换热器组；e二合一炉；f分馏塔b底泵；g分馏塔b底换热器。

物流：1分馏塔a进料；2分馏塔a底油；3分馏塔a底油(换热前)；4分馏塔a底油(换热后)；5二合一炉过热蒸汽；6分馏塔a底重沸油；7分馏塔a底重沸油一路；8分馏塔a底重沸油二路；9二合一炉进料；

10燃料油；11燃料气；12雾化蒸汽；13分馏塔b汽提蒸汽；14分馏塔b进料；15分馏塔b底油；16分馏塔b底油(换热前)；17分馏塔b底油(换热后)；18分馏塔b底油产品；19分馏塔b底循环油。

图2中：

设备：2a初馏塔；2b初顶空冷器；2c初顶后冷器；2d初顶回流罐；2e初顶回流泵；2f初底泵；2g初底换热器组；2h二合一炉；2i常压塔；2j常顶空冷器；2k常顶后冷器；2l常顶回流罐；2m常顶回流泵；2n常顶循换热器组；2o常顶循泵；2p常压汽提塔；2q常一中换热器组；2r常一中回流泵；2s常二中换热器组；2t常二中回流泵；2u常底泵；2v常底油换热器。

物流：21初馏塔进料；22初顶油气；23初顶气；24初顶油；25初顶污水；26初底油；27初底油(换热前)；28初底油(换热后)；29二合一炉过热蒸汽；210初底重沸油；211初底重沸油一路；212初底重沸油二路；213常底循环油；214二合一炉进料；215燃料油；216燃料气；217雾化蒸汽；218常压塔进料；219常压汽提蒸汽；220常顶油气；221常顶气；222常顶油；223常顶污水；224常一线油；225常二线油；226常三线油；227常底油；228常底油(换热前)；229常底油(换热后)；230常底油产品。

具体实施方式

下面进一步结合附图对本发明做进一步详细的叙述。

如图1所示，230℃左右的分馏塔a进料1进入分馏塔a，经过分馏后塔底物料为分馏塔a底油2。分馏塔a底油2经分馏塔a底泵c增压为分馏塔a底油(换热前)3，物流3经过分馏塔A底换热器组d换热后成为分馏塔底油(换热后)4，物流4经二合一炉e对流室加热为分馏塔a底重沸油6。物流6从二合一炉e对流室出来后分为两路，分馏塔a底重沸油一路7返回分馏塔a，满足分馏塔a底部的热量要求；分馏塔a底重沸油二路8和分馏塔b底循环油19一起混合为二合一炉进料9进入二合一炉e辐射室。物流10、11、12分别为二合一炉e的燃料油、燃料气、雾化蒸汽。物流9经二合一炉e加热后成为分馏塔b进料14，分馏塔b进料14进入分馏塔b进行分馏，经分馏后塔底物流为分馏塔b底油15。分馏塔b底油15经分馏塔B底泵f增压后成为分馏塔b底油(换热前)16，物流16经分馏塔b底换热器g后成为分馏塔b底油(换热后)17，物流17分为两路，一路作为分馏塔b底油产品18出装置，另一路分馏塔b底循环油19和前述的分馏塔a底重沸油二路8混合成为二合一炉进料9。

实施例

如图2所示，以凝析油加工技术为例说明本发明加热炉流程技术。

230℃左右的初馏塔进料1进入初馏塔2a，经过分馏后分为初顶油气22和初底油26。初定油气22依次经过初顶空冷器2b、初顶后冷器2c冷凝冷却后进入初顶回流罐2d，经初顶回流罐2d分离为初顶气23、初顶油24、初顶污水25；

初底油26经初底泵2f增压为初底油(换热前)27，物流27经过初底换热器组2g换热后成为初底油(换热后)28，物流28经二合一炉2h对流室加热为初底重沸油210。物流210从二合一炉2h对流室出来后分为两路，初底重沸油一路211返回初馏塔2a，满足初馏塔2a底部的热量要求；初底重沸油二路212和常底循环油213一起混合为二合一炉进料214进入二合一炉2h辐射室。

物流215、216、217分别为二合一炉2h的燃料油、燃料气、雾化蒸汽。物流214经二合一炉2h加热后成为常压塔进料218，常压塔进料218进入常压塔2i进行分馏，经分馏后分为常顶油气220和常底油227。常顶油气220依次经过常顶空冷器2j、常顶后冷器2k冷凝冷却后进入常顶回流罐2l，经常顶回流罐2l分离为常顶气221、常顶油222、常顶污水223；

常底油227经常底泵2u增压后成为常底油(换热前)228，物流228经常底油换热器2v后成为常底油(换热后)229，物流229分为两路，一路作为常底油产品230出装置，另一路常底循环油213和前述的初底重沸油二路212混合成为二合一炉进料214。

Claims (7)

1.一种重沸与进料加热的二合一炉，其特征在于：

所述的二合一炉e设置在a分馏塔和b分馏塔之间，其上部的对流室用为重沸炉，下步的辐射室为进料加热炉；

所述的a分馏塔底油出口管线连接二合一炉上部的对流室加热管束，加热管束出口(6)分两路：一路作为塔底重沸油返回a塔底部(7)，另一路作为二合一炉辐射室进料(8)；

所述的b分馏塔底较重的物料出口(17)分两路：一路连接循环返回至二合一炉辐射室的入口管线(19)、与上述的二合一炉辐射室进料(8)共同连接二合一炉辐射室的混合进料口(9)，另一路连接b分馏塔底油产品出口(18)。

2.如权利要求1的二合一炉，其特征在于：

所述的二合一炉e辐射室出料口连接b分馏塔进料管14；

所述的b分馏塔底出口管(15)依次通过b分馏塔底泵f出口管16、B分馏塔底换热器g出口连接B分馏塔底较重的物料出口(17)。

3.如权利要求1或2的二合一炉，其特征在于：

所述的分馏塔原始进料管(1)连接在所述的a分馏塔上部，所述的a分馏塔上底部出口管(2)依次通过a分馏塔底泵c、出口管(3)、a分馏塔底换热器d、出口管(4)连接对流室加热管束进口。

4.使用权利要求1～3之一的重沸与进料加热的二合一炉的分馏方法，其特征在于：

1)所述的二合一炉取代分别设置的重沸炉和进料加热炉，二合一炉的对流室用作重沸炉，辐射室用作进料加热炉；

2)分馏塔a底油进入二合一炉对流室加热，加热后分两路，一路作为塔底重沸油返回分馏塔a底部，另一路作为二合一炉辐射室进料；

3)通过调节分馏塔a底重沸油和分馏塔b底循环油的量，调节重沸炉和进料加热炉的负荷；

4)将部分的分馏塔b底较重的物料循环返回至二合一炉辐射室的入口，与步骤2)中所述二合一炉辐射室进料混合作为二合一炉辐射室的混合进料，控制辐射室出口汽化率。

5.如权利要求4所述的分馏方法，其特征在于：

所述的分馏塔a底的温度由塔底重沸油的流量控制；

所述的分馏塔a底的液位由二合一炉辐射室进料量控制。

6.如权利要求4所述的分馏方法，其特征在于：

通过调节所述的分馏塔a底重沸油和所述的分馏塔b底循环油的量，控制二合一炉对流室和二合一炉辐射室的负荷。

7.如权利要求4所述的分馏方法，其特征在于：

所述的二合一炉辐射室出口汽化率通过调节下游分馏塔b底较重物料的循环量来控制，将进料加热炉出口气化率控制在50w％以下。

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