CN106811234A - 一种延迟焦化系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种延迟焦化系统，所述缓冲罐与渣油入口相连接，且缓冲罐的上出口与主分馏塔的脱过热段上方相连接，缓冲罐的下出口与主分馏塔的脱过热段相连接；所述主分馏塔的塔底出口与换热器的冷源入口相连接，换热器的冷源出口通过加热炉与焦炭塔的入口相连接；所述焦炭塔的出口通过分流器分别与主分馏塔脱过热段、换热器的热源入口相连接，换热器的热源出口与闪蒸罐的入口相连接；所述闪蒸罐的气相物流出口与主分馏塔脱过热段上方相连接，液相物流出口与主分馏塔的脱过热段相连接；所述主分馏塔脱过热段上开设有蜡油下返塔入口。本发明在保证产品质量的前提下，有效降低加热炉能耗、优化脱过热段的传质传热过程、缓解主分馏塔塔底负荷。
Description
技术领域
本发明石油炼制过程技术领域，具体涉及一种延迟焦化系统及其方法。
背景技术
焦炭化(简称焦化)是深度热裂化过程，也是处理渣油的手段之一。延迟焦化是一个成熟的减压渣油加工工艺，多年来一直作为一种重油深加工手段。近年来随着原油性质变差(指含硫量增加)、重质燃料油消费的减少和轻质油品需求的增加，焦化能力增加的趋势很快。
焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温(495～505℃)下进行深度热裂化反应。通过裂解反应，使渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品；由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。延迟焦化装置的能耗重点是加热炉，降低加热炉的负荷是装置能量高效利用的关键。主分馏塔塔底脱过热段的机理是传质传热过程，一方面是相对较重馏分被洗涤吸收，另一方面过热的反应油气热量被充分传热利用。
在常规灵活可调循环比延迟焦化工艺中，脱过热段发生的过程是直接大温差混合传热传质，就传热角度而言，效率偏低。由于脱过热段的易结焦问题，分馏塔塔底物流温度受到限制，从而决定了加热炉的负荷。此外，延迟焦化原料的轻重差异对脱过热段气相负荷影响较大，脱过热段的负荷对装置的操作弹性构成了限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种延迟焦化系统及其方法，在保证富气、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油和焦炭等产品质量的前提下，避免大量的轻组分在脱过热段仅发生了传热而未发生传质的现象，有效降低加热炉能耗、优化脱过热段的传质传热过程、缓解主分馏塔塔底负荷。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种延迟焦化系统，包括缓冲罐、第一换热系统、主分馏塔、换热器、加热炉、焦炭塔、分流器、闪蒸罐；其中，所述缓冲罐与渣油入口相连接，且缓冲罐的上出口与主分馏塔脱过热段上方连接，缓冲罐的下出口通过第一换热系统与主分馏塔脱过热段相连接；所述主分馏塔的塔底出口与换热器的冷源入口相连接，换热器的冷源出口通过加热炉与焦炭塔的入口相连接；所述焦炭塔的出口通过分流器分别与主分馏塔脱过热段、换热器的热源入口相连接，换热器的热源出口与闪蒸罐的入口相连接；所述闪蒸罐的气相物流出口与主分馏塔脱过热段上方相连接，液相物流出口与主分馏塔的脱过热段相连接；所述主分馏塔脱过热段上还开设有下返塔蜡油入口。
按上述方案，所述蜡油出口通过第二换热系统与主分馏塔上的下返塔蜡油入口相连接。
按上述方案，所述蜡油出口通过泵与第二换热系统相连接。
按上述方案，所述主分馏塔脱过热段以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环、顶循环回收余热。
按上述方案，所述缓冲罐的下出口通过泵与第一换热系统相连接。
按上述方案，所述主分馏塔的塔底出口通过泵与换热器的冷源入口相连接。
本发明还提供一种采用上述延迟焦化系统的延迟焦化方法，其工艺流程主要包括：
(1)渣油经过缓冲罐后分上下两股，上股直接进入主分馏塔脱过热段上方，下股与第一换热系统换热升温后进入主分馏塔的塔底脱过热段；
(2)主分馏塔塔底油首先经过换热器换热，然后经过加热炉升温后进入焦炭塔，在焦炭塔内进行缩合裂解反应，反应所得焦炭留在焦炭塔，所得高温反应油气从焦炭塔出口进入分流器进行分流，分为两路，其中一路直接进入主分馏塔脱过热段，另一路进入换热器换热后进入闪蒸罐；
(3)闪蒸罐中的气相部分进入主分馏塔脱过热段上方，被切割成富气、焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油等不同馏分，液相部分从反应油气上方位置进入主分馏塔脱过热段洗涤反应油气中的重组分；
(4)主分馏塔分离出的蜡油馏分经取热后，主要分为两部分，一部分收集，一部分经第二换热系统换热后返回主分馏塔脱过热段；
(5)主分馏塔的脱过热段以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环和顶循环四个侧线取热。
按上述方案，所述步骤(1)渣油的上股进料流量是总进料量的0～0.1倍。
按上述方案，所述主分馏塔塔底油的流量为渣油进料量的1～2.5倍，温度在300～330℃之间；经过换热器换热后的温度在330～350℃之间；经过加热炉升温到495～505℃之间。
按上述方案，焦炭塔所得高温反应油气流量为渣油进料量的0.7～2.2倍，温度在420℃左右。
按上述方案，所述步骤(2)中直接进入主分馏塔脱过热段的一路高温反应油气的流量为反应油气总流量的0.2～0.8倍。
按上述方案，所述步骤(3)中的气相部分流量是渣油进料量的0.7～0.9倍，大部分组成为柴油馏分以上的重馏分。
按上述方案，所述循环比为0～1.5。
按上述方案，本发明所述采用上述延迟焦化系统的延迟焦化方法的工艺质量控制指标为焦化汽油的ASTM D86终馏点不大于200℃，柴油的ASTM D86终馏点不大于350℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一，本发明采用将分馏塔脱过热段内的部分反应油气在塔外与主分馏塔塔底油换热，塔底油温升20℃左右，反应油气换后温度控制在340～350℃，后进入闪蒸罐，其中气相直接进入主分馏塔脱过热段上方位置，液相进入分馏塔塔底脱过热段反应油气进料口上方位置，后在塔底发生传质传热过程，该过程是将部分高温反应油气与分馏塔塔底相对较低温度的液相从直接大温差直接混合换热变为小温差间接换热，提高了能量利用效率，而且主分馏塔底负荷降低，有利于系统装置扩产和增强操作柔性
第二，本发明将高温反应油气的部分相对较轻组分，主要是柴油以上馏分闪蒸直接进入分馏塔脱过热段以上位置，实际操作中，可以通过调节高温反应油气直接进脱过热段的流量来调节主分馏塔底的温度；
第三，本发明中部分高温反应油气在塔外经换热器换热后进入闪蒸罐，减少脱过热段负荷，气相流量降低20～25％；同时，由于闪蒸后高温反应油气中部分相对较轻的气相直接从脱过热段上方进入主分馏塔，减少了脱过热段的负荷，更有利于脱过热段的传质传热过程的进行；
第四，本发明通过控制分流器换热器的换热量，同时有效控制直接进入分馏塔脱过热段上方的气相的组成，灵活调节产品收益，最终实现高操作弹性延迟焦化新流程；同时，产品质量一定和固定循环比的情况下，通过塔底油换热器换热进入加热炉前温度上升，加热炉负荷降低9～11％。
第五，本发明中，一路高温反应油气的较轻组成从脱过热段上方进入分馏塔，新工艺流程的侧线取热相对常规流程而言发生改变，其中柴油取热量部分减少，原此部分物流的热阱改用其它热源加热。
综上所述，与常规的灵活可调循环比延迟焦化系统及其工艺流程相比，本发明所述的延迟焦化系统及其方法，加热炉负荷降低9～11％，塔底气相负荷减少20～25％，具有强化脱过热段传质传热、能量高效利用、降低系统能耗、缓解脱过热段负荷、减缓塔底结焦等特点。
附图说明
图1为本发明的延迟焦化工艺流程图，其中，1-渣油，2-缓冲罐，3-泵，4-第一换热系统，5-分流器，6-高温反应油气，7-加热炉，8-闪蒸罐，9-主分馏塔脱过热段，10-塔底油，11-进加热炉物流，12-闪蒸罐气相物流，13-闪蒸罐液相物流，14-换热器，15-蜡油产品，16-下返塔蜡油上进料，17-下返塔蜡油下进料，18-焦炭塔，19-第二换热系统。
图2为实施例1中四种馏分的脱空图，其中，a-富气，b-焦化汽油馏分，c-焦化柴油馏分，d-焦化蜡油馏分。
图3为实施例2中四种馏分的脱空图，其中，a-富气，b-焦化汽油馏分，c-焦化柴油馏分，d-焦化蜡油馏分。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图及实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所式，一种延迟焦化系统，包括缓冲罐2、第一换热系统4、主分馏塔脱过热段9、换热器14、加热炉7、焦炭塔18、分流器5、闪蒸罐8；其中，所述缓冲罐2与渣油入口相连接，且缓冲罐2的上出口与主分馏塔脱过热段9的上方相连接，缓冲罐2的下出口通过第一换热系统4与主分馏塔脱过热段9的脱过热段相连接；所述主分馏塔脱过热段9的塔底出口与换热器14的冷源入口相连接，换热器14的冷源出口通过加热炉7与焦炭塔18的入口相连接；所述焦炭塔18的出口通过分流器5分别与主分馏塔脱过热段9的上方、换热器14的热源入口相连接，换热器14的热源出口与闪蒸罐8的入口相连接；所述闪蒸罐8的气相物流出口与主分馏塔脱过热段9的上方相连接，液相物流出口与主分馏塔脱过热段9相连接；所述主分馏塔脱过热段9上还开设有蜡油产品15出口和下返塔蜡油上进料16的入口、下返塔蜡油上进料17的入口。
按上述方案，所述蜡油产品15的出口通过第二换热系统19与主分馏塔脱过热段9上的下返塔蜡油上进料16和下进料17的入口相连接。
按上述方案，所述蜡油产品15的出口通过泵与第二换热系统19相连接。
按上述方案，所述主分馏塔脱过热段9以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环、顶循环回收余热。
按上述方案，所述缓冲罐2的下出口通过泵与第一换热系统4相连接。
按上述方案，所述主分馏塔脱过热段9的塔底出口通过泵与换热器14的冷源入口相连接。
实施例1
一种采用上述延迟焦化系统的延迟焦化方法(采用1.2Mt/a进行核算)，如图1所示，其工艺流程具体如下：
(1)原料渣油1的流量为145t/h，经过缓冲罐2，后与分馏塔侧线第一换热系统4至250℃后，分上下两股进入主分馏塔脱过热段9塔底脱过热段，流量分别为35t/h和110t/h；
(2)主分馏塔脱过热段9塔底油10流量为277t/h，温度为325℃，经过换热器14与部分高温反应油气换热后温度为341℃，换热后的物流14经过加热炉7，加热到495～505℃进入焦炭塔18，在焦炭塔18内进行缩合裂解反应，所得焦炭留在焦炭塔18内，所得高温反应油气6的流量为240t/h，温度为420℃，从焦炭塔18出口进入分流器5进行分流，分为两路，其中一路流量约为190t/h的高温反应油气直接进入主分馏塔脱过热段9脱过热段，另一路高温反应油气进入换热器14，在换热器14内与主分馏塔脱过热段9塔底油小温差间接换热，换热后温度约为344℃，然后进入闪蒸罐8；
(3)闪蒸罐中的气相物流12的大部分组成为柴油馏分以上，流量约为36t/h，进入主分馏塔脱过热段9上方，被切割成富气、焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油等不同馏分，液相物流13从通入主分馏塔脱过热段9的高温反应油气的上方位置进入脱过热段，洗涤高温反应油气中的重组分；
(4)主分馏塔分离出的蜡油馏分经取热后，主要分为两部分，一部分收集出装置，一部分经第二换热系统换热后返回主分馏塔，16为蜡油下返塔馏分取热后上进料，17为下返塔蜡油下进料；
(5)主分馏塔的脱过热段以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环和顶循环四个侧线取热，循环比为0.91。以上构成了本实施例的新型工艺流程。工艺质量控制指标为焦化汽油的ASTM D86终馏点不大于200℃，柴油的ASTM D86终馏点不大于350℃。
本实施例中，闪蒸罐气相物流12、液相物流13和主分馏塔脱过热段9上方上升气相物流数据见表1。
表1闪蒸罐气相物流、液相物流和主分馏塔脱过热段上方上升气相物流数据
延迟焦化装置系统的能耗重点为加热炉7，加热炉出口温度受缩合裂解反应过程限制，固定在495～505℃之间，因此在循环比一定时，加热炉的负荷由进入加热炉的主分馏塔塔底油的温度决定。在同样的进料和产品质量下，将本实施例工艺流程与常规灵活可调循环比工艺流程进行比较，主分馏塔脱过热段上方的侧线取热和进加热炉物流参数发生变化，如表2和表3所示。
表2主分馏塔的侧线取热对比
表3进加热炉物流参数对比
| 参数 | 常规灵活可调循环比流程 | 实施例1 |
| 温度/℃ | 324 | 341 |
| 277 | 277 |
由表3可知，本实施例所述工艺流程与常规灵活可调循环比工艺流程相比，进加热炉负荷上升16℃，减少加热炉负荷约2600MW，与此同时，主分馏塔侧线取热发生变化，总取热减少约2600MW；特别是由于从闪蒸罐来的气相物流12的主要组成为柴油以上较轻馏分，其中柴油的取热比例从25.51％降到17.01％；总体结果是加热炉负荷降低了约9.9％。与此同时，本实施例所述新工艺减少的原来用作加热原料的柴油取热需用其他热源代替，如3.5MPa蒸汽等。
表4为常规灵活可调循环比流程与本实施例所述新工艺流程的主分馏塔脱过热段负荷的比较。本实施例所述新的工艺流程中，由于闪蒸罐来的气相未经过脱过热段直接进入脱过热段上方，脱过热段负荷从273t/h降至259t/h，特别是气相负荷由240t·h-1减少190t·h-1，减少了21％。
表4主分馏塔脱过热段负荷比较
| 项目 | 常规灵活可调循环比流程 | 实施例1 |
| 240 | 190 | |
| 273 | 259 |
相对于常规灵活可调循环比工艺流程，本实施例工艺流程降低了加热炉负荷约9.9％，降低脱过热段气相负荷约21％。
实施例2
本实施例采用1.0M t/a延迟焦化装置系统进行核算，工艺流程如图1所示，本实施例具体工艺流程与实施例1基本相同，操作条件的不同之处在于：原料渣油的进料为120t/h，换热后进加热炉的温度为255℃；循环比为1。
本实施例中，闪蒸罐气相物流12、液相物流13和主分馏塔脱过热段9上方上升气相物流数据见表5。
表5闪蒸罐气相物流、液相物流和脱过热段上方上升气相物流数据
在同样的进料和产品质量下，将本实施例工艺流程与常规灵活可调循环比工艺流程进行比较，主分馏塔脱过热段上方的侧线取热和进加热炉物流参数发生变化，如表6和表7所示。
表6主分馏塔的侧线取热对比
表7进加热炉物流参数对比
| 参数 | 常规灵活可调循环比工艺流程 | 实施例2 |
| 温度/℃ | 328 | 346 |
| 240 | 240 |
由表7可知，本实施例所述工艺流程与常规灵活可调循环比工艺流程相比，进加热炉负荷上升18℃，减少加热炉负荷约2500MW，与此同时，主分馏塔侧线取热发生变化，总取热减少约2500MW；特别是由于从闪蒸罐来的气相物流12的主要组成为柴油以上较轻馏分，其中柴油的取热比例从30.1％降到21.7％；总体结果是加热炉负荷降低了约10.8％。与此同时，本实施例所述新工艺减少的原来用作加热原料的柴油取热需用其他热源代替，如3.5MPa蒸汽等。
表8为常规灵活可调循环比工艺流程与本实施例所述新工艺流程的主分馏塔脱过热段负荷的比较。本实施例所述新的工艺流程中，由于闪蒸罐来的气相未经过脱过热段直接进入脱过热段上方，脱过热段负荷从235t/h降至233t/h，特别是气相负荷由198t·h-1减少149t·h-1，减少了24.7％。
表8分馏塔脱过热段负荷比较
| 项目 | 常规灵活可调循环比工艺流程 | 实施例2 |
| 198 | 149 | |
| 235 | 233 |
相对于常规灵活可调循环比工艺流程，本实施例工艺流程降低了加热炉负荷约10.8％，降低脱过热段气相负荷约24.7％。
综上所述，通过实施例对本发明提出的一种延迟焦化系统及其方法的工艺流程，特别是主分馏塔脱过热段的传质传热流程进行了描述，本领域技术人员可在本发明内容、思路和范围内对本发明所述的工艺参数、结构设计和技术方法进行或适当变更与组合，来实现本发明构思。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种延迟焦化系统，其特征在于它包括缓冲罐、第一换热系统、主分馏塔、换热器、加热炉、焦炭塔、分流器、闪蒸罐；
所述缓冲罐与渣油入口相连接，且缓冲罐的上出口与主分馏塔脱过热段上方相连接，缓冲罐的下出口通过第一换热系统与主分馏塔的脱过热段相连接；所述主分馏塔的塔底出口与换热器的冷源入口相连接，换热器的冷源出口通过加热炉与焦炭塔的入口相连接；所述焦炭塔的出口通过分流器分别与主分馏塔脱过热段、换热器的热源入口相连接，换热器的热源出口与闪蒸罐的入口相连接；所述闪蒸罐的气相物流出口与主分馏塔脱过热段上方相连接，液相物流出口与主分馏塔脱过热段相连接；所述主分馏塔脱过热段上还开设有蜡油下返塔蜡油入口。
2.根据权利要求1所述的一种延迟焦化系统，其特征在于所述蜡油出口通过第二换热系统与主分馏塔脱过热段上的下返塔蜡油入口相连接。
3.根据权利要求2所述的一种延迟焦化系统，其特征在于所述蜡油出口通过泵与第二换热系统相连接；所述缓冲罐的下出口通过泵与第一换热系统相连接；所述主分馏塔的塔底出口通过泵与换热器的冷源入口相连接。
4.根据权利要求1所述的一种延迟焦化系统，其特征在于所述主分馏塔脱过热段以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环、顶循环回收余热。
5.一种延迟焦化方法，其特征在于它的工艺流程主要包括：
(1)渣油经过缓冲罐后分上下两股，上股直接进入主分馏塔脱过热段上方，下股与第一换热系统换热升温后进入主分馏塔塔底的脱过热段；
(2)主分馏塔塔底油首先经过换热器换热，然后经过加热炉升温后进入焦炭塔，在焦炭塔内进行缩合裂解反应，反应所得焦炭留在焦炭塔，所得高温反应油气从焦炭塔出口进入分流器进行分流，分为两路，其中一路直接进入主分馏塔脱过热段，另一路进入换热器换热后进入闪蒸罐；
(3)闪蒸罐中的气相部分进入主分馏塔脱过热段上方，被切割成不同馏分，液相部分从反应油气上方位置进入主分馏塔脱过热段洗涤反应油气中的重组分；
(4)主分馏塔分离出的蜡油馏分经取热后，主要分为两部分，一部分收集，一部分经第二换热系统换热后返回主分馏塔脱过热段；
(5)主分馏塔脱过热段以上设置有蜡油循环、中段循环、柴油循环、顶循环回收余热。
6.根据权利要求5所述的一种延迟焦化方法，其特征在于所述步骤(1)渣油的上股进料流量是总进料量的0～0.1倍。
7.根据权利要求5所述的一种延迟焦化方法，其特征在于所述主分馏塔塔底油的流量为渣油进料量的1～2.5倍，温度在300～330℃之间，经过换热器换热后的温度在330～350℃之间，经过加热炉升温到495～505℃之间。
8.根据权利要求5所述的一种延迟焦化方法，其特征在于焦炭塔所得高温反应油气流量为渣油进料量的0.7～2.2倍，温度在415～425℃。
9.根据权利要求5所述的一种延迟焦化方法，其特征在于所述步骤(2)中直接进入主分馏塔脱过热段的一路高温反应油气的流量为高温反应油气总流量的0.2～0.8倍。
10.根据权利要求5所述的一种延迟焦化方法，其特征在于，所述步骤(3)中的气相部分流量是渣油进料量的0.7～0.9倍，主要为柴油馏分以上的重馏分。
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