CN109825329B - 一种分馏系统及分馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分馏系统及分馏方法，所述分馏系统包括分馏塔和设于所述分馏塔塔内的嵌套塔，所述嵌套塔包括隔板、顶盖和升气管，隔板的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖与分馏塔的侧壁连接，所述升气管设于所述顶盖上；所述分馏塔底出口分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口连通；另一通路外送获得塔底产品。本发明在所述分馏塔塔内设有嵌套塔，在不增加分馏塔总体高度的情况下，达到重组分产品的分离需要，同时解决了分馏塔的塔底重组分产品中轻质组分较多的问题，提高了装置的经济效益。

Description

一种分馏系统及分馏方法

技术领域

本发明属于化学工程领域，具体涉及一种分馏系统及分馏方法。

背景技术

常规的分馏塔，处理来自上游的加工装置，包括加氢裂化、煤焦油加氢、页岩油加氢等装置的物料。由于单程转化率低，通常会将塔底物料循环回反应器上游，达到重组分充分转化为轻质产品的目的。但是，由于重组分或多或少含有较多的稠环芳烃，或者沥青质，胶质等，这些重组分无法做到全部转化，通常需要在分馏塔底外甩部分重组分产品，然后再循环分馏塔底产品到装置上游。但是该分馏塔通常只是将柴油以前组分切割出来，塔底产品直接外甩少部分，其余部分循环。外甩部分的轻质组分依旧较多，造成全装置的轻油收率降低。

由于外甩重组分产品占分馏进料的比例较小，通常为0.3～10％左右，所以有时就直接将分馏塔底产品切割出来按相应比例外甩。但是该分馏塔底产品中依旧含有可以转化的轻质组分，并没有实现将塔底组分中较重、较差的组分外甩。当然，可以再增加一台塔，专门用于处理该分馏塔底产品，新增塔顶得到轻产品，塔底得到重组分产品。该方案也相应带来投资增加、流程复杂、能耗增大的问题。

专利CN1140606C描述了回收常压分馏塔塔底重油中柴油馏分的方法。在分离含汽油馏分、柴油馏分、重油馏分的混合烃的常压分馏塔后设置柴油回收塔，常压分馏塔底的塔底重油在柴油回收塔进行减压脱柴油分离，循环油返回常压分馏塔，利用常压分馏塔分离循环油。该工艺需要增加一个塔，同时需要抽真空，流程复杂，能耗高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分馏系统及分馏方法，所述分馏系统包括分馏塔和设于所述分馏塔塔内的嵌套塔，所述嵌套塔包括隔板、顶盖和升气管，隔板的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖与分馏塔的侧壁连接，所述升气管设于所述顶盖上；所述分馏塔底出口分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口连通；另一通路外送获得塔底产品。本发明在所述分馏塔塔内设有嵌套塔，在不增加分馏塔总体高度的情况下，达到重组分产品的分离需要，解决了分馏塔的塔底重组分产品中轻质组分较多的问题，提高了装置的经济效益。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种分馏系统，包括分馏塔和设于所述分馏塔塔内的嵌套塔，所述嵌套塔包括隔板、顶盖和升气管，隔板的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖与分馏塔的侧壁连接，所述升气管设于所述顶盖上；

所述分馏塔至少设有进料入口、汽提介质入口、分馏塔底出口和分馏塔顶出口；

所述嵌套塔设有嵌套塔汽提介质入口、嵌套塔塔底出口和嵌套塔进料口；

所述分馏塔底出口分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口连通；另一通路外送获得塔底产品。

优选地，还包括设于分馏塔塔内的套筒塔，所述嵌套塔设于所述分馏塔和所述套筒塔之间的环隙间，所述顶盖为套筒塔变径处的内部封头的一部分。

优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述嵌套塔为板式塔或填料塔；

2)所述分馏塔为板式塔或填料塔；

3)所述分馏塔还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

优选地，所述分馏系统还包括第一重沸炉或第一重沸器，所述分馏塔底出口分三通路：第一通路经所述第一重沸炉或所述第一重沸器与所述汽提介质入口连通；第二通路与所述嵌套塔进料口连通；第三通路外送获得塔底产品。

优选地，所述分馏系统还包括第二重沸炉或第二重沸器，所述嵌套塔塔底出口分两通路：一通路经所述第二重沸炉或所述第二重沸器与所述嵌套塔汽提介质入口连通。

优选地，所述汽提介质入口和所述嵌套塔汽提介质入口还分别设有一通路与外部蒸汽管线连通。

当嵌套塔为板式塔时，根据分馏需要设置一定数量的塔板，必要的受液盘、塔盘、降液管等。当为填料塔时，根据分馏需要设置一定数量的填料段数，必要的入口液体分布器、填料再分布器、填料支撑件等。

本发明第二方面提供一种分馏方法，待分馏的物料采用上述分馏系统进行分馏。

优选地，包括以下步骤：

1)将待分馏的物料和汽提介质分别经所述进料入口和所述汽提介质入口通入所述分馏塔进行分馏，所述分馏塔顶出口获得塔顶组分；所述分馏塔底出口获得塔底物料，一部分塔底物料通入所述嵌套塔，另一部分塔底物料排出获得塔底产品；

2)所述一部分分馏塔底物料和嵌套塔汽提介质分别经所述嵌套塔进料口和所述嵌套塔汽提介质入口通入所述嵌套塔进行分馏，嵌套塔的塔顶物料经升气管送至分馏塔进一步分馏，所述嵌套塔塔底出口获得重组分产品。

更优选地，步骤1)中，所述分馏塔底出口获得的塔底的物料中还有一部分塔底物料经所述第一重沸炉或第一重沸器处理后由所述汽提介质入口通入所述分馏塔。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)步骤2)中，所述嵌套塔塔底出口排出的物料分两部分：第一部分物料经所述第二重沸炉或第二重沸器处理后由所述嵌套塔汽提介质入口通入所述嵌套塔，第二部分物料排出获得重组分产品；

2)所述分馏塔还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1)本发明在所述分馏塔塔内设有嵌套塔，分馏方法流程简单，不增加新设备投资，解决了分馏塔塔底产品和重组分产品的简单分离问题；

2)本发明的分馏系统及分馏方法在不增加分馏塔总体高度的情况下，达到重组分产品的分离需要，同时解决了分馏塔的塔底重组分产品中轻质组分较多的问题，提高了装置的经济效益。

附图说明

图1是本发明的分馏系统图一。

图2是本发明的分馏系统图二。

图3是图1中嵌套塔为板式塔时的A-A视图。

图4是图1中嵌套塔为填料塔时的A-A视图。

附图标记：

1-分馏塔；11-进料入口；12-汽提介质入口；13-分馏塔底出口；

2-嵌套塔；21-隔板；22-顶盖；23-升气管；24-嵌套塔汽提介质入口；25-嵌套塔塔底出口；26-嵌套塔进料口；27-受液盘；28-塔盘；29-降液管；

3-套筒塔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种分馏系统，如图1所示，包括分馏塔1和设于所述分馏塔1塔内的嵌套塔2，所述嵌套塔2包括隔板21、顶盖22和升气管23，隔板21的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖22与分馏塔的侧壁连接，所述升气管23设于所述顶盖22上；

所述分馏塔1至少设有进料入口11、汽提介质入口12、分馏塔底出口13和分馏塔顶出口；

所述嵌套塔2设有嵌套塔汽提介质入口24、嵌套塔塔底出口25和嵌套塔进料口26；

所述分馏塔底出口13分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口26连通；另一通路外送获得塔底产品。

所述升气管23设于所述顶盖22上，保障嵌套塔和分馏塔的气体相通。

所述隔板21、顶盖22、升气管23、部分分馏塔的底部封头、部分分馏塔的侧壁围成所述嵌套塔的腔体。

用隔板隔开的嵌套塔横截面积的大小根据嵌套塔的相应水力学计算确定。

在一个优选的实施例中，如图2所示，还包括设于分馏塔1塔内的套筒塔3，所述嵌套塔2设于所述分馏塔1和所述套筒塔3之间的环隙间，所述顶盖22为套筒塔3变径处的内部封头的一部分。

在一个优选的实施例中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述嵌套塔2为板式塔或填料塔；

当为板式塔时，如图3所示，所述嵌套塔根据需要设置一定数量的塔板，嵌套塔的塔顶同分馏塔通过升气管相连，塔底设置介质直接送入嵌套塔内汽提或者设置第二重沸炉或第二重沸器汽提。嵌套塔塔顶送入部分分馏塔塔底产品，通过嵌套塔底部汽提介质进一步的汽提，嵌套塔底部得到重组分产品，嵌套塔顶蒸发的轻质组分随升气管送到分馏塔进一步分馏，升气管保证分馏塔的内部液体不会进入嵌套塔内；板式塔需要按该领域的常识，设置必要的受液盘27、塔盘28、降液管29等；

当为填料塔时，如图4所示，所述嵌套塔根据需要设置一定数量的填料段，嵌套塔的塔顶同分馏塔通过升气管相连，塔底设置介质直接送入嵌套塔内汽提或者设置第二重沸炉或第二重沸器汽提。嵌套塔塔顶送入部分分馏塔塔底产品，通过嵌套塔底部汽提介质进一步的汽提，嵌套塔底部得到重组分产品，嵌套塔顶蒸发的轻质组分随升气管送到分馏塔进一步分馏，升气管保证分馏塔的内部液体不会进入嵌套塔内；填料塔需要按该领域的常识，设置必要的入口液体分布器、填料再分布器、填料支撑件等；

2)所述分馏塔1为板式塔或填料塔；

3)所述分馏塔1还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔2的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

在一个优选的实施例中，所述分馏系统还包括第一重沸炉或第一重沸器，所述分馏塔底出口13分三通路：第一通路经所述第一重沸炉或所述第一重沸器与所述汽提介质入口12连通；第二通路与所述嵌套塔进料口26连通；第三通路外送获得塔底产品。

在一个优选的实施例中，所述分馏系统还包括第二重沸炉或第二重沸器，所述嵌套塔塔底出口25分两通路：一通路经所述第二重沸炉或所述第二重沸器与所述嵌套塔汽提介质入口24连通；另一通路外送获得重组分产品。

在一个优选的实施例中，所述汽提介质入口12和所述嵌套塔汽提介质入口24还分别设有一通路与外部蒸汽管线连通。

一种分馏方法，待分馏的物料采用上述分馏系统进行分馏。

在一个优选的实施例中，包括以下步骤：

1)将待分馏的物料和汽提介质分别经所述进料入口11和所述汽提介质入口12通入所述分馏塔1进行分馏，所述分馏塔顶出口获得塔顶组分，所述分馏塔底出口13获得塔底物料，一部分塔底物料通入所述嵌套塔2，另一部分塔底物料排出获得塔底产品；

2)所述一部分塔底物料和嵌套塔汽提介质分别经所述嵌套塔进料口26和所述嵌套塔汽提介质入口24通入所述嵌套塔2进行分馏，嵌套塔的塔顶物料经升气管送至分馏塔1进一步分馏，所述嵌套塔塔底出口25获得重组分产品。

所述塔底产品可送到下游或循环到上游继续参与反应。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，所述分馏塔底出口13获得的塔底物料中还有一部分塔底物料经所述第一重沸炉或第一重沸器处理后由所述汽提介质入口12通入所述分馏塔1。

在一个优选的实施例中，步骤2)中，所述嵌套塔塔底出口25排出的物料分两部分：第一部分物料经所述第二重沸炉或第二重沸器处理后由所述嵌套塔汽提介质入口24通入所述嵌套塔2，第二部分物料排出获得重组分产品。

在一个优选的实施例中，所述分馏塔还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

本发明在分馏塔塔底内部设置嵌套塔，将分馏塔塔底产品部分送到嵌套塔上部的第一层塔内件上，从塔底产品中切割出一个重组分产品，嵌套塔设置塔底介质汽提，在嵌套塔底部得到重组分产品，在不增加分馏塔总体高度的情况下，达到重组分产品的分离需要。本发明解决了分馏塔的塔底重组分产品中轻质组分较多的问题，提高了装置的经济效益。

通过内部嵌套塔进一步汽提分馏塔底产品，在嵌套塔底部得到重组分产品，该重组分产品比塔底产品更重，从物性上看，体现为相对挥发度(对轻关键组分)更小、重组分产品纯度更高等，具体参数随物料体系不同而不同。

所述分馏塔底出口13获得塔底物料占分馏塔进料的0.1～30％。

对加氢裂化装置油品分离，本发明在分馏塔底部增加嵌套塔，通过嵌套塔，将塔底产品进一步分馏和汽提，得到较重的重组分产品。该重组分比塔底产品密度更大，初馏点更高，终馏点更高，芳烃含量更高。这样将该部分重组分产品外甩，可以降低塔底产品中的稠环芳烃含量，将塔底产品循环到上游，提高装置整体的液体收率。内部嵌套塔不需要增加现有的分馏塔高度，分馏塔底部通常气相负荷也较低，单独分出一部分面积用于内部嵌套塔，不影响分馏塔底部的塔径等几何尺寸，可以起到降低投资，流程简化的目的。

前面描述是对加氢裂化装置油品分离的描述，对于其他物料体系，在类似情况下，同样可以采用该发明分馏系统，起到分离出塔底重组分产品的目的。本发明解决了分馏塔塔底产品和重组分产品的简单分离问题，采用该系统及方法后，可以实现在分馏塔底部得到重组分产品和塔底产品，其中重组分产品比塔底产品的相对挥发度(对轻关键组分)更低，重组分产品纯度更高，解决了分馏塔塔底产品和重组分产品的简单分离问题。

前面描述分馏工艺，对于不同物料体系，其塔底产品和重组分产品的性质差异表现不同，因具体的物系不同而不同。通常表现为采用本发明后，得到重组分产品，其相对挥发度(对轻关键组分)比塔底产品更低、重组分产品中重组分的纯度更高。对于油品会表现为初馏点更高、终馏点更高、密度更大等。

实施例

某加氢裂化装置，主产中间馏分油，分馏塔进料为反应产物经过硫化氢汽提塔汽提后的塔底油。

一种分馏系统，包括分馏塔1、设于所述分馏塔1塔内的嵌套塔2、重石脑油侧线汽提塔和柴油侧线汽提塔，所述嵌套塔2包括隔板21、顶盖22和升气管23，隔板21的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖22与分馏塔的侧壁连接，所述升气管23设于所述顶盖22上；

所述分馏塔1设有进料入口11、汽提介质入口12、分馏塔底出口13、分馏塔顶出口、重石脑油侧线抽出口和柴油侧线抽出口；

所述嵌套塔2设有嵌套塔汽提介质入口24、嵌套塔塔底出口25和嵌套塔进料口26；从所述嵌套塔塔底出口25获得重组分产品；

所述分馏塔顶出口经所述塔顶冷却器与所述塔顶回流罐连通，塔顶回流罐的出口分两通路：一通路与分馏塔的上部连通，形成回流；另一通路外送获得塔顶组分(轻石脑油)；

所述分馏塔底出口13分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口26连通；另一通路外送获得塔底产品。

所述嵌套塔2为板式塔，嵌套塔板数为14块，嵌套塔设计为单溢流塔盘；所述分馏塔1为板式塔；

汽提介质入口12和嵌套塔汽提介质入口24分别与蒸汽管线连通，采用蒸汽进行汽提；

所述重石脑油侧线抽出口与所述重石脑油侧线汽提塔连通，从重石脑油侧线汽提塔的出口获得重石脑油组分；

所述柴油侧线抽出口与所述柴油侧线汽提塔连通，从柴油侧线汽提塔的出口获得柴油组分。

一种分馏方法，采用上述分馏系统进行分馏，包括以下步骤：

1)将待分馏的物料和汽提介质分别经所述进料入口11和所述汽提介质入口12通入所述分馏塔1进行分馏，所述分馏塔顶出口获得塔顶组分，所述分馏塔底出口13获得塔底物料，一部分塔底物料通入所述嵌套塔2，另一部分塔底物料排出获得塔底产品；

2)所述一部分塔底物料和嵌套塔汽提介质分别经所述嵌套塔进料口26和所述嵌套塔汽提介质入口24通入所述嵌套塔2进行分馏，嵌套塔的塔顶物料经升气管送至分馏塔1进一步分馏，所述嵌套塔塔底出口25获得重组分产品；从重石脑油侧线抽出口排出的物料经重石脑油侧线汽提塔处理后获得重石脑油组分；从柴油侧线抽出口排出的物料经所述柴油侧线汽提塔处理后获得柴油组分；

3)嵌套塔和分馏塔底分别采用蒸汽汽提。分馏塔底蒸汽量为分馏进料的3％，嵌套塔底蒸汽量为嵌套塔进料的60％。

分馏塔底产品量占分馏塔进料量30％，嵌套塔底重组分产品量占分馏进料的1％。

该分馏塔的塔底产品全部循环到加氢反应器上游继续反应，分馏塔嵌套塔底的重组分产品外甩，送到罐区做燃料油。

该塔操作的塔底产品和嵌套塔底的重组分产品的性质见表1，表2。从表中可以看出，通过嵌套塔的进一步蒸汽汽提，重组分产品中的轻组分较少，初馏点更高，密度更大。

表1本发明实施例的塔底产品性质

密度(20℃)，g·cm<sup>-3</sup>	0.86
		馏程(ASTM-D1160)/℃
IBP/10％	340/381
		30％/50％	396/420
70％/90％	445/483
		95％/FBP	/
BMCI	9.0
		S含量/μg·g<sup>-1</sup>	<50
N含量/μg·g<sup>-1</sup>	<25

表2本发明实施案例得到的重组分产品性质

密度(20℃)，g·cm<sup>-3</sup>	0.88
		馏程(ASTM-D1160)/℃
IBP/10％	403/430
		30％/50％	466/490
70％/90％	/
		95％/FBP	/
S含量/μg·g<sup>-1</sup>	<100
		N含量/μg·g<sup>-1</sup>	<50

Claims (10)

1.一种分馏系统，其特征在于，包括分馏塔(1)和设于所述分馏塔(1)塔内的嵌套塔(2)，所述嵌套塔(2)包括隔板(21)、顶盖(22)和升气管(23)，隔板(21)的下端与分馏塔的底部封头连接，隔板的上端通过所述顶盖(22)与分馏塔的侧壁连接，所述升气管(23)设于所述顶盖(22)上；

所述分馏塔(1)至少设有进料入口(11)、汽提介质入口(12)、分馏塔底出口(13)和分馏塔顶出口；

所述嵌套塔(2)设有嵌套塔汽提介质入口(24)、嵌套塔塔底出口(25)和嵌套塔进料口(26)；所述分馏塔底出口(13)分两通路：一通路与所述嵌套塔进料口(26)连通；另一通路外送获得塔底产品；所述嵌套塔(2)为板式塔或填料塔。

2.如权利要求1所述的分馏系统，其特征在于，还包括设于分馏塔(1)塔内的套筒塔(3)，所述嵌套塔(2)设于所述分馏塔(1)和所述套筒塔(3)之间的环隙间，所述顶盖(22)为套筒塔(3)变径处的内部封头的一部分。

3.如权利要求1或2所述的分馏系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述分馏塔(1)为板式塔或填料塔；

2)所述分馏塔(1)还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔(2)的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

4.如权利要求1或2所述的分馏系统，其特征在于，所述分馏系统还包括第一重沸炉或第一重沸器，所述分馏塔底出口(13)分三通路：第一通路经所述第一重沸炉或所述第一重沸器与所述汽提介质入口(12)连通；第二通路与所述嵌套塔进料口(26)连通；第三通路外送获得塔底产品。

5.如权利要求1或2所述的分馏系统，其特征在于，所述分馏系统还包括第二重沸炉或第二重沸器，所述嵌套塔塔底出口(25)分两通路：一通路经所述第二重沸炉或所述第二重沸器与所述嵌套塔汽提介质入口(24)连通。

6.如权利要求1或2所述的分馏系统，其特征在于，所述汽提介质入口(12)和所述嵌套塔汽提介质入口(24)还分别设有一通路与外部蒸汽管线连通。

7.一种分馏方法，其特征在于，待分馏的物料采用权利要求1至6任一项所述的分馏系统进行分馏。

8.如权利要求7所述的分馏方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待分馏的物料和汽提介质分别经所述进料入口(11)和所述汽提介质入口(12)通入所述分馏塔(1)进行分馏，所述分馏塔顶出口获得塔顶组分，所述分馏塔底出口(13)获得塔底物料，一部分塔底物料通入所述嵌套塔(2)，另一部分塔底物料排出获得塔底产品；

2)所述一部分分馏塔底物料和嵌套塔汽提介质分别经所述嵌套塔进料口(26)和所述嵌套塔汽提介质入口(24)通入所述嵌套塔(2)进行分馏，嵌套塔的塔顶物料经升气管送至分馏塔(1)进一步分馏，所述嵌套塔塔底出口(25)排出获得重组分产品。

9.如权利要求8所述的分馏方法，其特征在于，步骤1)中，当采用权利要求4所述的分馏系统进行分馏时，所述分馏塔底出口(13)获得的塔底物料中还有一部分塔底物料经所述第一重沸炉或第一重沸器处理后由所述汽提介质入口(12)通入所述分馏塔(1)。

10.如权利要求8所述的分馏方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)步骤2)中，当采用权利要求5所述的分馏系统进行分馏时，所述嵌套塔塔底出口(25)排出的物料分两部分：第一部分物料经所述第二重沸炉或第二重沸器处理后由所述嵌套塔汽提介质入口(24)通入所述嵌套塔(2)，第二部分物料排出获得重组分产品；

2)所述分馏塔还设有若干侧线抽出口，所述侧线抽出口位于所述嵌套塔的上方，从所述侧线抽出口获得侧线组分。

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