專利名稱：一種減壓閃蒸罐及原油減壓深拔方法
技術領域：
本發明屬于石油煉制領域，涉及一種減壓閃蒸罐及原油減壓深拔方法，具體說涉及一種提高原油減壓蒸餾過程拔出率的方法和裝置。
背景技術：
原油常減壓蒸餾工藝是石油煉制的第一道工序，是通過蒸餾的方法將原油分割成不同餾程范圍的組分，以適應產品和下游裝置對原料的工藝要求。其輕油收率的高低和能耗的大小直接影響石油煉制的經濟效益。常規的原油常減壓蒸餾工藝多采用“二爐三塔”的流程原油預處理后進入初餾塔(或閃蒸塔)，然后經常壓爐加熱進入常壓塔，常壓塔底油經減壓爐加熱由減壓轉油線送到減壓塔，完成對原油的常壓蒸餾和減壓蒸餾，獲得滿足質量要求的產品和下游裝置的原料。隨著經濟的發展，世界石油需求量的逐年增加，同時，世界原油資源供應中重油和超重油的比例逐步增加，輕質油、中質油的供應比例持續下降。因此，提高原油常減壓蒸餾中的輕油拔出率，降低常減壓裝置能耗，提高裝置經濟效益成為全球煉化行業共同關注的課題。隨著我國國民經濟的發展，我國石油消費總量在2020年預計突破6. 5億噸，我國原油的對外依存度將達到50% 60%。因此，合理利用原油資源，優化加工工藝已是我國石油化工勢在必行之舉。在裝置大型化及煉化一體化新型煉廠設計中，身為“龍頭”的原油常減壓蒸餾裝置在資源利用最大化、能源利用節約化、操作成本合理化、規模投資最佳化，實現我國石油化工產業的可持續發展中具有舉足輕重的地位。為此，國內外學者對原油常減壓裝置的減壓深拔、節能降耗、減少投資進行了比較深入的研究，取得了很大的進步。發展方向主要集中在以下幾個方面(1)優化減壓抽真空系統，提高減壓分餾塔頂的真空度；( 采用新型、高效填料和直接接觸式傳熱方式，減少塔總壓降，保持較高的閃蒸段真空度；(3)改進轉油線設計，降低轉油線壓降和溫降；(4) 優化洗滌段設計和操作，強化洗滌段的分餾概念；( 開發新型高效的氣體和液體分布器； (6)采用強化原油蒸餾法等。CN03108050. 2公開了一種石油常減壓蒸餾工藝，減壓部分采用二級減壓蒸餾，通過新增加一級減壓蒸餾塔，分別轉移部分常壓負荷和減壓負荷至一級減壓分餾塔，以滿足裝置提高加工量的要求，取得了較好的效果。但是由于新增加了一級減壓分餾塔和減壓爐， 裝置投資比較大。US717^586發表了一種提高原油蒸餾餾分油收率的方法，方法一是從塔內側線抽出氣相物流，進行分離得到產品，一部分氣相返回塔內；方法二是進料混合物按沸點高低加熱分離為輕餾分、中間餾分、重餾分，然后分別在不同的進料位置進入塔內進行分餾，從側線依次抽出輕、重餾分。方法一相當于側線加了一個汽提塔，改善了餾分油質量。但一定程度增加了裝置投資和能耗；方法二實現了輕、重餾分分段進料，改善了原油蒸餾分餾塔的操作，有利于提高餾分油收率，但把已經從混合進料中分離出來的輕餾分再次送入塔內進行分餾，重復操作增加裝置能耗且沒有降低塔的負荷。
CN2242892Y公開了一種復合原油蒸餾減壓塔，塔底設有一個液封裝置與上部隔開，并有一個真空系統接口與塔頂真空系統相連。該實用新型通過液封裝置將減壓塔的精餾段和下部的深拔段隔開，可以將油品質量和拔出率分別予以考慮，可以相對地提高減壓拔出率，但深拔的油品質量很難滿足下游裝置對原料的工藝要求，同時該實用新型的塔結構復雜，塔頂真空系統負荷高，裝置能耗相對會高。CN1884441A公開了提高石油常減壓蒸餾輕油收率的方法，將含松脂的添加劑加到石油常減壓蒸餾塔的原油中，通過改變原油分子間的作用力而提高常減壓蒸餾的輕油收率。但該方法沒有在工藝技術根本上改變蒸餾技術，而且要消耗大量的添加劑，增加了裝置運行成本和添加化學試劑的操作難度。US717^586發表了一種提高原油蒸餾餾分油收率的方法，方法一是從塔內側線抽出氣相物流，進行分離得到產品，一部分氣相返回塔內；方法二是進料混合物按沸點高低加熱分離為輕餾分、中間餾分、重餾分，然后分別在不同的進料位置進入塔內進行分餾，從側線依次抽出輕、重餾分。方法一相當于側線加了一個汽提塔，改善了餾分油質量，但一定程度上增加了裝置投資和能耗；方法二實現了輕、重餾分分段進料，改善了原油蒸餾分餾塔的操作，有利于提高餾分油收率，但把已經從混合進料中分離出來的輕餾分再次送入塔內進行分餾，重復操作增加裝置能耗且沒有降低塔的負荷。CN1287872A發表了一種帶有深度汽提過程的原油常減壓蒸餾方法，是在減壓塔側并聯一個洗滌罐，減壓塔的進料段與汽提段由液封隔離分布器隔開，汽提段的油氣通過連通管進入洗滌罐的下部，取自減壓塔減三線出料的吸收油經冷卻后由洗滌罐上部進入向下噴淋與向上的油氣逆向傳質傳熱，洗滌罐的罐頂油氣出料返回減壓塔的上部，罐底出料作為洗滌油返回減壓塔。該工藝通過增設洗滌罐使減壓塔汽提段經歷了一個深度汽提的過程，有利于提高減壓拔出率。但該方法只是對減壓塔汽提段進行了優化改進，用質量較好的減三線油作為洗滌油，在經濟效益上尚待研究。CN101376068A公開了一種帶有減壓閃蒸塔的常減壓蒸餾方法和設備，是在常壓渣油入減壓爐前設置一個減壓閃蒸塔。閃蒸塔底油進減壓加熱爐，閃蒸塔頂氣進入與閃蒸塔頂氣餾分相近的某個側線產品抽出口的上方或下方。該方法通過增加減壓閃蒸塔改進常減壓裝置的流程，達到提高處理量，提高拔出率，降低能耗的目的。但常壓塔底油入閃蒸塔，由于常壓塔底油的溫度相對較低，再加上爐前閃蒸塔的真空度相對不高，閃蒸塔閃蒸氣化的作用有限，而且閃蒸塔頂氣相入減壓塔，相當于閃蒸后減壓塔分段進料，沒有在根本上改變減壓塔的分餾作用。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種減壓閃蒸罐及原油減壓深拔方法，使用本發明的閃蒸罐及減壓深拔方法可以進一步提高拔出率，提高經濟效益。本發明減壓閃蒸罐包括罐體，罐體內包括上部的氣相區和下部液相區，在上部氣相區設置至少一個旋轉蒸發盤，旋轉蒸發盤固定在設置在罐體縱向軸心位置的轉軸上。本發明減壓閃蒸罐中優選在同一轉軸上設置2 4個旋轉蒸發盤，旋轉蒸發盤為圓盤結構或者為圓環盤結構，旋轉蒸發盤的直徑為減壓閃蒸罐內徑的20% 80%。設置2 個或兩個以上旋轉蒸發盤時，在每兩個旋轉蒸發盤之間的罐壁上設置防止壁流的擋流板。
4擋流板為固定在罐壁上與罐壁成15° 45°的封閉圓扇形結構，扇形的上邊固定在罐壁上，下邊圓的半徑為下層旋轉蒸發盤半徑的1/3 1/2，擋流板扇形結構朝向罐壁的面有 3 6筋板，沿罐徑向均布固定擋流板在罐壁上。擋流板將上層旋轉蒸發盤甩至罐壁上的液相收集起來并引流至下一層旋轉蒸發盤上。蒸發盤固定在一個伸入到閃蒸罐內的轉軸上， 轉軸采用電機驅動或磁力驅動。減壓閃蒸罐的罐體上設置進料口、閃蒸氣出料口和閃蒸液相排出口，進料口設置在最上位置旋轉蒸發盤的上部，將進料引至旋轉蒸發盤，閃蒸氣出料口設置在罐體的頂部， 閃蒸液相排出口設置在罐體的底部。在閃蒸氣出料口也部可以設置除沫網。旋轉蒸發盤的轉速可以根據進料的性質、裝置的規模及操作要求確定，一般可以為30 600轉/分鐘。本發明原油減壓深拔方法包括如下內容在減壓爐與減壓蒸餾塔之間設置減壓閃蒸罐，減壓蒸餾原料經過減壓爐加熱后進入減壓閃蒸罐，在減壓閃蒸罐內進行蒸發和氣液分離，減壓閃蒸罐底排出的液相(以下稱閃底油)即閃底油引入減壓蒸餾塔，減壓閃蒸罐頂排出的氣相(以下稱閃頂氣)即閃頂氣排出閃蒸罐并冷凝為液相后引出裝置。本發明原油減壓深拔方法中使用的減壓閃蒸罐為本發明上述帶有旋轉蒸發盤的減壓閃蒸罐。本發明原油減壓深拔方法中，減壓蒸餾原料(一般為常壓渣油)進入減壓閃蒸罐， 由一個初始分布器進行氣液分離分布，氣相上升由罐頂氣相出料口排出，液相分配到旋轉蒸發盤上，靠離心力的作用在旋轉蒸發盤上擴散成較薄、分布均勻的液膜，液膜在高真空、 高溫的條件下在很短的時間內蒸發，一方面使進料渣油中的氣相得到完全分離，另一方面使渣油中更多的輕組分蒸發出來，提高減壓蒸餾的拔出率。本發明原油減壓深拔的方法中，取消了常規常減壓蒸餾中減壓轉油線的設置，在減壓爐和減壓塔之間設置立式減壓閃蒸罐，閃蒸罐與減壓爐、減壓蒸餾塔之間可以緊湊設置，無需考慮設置不小于15米的轉油線設置。立式閃蒸罐主要用于減壓爐加熱后渣油氣液兩相混合流的氣液分離，以及使更多的輕餾分從渣油中蒸發出來，以提高減壓蒸餾過程的拔出率。本發明原油減壓深拔的方法中，其它技術內容，如常壓蒸餾塔、減壓爐、減壓蒸餾塔等是本領域技術人員熟知的技術內容。本發明原油減壓深拔的方法中，可以設置一套抽真空系統，減壓蒸餾塔和減壓閃蒸罐用一套抽真空系統抽真空操作，可以設置控制裝置，分別控制減壓蒸餾塔和閃蒸罐的真空度；也可以設置兩套抽真空系統，減壓蒸餾塔和減壓閃蒸罐分別抽真空操作。減壓閃蒸罐的真空度控制設置在閃頂氣冷凝器之后的氣液分離罐上。減壓閃蒸罐和減壓蒸餾塔的抽真空操作可以采用本領域常規的方法和設備。本發明原油減壓深拔的方法中，其它技術內容，如常壓蒸餾塔、減壓爐、減壓蒸餾塔等是本領域技術人員熟知的技術內容。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、采用結構適宜的減壓閃蒸罐，一方面可以提高氣液分離效果，另一方面可以明顯提高進料中輕組分的蒸發率，有利于提高原料減壓蒸餾過程的拔出率，降低減壓蒸餾塔的操作負荷。2、減壓爐爐出口直接連通減壓減閃蒸罐，減壓閃蒸罐底部液相出料引入減壓蒸餾塔。縮短了常壓渣油加熱一進入減壓塔的工藝流程，大大降低了現有技術中減壓轉油線的過程壓降和熱量損失，使減壓爐內壓力更低，常底油在減壓爐內氣化點提前，爐出口氣化率更高。3、通過在減壓爐和減壓塔之間設置減壓閃蒸罐，閃蒸罐內設置氣液分布裝置，改善了進料氣液分離。4、減壓爐爐出口直接連通減壓閃蒸罐，閃蒸罐底部液相出料引入減壓塔。取消減壓轉油線，避免了粗管徑、大管長轉油線低速段所造成的轉油線熱位移，優化了減壓蒸餾工藝設計。經核算，閃蒸罐的成本明顯低于粗管徑、大管長轉油線的成本。5、閃底油單獨進入減壓蒸餾塔，閃頂氣不進入減壓蒸餾塔，大幅降低減壓蒸餾塔的處理負荷，消除了減壓塔處理量的“瓶頸”，有利于舊裝置的擴能改造。閃底油單獨進入減壓蒸餾塔，一定程度上減少了減壓塔所需的理論板，可以適當減少塔高及塔徑，節省裝置投資。閃底油單獨進入減壓蒸餾塔，閃頂氣不進入減壓蒸餾塔，降低了減壓蒸餾塔的氣相負荷，使全塔壓降降低，有利于提高減壓拔出率，而且大幅降低了減壓塔頂冷凝和抽真空負荷。實現了減壓蒸餾低能耗、高真空、高拔出率操作。有效降低價值低的減壓渣油的收率。6、閃底油單獨進入減壓蒸餾塔，避免了氣液混合進料所造成的氣相夾帶，保證了減壓側線產品質量。7、閃頂氣和常底油進行換熱，降低了減壓爐負荷，降低裝置能耗。8、本發明工藝技術先進合理，減壓渣油收率低，對于舊裝置的改造，具有設備改造量少、投資低，改造工期短，裝置收益明顯快捷等優點；對于新裝置的設計建設，具有工藝合理先進，能耗水平低，規模投資小，設備占地少等特點。
圖1為本發明一種原油減壓深拔的方法的流程示意圖；圖2為本發明減壓閃蒸罐結構示意圖；圖3為本發明減壓閃蒸罐內擋流板結構示意圖。其中1為預處理后原油，2為減壓爐，3為減壓蒸餾塔，4為減壓閃蒸罐，5為常壓蒸餾塔，6為常底油/閃頂氣換熱器，7為汽提蒸汽，8為閃頂產品，9為減壓塔抽真空系統，10 為減壓餾分油，11為常頂產品，12為減壓渣油，13為閃底油，14為閃頂氣冷凝器，15為常底油，16為常壓餾分油，17常壓爐，18閃蒸罐氣液分離器，19為旋轉蒸發盤，20為擋流板，21 為閃底油出口，22為閃頂氣出口，23為轉軸，24為擋流板下邊，25為罐壁，26為筋板，27為擋流板上邊。
具體實施例方式結合附圖1，本發明方法的一種工藝過程為預處理后原油1經過常壓加熱爐17 升溫到360°C 370°C進入常壓蒸餾塔5，蒸餾出常頂產品11和各側線常壓餾分油16。常壓渣油15和閃頂氣換熱升溫后進入減壓爐2加熱到380°C 400°C，由減壓閃蒸罐氣液分離器18進入減壓閃蒸罐，進行初步的氣液分離。氣相上升由罐頂氣相出料口排出，經過常底油/閃頂氣6換熱-閃頂氣冷凝器14冷凝后，進行氣液分離，分離出的液相作為閃頂產品 8，氣相連接抽真空系統控制閃蒸罐殘壓為1. 5kPa 4. OkPa ；液相均勻分布到旋轉蒸發盤 19上，靠離心力的作用在旋轉蒸發盤上旋轉擴散成極薄、分布均勻的液膜，液膜在高真空、高溫的條件下在極短的時間內受熱蒸發，蒸發出來的氣相分子和氣液分布器分布下來的液相完成氣液傳質、傳熱，混合到閃蒸罐閃頂氣中成為閃頂產品。未被蒸發的物料則甩出蒸發盤，沉降到閃蒸罐底作為閃底油13排出。閃底油進入減壓蒸餾塔3，減壓塔底吹入汽提蒸汽 7，塔頂連接抽真空系統，保持塔頂壓力在1. OkPa 3. OkPa0蒸餾出減壓餾分油10，減壓渣油12從塔底排出。本發明中的減壓蒸餾塔可以是燃料型減壓蒸餾塔，也可以是潤滑油型減壓蒸餾塔；可以是濕式蒸餾，也可以式微濕式蒸餾；側線出料數目根據需要具體設置。本發明中的常壓蒸餾塔、減壓閃蒸罐、減壓蒸餾塔分別有塔底液位控制系統。結合附圖2，升溫為380°C 400°C的常底油進入減壓閃蒸罐4，由閃蒸罐氣液分離器18進行初步的氣液分離，氣相從閃蒸罐閃頂氣出口 22排出，液相下降到旋轉蒸發盤19 上，在旋轉產生離心力的作用下旋轉擴散成極薄、分布均勻的液膜，液膜在高真空、高溫的條件下在極短的時間內受熱蒸發，使渣油中的輕餾分充分蒸發為氣相，經與下降的渣油液相進行傳質、傳熱后，隨閃頂氣從閃蒸罐氣相出口 22排出。未被蒸發的物料則甩出蒸發盤， 由防壁流擋板20的再次分布到二級旋轉蒸發盤，進行再次蒸發。最終的液相物料沉降到閃蒸罐底，從閃底油出口 21送出。本發明中的減壓閃蒸罐的旋轉蒸發盤可以是1個，也可以為2 4個。本發明中的減壓閃蒸罐的進料分布器為環管狀孔式分布器，也可以采用其他性能良好的進料分布器。結合附圖3，擋流板20的上邊27與罐壁25用密封焊連接，整體與罐壁成15° 45°夾角，下邊M形成圓的半徑為下層蒸發盤半徑的1/3 1/2，擋流板的背面有筋板沈固定擋流板在罐壁25上。上層蒸發盤上甩出的液相沿罐壁流下，經擋流板收集、均布到下層旋轉蒸發盤上。本發明減壓爐后帶有離心式分子閃蒸的減壓蒸餾方法和設備，改進了原油常減壓蒸餾工藝，把減壓爐加熱氣化含有45% 55%氣相的混合進料在減壓閃蒸罐中進行氣液分離，而且利用旋轉的蒸發盤產生的離心力使渣油中的輕餾分盡可能蒸發，大大提高了餾分油拔出率。經模擬計算證實，處理相同的原料本發明工藝方法較現有工藝路線的渣油收率少2 % 6 %，而且閃蒸罐頂占進料45 % 55 %的油氣含有的顯熱和潛熱足以把常底油換熱到390°C 400°C，大大節省減壓爐的負荷。本發明在裝置開工時，可以開大減壓爐負荷，加熱進料到390°C 400°C，保證減壓蒸餾操作。開工穩定后，充分利用高溫閃頂氣的顯熱和潛熱給常底油加熱，可以降低減壓爐的負荷，實現裝置節能。
權利要求
1.一種減壓閃蒸罐，包括罐體，罐體內包括上部的氣相區和下部液相區，其特征在于 在上部氣相區設置至少一個旋轉蒸發盤，旋轉蒸發盤固定在設置在罐體縱向軸心位置的轉軸上。
2.按照權利要求1所述的減壓閃蒸罐，其特征在于在同一轉軸上設置2 4個旋轉蒸發盤。
3.按照權利要求1或2所述的減壓閃蒸罐，其特征在于旋轉蒸發盤為圓盤結構或者為圓環盤結構，旋轉蒸發盤的直徑為減壓閃蒸罐內徑的20% 80%。
4.按照權利要求2所述的減壓閃蒸罐，其特征在于設置2個或2個以上旋轉蒸發盤時，在每兩個旋轉蒸發盤之間的罐壁上設置防止壁流的擋流板。
5.按照權利要求4所述的減壓閃蒸罐，其特征在于擋流板為固定在罐壁上與罐壁成 15° 45°的封閉扇形結構，將上層旋轉蒸發盤甩至罐壁上的液相收集起來并引流至上層旋轉蒸發盤上。
6.按照權利要求1所述的減壓閃蒸罐，其特征在于減壓閃蒸罐的罐體上設置進料口、 閃蒸氣出料口和閃蒸液相排出口，進料口設置在最上位置旋轉蒸發盤的上部，將進料引至旋轉蒸發盤，閃蒸氣出料口設置在罐體的頂部，閃蒸液相排出口設置在罐體的底部。
7.一種原油減壓深拔方法，其特征在于在減壓爐與減壓蒸餾塔之間設置減壓閃蒸罐，減壓蒸餾原料經過減壓爐加熱后進入減壓閃蒸罐，在減壓閃蒸罐內進行蒸發和氣液分離，減壓閃蒸罐底排出的液相即閃底油引入減壓蒸餾塔，減壓閃蒸罐頂排出的氣相即閃頂氣排出閃蒸罐并冷凝為液相后引出裝置；其中的減壓閃蒸罐為權利要求1至6何任一權利要求所述的減壓閃蒸罐。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于取消常規常減壓蒸餾中減壓轉油線的設置，在減壓爐和減壓塔之間設置立式減壓閃蒸罐。
9.按照權利要求7所述的方法，其特征在于設置一套抽真空系統，減壓蒸餾塔和減壓閃蒸罐用一套抽真空系統抽真空操作，設置控制裝置，分別控制減壓蒸餾塔和閃蒸罐的真空度。
10.按照權利要求7所述的方法，其特征在于設置兩套抽真空系統，減壓蒸餾塔和減壓閃蒸罐分別抽真空操作。
全文摘要
本發明公開了一種減壓閃蒸罐及原油減壓深拔方法。減壓閃蒸罐包括罐體，在減壓閃蒸罐上部氣相區設置至少一個旋轉蒸發盤，旋轉蒸發盤固定在設置在罐體縱向軸心位置的轉軸上。本發明原油減壓深拔方法中，在減壓爐與減壓蒸餾塔之間設置上述減壓閃蒸罐，減壓蒸餾原料經過減壓爐加熱后進入減壓閃蒸罐，在減壓閃蒸罐內進行蒸發和氣液分離，減壓閃蒸罐底排出的液相即閃底油引入減壓蒸餾塔，減壓閃蒸罐頂排出的氣相即閃頂氣排出閃蒸罐并冷凝為液相后引出裝置。本發明減壓閃蒸罐及原油減壓深拔方法可以明顯提高原油減壓蒸餾過程中的拔出率。
文檔編號C10G7/06GK102311768SQ201010222360
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者張龍, 彭德強 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院