本发明涉及石油炼制及石油化工技术领域，具体涉及一种分馏塔的塔顶控制系统。
背景技术
在石油炼制和石油化工领域，分馏塔是普遍应用的一种传质分离设备。围绕分馏塔设备，工艺生产操作所必须的流程和控制方案多种多样。例如：石油加工的第一道生产工序原油常减压蒸馏装置中的常压蒸馏塔，就包括各种各样的为满足一定的工艺生产操作、工艺节能和安全环保要求的工艺流程和控制方法。就常压蒸馏塔顶部系统而言，主要应用一段冷凝冷却系统和两段冷凝冷却系统，如图1和图2所示。
图1显示根据现有技术的常压蒸馏塔顶部(本领域简称为常顶)一段冷凝冷却系统，来自于常压塔105的常顶油气经过常顶油气-原油换热器101，在与原油换热、回收热量的同时，被冷凝到约70～90℃，再经过空气冷却器102，被冷凝到50～60℃，而后经水冷却器103被冷却到40℃进入常顶回流及产品罐104，在其中进行气、油、水的三相分离，气相为不凝油气，送到轻烃回收装置进一步加工，水为含油含硫污水，送到污水汽提装置处理，液体油品通过泵被抽出来，分两部分：一部分作为塔顶冷回流打回常压塔顶，用以控制常压塔顶温度，平衡全塔的取热量，满足常压塔顶产品的质量要求；另一部分就是常压塔顶产品，作为石脑油直接送出装置。
图2显示根据现有技术的常压蒸馏塔顶部的两段冷凝冷却系统，来自于常压塔206的常顶油气经过常顶油气-原油换热器201，在与原油换热、回收热量的同时，被冷凝到约70～90℃，然后进入常顶回流罐202，在常顶回流罐202内进行气、油、水的三相分离，水为含油含硫污水，送到污水汽提装置处理，液体油品的大部分通过泵被抽出来直接作为回流被打回常压塔顶，用以控制常压塔顶温度，平衡全塔的取热量，满足常压塔顶产品的质量要求，剩余的少部分油品溢流出回流罐与未凝的气体一起经空气冷却器203，冷凝到50～60℃，而后经水冷却器204冷却到40℃进入常压塔顶产品罐205，在常顶产品罐205内进行气、油、水的三相分离，气相为不凝油气，送到轻烃回收装置进一步加工，水为含油含硫污水，送到污水汽提装置处理，液体油品就是常压塔顶产品，通过泵被抽出来作为石脑油直接送出装置。
在以上两种冷凝冷却系统的实际生产中存在两个问题，已经严重影响生产装置的安全稳定和长周期生产操作：一个是流程中常顶油气与原油的换热器因腐蚀导致泄露；另一个是常压塔顶部塔内件腐蚀严重。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种分馏塔的塔顶控制系统，其能够避免分馏塔顶部塔内件，还能够避免换热器的腐蚀以及腐蚀导致的换热器泄漏。
为了实现上述目的，本发明提出了一种分馏塔的塔顶控制系统，包括通过管道依次连接到所述分馏塔的换热器、回流罐、冷却器、产品罐，还包括设置于所述回流罐的油品出口和所述分馏塔的回流入口之间的回流泵，所述换热器包括冷物料主通路和冷物料旁路，所述冷物料主通路和冷物料旁路在所述换热器的冷物料出口和入口相互连通，所述冷物料主通路用于冷却所述分馏塔输出的产物，所述冷物料旁路的流量能够被调节，从而用于控制所述回流罐的操作温度。
优选地，所述冷物料旁路上设有旁路控制阀。
优选地，所述冷物料主通路和冷物料旁路的连通处设有三通阀。
优选地，根据所述回流罐的液位调节所述回流泵的流量。
优选地，在所述回流泵和所述分馏塔之间设有流量控制阀，所述流量控制阀根据所述回流罐的液位调节所述回流泵的流量。
优选地，当所述液位大于第一预定值时，所述流量控制阀增大所述回流泵的流量。
优选地，当所述液位小于第二预定值时，所述流量控制阀减小所述回流泵的流量。
优选地，所述回流罐是卧式回流罐或立式回流罐。
优选地，在连接所述回流罐和冷却器的管道上设置第一注入点和第二注入点，所述第一注入点用于注入化学药剂，所述第二注入点用于注入水。
优选地，所述回流罐的操作温度被控制为高于水蒸气的露点温度，一般为105℃-140℃。
本发明的有益效果在于：换热器设置冷物料旁路，冷物料旁路的流量可调，通过调节冷物料旁路的流量可以改变通过换热器的换热量，达到控制回流罐的操作温度的目的，从而可以使操作温度满足分馏塔顶产品的质量要求；回流罐之前的冷凝过程中不会有游离水产生，能够有效避免在回流罐之前的管道和设备(换热器)中发生水蒸气的露点腐蚀；回流罐内不会产生液态水和氨(胺)盐类物质，可以避免这些物质随回流泵回流到分馏塔内，造成分馏塔顶部塔内件严重腐蚀的可能。此外，本发明根据回流罐的液位调节回流泵的流量，使得回流罐内的液位始终保持平稳。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1显示根据现有技术的常压蒸馏塔顶部的一段冷凝冷却系统；
图2显示根据现有技术的常压蒸馏塔顶部的二段冷凝冷却系统；
图3显示根据本发明的第一示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图；
图4显示根据本发明的第二示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图；
图5显示根据本发明的第三示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图；
图6显示根据本发明的第四示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图；
图7显示根据本发明的第五示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图。
附图标记说明：
101-常顶油气-原油换热器，102-空气冷却器，103-水冷却器，104-常顶回流及产品罐，105-常压塔；
201-常顶油气-原油换热器，202-常顶回流罐，203-空气冷却器，204-水冷却器，205-常顶产品罐，206-常压塔；
1-分馏塔，2-换热器，3-回流罐，4-冷却器，5-产品罐，6-回流泵，7-产品泵，8-旁路控制阀，9-冷物料旁路，10-三通阀，11-流量控制阀，12-第一注入点，13-空气冷却器，14-水冷却器，15-第二注入点；
f-流量，l-液位，t-温度，fc-阀事故关，fo—阀事故开。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图3显示根据本发明的第一示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图，该分馏塔的塔顶控制系统包括通过管道依次连接到分馏塔1的换热器2、回流罐3、冷却器4、产品罐5，还包括设置于回流罐的油品出口和分馏塔的回流入口之间的回流泵6，换热器2包括相互连通的冷物料主通路(由与换热器2连接的垂直箭头表示)和冷物料旁路9，冷物料主通路和冷物料旁路9在换热器2的冷物料出口和入口相互连通，冷物料主通路用于冷却分馏塔输出的产物，冷物料旁路的流量能够被调节，从而用于控制回流罐的操作温度。分馏装置还可以包括产品泵7，用于将产品罐5内的产品泵送出去。
需要说明的是，在图3以及以下的图4-7中，为了清楚起见，通过附图标记t表示温度，附图标记l表示液位，附图标记fc表示阀事故关，附图标记fo表示阀事故开。这些附图标记及其在图中的绘制方式是本领域技术人员常用的，便于本领域技术人员理解本发明实施例。
现有分馏塔的顶部控制系统的换热器主要有两类：①只包括一条冷物料通路，冷物流通过该通路与分馏塔输出的油气产品进行热交换，油气产品被冷凝，冷物流升温，从而实现换热；②包括冷物料主通路和检修旁路，检修旁路上设有切断阀，在每台换热器的出入口与冷物料主通路相连接，该旁路在检修时使用，正常操作时不使用，切断阀不具备流量控制的功能。根据本发明实施例的分馏塔的塔顶控制系统的换热器除了冷物料主通路之外，还包括冷物料旁路，冷物料旁路与冷物料主通路在换热器的出口和入口相互连通。冷物流通过冷物料主通路，冷却分馏塔输出的油气产品；冷物料旁路的流量可调，由于通过换热器的冷物料入口流入的冷物料是一定的，当调节冷物料旁路的流量时，通过冷物料主通路的流量随之发生改变，从而可以调节换热器的换热量，进而控制回流罐的操作温度。本发明实施例的分馏塔的塔顶控制系统特别适用于原油蒸馏装置中的常压分馏塔。
通过换热器的冷物料旁路控制回流罐的操作温度，从而可以使操作温度满足分馏塔顶产品的质量要求；回流罐之前的冷凝过程(即换热器中的冷凝)中不会有游离水产生，能够有效避免在回流罐之前的管道和设备(换热器)中发生水蒸气的露点腐蚀；回流罐内不会产生液态水和氨(胺)盐类物质，可以避免这些物质随回流泵回流到分馏塔内，造成分馏塔顶部塔内件严重腐蚀的可能。
如图3所示，在一个实施例中，冷物料旁路9上设有旁路控制阀8，通过旁路控制阀8可以控制冷物料旁路内的冷物料流量，从而可以精确控制回流罐3的操作温度。
在一个实施例中，根据回流罐3的液位控制回流泵6的流量，从而可以将回流罐3的液位控制在预定范围内。特别地，如图3所示，在回流泵6和分馏塔1之间设有流量控制阀11，流量控制阀11根据回流罐3的液位控制回流泵6的流量。具体来说，当回流罐3的液位大于第一预定值时，流量控制阀11增大回流泵的流量，从回流罐3回流到分馏塔1的油品增多，回流罐3的液位下降；当回流罐3的液位小于第二预定值时，流量控制阀11减小回流泵的流量，从回流罐3回流到分馏塔1的油品减少，回流罐3的液位上升。通过这种方式，可以将回流罐3的液位控制在预定范围内。回流罐3的液位可以通过液位计来测量，并通过通讯将测得的液位信息发送至流量控制阀，流量控制阀基于该液位信息调节回流泵6的流量。
图4显示根据本发明的第二示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图。根据第二实施例，冷物料主通路和冷物料旁路9的连通处设有三通阀10，通过三通阀10可以控制冷物料主通路和冷物料旁路9内的冷物料流量，从而控制回流罐3的操作温度。
图5显示根据本发明的第三示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图，其中回流罐3为立式罐。
图6显示根据本发明的第四示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图。在第四实施例中，在连接回流罐3和冷却器4的管道上设置第一注入点12和第二注入点15，第一注入点12用于注入化学药剂，第二注入点15用于注入水。在此位置注入水和化学药剂，水可以降低腐蚀物质的浓度，化学药剂可以和腐蚀物质发生中和反应，二者结合可以减轻和削弱后续由于水蒸气冷凝带来的设备(冷却器、产品罐)腐蚀问题。
图7显示根据本发明的第五示例性实施例的分馏塔的塔顶控制系统的示意图。该分馏塔的塔顶控制系统包括通过管道依次连接到分馏塔1的换热器2、回流罐3、空气冷却器13、水冷却器14、产品罐5，还包括设置于回流罐的油品出口和分馏塔的回流入口之间的回流泵6，换热器2包括相互连通的冷物料主通路和冷物料旁路9，冷物料主通路和冷物料旁路9在换热器的冷物料出口和入口相互连通，冷物料主通路用于冷却分馏塔输出的产物，冷物料旁路的流量能够被调节，用于控制回流罐的操作温度。冷物料旁路9上设有旁路控制阀8，通过旁路控制阀8可以控制冷物料旁路内的冷物料流量，从而可以精确控制回流罐3的操作温度。在回流泵6和分馏塔1之间设有流量控制阀11，流量控制阀11根据回流罐3的液位控制回流泵6的流量。在连接回流罐3和冷却器4的管道上设置第一注入点12和第二注入点15，第一注入点12用于注入缓释剂、有机胺，第二注入点15用于注入水。
当不通过冷物料旁路控制回流罐的操作温度以及不设置流量控制阀时，回流罐3的操作温度一般为90℃，产品罐5的操作温度为一般40℃，水在换热器2中低于露点析出，并被带到回流罐3和和分馏塔1顶部，导致内件发生腐蚀。在该实施例中，通过冷物料旁路控制回流罐的操作温度，并设置流量控制阀11使其根据回流罐3的液位控制回流泵6的流量，可以将回流罐3的操作温度控制在110℃左右，能够有效降低换热器和分馏塔顶部的腐蚀。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。