专利名称：一种提高馏分油收率的分馏塔进料方法
技术领域：
本发明涉及一种提高蒸馏装置馏分油收率的方法，更具体地说，涉及一种提高石 油炼制工业中的进料部分汽化的蒸馏塔的馏分油收率方法。
背景技术：
分馏塔是石油炼制工业中应用十分广泛的单元设备。对于一些重质油品的分馏， 如从原油、蜡油等油品分馏轻质馏分油时，分馏塔塔釜温度都较高，再沸器的热源温位高， 不易获得，而且重质油品在高温下易发生热裂解，所以一般分馏塔都不设再沸器。因此，塔 的热量来源几乎完全取决于预热的原料，原料经预热后馏分油汽化，汽化后的馏分油从塔 顶和/或从侧线馏出，未汽化的部分从塔釜馏出。典型的分馏过程如原油的常压蒸馏和减 压蒸馏。原油常减压蒸馏是原油加工的第一道工序，它为炼厂后续加工装置提供原料，并 直接提供部分产品。原油蒸馏装置设计和操作的优劣，会对炼油厂的产品质量、产品收率和 经济效益产生很大影响。在保证产品质量的前提下，提高常压蒸馏装置的拔出率，可以使轻 组分尽量在常压塔拔出，不会再进入减压塔，一方面可以得到更多的轻馏分，另一方面可以 减少减压炉和减压塔的负荷，有利于节能。提高减压装置的拔出率，可以增加馏分油的收 率，为催化裂化、加氢裂化提供更多的原料，从而提高炼厂的经济效益。原油蒸馏(以燃料油型为例)的基本流程为，原油被加热到220°C左右进初馏塔， 通常初馏塔只取一个塔顶产品，即重整料或轻汽油馏分。也有的初馏塔除塔顶产品外，还有 一个侧线产品。初馏塔塔底油进一步加热到360°C左右进常压塔，其中汽油、煤油、柴油、重 柴油等较轻的组分在汽化段汽化，蜡油和重油仍然为液体。混合油汽上升到塔的精馏段，与 回流液体接触进行传热传质。混合油汽中沸点较高的组分被冷凝，而回流液体中沸点较低 的则汽化。分馏塔内温度由下而上是从高到低分布，油品的组分由下往上由重到轻变化。在 气相沿塔自下而上逐步冷凝的过程中，重柴油、轻柴油、煤油在各自对应蒸汽压的泡点温度 下从侧线抽出，而汽油和不凝气在回流罐分别抽出。沸点高于360°C的重油(又称常压渣 油，简称常渣)从塔底引出。常压渣油中沸点低于600°C的馏分可作为加氢裂化、催化裂化和润滑油的原料，由 于原油在高温下会发生裂解反应，所以在常压塔的操作条件下不能获得这些馏分，只能在 较低温度下通过减压蒸馏获得。常压渣油经减压加热炉加热部分汽化后，经转油线进入减压蒸馏塔，在分馏塔汽 化段轻组分汽化并上升进入分馏段，经过回流液体的冷凝后从塔顶或侧线抽出得到馏分 油，未汽化的部分从塔底引出，得到减压渣油。影响常减压装置馏分油收率的重要因素是分馏塔汽化段的温度和油汽分压。汽化 段温度越高，油汽分压越低则原料的汽化率越高，馏分油的拔出率也就越高。提高分馏塔馏 分油收率一般采用提高汽化段温度，降低汽化段压力的方法。汽化段的温度受加热炉出口 温度的影响。加热炉出口温度越高，汽化段温度就越高。但是加热炉温度又不能太高，因为重油在360°C以上有发生裂解反应的可能，油品裂解生成的焦炭会严重影响装置的稳定性和长周期运行。对于常压蒸馏塔，降低塔顶压力的途径一般是减少塔顶油汽管线和冷凝冷却器的 压降。对于减压蒸馏塔而言，高性能的抽真空设备可以有效降低塔顶压力。高性能的填料、 塔板和塔内件可以降低塔内阻力。塔顶压力越低、塔内阻力越小，汽化段压力也就越低、油 品的汽化率越高。通过加热炉炉管扩径和大直径转油线可以使油品在炉管和转油线内流动过程中 压力不断降低，促使更多的原料汽化，但是扩大炉管管径也有限制，一是炉管的扩径必须根 据原料油的性质和加热炉的特性进行合理设计，而原料种类繁多，使得精确的炉管设计非 常困难。二是随汽化量的增加，管内原料的密度不断下降，特别是在减压炉内条件下，油品 密度下降更大，使得炉管内介质的给热系数大大减小，从而导致炉内总传热系数下降。为达 到相同的传热强度必须提高温差，亦即提高炉膛和炉管温度，其结果会导致出现管壁温度 局部过高，管壁结焦、炉管损坏、传热效率下降。此外，分馏塔汽化段高度不足会导致过量的雾沫夹带，从而影响到塔顶和侧线的 产品质量，并且影响到馏分油的收率。
发明内容
本发明目的是提供一种提高石油烃分馏塔馏分油收率、尤其是提高常减压蒸馏塔 馏分油收率的方法。一种提高馏分油收率的分馏塔进料方法，将待分馏的石油烃原料油经加热炉预热 后，在高于雾化容器压力100. 0-1000. OkPa的情况下喷入雾化容器中，雾化容器内压力为 2. 0-60. OkPa，温度为230-460°C，石油烃原料被雾化成粒径为0. 0001-10毫米的小雾滴，同 时部分汽化，在雾化容器中形成气相物流和液相物流，再将气相物流和液相物流引入分馏 塔，在分馏塔中进行蒸馏分离，塔顶和/或侧线引出馏分油产品，塔底引出渣油。本发明提供的方法中，所述的雾化容器为有足够空间可以使重油雾化的容器。例 如雾化容器为转油线、闪蒸罐或闪蒸塔。对于现有装置的改造而言，采用转油线作为雾化容 器可以实现利旧。若设置闪蒸罐为雾化容器，虽然会增加设备投资，但闪蒸罐不仅可以为原 料油的雾化和汽化提供更足够的空间和时间，而且更有利于汽化后的油汽与未汽化的雾滴 分离。本发明提供的方法中，优选的方案是所述的雾化容器中形成的气相物流进入减压 蒸馏塔的原料入口管，形成的液相物流直接进入减压分馏塔的底部与塔底的减压渣油混
I=I O本发明提供的方法中，所述的分馏塔为包含气相进料的蒸馏塔，例如闪蒸塔等，优 选为原油的常压蒸馏塔、减压蒸馏塔或加氢生成油分馏塔。所述的分馏塔一般包括汽化段、 洗涤段、分馏段，至少一个中段回流、一个以上的抽出侧线、塔顶抽出口，包括或不包括塔顶 抽真空系统等。塔的类型可以是空塔、板式塔或者填料塔。本发明提供的方法中，适用于常减压蒸馏过程，提高常减压蒸馏塔的馏分油收 率。所述的分馏塔操作条件为塔顶绝对压力为0. 5-200. OkPa，分馏塔汽化段绝对压力为 1. 0-230. OkPa,分馏塔汽化段温度为330_430°C。
其中常压蒸馏过程的操作条件为分馏塔塔顶压力110. 0-180. OkPa(绝)，汽化 段压力为130. 0-200. OkPa(绝)，汽化段温度为330-390°C ；减压蒸馏过程的操作条件为 分馏塔塔顶压力为0. 5-10. OkPa(绝)、汽化段压力为2. 0-30. OkPa(绝)、汽化段温度为 340-430 "C。本发明提供的方法中，优选用于减压蒸馏过程，所述的分馏塔为减压蒸 馏塔，减压蒸馏的操作条件为加热炉出口压力为100. 0-1000. OkPa(绝)、优选 200. 0-600. OkPa( 绝)，加热炉出口温度为360_460°C、优选380_430°C ；减压分馏塔塔顶压 力为0. 5-10. OkPa(绝)，汽化段压力为2. 0-30. OkPa(绝)，汽化段温度为370-410°C。以减压蒸馏单元为例进行说明，所用的减压蒸馏塔与常规的减压蒸馏塔相同，不 同之处在于，本发明的喷雾式压力进料系统设置在减压加热炉之后，来自加热炉的原料油 经流量分配系统进行分配后在雾化容器内(转油线或闪蒸罐等容器)通过雾化设备被雾化 成细小的雾滴，从而使原料油中沸点较低的馏分通过闪蒸得到更充分地汽化。原料油经过 闪蒸后形成的气相物流和未汽化的液相物流，可以从同一个管线进入减压蒸馏塔汽化段， 也可以分成气相和液相两股物流，气相物流进入减压蒸馏塔的原料入口管，液相物流直接 进入减压分馏塔的底部与塔底的减压渣油混合。本发明提供的方法中，所述的待分馏的原料油在一定压力下经雾化设备喷入雾化 容器中，同时至少部分汽化。所述的雾化设备为喷雾装置，可以由一个或多个喷嘴或其它 可以使重油雾化的设备组成，喷嘴开孔可以是单孔或多孔的，开孔方向可以是任意的，可以 是带有辅助雾化蒸汽或不带辅助蒸汽的，辅助雾化蒸汽可以与原料油一起进入也可分别进 入。雾化后的雾滴大小从0.0001毫米至10毫米不等，优选0. 001至0. 1毫米之间。本发明提供的方法中，所述的待分馏的原料油在喷入分馏塔之前，经流量分配系 统按比例分配流量后喷入雾化容器中。所述的流量分配系统的作用是保证每个雾化设备在 任何情况下都能有液体和气体喷出，从而保证原料的雾化效果。所述的流量分配系统可以 是由直列的、错置的、平行的、竖直的、环型的、树型的、对称的和不对称的管路组成的管系， 其目的就是把预热后的原料分配到每一个雾化设备，为此目的选用的管道排列方式均可视 为流量分配系统。流量分配系统可以放置在雾化容器外，也可以放置在雾化容器内。分配系统可以 是带自动控制的流量分配系统，也可以是不带自动控制的完全自我调节流量的分布系统。 带自动控制的流量分配系统主要有管路和自动控制的阀门组成。不带自动控制的流量分配 系统主要通过合理设计各分支管路的阻力，将物流分配到各雾化设备中。本发明提供的方法中，所述的分馏塔内，在喷入原料油的入口上方可以设置破沫 原件，喷入原料油的入口下方可以设置液体收集元件。所述的破沫元件为破沫网或汽液过 滤网，其作用是减少或消除雾沫夹带，避免液体被气相带入分馏段。所述的液体收集元件为 一层或多层集液盘，用来收集雾滴相互碰撞过程中不断聚集形成大的液滴，使之落入塔底 作为渣油被引出。设置破沫元件和液体收集元件，均可以提高分馏塔的分馏效率。本发明提供的提高石油烃分馏塔馏分油收率的方法的有益效果为首先，原料经预热后在一定压力下喷入闪蒸罐，雾化成细微的雾滴后，由于表面积 急剧增加，汽化速率也会大幅提高，从而可提高馏分油的收率。其次，采用本发明的方法对于常压蒸馏过程而言，可以提高常压塔的拔出率，从而降低了减压塔的负荷和能耗。同时用于常压塔和减压塔，在提高了常减压蒸馏装置拔出率 的同时又降低了能耗和操作费用。第三，通过在减压炉后设置雾化设备，可以提供足够的雾化空间和时间，对于旧设 备的改造，可以弥补分馏塔汽化段空间不足，减少雾沫夹带。第四，由于热裂化 反应是分子量增加反应，加热炉炉管内保持较高的压力，可以抑 制热裂化反应的发生。同时，炉管内压力提高，可使总传热系数相应增大，在相同传热强度 情况下，炉管表面温度可以降低，能保证长周期运行。
图1为常规减压蒸馏的流程示意图；图2为雾化容器为转油线的流程示意图；图3为雾化容器为闪蒸罐且气液混相进料的流程示意图；图4为雾化容器为闪蒸罐且气液两相分别进料的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图具体说明本发明提供的提高石油烃馏分油收率的分馏塔进料方法， 但本发明并不因此而受到限制。本发明提供的提高石油烃馏分油收率的方法用于减压蒸馏是这样具体实施的本发明提供的用于提高馏分油收率的分馏塔进料方法，其中雾化容器为转油线的 实施方案如附图2所示，减压蒸馏塔分为汽化段11、洗涤段12和分馏段13，待分馏的原料 油(常压渣油)经进料泵1打入加热炉2中预热，加热炉2炉管内压力为100. 0-1000. OkPa, 优选200. 0-600. OkPa，加热炉管出口温度为360_460°C、优选380_430°C。预热后的原 料油由压力式进料系统3喷入转油线7中，转油线7中的压力为2. 0-60. OkPa，温度为 230-460°C。雾滴在低油汽分压的条件下充分汽化，汽化后的蒸汽物流引入减压分馏塔6的 汽化段8，该实施方式可以使雾滴充分汽化，从而提高减压分馏塔的拔出率。本发明提供的用于提高馏分油收率的分馏塔进料方法，其中雾化容器为闪蒸罐 的实施方案如附图3所示，和附图2中的雾化容器为转油线的方案不同的是，预热后的 原料油由压力式进料系统3喷入闪蒸罐9中，闪蒸罐9中的压力为2. 0-60. OkPa，温度为 230-460°C。由于雾滴具有极大的比表面积，在闪蒸罐中低油汽分压的条件下，其中沸点较 低的馏分被闪蒸汽化。经充分汽化后的蒸汽物流引入减压分馏塔6的汽化段8，该实施方式 可以使雾滴充分汽化，从而提高减压分馏塔的拔出率。在闪蒸罐9中，沸点较低的馏分被闪蒸汽化，雾滴中未被汽化的馏分通过相互碰 撞重新聚集成较大的液滴落入闪蒸罐底部，如图4所示，将闪蒸罐内的气相物流从罐顶或 贴近罐顶的壁面处通过管线10引入减压分馏塔6的汽化段8，而罐底液相物流通过管线11 直接输送到减压分馏塔的塔釜与其中的减压渣油汇合。该实施方式可以使闪蒸罐内未汽化 的重组分雾滴与蒸汽物流得到更好地分离，从而使减压分馏塔内雾沫夹带进一步减少。对比例1对比例1说明现有技术中的减压分馏方法分馏经常压分馏塔分馏得到的塔底油 的效果。
将待分馏的混合原油引入常压分馏塔，分馏得到直馏汽油、煤油、柴油馏分，常压 塔拔出率为32wt%。如附图1所示，将常压分馏塔塔底油通过油泵1输送到减压蒸馏系统 加热炉2，加热后通过转油线7引入减压蒸馏塔汽化段8。加热炉炉管出口压力为30. OkPa, 炉壁温度为561°C，炉出口温度为386°C，加热炉炉管逐级扩径。减压蒸馏塔为高效全填料 塔，减压蒸馏塔汽化段8的温度为374°C。混合原油的性质见表1，减压蒸馏塔操作条件及 产品性质见表2。减压蒸馏塔的拔出率为29. 8wt%。实施例1实施例1说明本发明提供的方法用于原油减压蒸馏的效果。所用的常压塔系统和待分馏 的混合原油与对比例相同，常压塔拔出率为32wt%。 如附图2所示，先将常压蒸馏塔分馏得到的塔底油通过油泵1输送到减压蒸馏系统加热炉 2，加热后的常压塔底油通过喷嘴5喷入转油线7，常压塔底油在转油线内充分汽化，再通过 转油线引入减压塔汽化段8。转油线入口处压力为14.0沙^温度为3861。所用的喷嘴为 一种高效雾化喷嘴；加热炉的炉管没有变径。所用的转油线及减压塔结构与对比例相同，减 压塔汽化段的温度为381°C。从表2可见，通过在转油线上设置喷嘴，在减压塔汽化段压力与对比例相同的情 况下，加热炉管的出口压力达到280. OkPa，炉壁温度为556°C，较对比例低5°C。而加热炉的 出口温度达到418°C，高于对比例22°C，喷入转油线的雾滴通过在转油线内闪蒸汽化，进入 减压塔汽化段仍能维持与对比例基本相同的温度。在汽化段压力与对比例相同的情况下， 实施例1中原料通过减压蒸馏系统后拔出率达到33. 7wt%，高于对比例3. 9个百分点。减 压渣油密度和粘度提高，减压渣油中小于500°C馏分的质量含量，也从对比例的10%，降低 到 5. 8%。实施例2实施例2说明本发明提供的方法用于原油减压蒸馏的效果。所用的常压塔系统和待分馏的混合原油与对比例相同，常压塔拔出率为32wt%。 如附图3所示，所用减压塔结构与对比例相同，所用加热炉结构与实施例1相同。所不同的 是在减压炉后增设一个闪蒸罐9，常压塔底油由流量分配系统4进行流量分配后经喷嘴5 喷入闪蒸罐内，经充分汽化后，引入减压蒸馏塔汽化段，其中闪蒸罐压力为6. lkPa，温度为 382°C，其他主要操作条件和产品性质见表2。由表2中数据可以看出，实施例2通过在加热炉出口设置雾化喷嘴和闪蒸罐，使常 压塔底油中减压馏分油的拔出率为34. 5wt%，和对比例相比提高了 4. 7个百分点。实施例3实施例3说明本发明提供的方法用于原油减压蒸馏的效果。所用的常压塔系统和待分馏的混合原油与对比例相同，常压塔拔出率为32wt%。 实施例3所用减压塔结构同对比例，所用加热炉结构同实施例1，所有闪蒸罐同对比例2。如 附图4所示，常压塔底油由流量分配系统3进行流量分配后经喷嘴5喷入闪蒸罐9内，经充 分汽化后，将气体和液体从不同的管线分别引入减压蒸馏塔，其中闪蒸罐压力为6. lkPa，温 度为382°C。该实施例的主要操作条件和产品性质见表2。由表2中数据可以看出，实施例3通过在加热炉出口设置喷雾式压力进料系统和 闪蒸罐，常压塔底油中减压馏分油的拔出率为35. lwt%，和对比例相比提高了 5. 3个百分点O表1:混合原油的性质
权利要求
1.一种提高馏分油收率的分馏塔进料方法，其特征在于将待分馏的石油烃原料油经加 热炉预热后，在高于雾化容器压力100. 0-1000. OkPa的压力下喷入雾化容器内，雾化容器 压力为2. 0-60. OkPa，温度为230-460°C，石油烃原料被雾化成粒径为0. 0001-10毫米的小 雾滴，同时部分汽化，在雾化容器内形成气相物流和液相物流，再将气相物流和液相物流引 入分馏塔，在分馏塔中进行蒸馏分离，塔顶和/或侧线引出馏分油产品，塔底引出渣油。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的雾化容器为转油线，、闪蒸罐或闪蒸塔。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的气相物流进入分馏塔的原料入口管，液 相物流直接进入分馏塔的底部与塔底的减压渣油混合。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的分馏塔为原油常压蒸馏塔、减压蒸馏塔 或加氢生成油分馏塔。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于所述的分馏塔操作条件为塔顶绝对压力为 0. 5-200. OkPa，分馏塔汽化段绝对压力为1. 0-230. OkPa，分馏塔汽化段温度为330_430°C。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于所述的分馏塔操作条件为塔顶绝对压力为 0. 5-10. OkPa，分馏塔汽化段绝对压力为2. 0-30. OkPa，分馏塔汽化段温度为340_430°C。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的加热炉出口绝对压力为 100. 0-1000. OkPa，加热炉出 口温度为 360-4600C0
8.按照权利要求7的方法，其特征在于所述的加热炉炉管出口绝对压力为 200. 0-600. OkPa，加热炉出 口温度为 380_430°C。
9.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的将预热后的原料油引入流量分配系统 ，按比例分配流量后喷入雾化容器中。
全文摘要
一种提高馏分油收率的分馏塔进料方法，将待分馏的石油烃原料油经加热炉预热，预热后的原料油在高于雾化容器100.0-1000.0kPa的压力下喷入雾化容器，雾化为粒径为0.0001-10毫米的小雾滴，同时部分汽化，之后引入分馏塔，在分馏塔中进行蒸馏分离，塔顶和/或侧线引出馏分油产品，塔底引出渣油。本发明提供的方法通过雾化作用加速原料油汽化过程，使原料中的馏分油在极短的时间内充分汽化，最大程度地降低渣油中的馏分油含量，提高馏分油收率。
文档编号C10G7/00GK102079984SQ200910224170
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者侯栓弟, 唐晓津, 张占柱, 张同旺, 朱振兴, 毛俊义, 渠红亮, 王少兵, 秦娅, 袁清, 许克家, 黄涛 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院