本发明属于炼油厂延迟焦化的扩产改造及节能的技术领域，尤其涉及一种用于延迟焦化的能量梯度利用系统及方法。
背景技术：
目前，能耗费用已成为国内石化炼油企业加工费用的主要部分，降低能耗已成为降低成本、提高经济效益以及企业生存、发展的重要途径。考虑到目前国内石化炼油企业用能状况，最大的节能潜力已不在于某些先进节能设备或某项先进节能工艺的应用，而在于范围更广和技术更深的全局能量系统优化，从整体考虑提高企业的总体用能水平。受资源、市场、环境以及经济等因素的影响，延迟焦化得到了快速发展。延迟焦化改进流程的能耗重点是加热炉。提高渣油的进料换热终温对于节能降耗显得尤为重要。此外，延迟焦化的扩能改造的“瓶颈”之一是加热炉的加热负荷，提高原料渣油的进塔温度是解瓶颈的有效途径之一。
现有的延迟焦化改进流程(包括吸收稳定系统)普遍存在分馏塔取热比例未优化(高温位取热量偏少)、换热流程设计不合理、低温热未回收利用等问题，导致能量高质低用，造成能源浪费，因而，装置仍具有较大的节能潜力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种用于延迟焦化的能量梯度利用系统及方法，依据“温度对口，梯度利用”的原则，优化换热网络，提出考虑热进料的延迟焦化改进流程的换热系统，降低焦化炉的负荷，充分回收低温位的热量，降低延迟焦化改进流程的能耗，减少炼油成本，提高经济效益。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于延迟焦化的能量梯度利用系统，包括热渣油缓冲罐、冷渣油罐、换热系统、低温换热系统、分馏塔和稳定塔，所述换热系统包括柴油换热系统、中段换热系统和蜡油换热系统，所述热渣油缓冲罐和冷渣油罐的出口分别通过热油管道及冷油管道与混合管道相连，所述混合管道与所述分馏塔的进口通过高温换热管道相连，所述柴油换热系统、中段换热系统、蜡油换热系统分别与分馏塔的出口相连，所述低温换热系统与柴油换热系统相连。
按上述方案，所述柴油换热系统包括通过柴油管道顺次相连的柴油-渣油换热器、柴油-冷渣油换热器、解吸塔再沸器和柴油-热媒水换热器，所述柴油-渣油换热器安设于所述高温换热管道上，所述柴油-冷渣油换热器安设于所述冷油管道上，柴油管道进口与所述分馏塔的出口相连，出口与低温热系统相连。
按上述方案，所述中段换热系统包括通过中段管道顺次相连的中段循环油-渣油换热器、稳定塔再沸器和第一蒸汽发生器，所述中段-渣油换热器安设于所述高温换热管道上，中段管道进口与所述分馏塔的抽出口相连，出口与分馏塔的回流口相连。
按上述方案，所述蜡油换热系统包括通过蜡油管道顺次相连的蜡油-渣油换热器、第二蒸汽发生器、蜡油-除盐水换热器和蜡油-热媒水换热器，所述蜡油-渣油换热器安设于所述高温换热管道上，蜡油管道进口与所述分馏塔的出口相连，出口与低温热系统相连。
按上述方案，所述低温换热系统包括脱乙烷汽油换热系统和稳定汽油换热系统，所述脱乙烷汽油换热系统包括脱乙烷汽油-柴油换热器，所述脱乙烷汽油-柴油换热器安设于所述柴油管道上位于所述解吸塔再沸器和柴油-热媒水换热器之间，并通过低温管道与稳定塔相连；所述稳定汽油换热系统包括通过流出管道顺次相连的稳定汽油-脱乙烷汽油换热器、解吸塔中间再沸器、稳定汽油-软化水换热器、稳定汽油-凝缩油换热器和冷却器，所述稳定汽油-脱乙烷汽油换热器安设于所述低温管道上。
按上述方案，所述柴油管道上所述解吸塔再沸器和脱乙烷汽油-柴油换热器之间通过管道与分馏塔相连。
按上述方案，所述蜡油管道上所述第二蒸汽发生器和蜡油-除盐水换热器之间通过管道与分馏塔相连。
同时，本发明还提供一种用于延迟焦化的能量梯度利用的方法，包括如下步骤：
S1)高温余热利用，分馏塔侧线柴油通过柴油管道进入柴油-冷渣油换热器与冷渣油进行换热，升温后的冷渣油进入混合管道与热渣油混合进入高温管道，依次经过柴油-渣油换热器、中段循环油-渣油换热器和蜡油-渣油换热器换热升温后进入分馏塔；
S2)低温余热利用，柴油与冷渣油换热后经过解吸塔再沸器为其供热，然后一部分柴油与脱乙烷汽油-柴油换热器换热降温，另一部分返回分馏塔，换热降温后的柴油再与柴油-热媒水换热器换热降温，最后进入低温热系统，换热升温后的脱乙烷汽油与稳定汽油-脱乙烷汽油换热器换热降温后进入稳定塔，换热升温后的稳定汽油经过解吸塔中间再沸器为其供热，然后依次与稳定汽油-软化水换热器和稳定汽油-凝缩油换热器换热降温后进入冷却器，最后排出；中段循环油与混合后的渣油换热降温后经过稳定塔再沸器为其供热，然后进入第一蒸汽发生器发蒸汽后进入分馏塔；蜡油与混合后的渣油换热降温后进入第二蒸汽发生器发蒸汽，然后一部分进入分馏塔，剩余的部分依次与蜡油-除盐水换热器和蜡油-热媒水换热器换热降温后进入低温热系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种用于延迟焦化的能量梯度利用系统及方法，通过将扩产改造与能量梯级利用系统相结合，协同优化分馏塔取热分布与能量梯级利用，保证主分馏塔的正常操作，有效提高原料渣油的进塔温度，在扩产条件下可降低单位进料的焦化加热炉热负荷，脱除扩产瓶颈，尽可能设备利旧，避免新建焦化加热炉的巨大设备投资。
2、本发明在冷热渣油混合前增设了柴油～冷渣油换热设备，主要特征是通过调整换热次序按照“能量对口、梯级利用”的原则尽可能使热量供进料渣油预热，降低焦化加热炉负荷，充分回收低温热的热量，降低延迟焦化装置整体能耗，减少炼油成本，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明一个实施例的工作流程分布示意图。
其中：1.热渣油缓冲罐，2.冷渣油罐，3.柴油-渣油换热器，4.中段循环油-渣油换热器，5.蜡油-渣油换热器，6.第二蒸汽发生器，7.蜡油-除盐水换热器，8.蜡油-热媒水换热器，9.稳定塔再沸器，10.第一蒸汽发生器，11.脱乙烷汽油-柴油换热器，12.解吸塔再沸器，13.柴油-热媒水换热器，14.稳定汽油-脱乙烷汽油换热器，15.解吸塔中间再沸器，16.稳定汽油-软化水换热器，17.稳定汽油-凝缩油换热器，18.冷却器，19.柴油-冷渣油换热器，20.分馏塔，21.稳定塔。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种用于延迟焦化的能量梯度利用系统，包括热渣油缓冲罐1、冷渣油罐2、换热系统、低温换热系统和分馏塔20，所述换热系统包括柴油换热系统、中段换热系统和蜡油换热系统，所述热渣油缓冲罐1和冷渣油罐2的出口分别通过热油管道及冷油管道与混合管道相连，所述混合管道与所述分馏塔20的进口通过高温换热管道相连，所述柴油换热系统、中段换热系统、蜡油换热系统分别与分馏塔的出口相连，所述低温换热系统与柴油换热系统相连。
其中，所述柴油换热系统包括通过柴油管道顺次相连的柴油-渣油换热器3、柴油-冷渣油换热器19、解吸塔再沸器12和柴油-热媒水换热器13，所述柴油-渣油换热器3安设于所述高温换热管道上，所述柴油-冷渣油换热器19安设于所述冷油管道上，柴油管道进口与所述分馏塔20的出口相连，出口与低温热系统相连；
所述中段换热系统包括通过中段管道顺次相连的中段循环油-渣油换热器4、稳定塔再沸器9和第一蒸汽发生器10，所述中段-渣油换热器4安设于所述高温换热管道上，中段管道进口与所述分馏塔20的中段循环抽出口相连，出口与分馏塔20的中段循环回流口相连；
所述蜡油换热系统包括通过蜡油管道顺次相连的蜡油-渣油换热器5、第二蒸汽发生器6、蜡油-除盐水换热器7和蜡油-热媒水换热器8，所述蜡油-渣油换热器5安设于所述高温换热管道上，蜡油管道进口与所述分馏塔20的蜡油抽出口相连，出口与低温热系统相连；
所述低温换热系统包括脱乙烷汽油换热系统和稳定汽油换热系统，所述脱乙烷汽油换热系统包括脱乙烷汽油-柴油换热器11，所述脱乙烷汽油-柴油换热器11安设于所述柴油管道上位于所述解吸塔再沸器12和柴油-热媒水换热器13之间，并通过低温管道与稳定塔21相连；所述稳定汽油换热系统包括通过流出管道顺次相连的稳定汽油-脱乙烷汽油换热器14、解吸塔中间再沸器15、稳定汽油-软化水换热器16、稳定汽油-凝缩油换热器17和冷却器18，所述稳定汽油-脱乙烷汽油换热器14安设于所述低温管道上；
所述柴油管道上所述解吸塔再沸器12和脱乙烷汽油-柴油换热器11之间通过管道与分馏塔20相连；所述蜡油管道上所述第二蒸汽发生器6和蜡油-除盐水换热器7之间通过管道与分馏塔20相连。
实施例1
以国内南方某炼厂110万吨/年的改进流程的延迟焦化装置为例进行模拟，说明本实施例考虑热进料的延迟焦化改进流程的能量梯度利用系统及其方法。该焦化工艺采取一炉两塔工艺路线。冷渣油罐2中的冷渣油温度为125℃，流量为40t/h，催化油浆温度为120℃，流量为10t/h，热渣油缓冲罐1中的热渣油的温度为130℃，流量为80t/h。主要产品有干气、液态烃、汽油、柴油、蜡油和焦炭。渣油原料经柴油-渣油换热器3、中段循环油-渣油换热器4、蜡油-渣油换热器5换热后进入分馏塔20下段换热洗涤区，与反应油气接触换热，渣油原料中蜡油以上重馏分与反应油气中被冷凝下来的循环油一起流入分馏塔底，塔底焦化油在340℃左右用加热炉进料泵抽出，进入加热炉被快速升温，从焦炭塔顶逸出反应油气进入分馏塔换热段，与渣油原料直接接触换热，循环油流入塔底，其余大量油气从下往上分馏出蜡油、柴油、汽油和富气等。
原流程中分馏塔侧线高温位蜡油(370℃～375℃)和中段循环油(320℃～325℃)分别做解吸塔再沸器(133℃)和稳定塔再沸器(183℃)热源，然后再与渣油原料换热，后大量发生1.0MPa蒸汽。原料换热终温度为275℃左右。
本发明中考虑原料热进料，如图1所示，用于延迟焦化的能量梯度利用方法为渣油原料经柴油-渣油换热器(214℃～219℃)、中段循环油-渣油换热器(320℃～325℃)和蜡油-渣油换热器(370℃～375℃)换热后，终温为290℃左右。脱乙烷汽油(130℃～135℃，36t/h)分别与脱乙烷汽油-柴油换热器(158℃～163℃)11、稳定汽油-脱乙烷汽油换热器(182℃～187℃)14换热至150℃后进入稳定塔21。稳定塔21底的稳定汽油(184℃～186℃，36t/h)，加热脱乙烷汽油，温度降为175℃，作为解吸塔中间再沸器15的热源，后与稳定汽油-软化水换热器16、稳定汽油-凝缩油换热器17换热到70℃后，经过冷却器18后排出。
分馏塔侧线柴油抽出(215℃～220℃，160t/h)，与混合后的渣油换热至175℃左右，后作为解吸塔再沸器(131℃～136℃)12的热源，一路进入分馏塔，另一路依次与脱乙烷汽油-柴油和柴油-热媒水换热器换热，最后进入低温热系统。中段循环油(320℃～325℃)与混合后的渣油换热后温度至285℃，后作为稳定塔再沸器(180℃～185℃)9的热源，多余热量可以加热第一蒸汽发生器发蒸汽，然后进入分馏塔。蜡油(370℃～375℃)先与混合后的渣油换热至235℃左右，后进入第二蒸汽发生器6发1.0MPa蒸汽，温度至220℃左右，然后分两路，一路进入分馏塔，一路依次与蜡油-除盐水换热器7和蜡油-热媒水换热器8换热后至150℃左右，后进入低温热系统。
从全厂低温热系统引入低温热阱，回收顶循、柴油以及轻蜡油的低温余热，降低冷却水负荷，使能量得到充分利用，降低装置能耗。
通过以上分析并结合模拟结果可知，采用本发明的考虑热进料的延迟焦化改进流程的能量梯度利用系统及其方法后，原料的进料换热终温由275℃上升到290℃，有效回收热负荷为1.26×106kcal/h，假设焦化加热炉加热效率为90％，则可节省燃料气100kg/h。与此同时，配套的低温热系统输出热量约6.0×106kcal/h。两项带来的装置能耗降低量为3kgEO/t。
实施例2
以国内北方某炼厂100万吨/年的改进流程的延迟焦化装置为例进行模拟，说明本实施例考虑热进料的延迟焦化改进流程的能量梯度利用及其方法。工艺采取一炉两塔工艺路线。进料冷渣油温度为120℃，流量为38t/h，进料热渣油的温度为132℃，流量为82t/h。
原流程中分馏塔侧线高温位蜡油(370℃～375℃)和中段循环油(320℃～325℃)分别做解吸塔再沸器(133℃)和稳定塔再沸器(183℃)热源，然后再与渣油原料换热，后大量发生1.0MPa蒸汽。原料换热终温度为280℃。
本发明中考虑原料热进料，用于延迟焦化的能量梯度利用方法为渣油原料经柴油-渣油换热器(214℃～219℃)3、中段循环油-渣油换热器(320℃～325℃)4和蜡油-渣油换热器(370℃～375℃)5换热后，终温为290℃左右。脱乙烷汽油(130℃～135℃，36t/h)分别与脱乙烷汽油-柴油换热器(158℃～163℃)11、稳定汽油-脱乙烷汽油换热器(182℃～187℃)14换热至150℃后进入稳定塔21。稳定塔底的稳定汽油(184℃～186℃，36t/h)，加热脱乙烷汽油，温度降为175℃，作为解吸塔中间再沸器15的热源，后与稳定汽油-软化水换热器16、稳定汽油-凝缩油换热器17换热到70℃后，经过冷却器18后排出。
分馏塔侧线柴油抽出(215℃～220℃，160t/h)，与混合后的渣油换热至175℃左右，后作为解吸塔再沸器(131℃～136℃)12的热源，一路进入分馏塔，另一路依次与脱乙烷汽油-柴油11和柴油-热媒水换热器13换热，最后进入低温热系统。中段循环油(320℃～325℃)与混合后的渣油换热后温度至285℃，后作为稳定塔再沸器(180℃～185℃)9的热源，多余热量可以加热第一蒸汽发生器10发蒸汽，然后进入分馏塔。蜡油(370℃～375℃)先与混合后的渣油换热至235℃左右，后进入第二蒸汽发生器6发1.0MPa蒸汽，温度至220℃左右，然后分两路，一路进入分馏塔，一路依次与蜡油-除盐水换热器7和蜡油-热媒水换热器8换热后至150℃左右，后进入低温热系统。
从全厂低温热系统引入低温热阱，回收顶循、柴油以及轻蜡油的低温余热，降低冷却水负荷，使能量得到充分利用，降低装置能耗。
通过以上分析和模拟结果可知，采用本发明的考虑热进料的延迟焦化改进流程后，原料的进料换热终温由280℃上升到290℃，有效回收热负荷可以减小0.82×106kcal/h，若加热炉负荷效率按90％，则可节省燃料气68kg/h。与此同时，配套的低温热系统输出热量约5.5×106kcal/h。两项带来的装置能耗降低量为2.8kgEO/t。
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。