一种污水蒸气再用的含水含重烃宽馏分烃物流的分馏方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种污水蒸气再用的含水含重烃宽馏分烃物流的分馏方法，适合于中 低温煤焦油原料油F的脱水分馏过程，原料油F在加压脱水步骤Sl分离为带压含油水汽SlV 和脱水油料S1L，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽TlBS的分离系统FRAC进行馏分切割得到含 油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH，将至少一部分SlV引入分离系统FRAC用作气 提蒸汽T1BS，以减少外供气提蒸汽用量、减少外排含油污水总量，气提蒸汽通常用于中低温 煤焦油原料油F蒸馏塔TlTl的进料加热炉炉管内和或用于蒸馏塔TlTl的下部煤沥青气提 段。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及中低温煤焦油原料油F的脱水分馏过程，脱水过程的目的是闪蒸出原 料油F中的水蒸气，防止含有大量水蒸气的气液混相物流在后续换热过程出现压力降太大、 传热系数太小、物流流动不稳定造成设备和管线震动，分馏过程的目的是将原料油F中的烃 类分割为预期的窄馏分。
[0003] 与本发明对象接近的工艺过程之一是原油蒸馏过程，通常含有电脱盐脱水过程、 闪蒸塔或初馏塔脱微量水过程、常压蒸馏过程及可能需要的减压蒸馏过程。原油经过电脱 盐脱水过程得到脱盐、粗脱水的预处理后原料油Ll，由于预处理后原料油Ll的重量含水率 通常很低比如一般低于0.3%，因此预处理后原料油Ll的闪蒸塔或初馏塔的脱水过程属于 脱微量水过程，其脱水过程的目标是分离水得到含有少量汽油组分或更轻组分的含油污 水，以1千万吨/年原油加工量计算，该水总量仅3万吨/年，通常去污水处理厂经过油回收、 生化处理等步骤得到回用水。以闪蒸塔为例，该工艺的目标在于简化闪蒸塔塔顶气体的回 收系统以降低投资，闪蒸塔塔顶含水气相通常进入常压塔上段与常压塔塔顶含水气体联合 冷凝冷却后完成油、水分离，最后得到液态含油污水。以初馏塔为例，该工艺的目标在于回 收原油中的液化气和或轻汽油组分，由于初馏塔包含完整的塔顶回流系统，初馏塔塔顶含 水气相经过初馏塔塔顶冷凝冷却后完成油、水分离，最后得到液态含油污水。总之，在预处 理后原料油Ll的分离和或蒸馏过程，预处理后原料油Ll中的水分以液态的含油污水形式排 出原油蒸馏过程。预处理后原料油Ll的分馏过程的加热炉的加热汽化过程通常不使用气提 水蒸气。
[0004] 另一与本发明对象接近的工艺过程是高温焦油蒸馏过程，来自储罐分水后的高温 焦油原料油Ll温度通常为70~80°C、重量含水率通常为2~3%，进入分馏系统之前通常要 求将重量含水率降低至不大于0.5%，由于含较多多环芳烃、胶质、沥青质的高温焦油与水 存在较强的吸引力，其沉降分离难度很大，因此必须经过先加热、后减压或常压闪蒸过程 才能实现深度脱水。由于高温焦油处理规模通常较小（一般低于单系列加工60万吨/年，通 常仅15~30万吨/年），按30万吨/年、原料油Ll含水3%计算其水含量仅0.9万吨/年，故高温 焦油原料油Ll的脱水工艺均是脱水容器顶部含水气相经过冷凝冷却后完成油、水分离，最 后得到液态含油污水排出高温焦油蒸馏过程。由于高温焦油中的沥青重量含量高达45~ 60%，且高温沥青通常不需要与蒽油进行高度清晰的分离，沥青闪蒸段过程使用的气提蒸 汽量很少，比如高温煤焦油在分馏过程的加热炉的加热汽化过程通常不使用气提水蒸气。
[0005] 本发明涉及中低温煤焦油原料油F的脱水分馏过程，来自储罐分水后的中温焦油 原料油Ll温度通常为50~60°C、重量含水率通常为2.5~4.5%，进入分馏系统之前通常要 求将液体重量含水率降低至不大于0.4%，由于含较多多环芳烃、胶质、沥青质的中温焦油 与水存在较强的吸引力，其沉降分离难度很大，因此必须经过先加热、后减压或常压闪蒸过 程才能实现深度脱水。由于中温焦油处理规模通常较大(一般单系列规模30~100万吨/年， 且新建装置规模多数为30~50万吨/年），按50万吨/年、原料油Ll含水3 %计算其水含量1.5 万吨/年，现有的脱水工艺均是借鉴上述工艺，即中低温煤焦油原料油Ll的脱水过程也属于 水被蒸发后，经过一次冷凝冷却后完成油、水分离，最后得到液态含油污水排出蒸馏过程， 蒸发的水蒸气的物质和或热量均未被二次有效利用。
[0006] 但是，中低温煤焦油的分馏过程有自身的特点，与原油蒸馏过程相比，中温焦油原 料油Ll重量含水率按3.0%计算，就是石油基原油Ll的重量含水率0.3%的10倍，即50万吨/ 年中温焦油蒸馏过程的原料含水量，与500万吨/年石油基原油蒸馏过程的含水量相同，并 且由于中低温煤焦油蒸馏系统排出的污水属于酚含量极高(高达1~5%)的污水，其处理系 统流程复杂、成本高昂，因此，不能简单地照搬原油蒸馏过程的脱水方法。
[0007] 与高温焦油蒸馏过程相比，中低温煤焦油的分馏过程排出的污水的酚含量通常也 高出2~5倍，即按照有机酚数量计算，中低温煤焦油的分馏过程排出的污水是一种超高浓 度酚含量的污水，其处理过程成本更加高昂，因此，不能简单地照搬高温焦油蒸馏过程的脱 水方法。另一方面，由于中低温焦油中的沥青重量含量仅有5~15%，而且蒸馏深拔中低温 焦油的重馏分得到加氢原料的经济效益远远高于用作煤沥青，通常需要将中低温焦油沥青 与重馏分油进行高度清晰的深拔分离，为了降低油气分压，沥青闪蒸过程通常使用相当于 中温焦油原料油Ll重量3~7%的气提蒸汽量，这些气提蒸汽用在中低温焦油加热炉炉管内 气提闪蒸和或焦油分馏塔的沥青气提塔段的气提过程，很明显，这些气提蒸汽可以使用含 有少量焦油组分的水蒸气物流，只要它们的压力和温度条件是合适的，这也是与高温焦油 蒸馏过程不同之处。中低温煤焦油的加热炉气化过程，气提蒸气量越多，油品拔出率越高， 但是气提蒸汽耗量越大，如果全部使用新鲜干净的水蒸气，则成本越高，同时会产生大量 含酚污水，增加其处理投资和能耗。
[0008] 为了减少外供新鲜气提蒸汽用量、减少外排含酚油污水总量，需要实现脱水塔蒸 发的水蒸气的物质和热量的二次有效利用，为了实现这一目的，本发明提出一种含水含重 油的宽馏分烃物流的分馏方法，适合于中低温煤焦油原料油F的脱水分馏过程，原料油F在 加压脱水步骤Sl分离为带压含油水汽SlV和脱水油料S1L，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽 TlBS的分离系统FRAC进行馏分切割得到含油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH， 将至少一部分SlV引入分离系统FRAC用作气提蒸汽TlBS，以减少外供气提蒸汽用量、减少外 排含油污水总量，气提蒸汽通常用于中低温煤焦油原料油F蒸馏塔TlTl的进料加热炉炉管 内和或用于蒸馏塔TlTl的下部煤沥青气提段。
[0009] 表1列出了 1.0 MPaA水组分的不同状态焓值，可以看出，用1.0 MPaA、40°C液态水得 到的1.0 MPaA、360°C干的水蒸气的总体过程中，露点水蒸气升温至360°C的吸热量仅占吸热 量13.3%，即脱水过程的蒸发潜热占绝大部分。换句话说，本发明相当于把加压脱水过程变 成了蒸气发生过程。
[0010]表1水不同状态焓变量分析
[0012 ]本发明所述方法未见报道。
[0013] 本发明的第一目的在于提出一种污水蒸气再用的含水含重烃宽馏分烃物流的分 馏方法。
[0014] 本发明的第二目的在于提出一种污水蒸气再用的含酚含水含重烃宽馏分烃物流 的分馏方法。
[0015] 本发明的第三目的在于提出一种污水蒸气再用的中低温煤焦油的分馏方法。
[0016] 本发明的第四目的在于提出一种污水蒸气再用的页岩油的分馏方法。
【发明内容】
[0017] 本发明一种污水蒸气再用的含水含重烃宽馏分烃物流的分馏方法，其特征在于包 含以下步骤：
[0018] (1)在加压脱水步骤Sl，含水含重油的宽馏分烃物流F分离为带压含油水汽SlV和 脱水油料SlL;
[0019] ⑵在分离系统FRAC，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽TlBS的分馏系统Tl进行馏分 切割得到含油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH，将至少一部分带压含油水汽SlV 用作分离系统FRAC使用的气提蒸汽T1BS，气提蒸汽TlBS用于基于脱水油料SlL的烃物流的 加热汽化过程和或用于基于脱水油料SlL的烃物流的闪蒸气提过程S1L-HDS。
[0020] 本发明的第一种污水蒸气再用方案，污水蒸气用作物流F加热过程的气提蒸汽 TlBSl，其特征在于：
[0021] (1)在加压脱水步骤Sl，含水含重油的宽馏分烃物流F分离为带压含油水汽SlV和 脱水油料SlL;
[0022] (2)在分离系统FRAC，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽TlBSl的分馏系统Tl进行馏 分切割得到含油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH，至少一部分SlV用作加热过程 HX3的换热管HX3T内使用的气提蒸汽TlBSl，包含以下步骤：
[0023]①在第二预热过程HX2,至少一部分脱水油料SlL吸收热量后成为物流S1LH，物流 SlLH进入加热过程HX3换热管HX3T内作为换热管油进料HX3-FL使用；
[0024]②在加热过程HX3的换热管HX3T内，操作压力低于加压脱水步骤Sl的操作压力，气 提蒸汽TlBSl和换热管油进料HX3-FL炉混合接触，气提蒸汽TlBSl吸收热量升温，加热炉进 料HX3-FL吸收热量汽化，离开加热炉换热管HX3T的物流作为分馏进料TlF进入分馏系统Tl; [0025]③在分馏系统T1，分馏进料TIF完成馏分切割，得到含油污水TIPW、低沸点烃油 TlPM和分馏尾油T1PH。
[0026] 本发明的第二种污水蒸气再用方案，污水蒸气用作基于脱水油料SlL的主要由重 烃组分组成的烃物流的闪蒸气提过程SlL-HDS使用的气提蒸汽T1BS2,其特征在于：
[0027] (1)在加压脱水步骤Sl，含水含重油的宽馏分烃物流F分离为带压含油水汽SlV和 脱水油料SlL;
[0028] (2)在分离系统FRAC，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽T1BS2的分馏系统Tl进行馏 分切割得到含油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH，至少一部分SlV用作基于脱水 油料SlL的主要由重烃组分组成的烃物流的闪蒸气提过程SlL-HDS使用的气提蒸汽T1BS2。 [0029]本发明的第二种污水蒸气再用方案的一种具体方案，其特征在于：
[0030] (2)在分离系统FRAC，基于脱水油料SlL的主要由重烃组分组成的烃物流TlF进入 使用气提蒸汽T1BS2的分馏系统T1的分馏塔TIT1，分馏塔TIT1包含烃物流TIF进料口以下 的重油水蒸气气提段即下段、TlF进料口以上的精馏段即上段;精馏段采出至少一个侧线馏 分，分馏塔TlTl包含完整的塔顶回流系统，分馏塔TlTl塔顶含水气相经过冷凝冷却后完成 油、水分离;在重油水蒸气气提段的传质段UTMS，自分馏塔TlTl塔底进入的气提蒸汽T1BS2 自下而上穿过传质段UTMS与自上而下流动的重油接触，重油中的部分轻组分闪蒸进入气提 蒸汽中并进入精馏段，离开传质段UTMS的气提后重油MLQ排出分馏塔TlTl底部;重油水蒸气 气提段就是闪蒸气提过程SIL-HDS。
[0031] 本发明的第三种污水蒸气再用方案，是第一种、第二种污水蒸气再用方案的组合 应用，其特征在于：
[0032] (2)在分离系统FRAC，脱水油料SlL进入使用气提蒸汽TlBS的分馏系统Tl进行馏分 切割得到含油污水T1PW、低沸点烃油TlPM和分馏尾油T1PH，至少一部分SlV用作加热过程 HX3的换热管HX3T内使用的气提蒸汽TlBSl，至少一部分SlV用作基于脱水油料SlL的主要由 重烃组分组成的烃物流的闪蒸气提过程SlL-HDS使用的气提蒸汽T1BS2,包含以下步骤： [0033]①在第二预热过程HX2,至少一部分脱水油料SlL吸收热量后成为物流S1LH，物流 SlLH进入加热过程HX3换热管HX3T内作为换热管油进料HX3-FL使用；
[0034]②在加热过程HX3的换热管HX3T内，操作压力低于加压脱水步骤Sl