CN103242887A - 一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法。常底油进入一级气化炉加热后进入一级闪蒸罐分离，液相进入二级气化炉，经加热后进入二级闪蒸罐，液相进入三级气化炉经加热后进入三级闪蒸罐，液相进入减压塔闪蒸段，各级所得气相分别进入减压塔的上部、中部和下部分馏段；在减压塔侧线抽出侧线产品，塔底所得减渣的一部分引入各级闪蒸罐中；其中所述减压闪蒸罐在罐内上部气相区设置至少两个旋转蒸发盘，在每两个旋转蒸发盘之间的罐壁上设置防止壁流的挡流板，旋转蒸发盘固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。本发明方法可以明显降低减压渣油的收率，增加装置经济效益，降低装置能耗并节省装置投资。

Description

一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法及装置

技术领域

本发明属于石油炼制领域，涉及一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法及装置，具体地说涉及一种在原油减压蒸馏过程提高拔出率、降低渣油收率、减少装置能耗、增加原油减压蒸馏装置经济效益的方法及装置。

技术背景

炼油厂原油常减压蒸馏工艺是石油炼制的第一道工序，是通过蒸馏的方法将原油分割成不同馏程范围的组分，以适应产品和下游装置对原料的工艺要求。其轻油收率的高低和能耗的大小直接影响石油炼制的经济效益。减压蒸馏工艺就是利用减压蒸馏原理，通过抽真空使液体表面的压力降低，从而降低液体的沸点使液体混合物中相对较轻的组分汽化，达到分馏的目的。减压蒸馏工艺要求在尽量避免油料发生裂解的条件下尽可能多地拔出减压馏分油，使减压馏分油的切割点达到560℃甚至更高，使减压渣油中500℃前馏出＜3%甚至更低。

随着全球经济的快速发展和社会生活消费的不断增长，世界石油需求量随着世界经济的发展逐年增加，原油资源供应中重油和超重油的供应比例逐步增加，轻质油、中质油的供应比例持续下降，原油成本占炼油工业总成本的80%以上。因此，提高原油常减压蒸馏中的拔出率，获得更多的轻油馏分油，降低常减压装置能耗，提高装置经济效益成为全球炼化行业共同关注的课题。并且随着我国国民经济的快速发展，我国石油消费总量在2020年预计将突破6.5亿吨，原油的对外依存度将达到50%～60%。合理利用原油资源，优化加工工艺已是我国石油化工势在必行之举。在装置大型化及炼化一体化新型炼厂设计中，身为“龙头”的原油常减压蒸馏装置在资源利用最大化、能源利用节约化、操作成本合理化、规模投资最佳化，实现我国石油化工产业的可持续发展中具有举足轻重的地位。因此，新建原油蒸馏装置要求更高的切割深度，减压渣油中500℃以下馏分含量要小于5％（质量），甚至更低；许多老的常减压装置在要求更高切割点的同时，面临加工规模不能满足处理量要求和原油品种不断变化的情况，需要对装置进行扩能改造，消除“瓶颈”，提高原油蒸馏能力。

为此，国内外学者对减压蒸馏技术进行了比较深入的研究，为提高减压分馏塔的拔出率，得出了一系列的经验，可以归结为：（1）采用先进的真空系统，提高减压分馏塔顶的真空度；（2）采用新型、高效填料，减少塔内压降，使得塔底闪蒸区保持较高真空度；（3）改进转油线设计，降低转油线压力降和温度降；（4）优化洗涤段设计和操作，强化洗涤段的分馏概念；（5）采用新型高效的气体和液体分布器等。

专利CN2242892Y公开了一种复合原油蒸馏减压塔，塔底设有一个液封装置与上部隔开，并有一个真空系统接口与塔顶真空系统相连。该实用新型通过液封装置将减压塔的精馏段和下部的深拔段隔开，可以将油品质量和拔出率分别予以考虑，可以相对地提高减压拔出率，但深拔的油品质量很难满足下游装置对原料的工艺要求，同时该实用新型的塔结构复杂，塔顶真空系统负荷高，装置能耗相对会高。

专利CN1287872A发表了一种带有深度汽提过程的原油常减压蒸馏方法，是在减压塔侧并联一个洗涤罐，减压塔的进料段与汽提段由液封隔离分布器隔开，汽提段的油气通过连通管进入洗涤罐的下部，取自减压塔减三线出料的吸收油经冷却后由洗涤罐上部进入向下喷淋与向上的油气逆向传质传热，洗涤罐的罐顶油气出料返回减压塔的上部，罐底出料作为洗涤油返回减压塔。该工艺通过增设洗涤罐使减压塔汽提段经历了一个深度汽提的过程，有利于提高减压拔出率。但该方法只是对减压塔汽提段进行了优化改进，用质量较好的减三线油作为洗涤油，在经济效益上尚待研究。

专利CN1884441A公开了提高石油常减压蒸馏轻油收率的方法，将含松脂的添加剂加到石油常减压蒸馏塔的原油中，通过改变原油分子间的作用力而提高常减压蒸馏的轻油收率。但该方法没有在工艺技术根本上改变蒸馏技术，而且要消耗大量的添加剂，增加了装置运行成本和添加化学试剂的操作难度。

专利CN101376068A公开了一种带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法和设备，是在常压渣油入减压炉前设置一个减压闪蒸塔。闪蒸塔底油进减压加热炉，闪蒸塔顶气进入与闪蒸塔顶气馏分相近的某个侧线产品抽出口的上方或下方。该方法通过增加减压闪蒸塔改进常减压装置的流程，达到提高处理量，提高拔出率，降低能耗的目的。但常压塔底油入闪蒸塔，由于常压塔底油的温度相对较低，再加上炉前闪蒸塔的真空度相对不高，闪蒸塔闪蒸气化的作用有限，而且闪蒸塔顶气相入减压塔，相当于闪蒸后减压塔分段进料，没有在根本上改变减压塔的分馏作用。

减压转油线是减压炉和减压塔之间的连接管线，管内流体属于变温汽液两相流动过程。在高温、高真空操作条件下，减压转油线内流体的温度、压力和流速沿转油线截面的变化对转油线内流体的平衡汽化率有着重要的影响，进而直接影响减压塔闪蒸段的汽化过程，对减压拔出率起着至关重要的作用。近些年来，减压蒸馏装置中以大直径（一般直径可以达到2m以上）低速减压转油线技术逐渐取代了以往的高速转油线，其目的是在保证减压塔进料段汽化分率的条件下，尽可能降低减压炉出口温度，以防止炉管结焦。或者说，是在规定的炉出口温度下，尽可能提高塔进料段汽化率，以提高产品分率。为达到这一目的，只有尽可能降低炉管和转油线压降，使油品汽化点提前。由于转油线必须采用15m以上（以保证气液相有一定的分层时间，有利于提高产品质量和减压塔拔出率），因此大直径长距离的转油线占减压蒸馏装置投资的较大比例，同时热量损失和压降增加等因素均不利于减压蒸馏塔的操作，且形成的热应力、热位移在安全性上给设计和安装造成一定的难度。

发明内容

    针对现有技术的不足，本发明提供一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法及装置，可以明显提高原油减压蒸馏过程中的拔出率，提高减压馏分油的切割点，降低渣油收率，实现原油的深拔操作，增加原油减压蒸馏的经济效益，并降低装置能耗。

本发明原油减压蒸馏方法取消了常规的减压转油线；设置渐次气化炉和渐次减压闪蒸罐对常压塔塔底油（以下称常底油）进行渐次气化和渐次减压工艺；减压蒸馏塔塔底抽出减压渣油部分循环返回到各级减压闪蒸罐。

本发明的降低渣油收率的原油减压蒸馏方法，具体包括以下内容：

（1）由常压蒸馏来的常压塔底油首先进入一级气化炉，加热到370℃～380℃后进入一级减压闪蒸罐，一级闪蒸气相进入减压蒸馏塔上部分馏段；

（2）从步骤（1）来的一级闪蒸液相进入二级气化炉，加热到390℃～400℃后℃进入二级减压闪蒸罐，二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔中部分馏段；

（3）从步骤（2）来的二级闪蒸液相进入三级气化炉，加热到410～420℃后进入三级减压闪蒸罐，三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔下部分馏段；

（4）从步骤（3）来的三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔闪蒸段；

（5）各段进料在减压蒸馏塔中进行减压蒸馏，减压蒸馏塔塔顶连接抽真空系统，从塔各侧线抽出产品，塔底抽出减压渣油；

（6）从步骤（5）来的一部分减压渣油分三路分别引入上述过程中的一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级减压闪蒸罐；

其中所述的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐和三级闪蒸罐具有以下结构：减压闪蒸罐包括罐体，罐体内包括上部气相区和下部液相区，在上部气相区设置至少两个旋转蒸发盘，旋转蒸发盘固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。

根据本发明的原油减压蒸馏方法，所述的减压闪蒸罐中优选在同一转轴上设置2～4个旋转蒸发盘。旋转蒸发盘为圆盘结构或者为圆环盘结构，旋转蒸发盘的直径为减压闪蒸罐内径的20%～80%。最下端的旋转蒸发圆盘距闪蒸罐下部液相区有200mm～600mm的高度。设置两个或两个以上旋转蒸发盘时，旋转蒸发盘的直径大小从上往下依次递增或大小相等。在每两个旋转蒸发盘之间的罐壁上设置防止壁流的挡流板。挡流板为固定在罐壁上与罐壁成15°～45°的封闭圆扇形结构，扇形的上边固定在罐壁上，下边圆的直径为下层旋转蒸发盘直径的30%～90%，优选50%～80%。挡流板扇形结构朝向罐壁的面设置3～6筋板，沿罐径向均布固定挡流板在罐壁上。挡流板将上层旋转蒸发盘甩至罐壁上的液相收集起来并引流至下一层旋转蒸发盘上。蒸发盘固定在一个伸入到闪蒸罐内的转轴上，转轴采用电机驱动或磁力驱动。

减压闪蒸罐的罐体上设置减压渣油进料口、气化炉物料进口、闪蒸气相出口和闪蒸液相出口，减压渣油进料口设置在最上端旋转蒸发盘的上方，气化炉物料进口设置在最下端旋转蒸发盘的上方，通过入口分布器将进料引至旋转蒸发盘上，闪蒸气相出口设置在罐体的顶部，闪蒸液相出口设置在罐体的底部。在闪蒸气出料口也可以设置除沫网。旋转蒸发盘的转速可以根据进料的性质、装置的规模及操作要求确定，一般可以为30～600转/分钟。

本发明的原油减压蒸馏方法中，步骤（1）所述的一级减压闪蒸罐采用本发明上述的减压闪蒸罐。罐顶操作压力通过闪蒸气相出口控制，气相出口连接减压蒸馏塔上部分馏段，由气相出口上的控制阀控制一级减压闪蒸罐压力为8 kPa～40 kPa，优选为10 kPa～20 kPa。

步骤（2）所述的二级减压闪蒸罐采用本发明上述的减压闪蒸罐，。罐顶操作压力通过闪蒸气相出口控制，气相出口连接减压蒸馏塔中部分馏段，由气相出口上的控制阀控制二级减压闪蒸罐压力为5 kPa～30 kPa，优选为6 kPa～15 kPa。

步骤（3）所述的三级减压闪蒸罐采用本发明上述的减压闪蒸罐。罐顶操作压力通过闪蒸气相出口控制，气相出口连接减压蒸馏塔下部分馏段，由气相出口上的控制阀控制三级闪蒸罐压力为2 kPa～20 kPa，优选为3 kPa～10 kPa。

步骤（6）中，步骤（5）所得的部分减压渣油循环返回各级减压闪蒸罐，所述减压渣油的进料口高于其对应的气化炉出料入口。对于各级减压闪蒸罐，减压渣油从各级减压闪蒸罐最上面旋转蒸发盘的上方进入，各级气化炉出口物流从各级减压闪蒸罐最下面旋转蒸发盘的上方进入。所述的循环回各级减压闪蒸罐的减压渣油的量占全部减压渣油的比例为5wt%～50 wt %，其中进入一级、二级和三级闪蒸罐的减压渣油的比例一般为1.5～3:1～1.5:1。

本发明原油减压蒸馏方法中，各级减压闪蒸罐的循环返回减压渣油进入减压闪蒸罐最上面旋转蒸发盘的上方，由一个初始分布器进行气液分离分布，气相上升由罐顶气相出料口排出，液相分配到旋转蒸发盘上，靠离心力的作用在旋转蒸发盘上扩散成较薄、分布均匀的液膜，液膜在高真空、高温的条件下在很短的时间内蒸发。未蒸发的液相由挡流板收集，下降到下一层旋转蒸发盘上。各级气化炉出料进入减压闪蒸罐最下面旋转蒸发盘的上方，由一个入口分布器进行气液分离分布，气相上升由罐顶气相出料口排出，液相分配到旋转蒸发盘上，靠离心力的作用在旋转蒸发盘上扩散成较薄、分布均匀的液膜，液膜在高真空、高温的条件下在很短的时间内蒸发。上升气相和从上层旋转蒸发盘落下的液相进行传质、传热。一方面使进料中的气相得到完全分离，另一方面使渣油中更多的轻组分蒸发出来，提高减压蒸馏的拔出率。

本发明的原油减压蒸馏方法中，所述的减压蒸馏塔塔顶进行抽真空操作，控制塔顶压力为1 kPa～10kPa，优选为1kPa～5 kPa。抽真空操作可以采用本领域常规的方法和设备。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种降低渣油收率的原油减压蒸馏装置，所述装置包括减压蒸馏塔（以下称减压塔）、塔顶抽真空系统，其特征在于，在常压塔和减压塔之间设置若干气化炉和若干闪蒸罐，其中常压塔塔底油管线同一级气化炉入口相连，一级气化炉出口同一级减压闪蒸罐入口相连，一级减压闪蒸罐的液相出口同二级气化炉入口相连，二级气化炉的出口同二级减压闪蒸罐入口相连，二级减压闪蒸罐的液相出口同三级气化炉的入口相连，三级气化炉的出口同三级闪蒸罐的入口相连，三级闪蒸罐的液相出口同减压塔闪蒸段相连，其中一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级闪蒸罐的气相出口分别同减压塔的上部分馏段、中部分馏段和下部分馏段相连，减压塔底油的出口分别通过管线同一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级闪蒸罐相连；

所述各级减压闪蒸罐为本发明上述的带有内构件结构减压闪蒸罐，即减压闪蒸罐包括罐体，罐体内包括上部的气相区和下部液相区，在上部气相区设置至少两个旋转蒸发盘，旋转蒸发盘固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。

本发明的原油减压蒸馏装置中，取消了常规减压转油线的设置，在常压塔和减压塔之间设置渐次气化炉和具有特殊罐内构件的渐次闪蒸罐，各级气化炉和闪蒸罐之间用管道连接，可以紧凑设置，无需考虑常规减压转油线不小于15米的转油线设置。

本发明的原油减压蒸馏装置中，所述的减压塔可以是燃料型减压蒸馏塔，也可以是润滑油型减压蒸馏塔；减压塔可以采用湿式操作，也可采用微湿式或干式操作；侧线产品数目一般为3～5个，根据产品需要和原油品种来确定。

本发明的原油减压蒸馏装置中，所述的减压塔通常包括冷凝段、分馏段、洗涤段和闪蒸段等部分。冷凝段可以设置塔板或填料，也可以不设塔板或填料，以空塔形式布置；分馏段设置高通量、低压降的填料或塔板，数目一般为3～5个，根据产品需要和原油品种来确定。洗涤段设置不易堵塞的填料或塔板，用减压塔最底端侧线出料打到洗涤段填料或塔板上方进行净洗；闪蒸段安装压降较小的进料分布器。

本发明的原油减压蒸馏装置中，所述的一级气化炉、二级气化炉、三级气化炉可以是各自独立的、也可以是三合一加热炉，三级进料分别设置在三合一加热炉中不同的辐射段。

本发明一种原油减压蒸馏装置中，所述的一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐、三级减压闪蒸罐可以独立布置，也可以依据压力高低从上往下依次重叠布置，减少装置占地。

本发明一种原油减压蒸馏装置中，为了避免压降过大，渐次气化和渐次减压设备间或设备内的管道可以采取扩径处理。

本发明一种原油减压蒸馏方法，通过在减压蒸馏过程中采用渐次气化和渐次减压工艺，渐次气化是指对常底油渐次加热，并利用分离设备及时将气化后的物料分离出去；渐次减压是指对渐次气化后进入分离设备的物料在分离设备中渐次降压，在更低的压力下实现气化。从而大幅降低加热和冷却的不可逆性，使常底油中的轻馏分最大量地减压蒸馏出来，有助于提高减压蒸馏的拔出率；并及时将气化的轻馏分分离出去，减少各级气化炉的负荷，从而降低了装置的能耗。同时，采用带有旋转蒸发盘的减压闪蒸罐，使部分循环返回的减压渣油和各级气化炉出口物料进入减压闪蒸罐的不同旋转蒸发盘的上部。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）采用结构适宜的减压闪蒸罐，减压渣油循环返回减压闪蒸罐，一方面可以提高气液分离效果，另一方面使减压渣油中的轻组分尽可能地蒸发出来，有利于降低减压渣油的收率。

2）各级气化炉出口直接连通减压闪蒸罐，闪蒸罐顶部气相引入减压蒸馏塔，使各级气化炉内压力更低，常底油和各级闪蒸罐液相在气化炉内气化点提前，炉出口气化率高，保证较高的总气化率。从而有利于提高减压拔出率。

3）通过各级分离及时将渐次气化的轻馏分分离出去，气化炉只加热相对重的液相馏分，较常规减压蒸馏工艺中全馏分都加热到减压蒸馏临界温度，大幅降低装置能耗。

4）闪蒸后液相单独进入减压蒸馏塔，避免了气液混合进料所造成的气相夹带，保证了减压侧线产品质量。

5）各级分离后的气相进入减压蒸馏塔中上部，降低减压蒸馏塔的全塔压降，降低了抽真空负荷，从而降低装置能耗。

6）各级分离后的气相分段进入减压蒸馏塔的不同位置，避免了减压蒸馏塔内气相负荷分布不均，同时相对轻的馏分进入减压蒸馏塔中上部，经减压分馏冷凝后及时从各侧线抽出，降低减压蒸馏塔的负荷，有利于减压蒸馏装置的扩能升级。

7）渐次气化炉和渐次分离设备紧凑布置。取消减压转油线，避免了粗管径、大管长转油线低速段所造成的转油线热位移，优化了减压蒸馏工艺设计。且设备结构简单、装置操作弹性好。

8）减压渣油部分循环回炼，由各级减压闪蒸罐的上部进入，利用气化炉出料一定气化率的高温物流对减压渣油进行减压汽提，一方面尽可能使减压渣油中＜500℃馏分随上升气相携带出来；另一方面减少气化炉气液混合物流中气相的雾沫夹带，从而显著降低了减压渣油收率，提高了馏分油的收率，保证减压馏分油的质量。

9）本发明工艺技术先进合理，能耗水平低，减压渣油收率低，装置组成简单，便于设计，且操作弹性好。对于旧装置的改造，具有设备改造量少、设备利旧率高、投资低、施工周期短、装置收益明显快捷等优点；对于新装置的设计建设，具有工艺合理先进、能耗水平低、减压馏分油收率高，且在同等规模的前提下，可减少主体设备规模，节省装置投资等特点。

附图说明

图1为本发明原油减压蒸馏方法及装置的工艺流程示意图。

图2为本发明减压闪蒸罐结构示意图。

图3为本发明减压闪蒸罐内挡流板结构示意图。

其中1为常底油；2为一级气化炉；3为一级减压闪蒸罐；4为二级气化炉；5为二级减压闪蒸罐；6为三级气化炉；7为三级闪蒸罐；8为减压蒸馏塔；9为抽真空系统；10为减压塔侧线产品减压馏分油出料；11为汽提蒸汽；12为减压渣油出装置；13为返回一级减压闪蒸罐减压渣油；14为返回二级减压闪蒸罐减压渣油；15为返回三级闪蒸罐减压渣油；16为挡流板；17为转轴；18为减压渣油入口分布器；19为旋转蒸发盘；20为各级气化炉物料入口分布器；21为除沫网；22减压闪蒸罐气相出口；23为减压闪蒸罐液相出口；24为挡流板下边，25为罐壁，26为筋板，27为挡流板上边。

具体实施方式

本发明方法采用带有旋转蒸发盘的减压闪蒸罐，并使减压渣油部分循环回减压闪蒸罐，采取对常压蒸馏后的重油进行渐次气化和渐次减压，减压渣油部分循环返回的工艺，使气化、减压闪蒸出来的气相分别进入减压蒸馏塔不同分馏段，剩余的液相进入减压蒸馏塔的闪蒸段进行减压蒸馏，从减压蒸馏塔侧线抽出不同馏分的侧线产品，减压渣油从塔底抽出。该方法取消常规减压蒸馏工艺中的减压转油线，采用渐次加热和增加分离设备的方法气化常底油，并及时将气化后的物料分离出去，减少轻馏分过热裂解，降低了加热的不可逆性；同时采用渐次减压技术，逐步将轻馏分分离出去，一定程度降低了物料的油气分压，使剩余的物料可以在更低的压力下实现气化，从而逐步减少了物料的加热负荷，在油品的临界加热温度下可以使更多的组分气化出来，从而大大提高减压拔出率。同时使循环返回的减压渣油和各级气化炉加热的物料进入减压闪蒸罐的不同旋转蒸发盘，利用气化炉出口一定气化率的物料对减压渣油进行汽提，尽可能地减少减压渣油中＜500℃馏分和＜538℃馏分的含量，达到减压蒸馏深度切割的要求。本方法对旧装置的扩能改造，在主体设备利旧的情况下，可以大大提高设备的利用率，降低装置能耗，提高装置处理量；对新建装置，优化了减压蒸馏工艺设计，节省装置投资，增加装置的吨油利润。

结合附图1对本发明一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法及装置进行描述：常底油1进入一级气化炉2，加热到370℃～380℃后的一定气化率的混合物料和由减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油13一起进入一级减压闪蒸罐3，罐顶连接减压蒸馏塔8上部分馏段使罐内具有一定的真空度条件下进行减压闪蒸分离，气相由罐顶送往减压蒸馏塔上部分馏段，罐底液相进入二级气化炉4。在二级气化炉4内物料被加热到390℃～400℃后具有一定气化率的混合物料和由减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油14进入二级减压闪蒸罐5，二级闪蒸气相由罐顶送往减压蒸馏塔8中部分馏段，液相从罐底进入三级气化炉6。在三级气化炉6内物料被再次加热到410℃～420℃后和由减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油15一起进入三级闪蒸罐7，罐顶气相进入减压蒸馏塔8下部的分馏段，罐底液相进入减压蒸馏塔闪蒸段。各段进料在减压蒸馏塔8中，在塔顶抽真空系统9和塔底汽提蒸汽11的作用下进行减压蒸馏，依次从塔各冷凝段集油箱中抽出减压馏分油10送出装置，减压渣油从减压蒸馏塔8塔底抽出，一部分减压渣油外送出装置12，另一部分分三路循环返回各级渐次减压闪蒸罐。

结合附图2，循环返回各级减压闪蒸罐的减压渣油13、14、15由减压渣油入口分布器18进入各级减压闪蒸罐3、5、7，汽提闪蒸出来的气相经除沫网21从各级减压闪蒸罐气相出口22排出，液相下降到旋转蒸发盘19上，在旋转产生离心力的作用下旋转扩散成极薄、分布均匀的液膜，液膜在高真空、高温的条件下在极短的时间内受热蒸发，使渣油中的轻馏分充分蒸发为气相，经与下降的渣油液相进行传质、传热后，从闪蒸罐气相出口22排出。未被蒸发的液相则甩出蒸发盘，由防壁流挡流板16的再次分布到二级旋转蒸发盘，进行再次蒸发。经各级气化炉加热升温后的物料由各级气化炉物料入口分布器20进入各级减压闪蒸罐3、5、7，气相上升和上层旋转蒸发盘落下来的液相进行传质、传热后继续上升，最终从闪蒸罐气相出口22排出；液相下降到旋转蒸发盘19上，在旋转产生离心力的作用下旋转扩散成极薄、分布均匀的液膜，液膜在高真空、高温的条件下在极短的时间内实现气液充分分离和轻馏分的蒸发，分离和蒸发出来的气相上升和下降的液相进行传质、传热后，继续上升完成和上层旋转蒸发盘落下来的液相进行传质、传热，最终从闪蒸罐气相出口22排出。最终的液相物料沉降到闪蒸罐底，从减压闪蒸罐液相出口23送出。

本发明中的减压闪蒸罐的减压渣油或气化炉物料入口分布器为环管状孔式分布器，也可以采用其他性能良好的进料分布器。

结合附图3，挡流板20的上边27与罐壁25用密封焊连接，整体与罐壁成15°～45°夹角，下边24圆的直径为下层旋转蒸发盘直径的30%~90%，挡流板的背面有筋板26固定挡流板在罐壁25上。上层蒸发盘上甩出的液相沿罐壁流下，经挡流板收集、均布到下层旋转蒸发盘上。

本发明一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法，采用带有旋转蒸发盘的减压闪蒸罐，改善了减压闪蒸罐气液分离及闪蒸效果；采取渐次加热和渐次减压及渣油部分循环的工艺方法，改进了原油减压蒸馏工艺，使减压进料在更低的压力和更高的加热温度下气化、闪蒸，保证了减压进料更高的气化率，从而提高减压蒸馏的拔出率，增加装置的经济效益，而且及时把气化的气相分离出来，采取不同馏分范围的闪蒸气相进行减压蒸馏塔不同的部位，不仅降低了减压进料的加热负荷，而且降低了减压蒸馏塔及抽真空负荷，大幅降低减压蒸馏装置能耗；另外，减压渣油循环返回渐次减压闪蒸罐，利用气化炉出料一定气化率的高温物流对减压渣油进行减压汽提，大幅降低减压渣油中＜500℃馏分和＜538℃馏分含量，一定程度上提高减压馏分油收率。经Aspen流程模拟软件模拟计算证实，处理相同的原料本发明工艺方法较现有工艺路线的减压渣油收率少2%～5%（重量百分比），装置能耗降低10%～30%。

实施例1

本发明的方法用于某新建1000万吨/年原油常减压蒸馏装置的设计，减压部分工艺流程与附图1所示相同。

减压装置的处理量为500万吨/年，减压流程包括一级气化炉、一级减压闪蒸罐、二级气化炉、二级减压闪蒸罐、三级气化炉、三级减压闪蒸罐、减压蒸馏塔。减压蒸馏塔为规整填料塔，采用湿式工艺操作，塔底吹汽量为塔进料的1％，塔顶操作压力为1.315 kPa，全塔压降为685Pa。

各级减压闪蒸罐采用本发明上述结构的减压闪蒸罐，为一种带有两个旋转蒸发盘的减压闪蒸罐，旋转蒸发盘为圆盘结构结构，上方旋转蒸发盘的直径d1为减压闪蒸罐内径D的40%；下方旋转蒸发盘的直径d2为减压闪蒸罐内径D的70%。最下端的旋转蒸发圆盘距闪蒸罐下部液相区有600mm的高度。在两个旋转蒸发盘间设置防止壁流的圆扇形挡流板。挡流板固定在罐壁上，与罐壁间的角度θ为30°，扇形下边圆的直径φ为下层旋转蒸发盘直径d2的70%，挡流板扇形结构朝向罐壁的面设置6块筋板，沿罐径向均布固定挡流板在罐壁上。

常底油1以550吨/小时进料入减压蒸馏装置，经一级气化炉2加热到370℃后进入一级减压闪蒸罐3，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油13进入一级减压闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行薄膜闪蒸和气液分离。罐顶气相进入减压蒸馏塔8上部分馏段，控制罐顶气相保证一级减压闪蒸罐压力为10 kPa；罐底液相进入二级气化炉4，加热升温到390℃后进入二级减压闪蒸罐5，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油14进入二级减压闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行薄膜闪蒸和气液分离。二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8中部分馏段，控制罐顶压力为6 kPa；二级闪蒸液相进入三级气化炉6，加热升温到410℃后进入三级闪蒸罐7，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油15进入三级闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行薄膜闪蒸和气液分离。三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8下部分馏段，控制三级闪蒸压力为3 kPa，三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔8闪蒸段。各段进料在减压蒸馏塔8中进行减压蒸馏，从侧线抽出减压产品10，减压渣油12从塔底抽出。

循环返回各级闪蒸罐的减压渣油占减压塔底全部减渣的比例为15%，返回一级、二级、三级闪蒸罐的减压渣油的比例为5∶3∶2。

比较例1

涉及实施例1中一套新建1000万吨/年原油常减压蒸馏装置的设计。减压装置的处理量为500万吨/年，采用CN101376068A中公开的带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法。

在相同进料、工艺条件下，表1中列出了采用本发明实施例1与比较例1在减压拔出率、装置能耗、投资等方面，应用Aspen流程模拟软件进行模拟研究的数据对比。

表1

项  目	实施例1	比较例1
			操作条件
公称处理量/（吨/小时）	550	550
			进料种类	科威特原油＞350℃部分	科威特原油＞350℃部分
减压塔塔顶压力/ kPa	1.315	1.315
			塔压降/ kPa	0.685	0.685
减压炉出口温度/℃	—	410
			一级气化炉出口温度/℃	370	—
二级气化炉出口温度/℃	390	—
			三级气化炉出口温度/℃	410	—
塔闪蒸段进料温度/℃	409.4（不计散热）	394（不计散热）
			总气化率％(m)	48.93	41.89
闪蒸罐压力/kPa	—	20
			一级减压闪蒸罐压力/kPa	10	—
二级减压闪蒸罐压力/kPa	6	—
			三级闪蒸罐压力/kPa	3	—
收率（对减压进料）
			减压渣油收率/％(m)	36.94	40.85
减压蜡油切割点/℃	612	565
			闪顶气量/％	—	1.45
一级闪蒸气量/％	18.13	—
			二级闪蒸气量/％	30.57	—
三级闪蒸气量/％	14.13	—
			能耗
减压炉负荷/MW	—	39.27
			一级气化炉负荷/MW	14.96	—
二级气化炉负荷/MW	15.87	—
			三级气化炉负荷/MW	10.05	—
总加热负荷/MW	40.88	39.27
			消耗蒸汽/(kg/h)	5500	5500
塔顶冷凝负荷/ MW	55.99	66.21
			塔顶真空泵负荷/ MW	1.08	1.27
设备投资
			减压塔	1座/φ4800	1座/φ7916
真空泵	1台	1台
			加热炉	三合一炉/40.88MW	1座/39.27 MW
闪蒸罐	3个	1个

从表中可见，在设备投资方面，利用本发明实施例1虽然多用二台闪蒸罐，但因罐进料逐渐减少，二级闪蒸及三级闪蒸罐的罐体直径都会大幅缩小，并不会增加装置投资；而且本发明实施例1减压塔塔径较小，投资减少，相应的塔内件及填料投资也将减少；而且真空泵功率远远低于比较例1；在装置能耗方面，本发明实施例1明显优于比较例1；在减压拔出率方面，本发明实施例1的结果远远好于比较例1，深拔的程度也相对较高，减压渣油收率出现大幅下降。

减压渣油对减压进料的收率为36.94％（质量），减压蜡油的切割点达到612℃。相同进料、工艺条件以比较例1所述的方法计算，减压渣油对总进料的收率为40.85％，减压蜡油切割点为565℃，深拔程度不及本发明。

采用本发明的流程，减压塔最大塔径为φ4800mm，如采用比较例1的流程，则减压塔最大塔径为φ7916mm，装置的设备投资可显著降低。

采用本发明流程，总的加热负荷为40.88 MW。如采用比较例1的流程，减压炉负荷为39.27 MW，加热炉能耗大体相当。

按1000万吨/年常减压装置来算，减压部分进料约为550吨/小时，降低渣油收率3.91％，以渣油和混合蜡油差价250元/吨来计，年折合人民币：550 ×3.91％×250×8400＝4516.05万元。再加上装置降低能耗的部分，取得的装置经济效益非常显著。

实施例2

本发明的方法用于某原油常减压装置的扩能改造，常压部分与常规常减压装置相同，减压部分主要包括级气化炉、一级减压闪蒸罐、二级气化炉、二级减压闪蒸罐、三级气化炉、三级闪蒸罐、减压蒸馏塔。

减压塔为规整填料塔，塔顶操作压力为1.315 kPa，全塔压降为685 Pa。

各级减压闪蒸罐采用本发明上述结构的减压闪蒸罐，为一种带有两个旋转蒸发盘的减压闪蒸罐，旋转蒸发盘为圆盘结构结构，上方旋转蒸发盘的直径d1为减压闪蒸罐内径D的40%；下方旋转蒸发盘的直径d2为减压闪蒸罐内径D的70%。最下端的旋转蒸发圆盘距闪蒸罐下部液相区有600mm的高度。在两个旋转蒸发盘间设置防止壁流的圆扇形挡流板。挡流板固定在罐壁上，与罐壁间的角度θ为30°，扇形下边圆的直径φ为下层旋转蒸发盘直径d2的70%，挡流板扇形结构朝向罐壁的面设置6块筋板，沿罐径向均布固定挡流板在罐壁上。

常底油1以550吨/小时进料入减压蒸馏装置，经一级气化炉2加热到370℃后进入一级减压闪蒸罐3，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油13进入一级减压闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行减压闪蒸和气液分离。罐顶气相进入减压蒸馏塔8上部分馏段，控制罐顶气相保证一级减压闪蒸罐压力为10 kPa；罐底液相进入二级气化炉4，加热升温到390℃后进入二级减压闪蒸罐5，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油14进入二级减压闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行减压闪蒸和气液分离。二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8中部分馏段，控制罐顶压力为6 kPa；二级闪蒸液相进入三级气化炉6，加热升温到410℃后进入三级闪蒸罐7，从减压蒸馏塔8塔底返回的减压渣油15进入三级闪蒸罐上部，两股进料在减压闪蒸罐内进行减压闪蒸和气液分离。三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔8下部分馏段，控制三级闪蒸压力为3 kPa，三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔8闪蒸段。各段进料在减压蒸馏塔8中进行减压蒸馏，从侧线抽出减压产品10，减压渣油12从塔底抽出。

该装置扩能改造减压部分保留原来的减压炉和减压塔，对减压塔内件和填料进行改造。对减压炉进行扩能改造，炉管和辐射室进行改造，改造成三合一加热炉。拆除转油线低速段，新增主体设备为一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐、三级闪蒸罐。循环返回各级闪蒸罐的减压渣油占减压塔底全部减渣的比例为15%，返回一级、二级、三级闪蒸罐的减压渣油的比例为5∶3∶2。

改造后装置减压部分加工能力可提高20%～50%，装置能耗降低10%～15%，减压渣油收率降低2%～5%。

比较例2

针对实施例2中涉及的同一套原油常减压蒸馏装置，采用CN101376068A中公开的带有减压闪蒸塔的常减压蒸馏方法进行扩能改造。

在相同进料、工艺条件下，表2中列出了采用本发明实施例2与比较例2针对同一套常减压装置减压部分改造情况，应用Aspen流程模拟软件进行模拟研究的数据对比。

表2

项   目	改造前情况	实施例2	比较例2
				公称处理量/（t/h）	450	550	550
进料种类	科威特原油＞350℃部分	科威特原油＞350℃部分	科威特原油＞350℃部分
				减压渣油收率/%	42.18	36.94	40.85
减压蜡油切割点/℃	540	612	565
				主体设备改造情况
减压塔	φ4600	利旧，更换内件及填料	新建
				真空泵/kW	195	利旧	新建
塔顶冷凝器/ MW	58	利旧	新建
				减压炉/ MW	34.89	改造，扩大负荷	改造，扩大负荷
闪蒸罐	无	新建1个φ4800／新建2个φ2200	新建1个φ4800
				投资及效益
工程投资	—	适中	略大
				年增收/万元	—	2310	1800

按照实施例2进行扩能改造后，减压渣油对减压进料的收率为36.94％（质量），减压蜡油的切割点达到612℃。而按比较例2所述的方法，减压渣油对总进料的收率为40.85％，减压蜡油切割点为565℃，虽然比较例2对原装置进行一定的扩能升级，减压蜡油切割点有一定幅度的提高，但改造的投资略大于实施例2，且减压渣油收率高于实施例2，深拔程度也不及本发明实施例2。

按1000吨/年常减压装置来算，减压部分进料约为550吨/小时，降低渣油收率与比较例2相比多3.55％，以渣油和混合蜡油差价250元/吨来计，年折合人民币：550×3.55％×250×8400＝4100.25万元。再加上装置降低能耗的部分，取得的装置经济效益非常显著。

Claims (12)

1.一种降低渣油收率的原油减压蒸馏方法，包括以下内容：

（1）由常压蒸馏来的常压塔底油首先进入一级气化炉，加热到370℃～380℃后进入一级减压闪蒸罐，一级闪蒸气相进入减压蒸馏塔上部分馏段；

（2）从步骤（1）来的一级闪蒸液相进入二级气化炉，加热到390℃～400℃后℃进入二级减压闪蒸罐，二级闪蒸气相进入减压蒸馏塔中部分馏段；

（3）从步骤（2）来的二级闪蒸液相进入三级气化炉，加热到410～420℃后进入三级减压闪蒸罐，三级闪蒸气相进入减压蒸馏塔下部分馏段；

（4）从步骤（3）来的三级闪蒸液相进入减压蒸馏塔闪蒸段；

（5）各段进料在减压蒸馏塔中进行减压蒸馏，减压蒸馏塔塔顶连接抽真空系统，从塔各侧线抽出产品，塔底抽出减压渣油；

（6）从步骤（5）来的一部分减压渣油分三路分别引入上述过程中的一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级减压闪蒸罐；

其中所述的一级闪蒸罐、二级闪蒸罐和三级闪蒸罐具有以下结构：减压闪蒸罐包括罐体，罐体内包括上部气相区和下部液相区，在上部气相区设置至少两个旋转蒸发盘，旋转蒸发盘固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有罐内构件的减压闪蒸罐中在同一转轴上设置2～4个旋转蒸发盘。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，旋转蒸发盘为圆盘结构或者为圆环盘结构，旋转蒸发盘的直径为减压闪蒸罐内径的20%～80%。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，设置两个或两个以上旋转蒸发盘时，旋转蒸发盘的直径大小从上往下依次递增或大小相等。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在每两个旋转蒸发盘之间的罐壁上设置防止壁流的挡流板，挡流板为固定在罐壁上与罐壁成15°～45°的封闭圆扇形结构，扇形的上边固定在罐壁上，下边圆的直径为下层旋转蒸发盘直径的30%～90%，用于将上层旋转蒸发盘甩至罐壁上的液相收集起来并引流至下一层旋转蒸发盘上。

6.按照按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减压闪蒸罐的罐体上设置减压渣油进料口、气化炉物料进口、闪蒸气相出口和闪蒸液相出口，减压渣油进料口设置在最上端旋转蒸发盘的上方，气化炉物料进口设置在最下端旋转蒸发盘的上方，将进料引至旋转蒸发盘上，闪蒸气相出口设置在罐体的顶部，闪蒸液相出口设置在罐体的底部。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，减压渣油从最上面旋转蒸发盘的上方进入，气化炉出口物流从最下面旋转蒸发盘的上方进入。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的减压蒸馏塔塔顶进行抽真空操作，控制塔顶压力为1 kPa～10kPa；所述一级减压闪蒸罐由其气相出口上的控制阀控制压力为8 kPa～40 kPa；所述二级减压闪蒸罐由其气相出口上的控制阀控制压力为5 kPa～30 kPa；所述三级减压闪蒸罐由其气相出口上的控制阀控制压力为2 kPa～20 kPa。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环回各级减压闪蒸罐的减压渣油的数量占全部减压渣油的比例为5重%～50重%，其中进入一级、二级和三级闪蒸罐的减压渣油的比例一般为1.5～3:1～1.5:1。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级气化炉、二级气化炉、三级气化炉各自独立设置，或者为三合一加热炉，三级进料分别设置在三合一加热炉中不同的辐射段。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐、三级减压闪蒸罐独立布置，或者依据压力高低从上往下依次重叠布置。

12.一种降低渣油收率的原油减压蒸馏装置，包括减压蒸馏塔、塔顶抽真空系统，其特征在于，在常压塔和减压塔之间设置若干气化炉和若干闪蒸罐，其中常压塔塔底油管线同一级气化炉入口相连，一级气化炉出口同一级减压闪蒸罐入口相连，一级减压闪蒸罐的液相出口同二级气化炉入口相连，二级气化炉的出口同二级减压闪蒸罐入口相连，二级减压闪蒸罐的液相出口同三级气化炉的入口相连，三级气化炉的出口同三级闪蒸罐的入口相连，三级闪蒸罐的液相出口同减压塔闪蒸段相连，其中一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级闪蒸罐的气相出口分别同减压塔的上部分馏段、中部分馏段和下部分馏段相连，减压塔底油的出口分别通过管线同一级减压闪蒸罐、二级减压闪蒸罐和三级闪蒸罐相连；

所述各级减压闪蒸罐包括罐体，罐体内包括上部的气相区和下部液相区，在上部气相区设置至少两个旋转蒸发盘，旋转蒸发盘固定在设置在罐体纵向轴心位置的转轴上。

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