一種減壓塔塔頂抽真空系統及其減壓方法與流程

2023-04-23 04:37:26 3

一種減壓塔塔頂抽真空系統及其減壓方法，屬於常減壓蒸餾技術領域。

背景技術：

煉油廠常減壓裝置中減壓塔塔頂真空度是減壓蒸餾操作的關鍵因素，與減壓蒸餾的拔出深度、減壓加熱爐的出口溫度、熱負荷緊密相關。而抽真空系統的動力消耗，包括動力蒸汽消耗、電能消耗、水消耗和排出的含硫汙水等，在原油常減壓蒸餾裝置的能量消耗中佔有重要位置，減壓塔頂抽真空系統耗用的蒸汽及循環水用量、電量約佔常減壓裝置總能耗的10%以上。目前，我國煉油廠常減壓裝置中用於減壓塔頂抽真空的設備主要是蒸汽噴射抽空器（簡稱蒸汽抽空器，以下相同）加液環式真空泵，為實現減壓塔在較低壓力下操作，同時最大限度的降低抽真空的動力消耗。常減壓裝置多採用的是一二級蒸汽抽空器加三級液環式真空泵組合方式。這是因液環式真空泵的吸入壓力不宜低於21.33KPa（絕壓，以下相同），需要先將減壓塔內絕壓降至3KPa以下，甚至更低，液環式真空泵前就需要設置一到兩級蒸汽抽空器。

但是噴射式蒸汽抽空器存在著抽氣能力與蒸汽消耗固定性（不可調節性）的特點，不能根據加工原料變化、生產操作條件的改變等情況，實時的調整蒸汽抽空器的蒸汽用量。在實際生產過程中，以某常減壓裝置實際運行情況為例，如該常減壓裝置的採用兩系列並聯運行模式，一個系列的一二級蒸汽抽空器的設計負荷為40%，另一系列一二級蒸汽抽空器設計負荷為65%，存在的主要問題：一是常減壓裝置原油加工負荷需要在68%至84%之間，減壓爐出口溫度在370~378℃（減壓爐出口按深拔設計溫度在383℃）。尤其是在低處理量下，為防止減壓爐爐管流速降低而結焦，爐管注入蒸汽1.2t/h。如果裝置在以上工況下運行時，減壓塔塔頂一二級蒸汽抽空器單獨選擇40%或65%的負荷方式時，減壓塔塔頂真空度較低，無法滿足上述原油加工負荷，會導致減壓產品質量和收率都受影響。而選擇兩者共同開啟的40%加65%得到的105%組合方式時，即並聯兩個系列全部投用，又會導致蒸汽量和循環水量消耗較大，裝置能耗過高。減壓塔塔頂工藝氣體流量主要來自於減壓塔內的可凝氣油、不凝氣和減壓爐爐管注汽及減壓塔塔底吹入汽提蒸汽。在裝置遇到低處理量且減壓未實施深拔操作工況下，減壓塔內可凝氣油及不凝氣的量均較少，但是由於減壓爐爐管注汽量及塔底汽提蒸汽量不變，減壓塔塔頂一級抽空器入口氣相負荷較大，因此一級必須選擇較高抽氣負荷的蒸汽抽空器運行，而這部分蒸汽在一級蒸汽抽空器後的冷凝器出口即可全部冷凝。二級由於蒸汽量的顯著減少以及不凝氣量不高，所以二級抽空器可以選擇較低吸入負荷的蒸汽抽空器來運行。但現有工藝流程並不具備調節能力，造成蒸汽和循環水消耗量增加。二是減壓塔塔頂一二級蒸汽抽空器能否正常高效運行，受抽真空蒸汽溫度、壓力以及冷凝器冷卻效果等方面影響；而冷凝器採用循環水做冷卻介質時，受季節溫度變化影響明顯，冬季較夏季循環水溫度相差10℃左右。夏季時冷凝器的冷卻效果偏差，減壓塔塔頂真空度較低。常減壓裝置減壓塔塔頂一二級蒸汽抽空器的冷凝器同樣僅以並聯方式組合，冷卻能力受到限制，無法人為調節。一二級蒸汽抽空器運行的好壞受後冷凝器出口溫度影響較大，舉例來說，如果一級蒸汽抽空器後冷凝器出口溫度在44℃下，水的飽和蒸汽壓為9.319kPa，如果該冷凝器出口壓力為9.332kPa，則水蒸氣沒有冷凝，將帶入二級蒸汽抽空器並增加二級蒸汽抽空器入口氣相負荷。上述的一級蒸汽抽空器後冷凝器出口溫度若在48℃時，水的飽和蒸汽壓則為11.15kPa。因此，必須降低後冷凝器的出口溫度以達到降低抽空器負荷的目的，實際生產過程中，當一級冷凝器出口壓力在11.83kPa情況下，冷後溫度在46℃時，真空度就會有所波動和下降，主要原因是在該壓力下，氣相負荷中含有水蒸氣和不凝氣多組分，根據道爾頓分壓定律，受油氣分壓的影響，水的飽和蒸汽壓會更低，也就造成46℃下的水仍然達不到全部冷凝。因此就需要更低的冷凝器出口溫度才能保證高真空，而後冷凝器採用循環水冷卻方式，循環水溫度又受季節影響較大，在減壓塔塔頂一二級抽空器採取單系列運行時，由於冷卻器冷卻能力不足常常發生減壓塔塔頂真空度下降的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠實時的調整蒸汽抽空器的蒸汽用量的減壓塔塔頂抽真空系統及其減壓方法。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：該減壓塔塔頂抽真空系統，其特徵在於：包括並聯連接在減壓塔塔頂的主、副兩條蒸汽抽空管路，所述的主、副兩條蒸汽抽空管路上均設有至少兩級由蒸汽抽空器和冷凝器前後連接成的減壓塔塔頂抽真空裝置；主、副兩條蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有不同設計負荷，蒸汽抽空器的設計負荷越大相應的冷凝器的冷卻面越大；主、副兩條蒸汽抽空管路上同級的蒸汽抽空器的出口之間和同級的冷凝器的出口之間設有帶有控制閥門的連通管線；其中一級蒸汽抽空器的入口管路和各級冷凝器的出口管路上均設有控制閥門。

本發明的減壓塔塔頂抽真空系統，在完成生產目標的前提下，可通過調節各控制閥門和連通管線的開閉實現裝置不同加工負荷、不同操作條件下實時調整減壓塔塔頂抽真空系列組合。可達到降低裝置能耗，減少含硫汙水外排量，從而達到增加裝置經濟效益的目的。

優選的，所述的主、副兩條蒸汽抽空管路上設有前後連接的一~三級減壓塔塔頂抽真空裝置，其中一、二級減壓塔塔頂抽真空裝置的同級的蒸汽抽空器的出口之間和同級的冷凝器的出口之間設有帶有控制閥門的連通管線，一級蒸汽抽空器的入口管路和一、二級冷凝器的出口管路上設有控制閥門，三級減壓塔塔頂抽真空裝置為機械抽真空裝置。

優選的，所述的主、副兩條蒸汽抽空管路上設有前後連接的一、二級減壓塔塔頂抽真空裝置，減壓塔塔頂抽真空裝置的同級的蒸汽抽空器的出口之間和同級的冷凝器的出口之間設有帶有控制閥門的連通管線，一級蒸汽抽空器的入口管路和一、二級冷凝器的出口管路上設有控制閥門。

本發明通過以上兩種減壓塔塔頂一二級蒸氣抽空器的不同組合，解決了原抽真空組合方式局限性問題，可根據實際工況靈活調節實際運行管路，將傳統減壓塔塔頂一二級蒸氣抽空器的原有的3種組合方式擴展到了現在可行的7種，實現了根據原油不同負荷、不同條件靈活調整減壓塔塔頂抽真空系列組合方式。

優選的，所述的主蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器的設計負荷P主大於副蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器的設計負荷P副。以主蒸汽抽空管路為主。

一種利用上述的減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法，其特徵在於：首先確定減壓塔塔頂的原油加工負荷P減；

通過控制主、副兩條蒸汽抽空管路上控制閥門的開閉，選擇與P減相適應的蒸汽抽空器組合形式；同時當減壓塔塔頂氣體30%以上為冷凝氣時調節至先主後次模式，當減壓塔塔頂需要大於常規運行時的真空度時調節至降低背壓模式，當循環水溫度大於年均循環水溫時調節至增大冷卻面模式。

本發明根據原油加工負荷P減和減壓塔塔頂氣體的實際情況，可以按照三種模式運行，根據不同情況靈活的調整運行模式，保證各種狀況都能正常運行的前提下降低裝置能耗。其中降低背壓模式中常規運行時的真空度至本發明所應用的減壓塔在常規負荷運行時減壓塔塔頂的真空度，有時為了增大減壓塔抽提效果，需要蒸汽抽空管路提供大於該常規真空度的背壓，此時可選用降低上一級抽空器出口背壓模式。

所述的先主後次模式為選擇設計負荷相對大的一級蒸汽抽空器和設計負荷相對小的二級蒸汽抽空器搭配運行，或兩路並聯的一級蒸汽抽空器和任一二級蒸汽抽空器同時運行，各蒸汽抽空器均使用同管路同級冷凝器冷凝。降低蒸汽抽空器的蒸汽用量和冷凝器循環水用量。

所述的降低背壓模式為任一一級蒸汽抽空器和兩路並聯的二級蒸汽抽空器同時運行，或設計負荷相對小的一級蒸汽抽空器和設計負荷相對大的二級蒸汽抽空器搭配運行。為降低一級抽空器背壓，在一級抽空器壓縮比不變時，實現提高減壓塔塔頂真空度效果。

所述的增大冷卻面模式為每一級的任一蒸汽抽空器均利用統計的兩冷凝器冷凝，或副蒸汽抽空管路上設計負荷相對小蒸汽抽空器均利用主蒸汽抽空管路上設計負荷相對大的同級冷凝器冷凝。實現在單系列運行時，依靠增加冷卻器臺數即增大冷卻面積來改善冷卻效果，降低後冷凝器的出口溫度。從而在減壓塔塔頂一二級抽空器採取單系列運行時，解決由於冷卻器冷卻能力不足常常發生減壓塔塔頂真空度下降的問題。如夏季循環水溫度高對真空度的影響問題。

與現有技術相比，本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統及其減壓方法所具有的有益效果是：本發明通過以上設計，減壓塔塔頂一二級蒸汽抽空器不僅可以單列或兩列並聯運行，同時實現單列交叉運行的新模式，以靈活適應更多的操作工況，達到節約蒸汽降低裝置能耗的目的。通過減壓塔塔頂一二級蒸氣噴射式抽空器的不同組合，解決了原抽真空組合方式局限性問題。並且將原蒸汽抽空器原有的3種組合方式擴展到了7種，實現了根據原油不同負荷、不同條件靈活調整減壓塔塔頂抽真空系列組合方式。同時增加兩種可行的冷凝器的冷凝組合形式，充分保證冷凝效果。在兩列二級蒸汽抽空器入口添加連通跨線後增加了抽空器選擇的組合方式，增上跨線後，在低負荷運行時，在減壓塔塔頂相同真空度下，抽真空蒸汽消耗可降低10%~35%，循環水消耗可降低20%以上。

附圖說明

圖1是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的連接結構示意圖。

圖2是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中一種先主後次模式運行示意圖。

圖3是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中另一種先主後次模式運行示意圖。

圖4是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中一種降低背壓模式運行示意圖。

圖5是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中另一種降低背壓模式運行示意圖。

圖6是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中一種增大冷卻面模式運行示意圖。

圖7是本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法中另一種增大冷卻面模式運行示意圖。

其中：1、一級主蒸汽抽空器 2、一級主冷凝器 3、一級副蒸汽抽空器 4、一級副冷凝器 5、二級主蒸汽抽空器 6、二級主冷凝器 7、二級副蒸汽抽空器 8、二級副冷凝器 9、主管第一控制閥 10、副管第一控制閥 11、主管第二控制閥 12、副管第二控制閥 13、主管第三控制閥 14、副管第三控制閥 15、第一連通管線 16、第二連通管線 17、第三連通管線 18、減壓塔。

具體實施方式

圖1是本發明的最佳實施例，下面結合附圖1~7對本發明做進一步說明。

參照附圖1：本發明的一種減壓塔塔頂抽真空系統，包括一級主蒸汽抽空器1、一級主冷凝器2、一級副蒸汽抽空器3、一級副冷凝器4、二級主蒸汽抽空器5、二級主冷凝器6、二級副蒸汽抽空器7、二級副冷凝器8、主管第一控制閥9、副管第一控制閥10、主管第二控制閥11、副管第二控制閥12、主管第三控制閥13、副管第三控制閥14、第一連通管線15、第二連通管線16、第三連通管線17和減壓塔18；主、副兩條蒸汽抽空管路，並聯連接在減壓塔18塔頂，主蒸汽抽空管路上設有前後串接的一級主蒸汽抽空器1、一級主冷凝器2、二級主蒸汽抽空器5和二級主冷凝器6；副蒸汽抽空管路上設有前後串接的一級副蒸汽抽空器3、一級副冷凝器4、二級副蒸汽抽空器7和二級副冷凝器8；該主、副兩條蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有不同設計負荷，而各蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有相同設計負荷，蒸汽抽空器的設計負荷越大相應的冷凝器的冷卻面越大；一級主蒸汽抽空器1和一級副蒸汽抽空器3的出口之間設有帶有控制閥門的第一連通管線15，一級主冷凝器2和一級副冷凝器4的出口之間設有帶有控制閥門的第二連通管線16，二級主蒸汽抽空器5和二級副蒸汽抽空器7的出口之間設有帶有控制閥門的第三連通管線17；其中一級主蒸汽抽空器1入口管路上設有主管第一控制閥9，一級副蒸汽抽空器3入口管路上設有副管第一控制閥10，一級主冷凝器2的出口管路上設有主管第二控制閥11，一級副冷凝器4的出口管路上設有副管第二控制閥12，二級主冷凝器6的出口管路上設有主管第三控制閥13，二級副冷凝器8的出口管路上設有副管第三控制閥14；二級主冷凝器6和二級副冷凝器8的出口管路合併後連接至液環式真空泵。

下面通過具體實施例對本發明利用減壓塔塔頂抽真空系統的減壓方法做進一步說明。通過減壓塔塔頂一二級蒸氣抽空器的不同組合，解決了減壓塔18原抽真空組合方式局限性問題。並且將抽空器原有傳統的3種組合方式擴展到了7種，實現了根據原油不同負荷、不同條件靈活調整減壓塔塔頂抽真空系列組合方式。圖2~圖7中虛線為該模式下沒有運行的管線。

某煉油廠常減壓裝置減壓塔塔頂抽真空系統採用的是一二級蒸汽抽空器和三級液環式真空泵或蒸汽抽空器來抽真空，在抽空器前不設前置冷凝器，工藝氣體直接進入抽空器進行抽真空。

一二級蒸汽抽空器採用兩組不同抽氣能力的抽空器並聯配置模式： 一級主蒸汽抽空器1和二級主蒸汽抽空器5的設計負荷為65%；一級副蒸汽抽空器3和二級副蒸汽抽空器7的設計負荷為40%。

首先可實現傳統的單列運行或兩組並聯操作，實現抽氣能力40%、65%、105%的調節能力，一二級兩系列三種組合所耗用蒸汽和循環水量設計參數如附表1中1~3所示。

實施例1

該裝置減壓塔塔頂工藝氣體流量在5900kg/h左右，其主要來自於減壓塔內的可凝氣/油（2800kg/h）、不凝氣（1000kg/h）和減壓爐爐管注汽及減壓塔塔底吹入汽提蒸汽(2000kg/h)，其中的蒸汽量約佔到總氣體流量的33.8%，在裝置遇到低處理量且減壓未實施深拔操作工況時，減壓塔內可凝氣/油及不凝氣量均較少，但是由於減壓爐爐管注入蒸汽量及塔底汽提蒸汽量不變，減壓塔塔頂一級抽空器入口氣相負荷較大，因此一級必須選擇較高抽氣負荷的抽空器運行，而這部分蒸汽在一級抽空器後的冷凝器出口（設計壓力在11.83kPa條件下，溫度在48℃以下）即可全部冷凝。二級由於蒸汽量的顯著減少以及不凝氣量不高，所以二級蒸汽抽空器可以選擇較低吸入負荷的蒸汽抽空器來運行。

解決二級蒸汽抽空器浪費蒸汽的問題，本發明在一級主冷凝器2和一級副冷凝器4的出口之間設有帶有控制閥門的第二連通管線16，增加了抽空器選擇的組合方式。

一種可行的運行模式參照附圖2：關閉副管第一控制閥10、副管第二控制閥12、主管第三控制閥13和第一連通管線15與第三連通管線17上的控制閥門，使一級65%抽氣負荷的一級主蒸汽抽空器1和二級40%抽氣負荷二級副蒸汽抽空器7搭配運行，這樣減少蒸汽在0.8t/h左右。

另一種可行的運行模式參照附圖3：關閉副管第三控制閥14、第一連通管線15與第三連通管線17上的控制閥門，使一級105%抽氣負荷的一級主蒸汽抽空器1和一級副蒸汽抽空器3共同運行，並搭配65%抽氣負荷的二級主蒸汽抽空器5運行，這樣減少蒸汽在1.2t/h左右。

此例該裝置在低負荷運行時，在減壓塔塔頂相同真空度下，抽真空蒸汽消耗減少了約1噸/小時左右，循環水減少了300多噸/小時。所耗用蒸汽和循環水量設計參數如附表1中4、5所示。

實施例2

為降低一級抽空器背壓，在一級抽空器壓縮比不變時，實現提高減壓塔塔頂真空度的效果。以下為本發明可實現的兩種降低背壓模式。

一種可行的運行模式參照附圖4：關閉副管第一控制閥10、副管第二控制閥12和第一連通管線15上的控制閥門，使65%抽氣負荷的一級主蒸汽抽空器1單系列運行時，搭配105%抽氣負荷的二級主蒸汽抽空器5和二級副蒸汽抽空器7共同運行。

另一種可行的運行模式參照附圖5：關閉主管第一控制閥9、副管第二控制閥12、副管第三控制閥14和第二連通管線16與第三連通管線17上的控制閥門，使40%抽氣負荷的一級副蒸汽抽空器3與65%抽氣負荷的二級主蒸汽抽空器5搭配運行。

所耗用蒸汽和循環水量設計參數如附表1中6、7所示。

附表1：實施例1、2中兩種模式四種組合方式的耗用蒸汽和循環水量以及的組合方式適用範圍。

通過上表1~3可以看出，以上選擇不同的抽氣負荷，所使用的蒸汽和循環水耗量不同，而減壓塔塔頂氣相負荷受裝置原油加工量、減壓爐出口溫度以及爐管注入蒸汽和塔底蒸汽量的影響。通過減壓塔塔頂一二級蒸氣抽空器的不同組合，解決了減壓塔18原抽真空組合方式局限性問題。並且將抽空器原有傳統的1~3所示的3種組合方式擴展到了上述7種，實現了根據原油不同負荷、不同條件靈活調整減壓塔塔頂抽真空系列組合方式。減壓塔18塔頂的原油加工負荷P減，對照上表1中所示的適用範圍可完成相應的組合方式調整。表1中「適用範圍」可以引伸至其他加壓塔的不同設計負荷要求，具有同樣的應用效果。

實施例3

一二級蒸汽抽空器運行的好壞受後冷凝器出口溫度影響較大，如果一級蒸汽抽空器後冷凝器出口溫度在44℃下，水的飽和蒸汽壓為9.319kPa，如果冷凝器出口壓力為9.332kPa，則水蒸氣沒有冷凝，將帶入二級抽空器並增加二級抽空器入口氣相負荷。一級抽空器後冷凝器出口溫度在48℃時，水的飽和蒸汽壓為11.15kPa，因此，必須降低後冷凝器的出口溫度以達到降低抽空器負荷的目的，實際生產過程中，當一級冷凝器出口壓力在11.83kPa情況下，冷後溫度在46℃時，真空度就會有所波動和下降，分析主要原因是在該較低壓力下，氣相負荷中含有水蒸氣和不凝氣多組分，根據道爾頓分壓定律，受油氣分壓的影響，水的飽和蒸汽壓會更低，也就造成46℃下的水仍然達不到全部冷凝。因此就需要更低的冷凝器出口溫度才能保證高真空，而後冷凝器採用循環水冷卻方式，循環水溫度又受季節影響較大，在減壓塔塔頂一二級抽空器採取單系列運行時，由於冷卻器冷卻能力不足常常發生減壓塔塔頂真空度下降的問題。

解決本例的問題，本發明提供下述兩種增大冷卻面模式。

一種可行的運行模式參照附圖6：關閉副管第一控制閥10，並保持一級副蒸汽抽空器3和二級副蒸汽抽空器7停止運行，同時利用一級主冷凝器2和一級副冷凝器4為一級主蒸汽抽空器1冷凝；並同時利用二級主冷凝器6和二級副冷凝器8為二級主蒸汽抽空器5冷凝。

另一種可行的運行模式參照附圖7：關閉主管第一控制閥9、副管第二控制閥12、副管第三控制閥14，並保持一級主蒸汽抽空器1和二級主蒸汽抽空器5停止運行，利用一級主冷凝器2為一級副蒸汽抽空器3冷凝；利用二級主冷凝器6為二級副蒸汽抽空器7冷凝。

本例實現在單系列運行時，依靠增加冷卻器臺數即增大冷卻面積來改善冷卻效果，是增加跨線後實現了增加冷卻面積工藝流程走向，冷後溫度下降5~8℃。這樣解決了單列抽空器運行時的夏季循環水溫度高對真空度的影響問題。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。