一种减压塔塔顶抽真空系统及其减压方法

摘要

一种减压塔塔顶抽真空系统及其减压方法，属于常减压蒸馏技术领域。其特征在于：本发明减压塔塔顶抽真空系统的并列蒸汽抽空管路上设置三条连通管线；并在一级蒸汽抽空器的入口管路和各级冷凝器的出口管路上设有控制阀门。通过此系统改变蒸汽抽空管路先主后次模式、降低背压模式和增大冷却面模式三种调节模式的减压方法。本发明通过以上设计，减压塔塔顶一二级蒸汽抽空器不仅可以单列或两列并联运行，同时实现单列交叉运行的新模式，以更为灵活的方式来适应和满足更多的操作工况，以达到节约蒸汽降低装置能耗的目的。

说明书

技术领域

一种减压塔塔顶抽真空系统及其减压方法，属于常减压蒸馏技术领域。

背景技术

炼油厂常减压装置中减压塔塔顶真空度是减压蒸馏操作的关键因素，与减压蒸馏的拔出深度、减压加热炉的出口温度、热负荷紧密相关。而抽真空系统的动力消耗，包括动力蒸汽消耗、电能消耗、水消耗和排出的含硫污水等，在原油常减压蒸馏装置的能量消耗中占有重要位置，减压塔顶抽真空系统耗用的蒸汽及循环水用量、电量约占常减压装置总能耗的10%以上。目前，我国炼油厂常减压装置中用于减压塔顶抽真空的设备主要是蒸汽喷射抽空器（简称蒸汽抽空器，以下相同）加液环式真空泵，为实现减压塔在较低压力下操作，同时最大限度的降低抽真空的动力消耗。常减压装置多采用的是一二级蒸汽抽空器加三级液环式真空泵组合方式。这是因液环式真空泵的吸入压力不宜低于21.33KPa（绝压，以下相同），需要先将减压塔内绝压降至3KPa以下，甚至更低，液环式真空泵前就需要设置一到两级蒸汽抽空器。

但是喷射式蒸汽抽空器存在着抽气能力与蒸汽消耗固定性（不可调节性）的特点，不能根据加工原料变化、生产操作条件的改变等情况，实时的调整蒸汽抽空器的蒸汽用量。在实际生产过程中，以某常减压装置实际运行情况为例，如该常减压装置的采用两系列并联运行模式，一个系列的一二级蒸汽抽空器的设计负荷为40%，另一系列一二级蒸汽抽空器设计负荷为65%，存在的主要问题：一是常减压装置原油加工负荷需要在68%至84%之间，减压炉出口温度在370~378℃（减压炉出口按深拔设计温度在383℃）。尤其是在低处理量下，为防止减压炉炉管流速降低而结焦，炉管注入蒸汽1.2t/h。如果装置在以上工况下运行时，减压塔塔顶一二级蒸汽抽空器单独选择40%或65%的负荷方式时，减压塔塔顶真空度较低，无法满足上述原油加工负荷，会导致减压产品质量和收率都受影响。而选择两者共同开启的40%加65%得到的105%组合方式时，即并联两个系列全部投用，又会导致蒸汽量和循环水量消耗较大，装置能耗过高。减压塔塔顶工艺气体流量主要来自于减压塔内的可凝气油、不凝气和减压炉炉管注汽及减压塔塔底吹入汽提蒸汽。在装置遇到低处理量且减压未实施深拔操作工况下，减压塔内可凝气油及不凝气的量均较少，但是由于减压炉炉管注汽量及塔底汽提蒸汽量不变，减压塔塔顶一级抽空器入口气相负荷较大，因此一级必须选择较高抽气负荷的蒸汽抽空器运行，而这部分蒸汽在一级蒸汽抽空器后的冷凝器出口即可全部冷凝。二级由于蒸汽量的显著减少以及不凝气量不高，所以二级抽空器可以选择较低吸入负荷的蒸汽抽空器来运行。但现有工艺流程并不具备调节能力，造成蒸汽和循环水消耗量增加。二是减压塔塔顶一二级蒸汽抽空器能否正常高效运行，受抽真空蒸汽温度、压力以及冷凝器冷却效果等方面影响；而冷凝器采用循环水做冷却介质时，受季节温度变化影响明显，冬季较夏季循环水温度相差10℃左右。夏季时冷凝器的冷却效果偏差，减压塔塔顶真空度较低。常减压装置减压塔塔顶一二级蒸汽抽空器的冷凝器同样仅以并联方式组合，冷却能力受到限制，无法人为调节。一二级蒸汽抽空器运行的好坏受后冷凝器出口温度影响较大，举例来说，如果一级蒸汽抽空器后冷凝器出口温度在44℃下，水的饱和蒸汽压为9.319kPa，如果该冷凝器出口压力为9.332kPa，则水蒸气没有冷凝，将带入二级蒸汽抽空器并增加二级蒸汽抽空器入口气相负荷。上述的一级蒸汽抽空器后冷凝器出口温度若在48℃时，水的饱和蒸汽压则为11.15kPa。因此，必须降低后冷凝器的出口温度以达到降低抽空器负荷的目的，实际生产过程中，当一级冷凝器出口压力在11.83kPa情况下，冷后温度在46℃时，真空度就会有所波动和下降，主要原因是在该压力下，气相负荷中含有水蒸气和不凝气多组分，根据道尔顿分压定律，受油气分压的影响，水的饱和蒸汽压会更低，也就造成46℃下的水仍然达不到全部冷凝。因此就需要更低的冷凝器出口温度才能保证高真空，而后冷凝器采用循环水冷却方式，循环水温度又受季节影响较大，在减压塔塔顶一二级抽空器采取单系列运行时，由于冷却器冷却能力不足常常发生减压塔塔顶真空度下降的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够实时的调整蒸汽抽空器的蒸汽用量的减压塔塔顶抽真空系统及其减压方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该减压塔塔顶抽真空系统，其特征在于：包括并联连接在减压塔塔顶的主、副两条蒸汽抽空管路，所述的主、副两条蒸汽抽空管路上均设有至少两级由蒸汽抽空器和冷凝器前后连接成的减压塔塔顶抽真空装置；主、副两条蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有不同设计负荷，蒸汽抽空器的设计负荷越大相应的冷凝器的冷却面越大；主、副两条蒸汽抽空管路上同级的蒸汽抽空器的出口之间和同级的冷凝器的出口之间设有带有控制阀门的连通管线；其中一级蒸汽抽空器的入口管路和各级冷凝器的出口管路上均设有控制阀门。

本发明的减压塔塔顶抽真空系统，在完成生产目标的前提下，可通过调节各控制阀门和连通管线的开闭实现装置不同加工负荷、不同操作条件下实时调整减压塔塔顶抽真空系列组合。可达到降低装置能耗，减少含硫污水外排量，从而达到增加装置经济效益的目的。

优选的，所述的主、副两条蒸汽抽空管路上设有前后连接的一~三级减压塔塔顶抽真空装置，其中一、二级减压塔塔顶抽真空装置的同级的蒸汽抽空器的出口之间和同级的冷凝器的出口之间设有带有控制阀门的连通管线，一级蒸汽抽空器的入口管路和一、二级冷凝器的出口管路上设有控制阀门，三级减压塔塔顶抽真空装置为机械抽真空装置。

优选的，所述的主、副两条蒸汽抽空管路上设有前后连接的一、二级减压塔塔顶抽真空装置，减压塔塔顶抽真空装置的同级的蒸汽抽空器的出口之间和同级的冷凝器的出口之间设有带有控制阀门的连通管线，一级蒸汽抽空器的入口管路和一、二级冷凝器的出口管路上设有控制阀门。

本发明通过以上两种减压塔塔顶一二级蒸气抽空器的不同组合，解决了原抽真空组合方式局限性问题，可根据实际工况灵活调节实际运行管路，将传统减压塔塔顶一二级蒸气抽空器的原有的3种组合方式扩展到了现在可行的7种，实现了根据原油不同负荷、不同条件灵活调整减压塔塔顶抽真空系列组合方式。

优选的，所述的主蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器的设计负荷P_主大于副蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器的设计负荷P_副。以主蒸汽抽空管路为主。

一种利用上述的减压塔塔顶抽真空系统的减压方法，其特征在于：首先确定减压塔塔顶的原油加工负荷P_减；

通过控制主、副两条蒸汽抽空管路上控制阀门的开闭，选择与P_减相适应的蒸汽抽空器组合形式；同时当减压塔塔顶气体30%以上为冷凝气时调节至先主后次模式，当减压塔塔顶需要大于常规运行时的真空度时调节至降低背压模式，当循环水温度大于年均循环水温时调节至增大冷却面模式。

本发明根据原油加工负荷P_减和减压塔塔顶气体的实际情况，可以按照三种模式运行，根据不同情况灵活的调整运行模式，保证各种状况都能正常运行的前提下降低装置能耗。其中降低背压模式中常规运行时的真空度至本发明所应用的减压塔在常规负荷运行时减压塔塔顶的真空度，有时为了增大减压塔抽提效果，需要蒸汽抽空管路提供大于该常规真空度的背压，此时可选用降低上一级抽空器出口背压模式。

所述的先主后次模式为选择设计负荷相对大的一级蒸汽抽空器和设计负荷相对小的二级蒸汽抽空器搭配运行，或两路并联的一级蒸汽抽空器和任一二级蒸汽抽空器同时运行，各蒸汽抽空器均使用同管路同级冷凝器冷凝。降低蒸汽抽空器的蒸汽用量和冷凝器循环水用量。

所述的降低背压模式为任一一级蒸汽抽空器和两路并联的二级蒸汽抽空器同时运行，或设计负荷相对小的一级蒸汽抽空器和设计负荷相对大的二级蒸汽抽空器搭配运行。为降低一级抽空器背压，在一级抽空器压缩比不变时，实现提高减压塔塔顶真空度效果。

所述的增大冷却面模式为每一级的任一蒸汽抽空器均利用统计的两冷凝器冷凝，或副蒸汽抽空管路上设计负荷相对小蒸汽抽空器均利用主蒸汽抽空管路上设计负荷相对大的同级冷凝器冷凝。实现在单系列运行时，依靠增加冷却器台数即增大冷却面积来改善冷却效果，降低后冷凝器的出口温度。从而在减压塔塔顶一二级抽空器采取单系列运行时，解决由于冷却器冷却能力不足常常发生减压塔塔顶真空度下降的问题。如夏季循环水温度高对真空度的影响问题。

与现有技术相比，本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统及其减压方法所具有的有益效果是：本发明通过以上设计，减压塔塔顶一二级蒸汽抽空器不仅可以单列或两列并联运行，同时实现单列交叉运行的新模式，以灵活适应更多的操作工况，达到节约蒸汽降低装置能耗的目的。通过减压塔塔顶一二级蒸气喷射式抽空器的不同组合，解决了原抽真空组合方式局限性问题。并且将原蒸汽抽空器原有的3种组合方式扩展到了7种，实现了根据原油不同负荷、不同条件灵活调整减压塔塔顶抽真空系列组合方式。同时增加两种可行的冷凝器的冷凝组合形式，充分保证冷凝效果。在两列二级蒸汽抽空器入口添加连通跨线后增加了抽空器选择的组合方式，增上跨线后，在低负荷运行时，在减压塔塔顶相同真空度下，抽真空蒸汽消耗可降低10%~35%，循环水消耗可降低20%以上。

附图说明

图1是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的连接结构示意图。

图2是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中一种先主后次模式运行示意图。

图3是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中另一种先主后次模式运行示意图。

图4是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中一种降低背压模式运行示意图。

图5是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中另一种降低背压模式运行示意图。

图6是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中一种增大冷却面模式运行示意图。

图7是本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统的减压方法中另一种增大冷却面模式运行示意图。

其中：1、一级主蒸汽抽空器2、一级主冷凝器3、一级副蒸汽抽空器4、一级副冷凝器5、二级主蒸汽抽空器6、二级主冷凝器7、二级副蒸汽抽空器 8、二级副冷凝器9、主管第一控制阀10、副管第一控制阀11、主管第二控制阀12、副管第二控制阀13、主管第三控制阀14、副管第三控制阀15、第一连通管线16、第二连通管线17、第三连通管线18、减压塔。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

参照附图1：本发明的一种减压塔塔顶抽真空系统，包括一级主蒸汽抽空器1、一级主冷凝器2、一级副蒸汽抽空器3、一级副冷凝器4、二级主蒸汽抽空器5、二级主冷凝器6、二级副蒸汽抽空器7、二级副冷凝器8、主管第一控制阀9、副管第一控制阀10、主管第二控制阀11、副管第二控制阀12、主管第三控制阀13、副管第三控制阀14、第一连通管线15、第二连通管线16、第三连通管线17和减压塔18；主、副两条蒸汽抽空管路，并联连接在减压塔18塔顶，主蒸汽抽空管路上设有前后串接的一级主蒸汽抽空器1、一级主冷凝器2、二级主蒸汽抽空器5和二级主冷凝器6；副蒸汽抽空管路上设有前后串接的一级副蒸汽抽空器3、一级副冷凝器4、二级副蒸汽抽空器7和二级副冷凝器8；该主、副两条蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有不同设计负荷，而各蒸汽抽空管路上的蒸汽抽空器具有相同设计负荷，蒸汽抽空器的设计负荷越大相应的冷凝器的冷却面越大；一级主蒸汽抽空器1和一级副蒸汽抽空器3的出口之间设有带有控制阀门的第一连通管线15，一级主冷凝器2和一级副冷凝器4的出口之间设有带有控制阀门的第二连通管线16，二级主蒸汽抽空器5和二级副蒸汽抽空器7的出口之间设有带有控制阀门的第三连通管线17；其中一级主蒸汽抽空器1入口管路上设有主管第一控制阀9，一级副蒸汽抽空器3入口管路上设有副管第一控制阀10，一级主冷凝器2的出口管路上设有主管第二控制阀11，一级副冷凝器4的出口管路上设有副管第二控制阀12，二级主冷凝器6的出口管路上设有主管第三控制阀13，二级副冷凝器8的出口管路上设有副管第三控制阀14；二级主冷凝器6和二级副冷凝器8的出口管路合并后连接至液环式真空泵。

下面通过具体实施例对本发明利用减压塔塔顶抽真空系统的减压方法做进一步说明。通过减压塔塔顶一二级蒸气抽空器的不同组合，解决了减压塔18原抽真空组合方式局限性问题。并且将抽空器原有传统的3种组合方式扩展到了7种，实现了根据原油不同负荷、不同条件灵活调整减压塔塔顶抽真空系列组合方式。图2~图7中虚线为该模式下没有运行的管线。

某炼油厂常减压装置减压塔塔顶抽真空系统采用的是一二级蒸汽抽空器和三级液环式真空泵或蒸汽抽空器来抽真空，在抽空器前不设前置冷凝器，工艺气体直接进入抽空器进行抽真空。

一二级蒸汽抽空器采用两组不同抽气能力的抽空器并联配置模式： 一级主蒸汽抽空器1和二级主蒸汽抽空器5的设计负荷为65%；一级副蒸汽抽空器3和二级副蒸汽抽空器7的设计负荷为40%。

首先可实现传统的单列运行或两组并联操作，实现抽气能力40%、65%、105%的调节能力，一二级两系列三种组合所耗用蒸汽和循环水量设计参数如附表1中1~3所示。

实施例1

该装置减压塔塔顶工艺气体流量在5900kg/h左右，其主要来自于减压塔内的可凝气/油（2800kg/h）、不凝气（1000kg/h）和减压炉炉管注汽及减压塔塔底吹入汽提蒸汽(2000kg/h)，其中的蒸汽量约占到总气体流量的33.8%，在装置遇到低处理量且减压未实施深拔操作工况时，减压塔内可凝气/油及不凝气量均较少，但是由于减压炉炉管注入蒸汽量及塔底汽提蒸汽量不变，减压塔塔顶一级抽空器入口气相负荷较大，因此一级必须选择较高抽气负荷的抽空器运行，而这部分蒸汽在一级抽空器后的冷凝器出口（设计压力在11.83kPa条件下，温度在48℃以下）即可全部冷凝。二级由于蒸汽量的显著减少以及不凝气量不高，所以二级蒸汽抽空器可以选择较低吸入负荷的蒸汽抽空器来运行。

解决二级蒸汽抽空器浪费蒸汽的问题，本发明在一级主冷凝器2和一级副冷凝器4的出口之间设有带有控制阀门的第二连通管线16，增加了抽空器选择的组合方式。

一种可行的运行模式参照附图2：关闭副管第一控制阀10、副管第二控制阀12、主管第三控制阀13和第一连通管线15与第三连通管线17上的控制阀门，使一级65%抽气负荷的一级主蒸汽抽空器1和二级40%抽气负荷二级副蒸汽抽空器7搭配运行，这样减少蒸汽在0.8t/h左右。

另一种可行的运行模式参照附图3：关闭副管第三控制阀14、第一连通管线15与第三连通管线17上的控制阀门，使一级105%抽气负荷的一级主蒸汽抽空器1和一级副蒸汽抽空器3共同运行，并搭配65%抽气负荷的二级主蒸汽抽空器5运行，这样减少蒸汽在1.2t/h左右。

此例该装置在低负荷运行时，在减压塔塔顶相同真空度下，抽真空蒸汽消耗减少了约1吨/小时左右，循环水减少了300多吨/小时。所耗用蒸汽和循环水量设计参数如附表1中4、5所示。

实施例2

为降低一级抽空器背压，在一级抽空器压缩比不变时，实现提高减压塔塔顶真空度的效果。以下为本发明可实现的两种降低背压模式。

一种可行的运行模式参照附图4：关闭副管第一控制阀10、副管第二控制阀12和第一连通管线15上的控制阀门，使65%抽气负荷的一级主蒸汽抽空器1单系列运行时，搭配105%抽气负荷的二级主蒸汽抽空器5和二级副蒸汽抽空器7共同运行。

另一种可行的运行模式参照附图5：关闭主管第一控制阀9、副管第二控制阀12、副管第三控制阀14和第二连通管线16与第三连通管线17上的控制阀门，使40%抽气负荷的一级副蒸汽抽空器3与65%抽气负荷的二级主蒸汽抽空器5搭配运行。

所耗用蒸汽和循环水量设计参数如附表1中6、7所示。

附表1：实施例1、2中两种模式四种组合方式的耗用蒸汽和循环水量以及的组合方式适用范围。

通过上表1~3可以看出，以上选择不同的抽气负荷，所使用的蒸汽和循环水耗量不同，而减压塔塔顶气相负荷受装置原油加工量、减压炉出口温度以及炉管注入蒸汽和塔底蒸汽量的影响。通过减压塔塔顶一二级蒸气抽空器的不同组合，解决了减压塔18原抽真空组合方式局限性问题。并且将抽空器原有传统的1~3所示的3种组合方式扩展到了上述7种，实现了根据原油不同负荷、不同条件灵活调整减压塔塔顶抽真空系列组合方式。减压塔18塔顶的原油加工负荷P_减，对照上表1中所示的适用范围可完成相应的组合方式调整。表1中“适用范围”可以引伸至其他加压塔的不同设计负荷要求，具有同样的应用效果。

实施例3

一二级蒸汽抽空器运行的好坏受后冷凝器出口温度影响较大，如果一级蒸汽抽空器后冷凝器出口温度在44℃下，水的饱和蒸汽压为9.319kPa，如果冷凝器出口压力为9.332kPa，则水蒸气没有冷凝，将带入二级抽空器并增加二级抽空器入口气相负荷。一级抽空器后冷凝器出口温度在48℃时，水的饱和蒸汽压为11.15kPa，因此，必须降低后冷凝器的出口温度以达到降低抽空器负荷的目的，实际生产过程中，当一级冷凝器出口压力在11.83kPa情况下，冷后温度在46℃时，真空度就会有所波动和下降，分析主要原因是在该较低压力下，气相负荷中含有水蒸气和不凝气多组分，根据道尔顿分压定律，受油气分压的影响，水的饱和蒸汽压会更低，也就造成46℃下的水仍然达不到全部冷凝。因此就需要更低的冷凝器出口温度才能保证高真空，而后冷凝器采用循环水冷却方式，循环水温度又受季节影响较大，在减压塔塔顶一二级抽空器采取单系列运行时，由于冷却器冷却能力不足常常发生减压塔塔顶真空度下降的问题。

解决本例的问题，本发明提供下述两种增大冷却面模式。

一种可行的运行模式参照附图6：关闭副管第一控制阀10，并保持一级副蒸汽抽空器3和二级副蒸汽抽空器7停止运行，同时利用一级主冷凝器2和一级副冷凝器4为一级主蒸汽抽空器1冷凝；并同时利用二级主冷凝器6和二级副冷凝器8为二级主蒸汽抽空器5冷凝。

另一种可行的运行模式参照附图7：关闭主管第一控制阀9、副管第二控制阀12、副管第三控制阀14，并保持一级主蒸汽抽空器1和二级主蒸汽抽空器5停止运行，利用一级主冷凝器2为一级副蒸汽抽空器3冷凝；利用二级主冷凝器6为二级副蒸汽抽空器7冷凝。

本例实现在单系列运行时，依靠增加冷却器台数即增大冷却面积来改善冷却效果，是增加跨线后实现了增加冷却面积工艺流程走向，冷后温度下降5~8℃。这样解决了单列抽空器运行时的夏季循环水温度高对真空度的影响问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。