一种重沸器系统及其蒸汽进料方法技术方案

本发明专利技术属于化工领域，具体公开了一种重沸器系统及其蒸汽进料方法，该重沸器系统包括：蒸汽脱过热塔和重沸器；蒸汽脱过热塔塔顶设有饱和蒸汽出口，塔底设有凝结水出口，上部设有凝结水入口，中部设有过热蒸汽入口；重沸器分别设有分馏塔物流入口、分馏塔物流出口、热源入口以及热源出口；饱和蒸汽出口与热源入口相连，凝结水入口与热源出口相连；分馏塔物流入口用于与分馏塔塔底相连，分馏塔物流出口用于与分馏塔下部相连。本发明专利技术通过设置蒸汽脱过热塔，改变蒸汽系统的工艺流程，改善重沸器的操作条件，降低重沸器的用材标准，提高重沸器的传热效率，实现了节省蒸汽消耗和降低设备投资的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种重沸器系统及其蒸汽进料方法
本专利技术属于化工领域，更具体地，涉及一种重沸器系统及其蒸汽进料方法。
技术介绍
重沸器作为分馏塔热源设备被广泛地应用于石油及石油化工领域，在各种热源介质的重沸器当中，采用蒸汽做热源的重沸器是最为常见的。根据作为热源的水蒸汽的压力等级和用量的不同，一般采用如下流程：1、当水蒸汽用量较少，压力较低时，利用如图1所示的简单重沸器流程，将作为加热介质的水蒸汽通过管道直接引入重沸器的热源入口，在重沸器内，过热的水蒸汽被冷却冷凝，凝结水自重沸器排出，通过在凝结水排出的管道上设置有调节阀，调节重沸器排出的凝结水流量控制重沸器返回分馏塔的物流温度，达到控制重沸器热负荷的目的；2、当水蒸汽用量较多、压力较高时，利用如图2所示的带凝结水罐的重沸器流程，该流程与上述流程不同的是在重沸器排出的凝结水管道上设置有专门的凝结水罐，具体为：将作为加热介质的水蒸汽通过管道直接引入重沸器的热源入口，在重沸器内，过热的水蒸汽被冷却、冷凝，凝结水自重沸器排出，通过在凝结水排出的管道上设置有专门的凝结水罐，收集来自于重沸器的凝结水，凝结水罐的底部液位通过调节排放的凝结水流量来控制，并在重沸器的水蒸汽进入管道上设置一调节阀，通过控制水蒸汽的流量来控制重沸器返回分馏塔的物流温度，进而达到控制重沸器热负荷的目的。目前，石油炼制和石油化工领域中，作为热源介质的水蒸汽通常在动力站发生并通过管网送给用户，由于用户的距离远近不一，用户需要的条件(温度、压力)千差万别，为了同时满足不同用户的用汽需求，以及在管网的输送中不发生冷凝现象，通常这些蒸汽的过热程度较高。在这种情况下，专利技术人发现，采用现有技术的蒸汽重沸器流程和控制方法存在着两个问题：①蒸汽温度过高，导致无法使用碳钢重沸器，造成设备投资显著增加；②过热蒸汽在重沸器中需要有相当的面积用于脱过热，造成蒸汽侧膜传热系数降低，重沸器换热面积加大，设备投资增加。
技术实现思路
为了解决现有蒸汽重沸器流程和控制方法中所存在的问题，本专利技术提出一种重沸器系统，通过设置蒸汽脱过热塔，改变蒸汽系统的工艺流程，改善重沸器的操作条件，实现降低重沸器的用材标准，提高重沸器的传热效率，降低设备投资的目的。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种重沸器系统，该重沸器系统包括：蒸汽脱过热塔和重沸器；所述蒸汽脱过热塔塔顶设有饱和蒸汽出口，塔底设有凝结水出口，上部设有凝结水入口，中部设有过热蒸汽入口；所述重沸器分别设有分馏塔物流入口、分馏塔物流出口、热源入口以及热源出口；所述饱和蒸汽出口通过管道与热源入口相连，所述凝结水入口通过管道与热源出口相连；所述分馏塔物流入口用于与分馏塔塔底相连，所述分馏塔物流出口与分馏塔下部相连。本专利技术中，对蒸汽脱过热塔没有严格的限制，可以为设置有一段填料床层的填料塔或设置有塔盘的板式塔，填料与塔盘的设置均是用于过热蒸汽的脱过热，具体为，在蒸汽脱过热塔内，过热蒸汽与来自重沸器的凝结水通过填料或塔盘进行充分接触，实现热量交换，在此过程中，过热蒸汽温度降低，达到饱和态；过热蒸汽从过热到饱和所释放的显热使得部分凝结水汽化，也达到饱和态。根据本专利技术，优选地，所述过热蒸汽入口连接有过热蒸汽进料管线，所述过热蒸汽进料管线上设有调节阀，用以控制和调节蒸汽脱过热塔塔顶的压力，也就是控制和调节饱和蒸汽的压力和温度，进而控制和调节重沸器内返回分馏塔的物流温度，达到控制重沸器热负荷的目的。通过设置这种串级控制回路可以使控制系统的调节更加可靠。同时，本专利技术中，优选地，所述凝结水出口连接有凝结水排出管线，所述凝结水排出管线上设有调节阀，用以控制蒸汽脱过热塔塔底的液位。根据本专利技术，优选地，所述凝结水入口设置于热源出口以下，所述凝结水入口与所述热源出口的高度差使得重沸器内的凝结水依靠重力可回流至蒸汽脱过热塔上部，不再需要额外的动力设备。在本专利技术中，通过将热源过热蒸汽转换为饱和蒸汽，所述重沸器的材质选用碳钢即可。本专利技术中，为了使过热蒸汽和冷凝水充分接触，优选地，所述蒸汽脱过热塔内部设置有凝结水分布器以及蒸汽分布器，所述凝结水分布器与凝结水入口相连，所述蒸汽分布器与过热蒸汽入口相连。本专利技术另一方面提供一种重沸器蒸汽进料方法，该重沸器蒸汽进料方法包括：过热蒸汽直接进入蒸汽脱过热塔内，与来自重沸器的饱和蒸汽凝结水进行换热，使过热蒸汽达到饱和状态，然后将饱和蒸汽从蒸汽脱过热塔塔顶引出，送至重沸器；饱和蒸汽在重沸器内与来自分馏塔塔底的物料进行换热，经冷凝得到的饱和蒸汽凝结水从重沸器底部引出，送至蒸汽脱过热塔上部；蒸汽脱过热塔的凝结水从塔底排出。根据本专利技术，优选地，重沸器底部引出的饱和蒸汽凝结水通过管道自流进入蒸汽脱过热塔上部，与自蒸汽脱过热塔下部上升的过热蒸汽实现热量交换。将本专利技术的重沸器系统应用到实际化工生产中，其表现出了较高的先进性。某石油化工企业轻烃回收装置稳定塔底重沸器的物流条件：流量573t/h，温度173-181℃，热负荷9.93Mkcal/h。按照现有技术可知，该重沸器需要3.7MPaG等级水蒸汽作为热源，该级别水蒸汽的操作温度415℃，最高温度450℃；操作压力3.7MPaG，最高操作压力3.9MPaG。采用如图2所示的带凝结水罐的重沸器流程进行工艺计算可知，选用的重沸器规格应为φ1000×6000，有效传热面积为274m2，设计温度为455℃，设计压力为4.55MPaG。材料选择的结果是重沸器须采用Cr-Mo钢材料，流程共计消耗3.7MPaG蒸汽19136kg/h。采用相同规格的重沸器，应用图4所示的本专利技术的重沸器流程，通过工艺计算可知，设计温度300℃、设计压力3.2MPaG，重沸器采用碳钢材料就可以满足要求，该流程共计消耗3.7MPaG蒸汽18180kg/h，较上述带凝结水罐的重沸器流程可节约蒸汽956kg/h。以此，采用本专利技术重沸器流程，重沸器材质降低，过热蒸汽消耗量减少，节省了投资费用和操作费用。上述计算是在重沸器热负荷Q给定的情况下进行的，热负荷Q的计算方式如式1所示：Q＝KA△Tm＝m(h1-h2)式1其中，Q——重沸器的热负荷；A——计算需要的换热面积；K——重沸器的传热系数；△Tm——重沸器的传热温差；m——热源蒸汽的流量；h1——热源蒸汽的焓值；h2——凝结水的焓值。当重沸器的热负荷Q确定之后，通过重沸器的传热及水力学计算，获得重沸器的传热面积A＝Q/(K△Tm)。采用现有技术，如图2的流程和控制方法，重沸器的热源条件是固定的，过热蒸汽温度415℃，过热蒸汽压力3.7MPaG，在这样的条件下，计算选用的重沸器规格为φ1000×6000，其有效传热面积为274m2。另一方面，在给定重沸器热负荷的前提下，采用本专利技术的流程，该重沸器热源的条件是随着重沸器传热面积大小而发生改变的。这是因为采用本专利技术后，重沸器热源入口的蒸汽是饱和水蒸气，饱和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重沸器系统，其特征在于，该重沸器系统包括：蒸汽脱过热塔和重沸器；/n所述蒸汽脱过热塔塔顶设有饱和蒸汽出口，塔底设有凝结水出口，上部设有凝结水入口，中部设有过热蒸汽入口；/n所述重沸器分别设有分馏塔物流入口、分馏塔物流出口、热源入口以及热源出口；/n所述饱和蒸汽出口通过管道与热源入口相连，所述凝结水入口通过管道与热源出口相连；/n所述分馏塔物流入口用于与分馏塔塔底相连，所述分馏塔物流出口用于与分馏塔下部相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种重沸器系统，其特征在于，该重沸器系统包括：蒸汽脱过热塔和重沸器；
所述蒸汽脱过热塔塔顶设有饱和蒸汽出口，塔底设有凝结水出口，上部设有凝结水入口，中部设有过热蒸汽入口；
所述重沸器分别设有分馏塔物流入口、分馏塔物流出口、热源入口以及热源出口；
所述饱和蒸汽出口通过管道与热源入口相连，所述凝结水入口通过管道与热源出口相连；
所述分馏塔物流入口用于与分馏塔塔底相连，所述分馏塔物流出口用于与分馏塔下部相连。


2.根据权利要求1所述的重沸器系统，其特征在于，所述蒸汽脱过热塔为填料塔或板式塔。


3.根据权利要求1所述的重沸器系统，其特征在于，所述过热蒸汽入口连接有过热蒸汽进料管线，所述过热蒸汽进料管线上设有调节阀，用以控制蒸汽脱过热塔塔顶的压力，进而控制重沸器返回分馏塔的物流温度。


4.根据权利要求1所述的重沸器系统，其特征在于，所述凝结水出口连接有凝结水排出管线，所述凝结水排出管线上设有调节阀，用以控制蒸汽脱过热塔塔底的液位。


5.根据权利要求1所述的重沸器系统，其特征在于，所述凝结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚彪，袁毅夫，王秋萍，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11