石油蒸馏过程课件.ppt
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第三章第三章 石油蒸馏过程石油蒸馏过程 Crude oil Distillation8/21/20241石油蒸馏过程 原油原油 产品产品 ？？ 基基本本途途径径一一般般为为：：将将原原油油先先按按不不同同产产品品的的沸沸点点要要求求，，分分割割成成不不同同的的直直馏馏馏馏分分油油，，然然后后按按照照产产品品的的质质量量标标准准要要求求，，除除去去这这些些馏馏分分油油中中的的非非理理想想组组分分；；或或者者通通过过化化学学反反应应转转化化，，生生成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品 炼炼油油厂厂首首先先必必须须解解决决原原油油的的分分割割和和各各种种石石油油馏馏分分在在加加工工过过程程中中的的分分离离问问题题蒸蒸馏馏正正是是一一种种常常用用的的最最经经济济和和最最容容易易实实现的分离手段现的分离手段 几几乎乎所所有有炼炼油油厂厂中中原原油油的的第第一一个个加加工工过过程程就就是是蒸蒸馏馏（（俗俗称称为为龙龙头头）），，例例如如拔拔顶顶蒸蒸馏馏和和常常减减压压蒸蒸馏馏等等。
所所谓谓原原油油一一次次加工，即指原油蒸馏而言加工，即指原油蒸馏而言 8/21/20242石油蒸馏过程 常减压装置常减压装置8/21/20243石油蒸馏过程 蒸馏蒸馏原理原理：按其组分：按其组分沸点的不同沸点的不同而达到分离的目的而达到分离的目的蒸馏操作的三种基本蒸馏操作的三种基本类型类型: :q 闪蒸闪蒸————平衡汽化平衡汽化q 简单蒸馏简单蒸馏————渐次汽化渐次汽化q 精馏：连续式和间歇式精馏：连续式和间歇式蒸馏和精馏的理论基础：相平衡原理、相蒸馏和精馏的理论基础：相平衡原理、相律、拉乌尔定律和道尔顿分压定律律、拉乌尔定律和道尔顿分压定律8/21/20244石油蒸馏过程 相平衡：相平衡： 置于密闭容器中的液体，在一定温度下，蒸发和冷凝同时存在，开始时蒸发速度大于冷凝速度，随着蒸发出的分子数增加，冷凝速度相应也增大，此过程进行到最后，蒸发速度等于冷凝速度，达到动态平衡，此状态即为气-液相平衡状态气液相平衡的气液相平衡的特征：特征：特征：特征：气相和液相温度相等气相和液相温度相等处处于于气气- -液液相相平平衡衡状状态态的的气气体体和和液液体体分分别别称称为为饱饱和和蒸蒸气气和和饱饱和和液体。
饱和蒸气具有的压力称为饱和蒸气压饱和蒸气具有的压力称为饱和蒸气压气相和液相中的组成保持稳定，不再变化气相和液相中的组成保持稳定，不再变化混混合合物物各各组组成成同同时时存存在在于于气气- -液液两两相相中中，，每每一一组组分分都都处处于于平平衡衡状态状态不同的外界条件，可以建立不同的相平衡状态不同的外界条件，可以建立不同的相平衡状态8/21/20245石油蒸馏过程 汽液平衡关系式的表示方法汽液平衡关系式的表示方法 汽液两相平衡组成常用相平衡常数或相对挥发 的关系式来表达相平衡常数相平衡常数 （（distribution coefficientdistribution coefficient））Ki 表示 i 组分的相平衡常数，其定义为式中：式中： yi 和和 xi 分别表示分别表示 i 组分在互为平衡的汽、液两相中的摩尔分数组分在互为平衡的汽、液两相中的摩尔分数 对于易挥发组分，对于易挥发组分，Ki >1，即，即 yi > xiKi 值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易 8/21/20246石油蒸馏过程 8/21/20247石油蒸馏过程 8/21/20248石油蒸馏过程 8/21/20249石油蒸馏过程 8/21/202410石油蒸馏过程 8/21/202411石油蒸馏过程 8/21/202412石油蒸馏过程 8/21/202413石油蒸馏过程 8/21/202414石油蒸馏过程 8/21/202415石油蒸馏过程 泡点和露点泡点和露点 ：q在一定压力下，加热原油，使其温度升高到某一数值时，原油刚刚开始气化，即原油刚刚出现第一个气泡并保持相平衡状态，此时的温度，称为泡点温度，或称为平衡气化0%温度 q继续升高温度使原油不断气化，当原油刚刚全部气化并保持相平衡时的温度，称为露点温度，也称为平衡气化100%的温度。
q处于泡点状态时的液体是饱和液体，而处于露点状态时的气体是饱和气体 q纯物质，在一定压力下，其泡点温度与露点温度相等，也就是它的沸点对于混合物，混合物的泡点温度低于露点温度 q高于露点温度的气体为过热气体，低于其泡点温度，称为过冷液体 8/21/202416石油蒸馏过程 将液体混合物加热，使其部分气化，然后将蒸气引出冷凝为冷凝液，这样就可以使液体混合物得到分离的过程称为蒸馏蒸馏是炼油工业中最常用和最基本的一种分离混合物的方法，也是实验室常用方法根据所用设备和操作方法的不同，蒸馏方式可分为以下几类： 闪蒸闪蒸闪蒸闪蒸————————平衡汽化平衡汽化平衡汽化平衡汽化q 简单蒸馏简单蒸馏简单蒸馏简单蒸馏————————渐次汽化渐次汽化渐次汽化渐次汽化q 精馏：连续式和间歇式精馏：连续式和间歇式精馏：连续式和间歇式精馏：连续式和间歇式8/21/202417石油蒸馏过程 1 1．闪蒸．闪蒸——平衡气化平衡气化q在闪蒸过程中，气、液两相有足够的时间密切接触，达到了平衡状态，则称为平衡汽化 q气相产物中含较多的低沸点组分，液相产物中含较多的高沸点组分但所有组分都同时存在于气、液相中 8/21/202418石油蒸馏过程 闪蒸操作流程：一定组成的料闪蒸操作流程：一定组成的料液被加热后经节流阀减压进入液被加热后经节流阀减压进入闪蒸罐，液体因沸点下降变为闪蒸罐，液体因沸点下降变为过热而骤然汽化，汽化耗热使过热而骤然汽化，汽化耗热使得液体温度下降，汽、液两相得液体温度下降，汽、液两相温度趋于一致，两相组成趋于温度趋于一致，两相组成趋于平衡。
由闪蒸室塔顶和塔底引平衡由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品出的汽、液两相即为闪蒸产品 闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液 塔底产品 Q减压阀8/21/202419石油蒸馏过程 在平衡汽化过程中，汽液两相总是处于平衡状态，因此可在平衡汽化过程中，汽液两相总是处于平衡状态，因此可以利用相图或相平衡关系，依据相律，求定温度、压力、以利用相图或相平衡关系，依据相律，求定温度、压力、汽相组成、液相组成及气化率等参数中的未知量汽相组成、液相组成及气化率等参数中的未知量8/21/202420石油蒸馏过程 q平衡气化的逆过程称为平衡冷凝 q平衡气化和平衡冷凝时，气相产物中含有较多低沸组分，液相产物中含有较多高沸组分，因此都能使液体混合物得到一定程度的分离 q在平衡状态下，所有组分都同时存在于气、液两相中，而两相中的每一个组分都处于平衡状态，因此这种分离是比较粗略的 8/21/202421石油蒸馏过程 2 2．简单蒸馏．简单蒸馏——渐次气化渐次气化 液体混合物在蒸馏釜中被加热，在一定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体开始气化，生成微量蒸气生成的蒸气当即被引出并冷凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸气并被引出。
这种蒸馏方式称作简单蒸馏或微分蒸馏 8/21/202422石油蒸馏过程 q在整个简单蒸馏过程中，所产生的一系列微量蒸气的组成是不断变化的 q从本质上看，简单蒸馏过程是由无数次平衡汽化所组成的，是渐次气化过程 q简单蒸馏所剩下的残液是与最后一个轻组分含量不高的微量蒸气相平衡的液相，所得的液体中的轻组分含量会低于平衡汽化所得的液体的轻组分含量 q简单蒸馏是一种间歇过程，基本上无精馏效果，分离程度也还不高，一般只是在实验室中使用 8/21/202423石油蒸馏过程 8/21/202424石油蒸馏过程 3 3．精馏．精馏p精馏可分为连续式和间歇式精馏可分为连续式和间歇式两种两种 p汽化段、精馏段、提馏段、汽化段、精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔板塔板p塔顶冷回流：轻组分浓度高、塔顶冷回流：轻组分浓度高、温度低温度低p塔底气相回流：轻组分浓度塔底气相回流：轻组分浓度低、温度高低、温度高8/21/202425石油蒸馏过程 l由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用，沿精馏塔高度建立了由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用，沿精馏塔高度建立了两个梯度：两个梯度： (1) (1) 自塔底至塔顶逐级下降的温度梯度自塔底至塔顶逐级下降的温度梯度 ；；(2) (2) 气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的 浓度梯度。
浓度梯度 精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立及接触设施的精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立及接触设施的存在是精馏过程得以进行的必要条件存在是精馏过程得以进行的必要条件 8/21/202426石油蒸馏过程 由由于于两两个个梯梯度度的的存存在在，，在在塔塔中中每每一一个个气气、、液液两两相相的的接接触触级级中中，，由由下下而而上上的的较较高高温温度度和和较较低低轻轻组组分分浓浓度度的的气气相相与与由由上上而而下下的的较较低低温温度度和和较较高高轻轻组组分分部部的的液液相相存存在在相相间间差差别别，，因因此此气气、、液液两两相相在在接接触触前前处处于于不不平平衡衡状状态态，，形形成成相相间间推推动动力力，，使使气气、、液液两两相相在在接接触触过过程程中中进进行行相相间间的的传传热热和和扩扩散散传传质质，，最最终终使使气气相相中中的的轻轻组组分分和和液液相相中中的的重重组组分分分分别别得得到到提提纯纯经经过过多多次次气气、、液液相相逆逆流流接接触触，，最最后后在在塔塔顶顶得得到到较较纯纯的的轻轻组组分分，，在塔底得到较纯的重组分在塔底得到较纯的重组分 精馏的实质精馏的实质气、液两相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝气、液两相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝精馏的分离效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏。
精馏的分离效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏8/21/202427石油蒸馏过程 8/21/202428石油蒸馏过程 8/21/202429石油蒸馏过程 8/21/202430石油蒸馏过程 8/21/202431石油蒸馏过程 石油及石油馏分的蒸馏曲线石油及石油馏分的蒸馏曲线恩式蒸馏（恩式蒸馏（ASTM)ASTM)曲线曲线实沸点蒸馏实沸点蒸馏(BTP)(BTP)曲线曲线平衡气化平衡气化(EFV)(EFV)曲线曲线馏出温度和体积之间的关系曲线馏出温度和体积之间的关系曲线 8/21/202432石油蒸馏过程 恩氏蒸馏恩氏蒸馏(ASTM)(ASTM)实沸点蒸馏实沸点蒸馏(TBP)(TBP)平衡气化平衡气化(EFV)(EFV)本本质简单蒸蒸馏间歇精歇精馏平衡气化平衡气化测定定条件条件规格化的格化的仪器和器和在在规定的定的实验条条件下件下规格化蒸格化蒸馏设备(17(17块理理论板板) )中和中和规定条件下定条件下在一定在一定压力、温度力、温度下下分离分离效果效果基本无精基本无精馏作用，作用，不能不能显示各示各组分分的沸点的沸点分离效果好，可大分离效果好，可大体反映各体反映各组分沸点分沸点的的变化化受气液相平衡限制受气液相平衡限制, ,分离效果差分离效果差, ,仅相当相当于一于一块塔板的分离塔板的分离能力能力用途用途用于用于计算其它物算其它物性参数性参数主要用于原油主要用于原油评价价8/21/202433石油蒸馏过程 q 三种蒸馏曲线的比较三种蒸馏曲线的比较 三种方法的分离效果是三种方法的分离效果是TBP>ASTM>EFVTBP>ASTM>EFVq恩恩式式蒸蒸馏馏：：反反映映在在一一定定条条件下的汽化性能件下的汽化性能q实实沸沸点点蒸蒸馏馏：：大大致致反反映映油油品品中中各各组组分分沸沸点点变变化化的的连连续曲线续曲线q平平衡衡气气化化：：在在一一定定条条件件下下，，可可以以确确定定在在不不同同汽汽化化率率时时的的温温度度或或某某一一温温度度下下的的汽汽化率化率8/21/202434石油蒸馏过程 Ø要得到相同的气化率，实要得到相同的气化率，实沸点蒸馏所需温度最高，沸点蒸馏所需温度最高，恩式蒸馏居中，平衡气化恩式蒸馏居中，平衡气化最低最低Ø那就是在同样气化率的前那就是在同样气化率的前提下，平衡气化所需的温提下，平衡气化所需的温度最低，这样就减轻了加度最低，这样就减轻了加热设备的负荷热设备的负荷 8/21/202435石油蒸馏过程 蒸馏曲线的相互换算蒸馏曲线的相互换算Ø油品蒸馏所得三种蒸馏曲线的工作量有很大差别，平衡汽化的工作量最大，恩氏蒸馏最小 Ø三种蒸馏曲线的换算主要求助于经验方法 Ø使用这些经验图表时必须严格注意它们的适用范围及可能的误差，尽量采用实测数据 Ø换算图表一般都是以体积分数来表示收率 8/21/202436石油蒸馏过程 1 1．．常压蒸馏曲线的相互换算常压蒸馏曲线的相互换算Ø常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算 Ø常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算 Ø常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算 2 2．．减压减压1.33kPa(1.33kPa(残压残压10mmHg)10mmHg)蒸馏曲线的相互换算蒸馏曲线的相互换算 8/21/202437石油蒸馏过程 3 3．减压．减压1.33kPa(1.33kPa(残压残压10mmHg)10mmHg)蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线Ø减压实沸点蒸馏曲线换算成常压实沸点蒸馏曲线减压实沸点蒸馏曲线换算成常压实沸点蒸馏曲线 Ø减减压压1.33kPa(1.33kPa(残残压压10mmHg)10mmHg)恩恩氏氏蒸蒸馏馏曲曲线线换换算算为为常常压压实实沸沸点点蒸馏曲线蒸馏曲线 ★1.33kPa(1.33kPa(残残压压10mmHg)10mmHg)恩恩氏氏蒸蒸馏馏曲曲线线1.33kPa1.33kPa实实沸沸点点蒸蒸馏曲线见图馏曲线见图7-187-18；； ★1.33kPa1.33kPa实实沸沸点点蒸蒸馏馏曲曲线线换换算算成成常常压压实实沸沸点点蒸蒸馏馏曲曲线线，，用本节用本节3①3①方法方法 Ø减减压压1.33kPa(1.33kPa(残残压压10mmHg)10mmHg)恩恩氏氏蒸蒸馏馏曲曲线线换换算算为为常常压压恩恩氏氏蒸蒸馏曲线馏曲线 ★减减压压1.33kPa(1.33kPa(残残压压10mmHg)10mmHg)恩恩氏氏蒸蒸馏馏曲曲线线换换算算为为常常压压实实沸点蒸馏曲线，见本节沸点蒸馏曲线，见本节3②3②；； ★常常压压实实沸沸点点蒸蒸馏馏曲曲线线换换算算成成常常压压恩恩氏氏蒸蒸馏馏曲曲线线，，见见本本节节1① 1① 8/21/202438石油蒸馏过程 4 4．常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线．常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线Ø不同的压力下相同汽化百分数的各点可以连成一条直线，而且不同汽化百分数连成的各P-T线都会聚于一点(焦点)Ø焦点并没有实际意义，只是各条P-T线的会聚点 Ø本法只适用于临界温度以下的温度 8/21/202439石油蒸馏过程 5 5．．常压与减压下平衡汽化曲线的换算常压与减压下平衡汽化曲线的换算 常压平衡汽化曲线与减压平衡汽化曲线的换算以及减压下不同压力平衡汽化曲线的换算用图7-26。
由图查得所需残压下平衡汽化50%的温度(或30%温度)然后假设减压下平衡汽化曲线各线段温度差不随压力而变化，从而推算出其他各点温度误差一般不超过14℃ 8/21/202440石油蒸馏过程 油油- -水不互溶体系的气水不互溶体系的气- -液平衡液平衡 1. P-T-e相图的用途 有了石油馏分的有了石油馏分的P-T-eP-T-e相图，便可以相图，便可以从从P P，，T T，，e e三者中的三者中的两者求得第三者两者求得第三者：：①①若已知若已知P P，，e e，求，求T T，可直接从图中查得，可直接从图中查得T T；；②②若已知若已知T T，，e e，求，求P P，也可直接从图中查得，也可直接从图中查得P P；；③③若已知若已知P P，，T T，求，求e e，需用，需用试差法试差法；； 先假设先假设e e为某一数值为某一数值e’e’，求得对应压力，求得对应压力P Po o’’，然后由，然后由P Po o’’、、T→e”T→e”，若，若e’= e”e’= e”，则假设即为所求；否则，重新，则假设即为所求；否则，重新假设，重复此过程，直至假设与所求相同为止假设，重复此过程，直至假设与所求相同为止8/21/202441石油蒸馏过程 2. 2. 过热水蒸气存在下油的汽化过热水蒸气存在下油的汽化① ① 水蒸气的作用水蒸气的作用 Ø降低油气分压，使油在较低的温度下气化降低油气分压，使油在较低的温度下气化 Ø水蒸气存在下体系的压力：水蒸气存在下体系的压力：P=PP=Po o+P+Ps s Ø过热水蒸气，就是指在整个过程中，水蒸气都过热水蒸气，就是指在整个过程中，水蒸气都不会冷凝，在体系中，它始终以气相形式存在不会冷凝，在体系中，它始终以气相形式存在 Ps < Ps < PsPso o 8/21/202442石油蒸馏过程 ② ② 水蒸气存在下油的汽化水蒸气存在下油的汽化 气相气相A+S油相油相A此时有：此时有：P=PP=PA A°+P°+Ps s根据分压定律根据分压定律：由上式可以看出：由上式可以看出：ØP P一定，如要求一定，如要求A A的汽化量也一定，则：的汽化量也一定，则：N NS S↗↗，，P PA A°↙°↙，，汽化温度汽化温度↙↙；； ØP P，，T T一定，则一定，则(P/ P(P/ PA A°-1)°-1)不变，故不变，故N NS S/ / N NA A一定，则汽化一定，则汽化A A的量越大，水蒸气的量的量越大，水蒸气的量也越大也越大 8/21/202443石油蒸馏过程 3 3、、 饱和水蒸气存在下油的汽化饱和水蒸气存在下油的汽化A+SASØ当气液两相达到平衡时：当气液两相达到平衡时： P PO O=P=PO O0 0：：P PS S=P=PS S0 0Ø体系的总压力为：体系的总压力为： P=PP=PS S+P+PO O= P= PS S0 0+ P+ PO O0 0Ø气相中的水蒸气与油气的摩尔数之比为气相中的水蒸气与油气的摩尔数之比为：：8/21/202444石油蒸馏过程 含水原油在换热器中被加热：含水原油在换热器中被加热：ØT↗→PT↗→PS S0 0↗↗，，P PO O0 0↗↗，但，但P PS S0 0+P+PO O0 0 已知已知：：① 1atm下原油的平衡汽化数据： 汽化%(v) 0 10 20 30 40 汽化温度，℃ 160 230 300 350 380 ②原油的焦点温度为450℃，焦点压力为45atm； ③250℃时水的饱和蒸气压为41atm为简化计算，可以假设：① 原油的重量汽化分率与体积汽化分率相同；② 令油气的分子量为100；③ 原油含水0.4%可以认为是100g原油外加0.4g水，而不是油水共100g 8/21/202448石油蒸馏过程 解：汽化段的温度为250℃，压力是2.0atm，而250℃时水的饱和蒸气压PS0=41 atm，由此我们可以得到：∵ P= PS0+ PO0=2.0atm∴ PS<2.0atm，而PS0=41 atm∴ PS< 代表液相8/21/202463石油蒸馏过程 8/21/202464石油蒸馏过程 8/21/202465石油蒸馏过程 2 2．汽化段至．汽化段至G G抽出板下方各板的抽出板下方各板的V V、、L L(1)汽化段的V、L 过汽化量为0时：Ln=0 Kmol/hr VF=D+M+G+S+Ln (2)第n板上的L、V 8/21/202466石油蒸馏过程 图7-44 汽化段与精馏段隔离体系图FFGF ,tFGMDSIIILn-1Lm-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnSWⅢ8/21/202467石油蒸馏过程 3 3．第．第m m板的板的L L、、V(V(侧线抽出板下侧线抽出板下) )下面分析一下下面分析一下L Lm-1m-1和和L Ln-1n-1及及V Vm m与与V Vn n的大小：的大小：∵∵沿塔由低到高温度逐渐降低，沿塔由低到高温度逐渐降低，∴∴t tm m 保证减压塔的真空度的要求pp冷冷凝凝器器在在真真空空下下操操作作的的为为了了使使冷冷凝凝水水顺顺利利地地排排出出，，通通常常此排液管的高度至少应在此排液管的高度至少应在10m10m以上，大气腿以上，大气腿pp蒸蒸汽汽喷喷射射器器是是利利用用高高压压水水蒸蒸气气在在喷喷管管内内膨膨胀胀，，使使压压力力能能转转化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围造成真空化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围造成真空 pp理理论论上上冷冷凝凝器器中中所所能能达达到到的的残残压压最最低低只只能能达达到到该该处处温温度度下下水的饱和蒸气压（真空度的极限）水的饱和蒸气压（真空度的极限）pp减减压压塔塔顶顶的的残残压压，，则则应应在在上上述述的的理理论论极极限限值值上上加加上上不不凝凝气气的的分分压压、、塔塔顶顶馏馏出出管管线线的的压压降降、、冷冷凝凝器器的的压压降降，，故故减减压压塔塔顶残压比冷凝器中水的饱和蒸气压高得多顶残压比冷凝器中水的饱和蒸气压高得多pp水水温温为为20℃20℃时时，，冷冷凝凝器器所所能能达达到到的的最最低低残残压压为为2.3kPa2.3kPa，，减减压塔顶的残压就可能高于压塔顶的残压就可能高于4.0kPa4.0kPapp抽真空的级数根据减压塔所要求的真空度来确定抽真空的级数根据减压塔所要求的真空度来确定8/21/2024104石油蒸馏过程 8/21/2024105石油蒸馏过程 增增压压喷喷射射泵泵上上游游没没有有冷冷凝凝器器，，所所以以塔塔顶顶真真空空度度就就能能摆摆脱脱水水温温的的限限制制，，减减压压塔塔的的残残压压相相当当于于增增压压喷喷射射器器所所能能造造成成的的残残压压加加上上馏馏出出线压降。 线压降 8/21/2024106石油蒸馏过程 三、干式和湿式减压蒸馏三、干式和湿式减压蒸馏p湿湿式式减减压压蒸蒸馏馏：：传传统统的的减减压压塔塔使使用用水水蒸蒸气气以以降降低低油油汽汽分分压压，，尽尽可能地提高减压塔的拨出率；多用于润滑油型减压蒸馏可能地提高减压塔的拨出率；多用于润滑油型减压蒸馏 塔顶残压一般在塔顶残压一般在5.55.5～～8.0kPa8.0kPa，，常采用两级（喷射）抽真空系统常采用两级（喷射）抽真空系统p干干式式减减压压蒸蒸馏馏：：不不依依赖赖注注入入水水蒸蒸气气以以降降低低油油汽汽分分压压的的减减压压蒸蒸馏馏方式；燃料型减压塔常用方式；燃料型减压塔常用 干式减压塔顶残压一般为干式减压塔顶残压一般为1.3kPa1.3kPa左右，要用三级抽真空系统左右，要用三级抽真空系统8/21/2024107石油蒸馏过程 实现湿式减压蒸馏采用的主要技术措施有：实现湿式减压蒸馏采用的主要技术措施有： q采用压降小、传质传热效率高的塔板采用压降小、传质传热效率高的塔板 q减压炉管逐级扩径，以避免油流在管内出现高温减压炉管逐级扩径，以避免油流在管内出现高温而裂解而裂解 q减压塔进料口与最低侧线抽出口之间设洗涤段，减压塔进料口与最低侧线抽出口之间设洗涤段，以控制油品的残碳值和胶质含量以控制油品的残碳值和胶质含量 8/21/2024108石油蒸馏过程 湿式减压蒸馏塔的不足之处：湿式减压蒸馏塔的不足之处：q消耗蒸汽量大消耗蒸汽量大 q塔内汽相负荷大塔内汽相负荷大 q增大了塔顶冷凝冷却器的负荷增大了塔顶冷凝冷却器的负荷 q含油污水量大含油污水量大 8/21/2024109石油蒸馏过程 实现干式减压蒸馏的措施实现干式减压蒸馏的措施：：q 使用增压喷射器，以提高塔的真空度使用增压喷射器，以提高塔的真空度 q 利用填料代替塔板，达到降低汽化段到塔顶压降的目的利用填料代替塔板，达到降低汽化段到塔顶压降的目的 q 采用低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降采用低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降 q 为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器 8/21/2024110石油蒸馏过程 使用干式减压蒸馏的效益使用干式减压蒸馏的效益：：q提高了拔出率和处理量提高了拔出率和处理量 q减压炉的负荷减小，节省燃料减压炉的负荷减小，节省燃料 q减少冷凝冷却器负荷，减少含油污水量减少冷凝冷却器负荷，减少含油污水量 q能耗下降能耗下降 （可以降低炉出口温度、冷却负（可以降低炉出口温度、冷却负荷小，水蒸气用量少等）荷小，水蒸气用量少等）8/21/2024111石油蒸馏过程 第五节第五节 原油蒸馏工艺流程原油蒸馏工艺流程一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程汽化段数汽化段数汽化段数汽化段数：： 在原油蒸馏流程中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数在原油蒸馏流程中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数 原油的脱盐脱水系统原油的脱盐脱水系统 原油的精馏系统，如初馏塔、常压塔、汽提塔等原油的精馏系统，如初馏塔、常压塔、汽提塔等 加热、换热系统，如换热器、加热炉等加热、换热系统，如换热器、加热炉等 产品的冷凝冷却系统产品的冷凝冷却系统 自动检测和控制系统自动检测和控制系统8/21/2024112石油蒸馏过程 拔头原油拔头原油280℃280℃370℃℃常压渣油，常压渣油，ARAR400℃℃减压渣油，减压渣油，VRVR8/21/2024113石油蒸馏过程 1 1、汽化段数的确定、汽化段数的确定q 一段蒸馏： 原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有一个精馏塔，仅经过一次汽化，则就是一段蒸馏；q 二段蒸馏： 原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有两个精馏塔，经过了两次汽化，就称为二段精馏；q 三段蒸馏： 在常减压蒸馏塔的最前面再设一个初馏塔，原油加工流程方案中就有了三个精馏塔，则称为三段蒸馏 8/21/2024114石油蒸馏过程 2 2、原油加工方案中设初馏塔的情况、原油加工方案中设初馏塔的情况q 原油中轻馏分多，一般轻馏分>20%时，设初馏塔 q 原油乳化现象比较严重，脱盐、脱水都不充分时 q 原油的含砷量高，又要出重整原料时q 适应原油性质变化需要q 原油含硫量高 Fe+H2S→FeS+H2 FeS+2HCl→FeCl2+H2S8/21/2024115石油蒸馏过程 3 3、炼厂蒸馏装置的工艺流程、炼厂蒸馏装置的工艺流程① ① 燃料型燃料型8/21/2024116石油蒸馏过程 ② 燃料-润滑油型8/21/2024117石油蒸馏过程 ③ 燃料-化工型8/21/2024118石油蒸馏过程 第五节第五节 原油蒸馏的换热方案原油蒸馏的换热方案 及腐蚀与防腐及腐蚀与防腐 8/21/2024119石油蒸馏过程 n原油蒸馏流程主要考虑以下四个方面的问题：原油蒸馏流程主要考虑以下四个方面的问题：p流程方案的制定流程方案的制定p汽化段数的确定汽化段数的确定p回流方式的选择回流方式的选择p换热方案的选择换热方案的选择n常减压蒸馏装置的能耗在炼厂全厂能耗中占有重常减压蒸馏装置的能耗在炼厂全厂能耗中占有重要比重，其能耗约相当于加工原油量的要比重，其能耗约相当于加工原油量的2%2% 8/21/2024120石油蒸馏过程 一、最优换热方案的判断标准一、最优换热方案的判断标准n从从理理论论上上来来说说，，可可能能的的换换热热方方案案几几乎乎是是无无限限多多个个，，因因此此在在选择换热方案时涉及到最优化的问题选择换热方案时涉及到最优化的问题 n一一个个换换热热方方案案是是否否合合理理，，要要做做全全面面分分析析。 一一般般认认为为能能最最大大限度节约投资和操作费用的换热方案是最优的限度节约投资和操作费用的换热方案是最优的 n一一个个完完善善的的换换热热流流程程应应当当达达到到以以下下要要求求：：充充分分利利用用各各种种余余热热，，使使原原油油预预热热温温度度较较高高而而且且合合理理；；换换热热器器的的换换热热强强度度较较大大，，可可以以使使用用较较少少的的换换热热面面积积就就能能达达到到换换热热要要求求；；原原油油流流动压降较小；操作和检修可靠、方便动压降较小；操作和检修可靠、方便 8/21/2024121石油蒸馏过程 二、选择换热方案的原则二、选择换热方案的原则 n尽可能选择温度高、热量大尽可能选择温度高、热量大( (即温位高即温位高) )的油品做热源的油品做热源 n注意分析各线产品的换热价值注意分析各线产品的换热价值 n所选的换热流程即能充分回收余热，又能尽量节省设所选的换热流程即能充分回收余热，又能尽量节省设备投资备投资 8/21/2024122石油蒸馏过程 三、如何安排换热流程三、如何安排换热流程 n原油要先与温度低的油品换热，再与温度较高原油要先与温度低的油品换热，再与温度较高的油品换热的油品换热n原油通过换热器的压降不要太大原油通过换热器的压降不要太大 n高温位热源的油品要进行多次换热，以充分回高温位热源的油品要进行多次换热，以充分回收热量收热量 8/21/2024123石油蒸馏过程 制定换热流程方案需考虑的几个重要问题制定换热流程方案需考虑的几个重要问题制定换热流程方案需考虑的几个重要问题制定换热流程方案需考虑的几个重要问题n 原油预热温度原油预热温度原油预热温度原油预热温度n 冷热流匹配：温位与热容量冷热流匹配：温位与热容量冷热流匹配：温位与热容量冷热流匹配：温位与热容量n 低温位热能的利用：节能的一个重要问题低温位热能的利用：节能的一个重要问题低温位热能的利用：节能的一个重要问题低温位热能的利用：节能的一个重要问题n 换热时的传热系数和流动压力降换热时的传热系数和流动压力降换热时的传热系数和流动压力降换热时的传热系数和流动压力降8/21/2024124石油蒸馏过程 8/21/2024125石油蒸馏过程 四、蒸馏装置的腐蚀与防腐四、蒸馏装置的腐蚀与防腐常见的腐蚀常见的腐蚀 n 高温重油部位对金属的腐蚀高温重油部位对金属的腐蚀 ★常见于加热炉管、转油线、蒸馏塔底及热油泵叶轮等常见于加热炉管、转油线、蒸馏塔底及热油泵叶轮等部位部位★主要原因是由活性硫和环烷酸引起主要原因是由活性硫和环烷酸引起 8/21/2024126石油蒸馏过程 n 低温轻油部位对金属的腐蚀低温轻油部位对金属的腐蚀 p 常见于冷凝水出现的相变区常见于冷凝水出现的相变区p 主要原因是原油中的盐水解生成盐酸，属主要原因是原油中的盐水解生成盐酸，属HCl-HHCl-H2 2O O型腐蚀型腐蚀p 若原油中既含盐又含硫，则腐蚀更为严重，若原油中既含盐又含硫，则腐蚀更为严重，属属H H2 2S-HCl-HS-HCl-H2 2O O 型腐蚀型腐蚀8/21/2024127石油蒸馏过程 防腐措施防腐措施n““一脱一脱””指原油的脱盐脱水指原油的脱盐脱水n““四注四注””★ 原油注碱原油注碱 ★ 塔顶馏出管线注氨塔顶馏出管线注氨 ★ 塔顶馏出管线注水塔顶馏出管线注水 ★ 塔顶馏出管线注缓蚀剂塔顶馏出管线注缓蚀剂 8/21/2024128石油蒸馏过程 本 章 小 结n蒸馏的基本概念：相平衡、泡点、露点等蒸馏的基本概念：相平衡、泡点、露点等蒸馏的基本概念：相平衡、泡点、露点等蒸馏的基本概念：相平衡、泡点、露点等n蒸馏的原理：按其组分沸点的不同而达到分离的蒸馏的原理：按其组分沸点的不同而达到分离的蒸馏的原理：按其组分沸点的不同而达到分离的蒸馏的原理：按其组分沸点的不同而达到分离的目的目的目的目的n蒸馏操作的三种基本类型（蒸馏方式）蒸馏操作的三种基本类型（蒸馏方式）蒸馏操作的三种基本类型（蒸馏方式）蒸馏操作的三种基本类型（蒸馏方式） 闪蒸闪蒸闪蒸闪蒸————————平衡汽化平衡汽化平衡汽化平衡汽化 简单蒸馏简单蒸馏简单蒸馏简单蒸馏————————渐次汽化渐次汽化渐次汽化渐次汽化 精馏：有连续式和间歇式两种精馏：有连续式和间歇式两种精馏：有连续式和间歇式两种精馏：有连续式和间歇式两种n实现连续精馏的必要条件：使气、液两相充分接实现连续精馏的必要条件：使气、液两相充分接实现连续精馏的必要条件：使气、液两相充分接实现连续精馏的必要条件：使气、液两相充分接触的设备；液相回流和气相回流；沿塔高存在的触的设备；液相回流和气相回流；沿塔高存在的触的设备；液相回流和气相回流；沿塔高存在的触的设备；液相回流和气相回流；沿塔高存在的温度梯度和浓度梯度温度梯度和浓度梯度温度梯度和浓度梯度温度梯度和浓度梯度8/21/2024129石油蒸馏过程 n三段汽化常减压工艺流程n蒸馏工艺流程方案n设置初馏塔的几条因素n常压蒸馏塔的工艺特征：复合塔，不完全塔；汽提塔和汽提段；全塔热平衡 常压塔的回流比由全塔热平衡决定n分离精确度的表示方法n回流方式n常压塔的操作条件8/21/2024130石油蒸馏过程 n减压蒸馏的核心设备是减压（精馏）塔和它的减压蒸馏的核心设备是减压（精馏）塔和它的减压蒸馏的核心设备是减压（精馏）塔和它的减压蒸馏的核心设备是减压（精馏）塔和它的抽真空系统。 抽真空系统抽真空系统抽真空系统n减压蒸馏塔的工艺特征减压蒸馏塔的工艺特征减压蒸馏塔的工艺特征减压蒸馏塔的工艺特征n根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油型根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油型根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油型根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油型和燃料型两种，不同点和燃料型两种，不同点和燃料型两种，不同点和燃料型两种，不同点n干式蒸馏和湿式蒸馏干式蒸馏和湿式蒸馏干式蒸馏和湿式蒸馏干式蒸馏和湿式蒸馏n塔顶抽真空流程：二级和三级抽真空流程塔顶抽真空流程：二级和三级抽真空流程塔顶抽真空流程：二级和三级抽真空流程塔顶抽真空流程：二级和三级抽真空流程n换热流程及选用原则换热流程及选用原则换热流程及选用原则换热流程及选用原则n蒸馏装置的腐蚀与防腐蒸馏装置的腐蚀与防腐8/21/2024131石油蒸馏过程 。
