4/4原油蒸餾的工藝流程原油蒸餾的工藝流程

第一節(jié)石油及其產(chǎn)品的組成和性質(zhì)

一、石油的一般性狀、元素組成、餾分組成

（一）石油的一般性狀

石油是一種主要由碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物。世界各國所產(chǎn)石油的性質(zhì)、外觀都有不同程度的差異。大部分石油是暗色的，通常呈黑色、褐色或淺黃色。石油在常溫下多為流動(dòng)或半流動(dòng)的粘稠液體。相對(duì)密度在?0.98g/cm3之間，個(gè)別的如伊朗某石油密度達(dá)到，美國加利福尼亞州的石油密度低到。

（二）石油的元素組成石油的組成雖然及其復(fù)雜，不同地區(qū)甚至不同油層不同油井所產(chǎn)石油，

在組成和性質(zhì)上也可能有很大的差別。但分析其元素，基本上是由碳、氫、硫、氧、氮五種元素所組成。其中碳、氫兩中元素占96%?99%，碳占到83%?87%，氫占11%?14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超過1%?4%。石油中的微量元素包括氯、碘、磷、砷、硅等非金屬元素和鐵、釩、鎳、銅、鉛、鈉、鎂、鈦、鈷、鋅等微量金屬元素。

（三）石油的餾分組成

石油的沸點(diǎn)范圍一般從常溫一直到500C以上，蒸餾也就是根據(jù)各組分的沸點(diǎn)差別，將石油切割成不同的餾分。一般把原油從常壓蒸餾開始鎦出的溫度（初餾點(diǎn)）到180C的輕餾分成為稱為汽油餾分，180C?350C的中間餾分稱為煤柴油餾分，大于350C的餾分稱為常壓渣油餾分。

二、石油及石油餾分的烴類組成

石油中的烴類包括烷烴、環(huán)烷烴、芳烴。石油中一般不含烯烴和炔烴，二次加

工產(chǎn)物中常含有一定數(shù)量的烯烴。各種烴類根據(jù)不同的沸點(diǎn)范圍存在與對(duì)應(yīng)的餾分中。

三、石油中的非烴化合物石油的主要組成使烴類，但石油中還含有相當(dāng)數(shù)量的非烴化合物，尤其在重質(zhì)餾分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等雜元素總量一般占1%-4%但石油中的硫、氧、氮不是以元素形態(tài)存在而是以化合物的形態(tài)存在，這些化合物稱為非烴化合物，他們?cè)谑椭械暮糠浅？捎^，高達(dá)10%-20%。

（一）含硫化合物（石油中的含硫量一般低于%）含硫化合物在石油餾分中的分布一般是隨著石油餾分的沸點(diǎn)升高而增

加，其種類和復(fù)雜性也隨著餾分沸點(diǎn)升高而增加。石油中的含硫化合物給石油加工過程和石油產(chǎn)品質(zhì)量帶來許多危害。

1、腐蝕設(shè)備

在石油煉制過程中，含硫化合物受熱分解產(chǎn)生HS、硫醇、元素硫等活

性硫化物，對(duì)金屬設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。石油中通常還含有MgC2、CaCb等

鹽類，含硫含鹽化合物相互作用，對(duì)金屬設(shè)備造成的腐蝕將更為嚴(yán)重。石油產(chǎn)品中含有硫化物，在儲(chǔ)存和使用過程中同樣腐蝕設(shè)備。含硫燃料燃燒產(chǎn)生的SO、SO遇水后生成H2SO、H2SQ會(huì)強(qiáng)烈的腐蝕金屬機(jī)件。

2、影響產(chǎn)品質(zhì)量

硫化物的存在嚴(yán)重的影響油品的儲(chǔ)存安定性，是儲(chǔ)存和使用中的油品容易氧化變質(zhì)，生成膠質(zhì)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。

3、污染環(huán)境

含硫石油在加工過程中產(chǎn)生的H2S及低分子硫醇等有惡臭的毒性氣體，

會(huì)污染環(huán)境影響人體健康，甚至造成中毒，含硫燃料油燃燒后生成的SO2、

SO排入大氣也會(huì)污染環(huán)境。

4、使催化劑中毒在煉油廠各種催化加工過程中，硫是某些催化劑的毒物，會(huì)造成催化劑中毒失去活性。

（二）含氮化合物（石油中的含氮量一般在%%

我國原油的含氮量偏高，一般在%%之間。氮化合物的含量隨石油餾分沸點(diǎn)的升高而迅速增加，約有80%勺氮集中在400C以上的渣油中。石油中的氮化合物可分為堿性氮化合物和非堿性氮化合物（堿性氮化合物是指在冰醋酸和苯的樣品溶液中能夠被高氯酸-冰醋酸滴定的含氮化合物，不能被滴定的是非堿性氮化合物）。

石油中的非堿性含氮化合物性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化和聚合生成膠質(zhì)，是導(dǎo)致石油二次加工油品顏色變深和產(chǎn)生沉淀的主要原因。在石油加工過程中堿性氮化合物會(huì)使催化劑中毒。石油及石油餾分中的氮化物應(yīng)精制予以脫除。

（三）含氧化合物（石油中的氧含量很少一般在千分之幾的范圍）

石油中的氧含量隨石油餾分沸點(diǎn)升高而增加，主要集中在高沸點(diǎn)餾分

中，大部分富集在膠狀瀝青狀物質(zhì)中。膠狀瀝青狀物質(zhì)中氧含量約占原油總氧含量的90%^95%石油中的含氧化合物包括酸性含氧化合物和中性含氧化合物，以酸性含氧化合物為主。酸性含氧化合物（包括環(huán)烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚類等）對(duì)設(shè)備的腐蝕

較嚴(yán)重，而且酚有強(qiáng)烈的氣味，能溶于水，污

水中通常含有酚，導(dǎo)致污染環(huán)境，酸性含氧化合物通常用堿洗的方法除去。

中性含氧化合物（包括醛、酮、脂等）可氧化生成膠質(zhì)，影響油品的使用性

第二節(jié)原油蒸餾的工藝流程原油的常減壓蒸餾是石油加工的第一道工序，是依次使用常壓和減壓的方法，將原油按照沸點(diǎn)范圍不同切割成汽

油、煤油、柴油、潤滑油原料、裂化原料和渣油。在進(jìn)行常減壓蒸餾時(shí)必須進(jìn)行原料的預(yù)處理。

一、原油的預(yù)處理原油的預(yù)處理是指對(duì)原油進(jìn)行脫鹽脫水的過程。原油從油田開采出來后，必須先在油田進(jìn)行初步的脫鹽、脫水，以減輕在輸送過程中的動(dòng)力消耗

和管線腐蝕。但由于原油在油田的脫鹽、脫水效果很不穩(wěn)定，含鹽量及含水量仍不能滿足煉油廠的要求，給煉油廠的正常生產(chǎn)帶來沖擊。

（一）原油含鹽、含水的危害

1、增加能量的消耗原油在加工中要經(jīng)歷汽化、冷凝的相變化，水的汽化潛熱（2255kJ/kg）很大，若水與原油一起發(fā)生相變時(shí)，必然要消耗大量的燃料和冷卻水。而且原油在通過換熱器、加熱爐時(shí)，因所含的水分隨溫度的升高而蒸發(fā)，溶解在水中的鹽類將析出而在管壁上形成鹽垢，不僅降低了傳熱效率，也會(huì)減小管內(nèi)流通面積而增大流動(dòng)阻力，水汽化之后體積明顯增大也會(huì)造成系統(tǒng)壓力上升，這些都會(huì)使原油泵出口壓力增大，使動(dòng)力消耗增加。

2、干擾蒸餾塔的平穩(wěn)操作水的分子量比油小的多，水汽化后使塔內(nèi)的氣相負(fù)荷增

大，含水量的波動(dòng)必然會(huì)打亂塔內(nèi)的正常操作，輕則影響產(chǎn)品的分離質(zhì)量，重則因水的“爆沸”而造成沖塔事故。

3、腐蝕設(shè)備氯化物尤其是氯化鎂和氯化鈣，在加熱并有水存在時(shí)，可發(fā)生水解生成HCl，HCl在有液相水存在時(shí)即成鹽酸，造成蒸餾塔頂部低溫部位的腐蝕。

CaCl2+2H2O=Ca(OH2)+2HCl

MgCl2+2H2O=Mg(OH2)+2HCl

當(dāng)加工含硫原油時(shí)，雖然生成的FeS能附著在金屬表面上起保護(hù)作用，可是當(dāng)有HCI存在時(shí)，F(xiàn)eS對(duì)金屬的保護(hù)作用不但被破壞，而且還加劇了腐蝕。

Fe+H2S=FeS+H2

FeS+2HCI=FeC2I+H2S

4、影響二次加工原料的質(zhì)量原油中所含的鹽類在蒸餾之后會(huì)集中于渣油中，對(duì)渣油進(jìn)一步深度加工，無論是催化裂化還是加氫脫硫都要控制原料中鈉離子的含量，否則將會(huì)使催化劑中毒。為了減少原油含鹽、含水對(duì)加工的危害，對(duì)設(shè)有催化裂化的煉廠提出了深度電脫鹽的要求：脫后原油含鹽量小于3mg/L,含水量小于%僅為滿足設(shè)備不被腐蝕時(shí)可放寬要求，脫后原油含鹽量小于5mg/L,含水量

小于%。

(二)原油脫鹽、脫水原理原油中的鹽大部分能溶于水，為了能夠脫除懸浮在原油中的鹽細(xì)粒，在脫鹽、脫水之前向原油中注入一定量的不含鹽的清水，充分混合，然后在破乳劑和高壓電場的作用下，使微小水滴聚集成較大水滴，借重力從油中分離，以達(dá)到脫鹽、脫水目的，這通常稱為電化學(xué)脫鹽、脫水過程。

（三）原油電脫鹽工藝流程原油的二級(jí)脫鹽、脫水工藝原理流程如圖所示一級(jí)脫鹽罐二級(jí)脫鹽罐

含鹽廢水

靜態(tài)混合器含鹽靜態(tài)混合器一級(jí)注水廢水二級(jí)注水一級(jí)注破乳劑

（四）影響脫鹽、脫水的因素

1、溫度溫度升高可降低原油的粘度和密度以及乳化液的穩(wěn)定性，水的沉降速度增加。若溫度過高（＞140C）,油與水的密度差反而減小，同樣不利于脫水。同時(shí)原油的導(dǎo)電率隨溫度的升高而增大，所以溫度過高不但不利于脫鹽、脫水，反而因?yàn)槊擕}罐電流過大而跳閘，影響正常送電。因此原油脫鹽溫度一般為105C?140C。

2、壓力脫鹽罐需在一定壓力下進(jìn)行，以避免原油中的輕組分汽化，引起油層攪

動(dòng)，影響水的沉降分離。操作壓力視原油中輕餾分含量和加熱溫度而定，一般為?

2MPa。

3、注水量及注水水質(zhì)在脫鹽過程中，注入一定量的水與原油混合，將增加水滴

的密度使之更易聚結(jié)，同時(shí)注水還可以破壞原油乳化液的穩(wěn)定性，對(duì)脫鹽有利。

同時(shí)，二級(jí)注水量對(duì)脫后含鹽量影響極大，這是因?yàn)橐患?jí)電脫鹽罐主要脫除懸浮于原油中極大部分存在于油包水型乳化液中的原油鹽，二級(jí)電脫鹽罐主要脫除存在于乳化液中的原油鹽。注水量一般為5%-7%

4、破乳劑和脫金屬劑

破乳劑是影響脫鹽率的最關(guān)鍵的因素之一，它的主要作用是破壞原油和水的乳化層，是油水分離的更徹底。加注量一般為10-30ppm。

脫金屬劑的主要作用是：能與原油中的某些金屬離子發(fā)生螯合作用，使其從油相轉(zhuǎn)入水相加以脫除。

5、電場強(qiáng)度

電場強(qiáng)度越大，脫除率越大。但當(dāng)電場強(qiáng)度在大時(shí)，水滴受電分散作用，使已經(jīng)聚集的較大水滴又開始分散，脫鹽效果下降。

二、三段汽化蒸餾的工藝流程

原油的蒸餾流程，就是用于原油蒸餾生產(chǎn)的爐、塔、泵、換熱設(shè)備、工藝管線及控制儀表等按原料生產(chǎn)的流向和加工技術(shù)要求的內(nèi)在聯(lián)系而形成的有機(jī)組合。將此種內(nèi)在的聯(lián)系用簡單的示意圖表達(dá)出來，及形成原油蒸餾的流程圖。原油蒸餾過程中，在一個(gè)塔內(nèi)分離一次稱一段汽化。原油經(jīng)過加熱汽化的次數(shù)，稱為汽化段數(shù)。

汽化段數(shù)一般取決于原油性質(zhì)、產(chǎn)品方案和處理量等。原油蒸餾裝置汽化段數(shù)可以分為以下幾種類型;

(1)一段汽化式：常壓；

(2)二段汽化式：初餾(閃蒸)——常壓

（3）二段汽化式：常壓——減壓

（4）三段汽化式：初餾——常壓——減壓；

（5）三段汽化式：常壓——一級(jí)減壓——二級(jí)減壓；

（6）四段汽化式：初餾——常壓——一級(jí)減壓——二級(jí)減壓；

（1）、（2）主要適用于中小型煉油廠，只生產(chǎn)輕、重燃料或較為單一的化工原料。

（3）、（4）適用于大型煉油廠的燃料型、燃料-潤滑油型和燃料-化工型。

（5）、（6）用于燃料-潤滑油型和較重質(zhì)的原油，以提高撥出深度或制取高粘度潤滑油料。

三、原油蒸餾流程的討論與分析

（一）初餾塔的作用

原油蒸餾是否采用初餾塔應(yīng)根據(jù)具體條件對(duì)有關(guān)因素進(jìn)行綜合分析后決定。下面討論初餾塔的作