1、石油煉制工程,重慶科技學(xué)院 付雪,第一章 緒論一、中國(guó)煉油工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,1、中國(guó)煉油工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史 中國(guó)煉油工業(yè)是從建國(guó)以后開(kāi)始建立的；在此之前僅有幾個(gè)很小的煉油廠，而且工藝技術(shù)落后，設(shè)備簡(jiǎn)陋，大部分石油產(chǎn)品依靠進(jìn)口。 1958年，在蘭州建成了中國(guó)第一座現(xiàn)代化煉油廠； 1960年，大慶油田的開(kāi)發(fā)，為我國(guó)煉油工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)； 1963年，實(shí)現(xiàn)了石油產(chǎn)品基本自給； 1960年代初，開(kāi)始我國(guó)能自行設(shè)計(jì)，先后建成常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整等煉油生產(chǎn)裝置，基本掌握了當(dāng)時(shí)世界上的一些主要的煉油工藝技術(shù)。 1978年后，由于先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，使我國(guó)的煉油工藝技術(shù)基本或接近世界煉油技術(shù)水平。,2、中國(guó)煉

2、油工業(yè)現(xiàn)狀 1）原油產(chǎn)量 1959年建成第一個(gè)石油基地大慶油田，年產(chǎn)量140萬(wàn)噸，占當(dāng)時(shí)產(chǎn)量50%； 1963年生產(chǎn)原油439萬(wàn)噸，占當(dāng)時(shí)石油產(chǎn)量68%； 1974年大慶生產(chǎn)原油5000萬(wàn)噸； 1978年我國(guó)原油產(chǎn)量突破1億噸，成為世界產(chǎn)油大國(guó)； 現(xiàn)在，全國(guó)共在陸地、海上建油氣田25個(gè)； 1998年生產(chǎn)原油1.6億噸，天然氣217億立方米； 近年來(lái)，減小開(kāi)采量，逐步增加進(jìn)口量。 發(fā)現(xiàn)全國(guó)第二大油田，大北油氣田。 50年來(lái)，累計(jì)產(chǎn)原油35億噸，4000億立方米天然氣；按當(dāng)前價(jià)則算約合人民幣40000億元；累計(jì)出口原油4.61億噸，成品油1.22億噸，創(chuàng)匯851億美元； 目前已探明原油儲(chǔ)量197億

3、噸，天然氣2萬(wàn)億立方米；,2）原油加工能力 我國(guó)第一座煉油廠在蘭州；到1998年全國(guó)有大小煉油廠194座，年原油加工能力2.7億噸，生產(chǎn)成品油1億多萬(wàn)噸，主要油品基本滿足需要。其中，處理能力大于250萬(wàn)噸/年，占近90%；2001年，原油加工量近2.1億噸，汽油產(chǎn)量4124萬(wàn)噸，柴油產(chǎn)量7404萬(wàn)噸，煤油產(chǎn)量789萬(wàn)噸，液化氣產(chǎn)量1065萬(wàn)噸，天然氣產(chǎn)量303億立方米。 煉油規(guī)模逐漸加大，節(jié)省能源、人力、設(shè)備資金和占地面積。 國(guó)外最大的煉油廠規(guī)模高達(dá)4085萬(wàn)噸/年，平均規(guī)模540萬(wàn)噸/年，我國(guó)最大的煉油廠規(guī)模高達(dá)1600萬(wàn)噸/年，平均規(guī)模378萬(wàn)噸/年。,國(guó)內(nèi)外主要原油的性質(zhì) 特點(diǎn)和加工方案

4、,1、我國(guó)主要原油的性質(zhì)和特點(diǎn) 2、主要進(jìn)口原油的性質(zhì)和特點(diǎn) 3、幾種類(lèi)型原油加工特點(diǎn) 4、 原油加工方案,1、我國(guó)主要原油的性質(zhì)和特點(diǎn),我國(guó)產(chǎn)量較大的原油可分為三種類(lèi)型： 1）石蠟基原油 2) 中間基與石蠟中間基原油 3) 環(huán)烷和環(huán)烷中間基原油,1）石蠟基原油,油田： 大慶、吉林、中原、青海等。 特點(diǎn)： 含硫低，鎳和釩含量不高，殘?zhí)康?，瀝青質(zhì)低，含蠟高，凝固點(diǎn)高。,2) 中間基與石蠟中間基原油,油田：勝利、遼河、大港等。特點(diǎn)：蠟含量低，鎳含量高,3) 環(huán)烷和環(huán)烷中間基原油,油田：孤島、單家寺、羊三木、 高升等。 特點(diǎn)：密度大，含蠟低，凝點(diǎn)低， 膠質(zhì)、殘?zhí)俊⑺嶂?、鎳含量高?2、主要進(jìn)口原油的

5、性質(zhì)和特點(diǎn),1） 中東原油： 輕質(zhì)油收率高，氮含量低，硫含量高，蠟含量低，凝點(diǎn)低，金屬含量高，釩高鎳低，膠質(zhì)含量低，殘?zhí)亢蜑r青質(zhì)高?；緦儆冢汉蚝透吡蛑虚g基原油。適于多產(chǎn)柴油和瀝青。 2） 亞太地區(qū)原油： 輕質(zhì)油收率高，硫含量低。 3）西非原油：一般屬于低硫石蠟基原油，輕質(zhì)油收率高，硫含量低。 4）獨(dú)聯(lián)體原油：輕質(zhì)油收率高，凝點(diǎn)低。,3、幾種類(lèi)型原油加工特點(diǎn),1） 低硫石蠟基原油 以大慶原油為代表，其加工特點(diǎn)： （1）由于原油含硫少，氮含量不高，輕質(zhì)直餾產(chǎn)品基本 不需要精制。 （2）減壓餾分油是催化裂化的好原料，是生產(chǎn)潤(rùn)滑油好原料。 （3）由于含蠟高，是生產(chǎn)石蠟的好原料。 （4）由于輕餾分油

6、飽和烴含量高，作為裂解原料，乙烯收率高。 （5）由于減壓渣油的殘?zhí)康?，雜質(zhì)少，可以作為催化裂化原料。,2） 中間基原油,以勝利、遼河等原油代表，其加工特點(diǎn)： （1）直餾汽油芳烴潛含量較高，適于作為催化重整原料。其直餾產(chǎn)品酸度高，一般需要精制。 （2）減壓餾分油中，烷烴含量低，作為催化裂化原料，生焦量大，柴油十六烷值低，需要改質(zhì)，各餾分的芳烴含量都較高，不適合作裂解原料。 （3） 渣油可以生產(chǎn)瀝青。,3） 含硫和高硫原油 以中東原油為代表，其加工特點(diǎn)： （1）產(chǎn)品含硫高，需要精制脫硫。 （2）柴油收率高，凝點(diǎn)低，十六烷指數(shù)高，適合于生產(chǎn)低凝優(yōu)質(zhì)柴油。 （3）減壓渣油蠟含量低，飽和烴含量少，是生產(chǎn)

7、高等級(jí)瀝青的優(yōu)質(zhì)原料。,煉油廠的構(gòu)成和工藝流程,一 、 煉油生產(chǎn)裝置 原油分離裝置 重質(zhì)油輕質(zhì)化裝置 油品改質(zhì)及油品精致裝置 油品調(diào)和裝置 氣體加工裝置 制氫裝置 化工產(chǎn)品生產(chǎn)裝置,二 、 輔助設(shè)施 供電系統(tǒng) 供水系統(tǒng) 供水蒸氣系統(tǒng) 供氣系統(tǒng) 原油和產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 三廢處理系統(tǒng),催化裂化：以較重原油為原料，用硅酸鋁或在硅酸鋁上加入分子篩為催化劑來(lái)生產(chǎn)汽油、柴油和液化氣等輕質(zhì)產(chǎn)品。一般用減壓餾分油、脫瀝青油、焦化蠟油為原料。 催化重整：以石腦油為原料，在催化劑和氫氣作用下進(jìn)行的重整過(guò)程，用于生產(chǎn)芳烴或高辛烷值的汽油。,加氫精制：各種直餾的或二次加工的油，靠加氫方法來(lái)脫除硫、氮、氧、金屬等雜質(zhì)，統(tǒng)稱(chēng)

8、為加氫精制。 加氫裂化：在一定溫度和氫壓下，靠催化劑的作用，使重質(zhì)原料油發(fā)生裂化、加氫、異構(gòu)化等反應(yīng)，生產(chǎn)各種輕質(zhì)油品或潤(rùn)滑油料的二次加工方法。,加工能力,原油加工能力：常壓蒸餾 重質(zhì)油輕質(zhì)化能力：催化裂化 加氫裂化 焦化過(guò)程的處理能力與原油加工能力之比 生產(chǎn)汽油的能力：催化裂化（數(shù)量） 催化重整 烷基化 異構(gòu)（質(zhì)量） 加工含硫原油的能力：加氫能力,第七章 石油蒸餾過(guò)程 蒸餾是將液體混合物按其所含組分的沸點(diǎn)或蒸汽壓的不同而分離為輕重不同的各種餾分，或者是分離為近似純的產(chǎn)物。在煉廠中，可以遇到多種形式的蒸餾操作，但可以把它們歸納為三種基本類(lèi)型。,1、閃蒸平衡汽化 進(jìn)料以某種方式被加熱至部分汽化，

9、經(jīng)過(guò)減壓設(shè)施，在一個(gè)容器（如：閃蒸罐、蒸發(fā)塔、蒸餾塔的汽化段等）的空間內(nèi)，在一定的溫度、壓力下，氣液兩相迅即分離，得到相應(yīng)的氣相和液相產(chǎn)物，此過(guò)程即為閃蒸。 上述過(guò)程中，如果氣、液兩相有足夠的時(shí)間密切接觸，達(dá)到平衡狀態(tài)，則這種汽化方式稱(chēng)為平衡汽化。 平衡汽化的逆過(guò)程稱(chēng)為平衡冷凝。,2. 簡(jiǎn)單蒸餾漸次汽化 簡(jiǎn)單蒸餾是實(shí)驗(yàn)室或小型裝置上常用于濃縮物料或粗略分割油料的一種蒸餾方法。液體混合物在蒸餾釜中被加熱，在一定壓力下，當(dāng)溫度達(dá)到混合物的泡點(diǎn)溫度時(shí)，液體即開(kāi)始汽化，生成微量蒸氣。生成的蒸氣當(dāng)即被引出并經(jīng)冷凝冷卻后收集起來(lái)，同時(shí)液體繼續(xù)加熱，繼續(xù)生成蒸氣并被引出。這種蒸餾方式稱(chēng)為簡(jiǎn)單蒸餾或微分蒸餾。

10、 在簡(jiǎn)單蒸餾中，每個(gè)瞬間形成的蒸氣都與殘存液相處于平衡狀態(tài)，在整個(gè)蒸餾過(guò)程中，所產(chǎn)生的一系列微量蒸氣的組成是不斷變化的。,3.精餾 精餾有連續(xù)式和間歇式兩種，現(xiàn)代石油加工裝置中都采用連續(xù)式精餾；沿著精餾塔高度建立了兩個(gè)梯度： 溫度梯度，即自塔底至塔頂溫度逐級(jí)下降。 濃度梯度，即氣、液相物流的輕組分濃度自塔底至塔頂逐級(jí)增大。 借助于精餾過(guò)程，可以得到一定沸程的餾分，也可以得到純度很高的產(chǎn)品。對(duì)于石油精餾，一般只要求其產(chǎn)品是有規(guī)定沸程的餾分，在煉油廠中，常常有些精餾塔在精餾段抽出一個(gè)或幾個(gè)側(cè)線產(chǎn)品，也有一些精餾塔只有精餾段或提餾段。,第一節(jié) 石油及其餾分的氣一液平衡 一、氣一液相平衡及相平衡常數(shù)

11、當(dāng)體系中氣、液兩相呈平衡時(shí)，整個(gè)相平衡體系的溫度和壓力都是均勻的。按熱力學(xué)第二定律有：,式中,氣相和液相中組分i的化學(xué)位。,對(duì)于非理想溶液，則組分的逸度應(yīng)當(dāng)代以活度來(lái)處理相平衡關(guān)系，在氣液傳質(zhì)過(guò)程中，氣液平衡時(shí)某組分在氣相中的濃度與其在液相中濃度的比值稱(chēng)為相平衡常數(shù)。,1PTK列線圖法 圖75是輕質(zhì)烴的PTK列線圖，反映了相平衡常數(shù)與壓力和溫度的關(guān)系。此法求得的相平衡常數(shù)值只是溫度和壓力的函數(shù)，而與混合物的組成無(wú)關(guān)。顯然，此法只適用于氣相和液相都是理想溶液的體系。此法的精確度雖然不是很高，但是對(duì)一般工程計(jì)算是適用的，而且方法簡(jiǎn)捷。,2會(huì)聚壓法 對(duì)于非理想溶液，混合物的組成對(duì)相平衡常數(shù)有影響。對(duì)

12、于這個(gè)影響，在用熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算的方法中是借助于活度系數(shù)來(lái)進(jìn)行“校正”的。此外，還有另一種解決辦法，就是引進(jìn)一個(gè)新的參數(shù)會(huì)聚壓。,為便于說(shuō)明什么是體系的會(huì)聚壓，以一個(gè)由組分A(低沸組分)和B(高沸組分)組成的二元混合物為例。將A和B在恒溫下的相平衡常數(shù)K隨壓力P的變化予以標(biāo)繪，得到如圖76所示的logKlogP關(guān)系曲線。如果是理想溶液，則A和B是兩條互不相關(guān)的直線(如虛線所示)，它們不會(huì)交匯。然而在高壓條件下，實(shí)際混合物必然是非理想溶液，表現(xiàn)出與理想溶液有明顯的差別：A、B兩條曲線互相趨近，最后于K=1.0處會(huì)聚于一點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于這個(gè)會(huì)聚點(diǎn)的壓力就稱(chēng)為混合物的會(huì)聚壓或收斂壓Pcv，如果所選的溫度條件

13、正好是混合物的臨界溫度Tc，則此時(shí)的會(huì)聚壓就等于體系的臨界壓力PC。只要溫度不高于混合物中最重組分的臨界溫度，就會(huì)出現(xiàn)會(huì)聚現(xiàn)象，只是溫度不同時(shí)，體系的會(huì)聚壓數(shù)值也不相同。,3. K值的內(nèi)插和外延 在缺乏所需相平衡常數(shù)資料的情況下，可以考慮根據(jù)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插和外延，但應(yīng)注意限度。同樣分子特征的化合物，如同系物，在溫度和壓力一定時(shí)，它們的logK與相對(duì)分子質(zhì)量M的關(guān)系是一條直線。因此，已知幾個(gè)同系物的K值，可以用內(nèi)插法或在不大的范圍內(nèi)外延的辦法來(lái)求取其他同類(lèi)化合物的K值。 在恒溫下，將logK對(duì)總壓作圖，也可得一直線，在對(duì)比壓力Pr0.4的范圍內(nèi)，可以延長(zhǎng)直線以估定其他壓力下的K值。 在恒壓下

14、，將logK對(duì)溫度作圖所得的曲線，可外延到對(duì)比溫度Tr=0.5處，從而得到其他溫度下的K值。,二、石油及石油餾分的蒸餾曲線 1. 恩氏蒸餾曲線 恩氏蒸餾是一種簡(jiǎn)單蒸餾，它是以規(guī)格化的儀器和在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的，故是一種提條件性的試驗(yàn)方法。將餾出溫度（氣相溫度）對(duì)餾出量（體積百分率）作圖，得到恩氏蒸餾曲線。 恩氏蒸餾的本質(zhì)是漸次汽化，基本上沒(méi)有精餾作用，因而不能顯示油品中各組分的實(shí)際沸點(diǎn)，但能反映油品在一定條件下的汽化性能，簡(jiǎn)單易行，所以，廣泛用作反映油品汽化性能的一種規(guī)格試驗(yàn)。,2. 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是一種實(shí)驗(yàn)室間歇蒸餾。油品的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線大體上反映各組分沸點(diǎn)變遷情況的連續(xù)曲線

15、。,3. 平衡汽化曲線 在實(shí)驗(yàn)室平衡汽化設(shè)備中，將油品加熱汽化，使氣液兩相在恒定的壓力和溫度下密切接觸一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間迅即分離，即可得到油品在該條件下的平衡汽化率。在恒壓下選擇幾個(gè)合適的溫度（至少五個(gè)）進(jìn)行試驗(yàn)，就可得到恒壓下平衡汽化率與溫度的關(guān)系。以汽化溫度對(duì)汽化率作圖，即可得油品的平衡汽化曲線。 根據(jù)平衡汽化曲線，可以確定油品在不同汽化率時(shí)的溫度（如精餾塔進(jìn)料段的溫度），泡點(diǎn)溫度（如精餾塔側(cè)線溫度和塔底溫度），露點(diǎn)溫度（精餾塔頂溫度）等。,4. 三種蒸餾曲線的比較 同一種油品的三種蒸餾曲線，就曲線的斜率而言，平衡汽化曲線最平緩，恩氏蒸餾曲線比較陡，而實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線的斜率最大。這種差別正是這

16、三種蒸餾方式分離效率的差別的反映，即實(shí)沸點(diǎn)蒸餾的分離精確度最高，恩氏蒸餾次之，而平衡汽化最差。這是由三種蒸餾的本質(zhì)所決定。,5. 蒸餾曲線的相互換算 1）常壓蒸餾曲線的互相換算 a）常壓恩氏蒸餾曲線和實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線的互換 互換時(shí)，可利用實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%餾出溫度與恩氏蒸餾50%餾出溫度的關(guān)系圖和實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差與恩氏蒸餾曲線各段溫差的關(guān)系圖。 這兩張圖適用于特性因素 =11.8，沸點(diǎn)低于427的油品。計(jì)算餾出溫度與實(shí)驗(yàn)相差約5.5，偏離規(guī)定條件時(shí)可能產(chǎn)生重大誤差。 b）常壓恩氏蒸餾曲線和平衡汽化曲線的互換 互換時(shí)，可利用常壓恩氏蒸餾50%點(diǎn)與平衡汽化50%點(diǎn)的換算圖和平衡汽化曲線各段溫差與

17、恩氏蒸餾曲線各段溫差的關(guān)系圖。 這兩張圖適用于特性因素 =11.8，沸點(diǎn)低于427的油品，計(jì)算餾出溫度與實(shí)驗(yàn)偏差在8.3以?xún)?nèi)。,c）常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線和平衡汽化曲線的互換 互換時(shí)，可利用經(jīng)驗(yàn)圖表常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線與平衡汽化曲線的換算。該圖引進(jìn)了參考線的概念，所謂參考線是指通過(guò)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾或平衡汽化曲線的10%點(diǎn)與70%點(diǎn)的直線。,2）減壓1.33 kPa（殘壓10 mmHg）蒸餾曲線的互換 殘壓1.33 kPa（10 mmHg）的各種蒸餾曲線的互相換算可以采用經(jīng)驗(yàn)圖表： 3）減壓1.33 kPa（殘壓10 mmHg）蒸餾曲線換算為常壓蒸餾曲線 4）常壓平衡汽化曲線換算為壓力下平衡汽化曲線 5）常

18、壓與減壓平衡汽化曲線的換算,三、復(fù)雜體系汽液平衡的“假多元組分”處理方法 假多元系法：把石油或石油餾分按沸程分為一系列窄餾分，每個(gè)窄餾分都被看作一個(gè)組分，稱(chēng)為假組分或虛擬組分，同時(shí)以窄組分的平均沸點(diǎn)、密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量等表征各假組分的性質(zhì)。這樣，石油餾分這一復(fù)雜混合物就可以看成是由一定數(shù)量假組分構(gòu)成的假多元系混合物，然后按多元系氣液平衡的處理方法進(jìn)行計(jì)算。這種處理方法稱(chēng)為假組分法或假多元系法。,四、油一水不互溶體系的氣一液平衡 水在油中的溶解度很微小，一般情況下都把水和油的混合物看作是不互溶體系。至于氣相，則任何氣體都能均勻混合。因此，所謂不互溶只是指液相而言。 在石油蒸餾塔中，常常吹入一

19、定量的過(guò)熱水蒸氣以降低油氣分壓而幫助它汽化；塔頂?shù)臍庀囵s出物往往在水蒸氣的存在下冷凝冷卻等等。這些情況司以歸納成三種類(lèi)型，即：過(guò)熱水蒸氣存在下油的汽化；飽和水蒸氣存在下油的汽化；油氣水蒸氣混合物的冷凝。,1.過(guò)熱水蒸氣存在下油的汽化 在這種情況下，水蒸氣始終處于過(guò)熱狀態(tài)，即沒(méi)有液相水的存在。 在氣相中 (7-50) 式中P 體系總壓； PA A蒸氣的分壓； PS 水蒸氣的分壓。 由于只有A一個(gè)液相，而且與汽相呈平衡， 故 式中為純A的飽和蒸氣壓。,當(dāng)體系總壓一定時(shí)，而且沒(méi)有水蒸氣存在，則液體A要在時(shí)才能沸騰。可是在水蒸氣存在時(shí)，只要，A就能沸騰?；蛘哒f(shuō)，過(guò)熱水蒸氣的存在使A的沸點(diǎn)下降了。 下面

20、再分析一下過(guò)熱水蒸氣的數(shù)量的影響。根據(jù)分壓定律，在氣相中，,式中，NS和NA分別為水蒸氣和A蒸氣的摩爾數(shù)。,當(dāng)P一定、要求A的汽化量NA一定，則NS增大時(shí)，PA0可降低，換言之，增加NS可以在更低的溫度下得到相同數(shù)量的NA。 當(dāng)P和T都一定時(shí)，方程式的右方為一常數(shù)，則增大NS時(shí)，NA會(huì)按比例增大。 如果體系中的物料不是純物質(zhì)A而是石油餾分O，上述的基本原理仍然適用，但是由于石油餾分不是純物質(zhì)而是一種混合物，在具體計(jì)算中會(huì)帶來(lái)一些重要的差別。,2.飽和水蒸氣存在下油的汽化 對(duì)于這種情況，在氣相中是水蒸氣和油氣組成的均勻相，在液相中則有不互溶的兩相水相和油相。在平衡時(shí)，,3油氣一水蒸氣混合物的冷凝

21、 油氣一水蒸氣混合物的冷凝實(shí)際上就是前邊兩種情況的逆過(guò)程。在實(shí)際過(guò)程中，油氣一水汽混合物是在流動(dòng)中被冷凝冷卻，在流動(dòng)中會(huì)有流動(dòng)壓降，因此，混合物的冷凝過(guò)程也不是一個(gè)恒壓過(guò)程。但是，此過(guò)程的基本原理仍然是一樣的，只是問(wèn)題變得稍為復(fù)雜一些罷了。在系統(tǒng)壓降不太大時(shí)，為方便起見(jiàn)，常可把它當(dāng)作恒壓過(guò)程來(lái)對(duì)待。,第二節(jié) 原油精餾塔 一、常減壓蒸餾流程 一個(gè)生產(chǎn)裝置的設(shè)備、機(jī)泵、工藝管線和控制儀表按生產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系而形成的有機(jī)組合稱(chēng)為工藝流程。在圖中只列出主要設(shè)備、機(jī)泵和主要的工藝管線，稱(chēng)為原理流程圖。 圖733是典型的原油常減壓蒸餾原理流程圖。它是以精餾塔和加熱爐為主體而組成蒸餾裝置。,原油在蒸餾前必須進(jìn)行

22、嚴(yán)格的脫鹽、脫水，脫鹽后原油換熱到230240進(jìn)初餾塔（又稱(chēng)預(yù)汽化塔），塔頂出輕汽油餾分或重整原料。塔底為拔頭原油經(jīng)常壓爐加熱至360370進(jìn)入常壓分餾塔，塔項(xiàng)出汽油。側(cè)線自上而下分別采出煤油、柴油以及其它油料，常壓塔底油經(jīng)減壓爐加熱到405410送入減壓塔，為了減少管路壓力降和提高減壓塔頂真空度，減壓塔項(xiàng)一般不出產(chǎn)品而直接與抽空設(shè)備聯(lián)接，并采用塔頂循環(huán)回流方武。減壓塔開(kāi)有34個(gè)側(cè)線，根據(jù)煉油廠的加工類(lèi)型（燃料型或潤(rùn)滑油型）不同可生產(chǎn)催化裂化原料或潤(rùn)滑油料。從原油的處理過(guò)程來(lái)看，上述常減壓蒸餾裝置分為原油初餾（預(yù)汽化）、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分，油料在每一部分都經(jīng)歷了一次加熱汽化冷凝過(guò)程，故稱(chēng)

23、之為“三段汽化”,采用初餾塔的好處是： （l）可顯著減小換熱系統(tǒng)壓力降，避免原油泵出口壓力過(guò)高，減少動(dòng)力消耗和設(shè)備泄漏的可能性。 （2）可避兔或減小當(dāng)原油脫鹽脫水不好時(shí)引起的流動(dòng)阻力增大及系統(tǒng)操作不穩(wěn)。 （3）減輕主塔（常壓塔）塔項(xiàng)系統(tǒng)腐蝕，初餾塔可得到含砷量低的重整原料。 此外，設(shè)置初餾塔有利于裝置處理能力的提高。 一段汽化：指的是原油經(jīng)過(guò)一次的加熱一汽化一冷凝完成了將原油分割為符合一定要求餾出物的加工過(guò)程。 二段汽化：常壓蒸餾減壓蒸餾 三段汽化：預(yù)汽化常壓蒸餾減壓蒸餾,一脫四注,一、一脫 原油中含有鹽類(lèi)，與水發(fā)生水解反應(yīng)生成鹽酸，有腐蝕性。 煉油廠采用電脫鹽的方法，鹽類(lèi)溶解在水中，脫鹽和脫

24、水是同時(shí)進(jìn)行的。,二、四注 注氨：中和鹽酸和硫化氫，增強(qiáng)緩蝕劑的作用。 注緩蝕劑：使金屬不被腐蝕。 注水：增加水滴的密度使使水滴更易聚結(jié)，溶解溶解懸浮在油中的鹽。 注堿：把油中的鹽轉(zhuǎn)化為不易水解的氯化鈉。,二、原油常壓精餾塔的工藝特征 1. 復(fù)合塔 原油通過(guò)常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四五種產(chǎn)品。在石油精餾中，各產(chǎn)品本身是一種復(fù)雜混合物，產(chǎn)品的分離精度并不要求很高，若采用多塔串聯(lián)，太不經(jīng)濟(jì)。實(shí)際上把幾個(gè)簡(jiǎn)單精餾塔重疊起來(lái)，它的精餾段相當(dāng)于原來(lái)四個(gè)簡(jiǎn)單塔的四個(gè)精餾段的組合，而其下段則相當(dāng)于第一個(gè)塔的提餾段，這樣的塔稱(chēng)為復(fù)合塔或復(fù)雜塔。,2. 汽提塔和汽提段 在復(fù)合塔內(nèi)，在汽

25、油、煤油、柴油等產(chǎn)品之間只有精餾段而沒(méi)有提餾段，側(cè)線產(chǎn)品中必然含有相當(dāng)數(shù)量的輕餾分，這樣不僅影響側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量（如輕柴油的閃點(diǎn)等），而且降低了較輕餾分的產(chǎn)率。為此，在常壓塔的外側(cè)，為側(cè)線產(chǎn)品設(shè)汽提塔，在汽提塔低部吹入少量過(guò)熱水蒸氣以降低側(cè)線產(chǎn)品的油氣分壓，使混入產(chǎn)品中的較輕餾分汽化而返回常壓塔。這種汽提塔和精餾塔的提餾段在本質(zhì)上是不同的。,有些情況側(cè)線的汽提塔不采用水蒸氣，而使用再沸器，原因是： 產(chǎn)品中會(huì)溶解微量水分，對(duì)有些要求低凝點(diǎn)或低冰點(diǎn)的產(chǎn)品，有影響。 水的用量增加了塔內(nèi)的氣相負(fù)荷。 水蒸氣的冷凝潛熱很大，采用再沸器的能降低塔頂冷凝器的負(fù)荷。 有助于減少裝置的含油污水量。,3. 全塔熱平

26、衡 常壓塔塔底不設(shè)再沸器，熱量來(lái)源幾乎完全靠原油本身帶入，全塔熱平衡引出的結(jié)果如下： （1）常壓塔進(jìn)料應(yīng)有適當(dāng)?shù)倪^(guò)汽化率 （2）常壓塔的回流比是由全塔熱平衡決定的，變化的余地不大。 多元系精餾與原油精餾不同： 多元系精餾的回流比是由分離精確度要求決定，全塔熱平衡是通過(guò)調(diào)節(jié)再沸器負(fù)荷來(lái)達(dá)到。常壓塔產(chǎn)品要求的分離精確度不高，只要塔板數(shù)選擇適當(dāng)，在一般情況下，由全塔熱平衡所確定的回流比已完全能滿足精餾的要求；操作中，如回流比過(guò)大，則必然會(huì)引起塔的各點(diǎn)溫度下降，餾出產(chǎn)品變輕，拔出率降低。,4. 恒分子流的假定完全不適用 石油是復(fù)雜的混合物，各組分之間的性質(zhì)有很大差別，它們的摩爾汽化潛熱相差很遠(yuǎn)，沸點(diǎn)之

27、間的差別甚至可相差幾百度，如常壓塔塔頂和塔底之間溫差可達(dá)250左右。顯然，以精餾塔上下溫差不大、塔內(nèi)各組分的摩爾汽化潛熱相近為基礎(chǔ)所作出的恒摩爾流假設(shè)對(duì)常壓塔完全不適用。,三、分餾精確度 1.分餾精確度的表示方法 對(duì)于石油精餾塔中相鄰兩個(gè)餾分之間的分餾精確度，則通常用該兩個(gè)餾分的餾分組成或蒸餾曲線(一般是恩氏蒸餾曲線)的相互關(guān)系來(lái)表示 恩氏蒸餾（0100）間隙=t0Ht100L 在實(shí)際應(yīng)用中，恩氏蒸餾的t0%和t100%不易得到準(zhǔn)確數(shù)值，通常是用較重餾分的5點(diǎn)t5H與較輕餾分的95點(diǎn)t95L之間的差值來(lái)表示分餾精確度，即， 恩氏蒸餾（595）間隙=t5Ht95L 上式結(jié)果為負(fù)值時(shí)表示重疊。,2

28、.分餾精確度與回流比、塔板數(shù)的關(guān)系 影響分餾精確度的主要因素是物系中組分之間分離的難易程度、回流比和塔板數(shù)。對(duì)二元和多元物系，分離的難易程度可以組分之間的相對(duì)揮發(fā)度來(lái)表示；對(duì)于石油餾分則可以用兩餾分的恩氏蒸餾50點(diǎn)溫度之差t50來(lái)表示。 石油精餾塔的塔板數(shù)主要靠經(jīng)驗(yàn)選用，表77、表78是常壓塔板數(shù)的參考值。,3實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)和產(chǎn)品收率 在實(shí)際工作中，已知各產(chǎn)品所要求的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，要求確定實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)和產(chǎn)品收率。此時(shí)可以用下述的方法。 將產(chǎn)品的恩氏蒸餾初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)換算為實(shí)沸點(diǎn)蒸餾初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)。這個(gè)換算可以采用本章第一節(jié)介紹的方法，也可以用圖741作近似換算。取 為實(shí)沸點(diǎn)切割溫度,四、石油精餾

29、塔的氣、液相負(fù)荷分布規(guī)律 精餾塔中的氣、液相負(fù)荷是設(shè)計(jì)塔徑和塔板水力學(xué)計(jì)算的依據(jù)。我們所用的分析工具就是熱平衡。 為了分析石油精餾塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷沿塔高的分布規(guī)律，可以選擇幾個(gè)有代表性的截面，作適當(dāng)?shù)母綦x體系，然后分別作熱平衡計(jì)算，求出它們的氣、液負(fù)荷，從而了解它們的沿塔高的分布規(guī)律。下面我們以常壓精餾塔為例進(jìn)行分析。,1塔頂氣、液相負(fù)荷 對(duì)常壓精餾塔作熱平衡。為簡(jiǎn)化計(jì)，側(cè)線汽提蒸汽量暫不計(jì)入。先不考慮塔頂回流， 則進(jìn)入該隔離體系的熱量，,離開(kāi)隔離體系的熱量，,=,Q是為了達(dá)到全塔熱平衡必須由塔頂回流取走的熱量，亦即全塔回流熱。所以， 塔頂回流量， 塔頂氣相負(fù)荷 (kmolh)=Lo+D+S,

30、2汽化段氣、液相負(fù)荷 如果將過(guò)汽化度忽略，則汽化段液相負(fù)荷(亦即從精餾段最低一層塔板n流下的液相回流量)為,實(shí)際計(jì)算中應(yīng)將過(guò)汽化量計(jì)入，此時(shí)不等于零。,氣相負(fù)荷(亦即從汽化段進(jìn)入精餾段的氣相流量)為，,3最低側(cè)線抽出板下方的氣、液相負(fù)荷 作隔離體系I，并對(duì)隔離體系I作熱平衡。 暫不計(jì)液相回流在n板上汽化時(shí)焓的變化，則進(jìn)出隔離體系I的熱量，,在精餾過(guò)程中，沿塔高自下而上有一個(gè)溫度 梯度，故,，因此，,可見(jiàn)，即使在汽化段處沒(méi)有 液相回流的情況下，汽化段 上方的塔板上已有回流出現(xiàn)，,就是第n-1板下的液相負(fù)荷。,第n板上的氣相負(fù)荷， Vn(kmolh)=D+M+G+S+,現(xiàn)在考察柴油抽出板(第m1板

31、)下的 ，,在圖744作隔離體系，并作體系的熱平衡。 進(jìn)出隔離體系的熱量如下,令m板上的回流熱為,從第m1板流至第m板的液相回流量為,前面提到：,即自汽化段以上，沿塔高上行，須由塔板上取走 的回流熱逐板增大。由此可得出結(jié)論：沿著石油 精餾塔自下而上，各層塔板上的油料愈來(lái)愈輕， 平均相對(duì)分子質(zhì)量愈來(lái)愈小，其摩爾汽化潛熱也 不斷減小，但是每層板上的回流熱卻愈來(lái)愈大。 由此可以判斷：以摩爾表示的液相回流量沿塔高 自下而上是逐漸增大的即,現(xiàn)再分析氣相負(fù)荷，自第n板上升的氣相負(fù)荷應(yīng)為， (kmolh)=D+M+G+S+ 自第m板上升的汽相負(fù)荷應(yīng)為， (kmolh)=D+M+G+S+ 既然,和液相回流的變

32、化規(guī)律相同，以摩爾流量表示 的氣相負(fù)荷也是沿塔的高度自下而上地增加的。,顯然 VmVn,4經(jīng)過(guò)側(cè)線抽出板時(shí)氣、液相負(fù)荷的變化 以柴油側(cè)線抽出板m1板為例。仍用圖744對(duì)隔離體系作熱平衡。先不計(jì)回流 則：,第m1板上的回流熱，,故由第m2板流至第m1板的液相回流量為，,由此又可得一結(jié)論：沿塔高自下而上，每經(jīng)過(guò)一個(gè)側(cè)線抽出塔板，液相回流量除由于塔板溫降所造成的少量增加外，另有一個(gè)突然的增加。這個(gè)突增量可以認(rèn)為等于側(cè)線抽出量。 至于側(cè)線抽出板上的氣相負(fù)荷，則情況與液相負(fù)荷有所不同。柴油抽出板上的氣相負(fù)荷為,相比較，,中減少了G，但是,比,卻除了因塔板溫降而引的少量增加外，還增加了一個(gè)突增量，這個(gè)突增

33、量正好相當(dāng)于式(766)中的G。因此，在經(jīng)過(guò)側(cè)線抽出板時(shí)，雖然液相負(fù)荷有一個(gè)突然的增量，而氣相負(fù)荷卻仍然只是平緩地增大。,5塔頂?shù)谝弧⒍铀逯g的汽、液相負(fù)荷 前面討論的從汽化段往上的液相回流分布情況所涉及的回流都是熱回流。到了塔頂?shù)谝话迳希闆r發(fā)生了變化，進(jìn)入塔頂?shù)谝话迳系囊合嗷亓鞑皇菬峄亓鞫抢浠亓鳎词菧囟鹊陀谂蔹c(diǎn)的液體。因此，在第一板上的回流量的變化不同于其下面各板上回流變化的規(guī)律。下面我們分析一下回流量在一、二層板之間的變化情況。 令 為第2板上的回流熱， 為第1板上的回流熱。在不設(shè)循環(huán)回流時(shí)， 也就是全塔回流熱。從第一板流至第二板的回流量為，,塔頂冷回流量為,由于相鄰兩板的溫差不

34、大，為方便比較，可近似 地認(rèn)為,，,又因相鄰兩板上液體的組成和性質(zhì)，相近，因而 又可以簡(jiǎn)化地認(rèn)為,即，沿塔高自下而上，液相回流逐板增大， 至第二板上達(dá)到最大，而到第一板上則有 一明顯的突降。,精餾塔內(nèi)的氣、液相負(fù)荷分布規(guī)律可歸納如下(不考慮汽提水蒸氣)： 原油進(jìn)入汽化段后，其氣相部分進(jìn)入精餾段。自下而上，由于溫度逐板下降引起液相回流量(kmolh)逐漸增大，因而氣相負(fù)荷(kmolh)也不斷增大。到塔頂?shù)谝弧⒍铀逯g，氣相負(fù)荷達(dá)到最大值。經(jīng)過(guò)第一板后，氣相負(fù)荷顯著減小。從塔頂送入的冷回流，經(jīng)第一板后變成了熱回流(即處于飽和狀態(tài))，液相回流量有較大幅度的增加，達(dá)到最大值。在這以后自上而下，液相

35、回流量逐板減小。每經(jīng)過(guò)一層側(cè)線抽出板，液相負(fù)荷均有突然的下降，其減少的量相當(dāng)于側(cè)線抽出量。到了汽化段，如果進(jìn)料沒(méi)有過(guò)汽化量，則從精餾段末層塔板流向汽化段的液相回流量等于零。通常原油入精餾塔時(shí)都有一定的過(guò)汽化度，則在汽化段會(huì)有少量液相回流，其數(shù)量與過(guò)汽化量相等。 進(jìn)料的液相部分向下流入汽提段。如果進(jìn)料有過(guò)汽化度，則相當(dāng)于過(guò)汽化量的液相回流也一齊流入汽提段。由塔底吹入水蒸氣，自下而上地與下流的液相接觸，通過(guò)降低油汽分壓的作用，使液相中所攜帶的輕質(zhì)油料汽化。因此，在汽提段，由上而下，液相和氣相負(fù)荷愈來(lái)愈小，其變化大小視流入的液相攜帶的輕組分的多寡而定。輕質(zhì)油料汽化所需的潛熱主要靠液相本身來(lái)提供，因此

36、液體向下流動(dòng)時(shí)溫度逐板有所下降。,2塔頂循環(huán)回流 塔頂循環(huán)回流從塔內(nèi)抽出經(jīng)冷卻至某個(gè)溫度再送回塔中，物流在整個(gè)過(guò)程中都是處于液相，而且在塔內(nèi)流動(dòng)時(shí)一般也不發(fā)生相變化，它只是在塔里塔外循環(huán)流動(dòng)，借助于換熱器取走回流熱。 循環(huán)回流的量可由下式計(jì)算：,為了保證塔內(nèi)精餾過(guò)程的正常進(jìn)行，在采用 循環(huán)回流時(shí)必須在循環(huán)回流的出入口之間增 設(shè)23塊換熱塔板，以保證其在流入下一層 塔板時(shí)能達(dá)到要求的相應(yīng)的溫度。,塔頂循環(huán)回流主要是用在以下幾種情況： 塔頂回流熱較大，考慮回收這部分熱量以降低裝置能耗。 塔頂餾出物中含有較多的不凝氣(例如催化裂化主分餾塔) 要求盡量降低塔頂餾出線及冷凝冷卻系統(tǒng)的流動(dòng)壓降，以保證塔頂

37、壓力不致過(guò)高(如催化裂化主分餾塔)，或保證塔內(nèi)有盡可能高的真空度(例如減壓精餾塔)。,3中段循環(huán)回流 循環(huán)回流如果設(shè)在精餾塔的中部，就稱(chēng)為中段循環(huán)回流。石油精餾塔采用中段循環(huán)回流主要是出于以下兩點(diǎn)考慮： 在塔的中部取走一部分回流熱，從而使全塔沿塔高的氣、液相負(fù)荷分布比較均勻。 石油精餾塔的回流熱數(shù)量很大，合理回收利用. 對(duì)常壓塔，中段回流取熱量一般以占全塔回流熱的4060為宜。,設(shè)置中段循環(huán)回流時(shí)，還須考慮以下幾個(gè)具體問(wèn)題： 中段循環(huán)回流的數(shù)目：對(duì)有三、四個(gè)側(cè)線的精餾塔，用兩個(gè)中段回流；對(duì)只有一、二個(gè)側(cè)線的塔，以采用一個(gè)中段回流為宜。塔頂和一線之間，一般不設(shè)中段回流。 中段循環(huán)回流進(jìn)出口的溫差

38、：國(guó)外采用的溫差常在6080上下，國(guó)內(nèi)則多用80120。 中段循環(huán)回流的進(jìn)出口位置。中段回流的進(jìn)塔口一般設(shè)在抽出口的上部。在兩個(gè)側(cè)線之間。,六、操作條件的確定 操作壓力 原油常壓精餾塔的最低操作壓力最終是受制于塔頂產(chǎn)品接受罐的溫度下的塔頂產(chǎn)品的泡點(diǎn)壓力。為了克服塔頂流出物流經(jīng)管線和設(shè)備的流動(dòng)阻力，常壓塔頂?shù)膲毫?yīng)稍高于產(chǎn)品接受罐的壓力。 在確定塔頂產(chǎn)品接受罐或回流罐的操作壓力后，加上塔頂流出物流經(jīng)管線、管件和冷凝冷卻設(shè)備的壓降即可計(jì)算得塔頂?shù)牟僮鲏毫?。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)冷凝器或換熱器殼程包括連接管線在內(nèi)的壓降一般約為0.02MPa，使用空冷器時(shí)的壓降可能稍低些國(guó)內(nèi)多數(shù)常壓塔得塔頂操作壓力大約在0.

39、130.16MPa之間。 塔頂操作壓力確定后，塔的各部位的操作壓力也隨之可以計(jì)算的。塔的各部位的操作壓力與油氣流經(jīng)塔板時(shí)所造成的壓降有關(guān)。油氣由上而下流動(dòng)，故塔內(nèi)壓力又下而上逐漸降低。 由加熱爐出口經(jīng)轉(zhuǎn)油線到精餾塔汽化段的壓力降通常為0.034MPa，因此，由汽化段的壓力即可推算出爐出口壓力。,操作溫度 先假設(shè)某處溫度為t，做熱平衡以求得該處的回流量和油氣分壓，再利用相平衡關(guān)系平衡汽化曲線，求得相應(yīng)的溫度(泡點(diǎn)、露點(diǎn)或一定氣化率的溫度)。與t的誤差應(yīng)小于1%，否則須另設(shè)溫度t ，重新計(jì)算直至達(dá)到要求的精度為止。 假設(shè)溫度的初值： 在塔內(nèi)有水蒸氣存在的情況下，常壓塔頂汽油蒸氣的溫度可以大致定為該

40、油品的恩氏蒸餾60%點(diǎn)溫度。 當(dāng)全塔汽提水蒸氣用量不超過(guò)進(jìn)料量的12%時(shí)，側(cè)線抽出板溫度大致相當(dāng)于該油品的恩氏蒸餾5%點(diǎn)溫度。,各部位操作溫度 汽化段溫度 汽化段溫度就是進(jìn)料的絕熱閃蒸溫度。已知汽化段和爐出口的操作壓力，而且產(chǎn)品總收率或常壓塔拔出率和過(guò)汽化度、汽提蒸氣量等也已確定，就可以算出汽化段的油氣分壓。進(jìn)而可以作出進(jìn)料（在常壓塔的情況下即為原油）在常壓下的、在汽化段油氣分壓下的以及爐出口壓力下的三條平衡汽化曲線，如圖715。根據(jù)預(yù)定的汽化段中的總汽化率，由該圖查得汽化段溫度，由和可算出汽化段內(nèi)進(jìn)料的焓值。 在汽化段內(nèi)發(fā)生的是絕熱閃蒸過(guò)程。如果忽略轉(zhuǎn)油線的熱損失，則加熱爐出口處進(jìn)料的焓應(yīng)等

41、于汽化段內(nèi)進(jìn)料的焓。加熱爐出口溫度必定高于汽化段溫度，而爐出口處汽化率則必然低于汽化段的汽化率。,塔底溫度 一般均采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。原油蒸餾裝置的初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低510 側(cè)線溫度 側(cè)線抽出溫度應(yīng)該是未經(jīng)汽提的側(cè)線產(chǎn)品在該處的油氣分壓下的泡點(diǎn)溫度。 側(cè)線溫度的計(jì)算要用猜算法。先假設(shè)側(cè)線溫度，作適當(dāng)?shù)母綦x體和熱平衡，求出回流量，算得油氣分壓，再求得該油氣分壓下的泡點(diǎn)溫度。應(yīng)與假設(shè)的相符，否則重新假設(shè)，直至達(dá)到要求的精度為止。這里要說(shuō)明兩點(diǎn)： 計(jì)算側(cè)線溫度時(shí)，最好從最低的側(cè)線開(kāi)始，這樣計(jì)算比較方便。 為了計(jì)算油氣分壓，所謂的側(cè)線產(chǎn)品的油氣分壓即是指該處內(nèi)回流蒸氣的分壓。

42、,塔頂溫度 塔頂溫度是塔頂產(chǎn)品在其本身油氣分壓下的露點(diǎn)溫度。算出油氣分壓后，求出塔頂產(chǎn)品在此油氣分壓下的露點(diǎn)溫度，以此校核所假設(shè)的塔頂溫度。 原油初餾塔、常壓塔的塔頂不凝氣量很少，可忽略不計(jì)。忽略不凝氣以后求得的塔頂溫度較實(shí)際塔頂溫度約高出3，可將計(jì)算所得的塔頂溫度乘以系數(shù)0.97作為采用的塔頂溫度。 在確定塔頂溫度時(shí)，應(yīng)同時(shí)校核水蒸氣在塔頂是否會(huì)冷凝。若水蒸氣的分壓高于塔頂溫度下水的飽和蒸氣壓，則水蒸氣就會(huì)冷凝。,側(cè)線汽提塔塔底溫度 當(dāng)用水蒸氣汽提時(shí)，汽提塔塔底溫度比側(cè)線抽出溫度約低810C，有的也可能低得更多些。當(dāng)需要嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，可以根據(jù)汽提出的輕組分的量通過(guò)熱平衡計(jì)算求取。 當(dāng)用再沸提餾

43、時(shí)，其溫度為該處壓力下側(cè)線產(chǎn)品的泡點(diǎn)溫度，此溫度有時(shí)可高出該側(cè)線抽出板溫度十幾度。,3汽提水蒸氣用量 石油精餾塔的汽提蒸汽一般都是用溫度為400450的過(guò)熱水蒸氣(壓力約為03MPa)，用過(guò)熱蒸氣的主要原因是防止冷凝水帶入塔內(nèi)。側(cè)線產(chǎn)品汽提的目的主要是驅(qū)除其中的低沸組分，從而提高產(chǎn)品的閃點(diǎn)和改善分餾精確度；常壓塔底汽提主要是為了降低塔底重油中350以前餾分的含量以提高直餾輕質(zhì)油品的收率，同時(shí)也減輕了減壓塔的負(fù)荷，減壓塔底汽提的目的則主要是降低汽化段的油氣分壓，從而在所能達(dá)到的最高溫度和真空度之下盡量提高減壓塔的拔出率。,第四章 減壓蒸餾塔 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的不同，減壓塔可分為潤(rùn)滑油性和燃料型兩種。

44、在一般情況下，無(wú)論是哪種類(lèi)型的減壓塔，都要求有盡可能高的拔出率。減壓蒸餾的核心設(shè)備是減壓精餾塔和它的抽真空系統(tǒng)。,一、減壓精餾塔的工藝特征 減壓精餾塔的一般工藝特征 對(duì)減壓塔的基本要求是在盡量避免油料發(fā)生分解反應(yīng)的條件下盡可能多地拔出減壓餾分油。做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵在于提高汽化段的真空度，為了提高汽化段的真空度，除了需要有一套良好的塔頂抽真空系統(tǒng)外，一般還采取以下幾種措施：,降低從汽化段到塔頂?shù)牧鲃?dòng)壓降。這一點(diǎn)主要依靠減少塔板數(shù)和降低氣相通過(guò)每層塔板的壓降。 降低塔頂油氣流出管線的流動(dòng)壓降?，F(xiàn)代減壓塔塔頂都不出產(chǎn)品，塔頂管線只供抽真空設(shè)備抽出不凝氣之用，采用塔頂循環(huán)回流而不采用塔頂冷回流。 一般的

45、減壓塔塔底汽提蒸汽用量比常壓塔大，其主要目的是降低汽化段中的油氣分壓。當(dāng)汽化段的真空度比較低時(shí)，要求塔底汽提蒸汽量較大。近年來(lái)，少用或不用汽提蒸汽的干式減壓蒸餾技術(shù)有較大的發(fā)展。,減壓塔汽化段溫度并不是常壓重油在減壓蒸餾系統(tǒng)中所經(jīng)受的最高溫度，此最高溫度的部位是在減壓爐出口。為了避免油品分解，對(duì)減壓爐出口溫度要加以限制，在生產(chǎn)潤(rùn)滑油是不得超過(guò)395，在生產(chǎn)裂化原料是不超過(guò)400420，同時(shí)在高溫爐管內(nèi)采用較高的油氣流速以減少停留時(shí)間。 縮短渣油在減壓塔內(nèi)的停留時(shí)間。塔底減壓渣油是最重的物料，如果在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則其分解、縮合等反應(yīng)會(huì)進(jìn)行的比較顯著。其結(jié)果，一方面生成較多的不凝氣使減壓塔的

46、真空度下降；另一方面會(huì)造成塔內(nèi)結(jié)焦。因此，減壓塔底部的直徑常?？s小以縮短渣油在塔內(nèi)的停留時(shí)間。,除了上述為滿足“避免分解、提高拔出率”這一基本要求而引出的工藝特征外，減壓塔還由于其中的油、氣的物性特點(diǎn)而反映出另一些特征。 在減壓下，油氣、水蒸氣、不凝氣的比容大，比常壓塔中油氣的比容要高出十余倍。盡管減壓蒸餾時(shí)允許采用比常壓塔高的多（通常約兩倍）的空塔線速，減壓塔的直徑還是很大。為此，減壓塔一般采用多個(gè)中段循環(huán)回流，常常是在每?jī)蓚€(gè)側(cè)線之間都設(shè)中段循環(huán)回流。這樣做也有利于回收利用回流熱。,減壓塔處理的油料比較重、粘度比較高，而且還可能含有一些表面活性物質(zhì)。加之塔內(nèi)的蒸氣速度又相當(dāng)高，因此蒸氣穿過(guò)塔

47、板上的液層時(shí)形成泡沫的傾向比較嚴(yán)重。為了減少攜帶泡沫，減壓塔內(nèi)的板間距比常壓塔大。加大板間距同時(shí)也是為了減少塔板數(shù)。此外，在塔的進(jìn)料段和塔頂都涉及了很大的氣相破沫空間，并設(shè)有破沫網(wǎng)等設(shè)施。 由于上述各項(xiàng)工藝特征，從外形來(lái)看，減壓塔比常壓塔顯得粗而短。此外，減壓塔的底座較高，塔底液面與塔底油抽出泵入口之間的高差在10m左右，這主要是為了給熱油泵提供足夠的灌注頭。,潤(rùn)滑油型減壓塔的工藝特征 潤(rùn)滑油型減壓塔為后續(xù)的加工過(guò)程提供潤(rùn)滑油料，對(duì)潤(rùn)滑油型減壓塔的分餾精確度的要求與原油常壓分餾塔差不多，故它的設(shè)計(jì)計(jì)算也與常壓塔大致相同。 由于減壓下餾分之間的相對(duì)揮發(fā)度較大，而且減壓塔內(nèi)采用較大的板間距，故兩個(gè)

48、側(cè)線餾分之間的塔板數(shù)比常壓塔少，一般35塊塔板即能滿足要求。 有的減壓塔的側(cè)線抽出板采用升氣管式（或稱(chēng)煙囪形）抽出板。這種抽出板形式對(duì)于集油和抽油操作比較好，但是它沒(méi)有精餾作用，其壓降約為0.130.26kPa。,中段回流可以采用圖758的形式，也可以采用圖759的形式，后者是把中段回流抽出與側(cè)線抽出結(jié)合在一起，這樣可使塔板效率受循環(huán)回流的影響小些，以減少由于中段回流而加設(shè)的塔板的數(shù)目，有利于降低精餾段的總壓降。 對(duì)減壓塔的溫度條件常按如下經(jīng)驗(yàn)來(lái)求定： 側(cè)線溫度：取抽出板上總壓的3050%作為油氣分壓計(jì)算側(cè)線油品的泡點(diǎn)： 塔頂溫度：一般比塔頂循環(huán)回流進(jìn)塔溫度高出2840； 塔底溫度通常比汽化段

49、溫度低510，也有多達(dá)攝氏十幾度者。,燃料型減壓塔的工藝特征 燃料型減壓塔的主要任務(wù)是為催化裂化和加氫裂化提供原料。對(duì)燃料型減壓塔的基本要求是在控制餾出油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和重金屬含量的前提下盡可能提高餾出油的拔出率。為達(dá)到這個(gè)基本要求，燃料型減壓塔具有以下的特點(diǎn)。,可以大幅度地減少塔板數(shù)以降低從汽化段至塔頂?shù)膲航怠?可以大大減少內(nèi)回流量，在某些塔段，甚至可使內(nèi)回流量減少到零。這可以通過(guò)塔頂循環(huán)回流和中段循環(huán)回流做到。 為了降低餾出油的殘?zhí)贾岛椭亟饘俸?，在汽化段上面設(shè)有洗滌段。洗滌段中設(shè)有塔板和破沫網(wǎng)。所用的回流油可以是最下一個(gè)側(cè)線餾出油，也可以設(shè)循環(huán)回流。為了保證最低側(cè)線抽出板下有一定的回流

50、量，通常應(yīng)用1%2%的過(guò)汽化度。對(duì)裂化原料要求嚴(yán)格時(shí)，過(guò)汽化度可高達(dá)4%。一般來(lái)說(shuō)，過(guò)汽化度不要過(guò)高。 燃料型減壓塔的氣、液相負(fù)荷分布與常壓塔或潤(rùn)滑油型減壓塔有很大的不同。在燃料型減壓塔內(nèi)，除了汽化段上面的幾層板上有內(nèi)回流以外，其余塔段里基本上沒(méi)有內(nèi)回流。因此，它的氣、液相負(fù)荷分布無(wú)須借助于熱平衡和猜算而可以通過(guò)分析直接算出。,除了上述特點(diǎn)外，燃料型減壓塔的側(cè)線產(chǎn)品對(duì)閃點(diǎn)沒(méi)有要求，可以不設(shè)側(cè)線氣提。 燃料型減壓塔的溫度條件的確定方法如下： 因?yàn)閷?duì)油品的分解反應(yīng)的限制不如對(duì)潤(rùn)滑油料那樣嚴(yán)格，故進(jìn)料的加熱最高允許溫度可提高至410420。 塔底溫度比汽化段溫度一般低510。 側(cè)線溫度是該處油氣分壓

51、下側(cè)線產(chǎn)品的泡點(diǎn)溫度。由于在洗滌段以上的塔段中沒(méi)有內(nèi)回流，因此，側(cè)線抽出板上的油氣分壓的計(jì)算時(shí)將所有油料蒸氣計(jì)算在內(nèi)，只將水蒸氣和不凝氣看作是惰性氣。在計(jì)算油氣分壓時(shí)，有時(shí)也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取抽出板上總壓的30%50%近似地作為該處的油氣分壓。 近年來(lái)，對(duì)燃料型減壓塔傾向于用填料取代塔板并采用干式減壓蒸餾技術(shù)。,二、減壓蒸餾的抽真空系統(tǒng) 減壓精餾塔的抽真空設(shè)備可以用蒸汽噴射器（也稱(chēng)蒸汽噴射泵或抽空器）或機(jī)械真空泵。蒸汽噴射器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，使用可靠而無(wú)需動(dòng)力機(jī)械，而且水蒸氣在煉廠中也是既安全又容易得到的。因此，煉油廠中的減壓塔廣泛地采用蒸汽噴射器來(lái)產(chǎn)生真空。,常減壓蒸餾裝置常用的抽真空

52、系統(tǒng)的流程 減壓塔頂出來(lái)的不凝氣、水蒸氣和由它們帶出的少量油氣首先進(jìn)入一個(gè)管殼式冷凝器。水蒸氣和油氣被冷凝后排入水封池，不凝氣則由噴射器抽出從而在冷凝器中形成真空。由一級(jí)噴射器抽來(lái)的不凝氣再排入一個(gè)中間冷凝器，將一級(jí)噴射器排出的水蒸氣冷凝。不凝氣再由二級(jí)噴射器抽走而排入大氣。為了消除因排放二級(jí)噴射的蒸汽所產(chǎn)生的噪音以及避免排出的蒸汽的凝結(jié)水灑落在裝置平臺(tái)上，常常再設(shè)一個(gè)后冷器將水蒸氣冷凝而排入水阱，而不凝氣則排入大氣。圖762中的冷凝器是采用間接冷凝的管殼式冷凝器，故通常稱(chēng)為間接冷凝式二級(jí)抽真空系統(tǒng)。,常減壓蒸餾在煉油工業(yè)中的重要作用與地位,它的加工能力代表煉油廠的加工能力。 是原油的第一道加

53、工過(guò)程，也叫做一次加工。 它是用物理方法蒸餾，將原油按不同的沸點(diǎn)范圍分離成不同的餾分。 煉油其他裝置的原料均由蒸餾提供原料。,石油精餾的特點(diǎn),石油是烴類(lèi)和非烴類(lèi)的復(fù)雜混合物，石油精餾是復(fù)雜系精餾，分餾精度要求不高。 煉油工業(yè)是大規(guī)模的工業(yè)，處理量大，對(duì)精餾在工藝、設(shè)備、成本、安全等方面有一定要求。,常減壓蒸餾工藝流程,采用初餾塔的因素,原油的含砷量，使鉑重整催化劑中毒。 原油的輕餾分含量，減小通過(guò)換熱器和管路的阻力。 原油脫水效果。 原油的含硫量和含鹽量，減少對(duì)常壓塔的腐蝕。,原油蒸餾塔的工藝特征,1、復(fù)合塔 2、汽提塔和汽提段（在沸器） 3、全塔熱平衡 4、恒分子回流的假定完全不適用,原油蒸

54、餾工藝流程的類(lèi)型,我國(guó)原油蒸餾工藝流程按煉油廠類(lèi)型不同，可大致分為三大類(lèi)。 （一）燃料型 （二）燃料-潤(rùn)滑油型 （三）燃料-化工型,常減壓蒸餾原料及產(chǎn)品特點(diǎn),原油在進(jìn)入常減壓蒸餾裝置前，首先進(jìn)行脫鹽脫水。 在常壓塔得到： 常壓塔頂：石腦油（汽油餾分）： 因?yàn)樾镣橹档涂梢宰鳛槿軇┯?；催化重整原料?常一線：航空煤油（煤油）： 根據(jù)原油性質(zhì)不同，生產(chǎn)不同的煤油。 常二線：柴油 一般生產(chǎn)0#柴油 常三線：重柴油：20#重柴油,在減壓塔得到： 餾分范圍為（350500）的蠟油 1、在不同的側(cè)線得到各個(gè)餾分，作為生產(chǎn)潤(rùn)滑油原料?；?qū)⒏鱾€(gè)餾分混合，特點(diǎn)：凝固點(diǎn)高，分子量大，作為：催化裂化原料，加氫裂化原料

55、。 2、在減壓塔底得到渣油，根據(jù)原油的性質(zhì)可以作為：燃料油，延遲焦化原料，生產(chǎn)瀝青的原料。,常減壓蒸餾主要操作條件,常壓塔 溫度：原油經(jīng)換熱后達(dá)到300左右，進(jìn)入常壓加熱爐，原油被加熱到360380進(jìn)入常壓塔進(jìn)行蒸餾。塔頂100130 ，常一線（煤油）200 左右，常二線（柴油）280 左右，常三線（重柴油）340 左右。 壓力：塔頂在0.10.16Mpa下操作。,減壓塔 溫度：常壓塔底油 350左右進(jìn)入減壓加熱爐，被加熱到380400進(jìn)入減壓塔進(jìn)行蒸餾。 壓力：減壓塔頂殘壓一般在2060mmHg。,減壓塔的工藝特點(diǎn),塔頂和塔底縮徑 塔底縮徑：縮短渣油在塔內(nèi)的停留時(shí)間 塔頂縮徑：使塔內(nèi)氣相負(fù)荷

56、均勻 一般使用填料 燃料型減壓塔有23個(gè)側(cè)線 潤(rùn)滑油型減壓塔有45個(gè)側(cè)線,減壓精餾塔的一般工藝特征 1.降低從汽化段到塔頂?shù)牧鲃?dòng)壓降 2.降低塔頂油氣流出管線的流動(dòng)壓降 3.控制減壓爐出口溫度 4.減壓塔的塔底氣提量比常壓塔大 5.縮短渣油在減壓塔內(nèi)的停留時(shí)間,“干式”減壓特點(diǎn),塔頂殘壓在1020mmHg 一般在塔底不注水蒸汽 塔用填料 爐管擴(kuò)徑 大直徑低速轉(zhuǎn)油線 燃料型減壓塔使用該技術(shù),催化裂化分餾塔 分餾塔底部設(shè)有脫過(guò)熱段，使上升至上部的油氣溫度降低到飽和溫度，以便進(jìn)行精餾，同時(shí)避免高沸點(diǎn)的油漿使塔板結(jié)焦。,焦化分餾塔,分餾精確度要求不高。,第八章 熱加工過(guò)程,焦炭化過(guò)程 減粘裂化 熱裂化

57、 臨氫熱轉(zhuǎn)化,石油烴類(lèi)的熱反應(yīng) 渣油熱加工過(guò)程的反應(yīng)溫度一般在400550 之間，主要有兩類(lèi)反應(yīng)：裂解反應(yīng)（吸熱），縮合反應(yīng)（放熱反應(yīng)）。 烷烴：C-C鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴。C-H鍵斷裂生成碳原子數(shù)保持不變的烯烴和氫。 環(huán)烷烴：烷基側(cè)鏈的斷裂和環(huán)烷環(huán)的斷裂。 芳香烴：脫氫縮合反應(yīng)，生成環(huán)數(shù)較多的芳烴，直至生成焦炭。,環(huán)烷芳香烴：環(huán)烯烴，芳香烴，高分子的多環(huán)芳香烴。 烯烴：與其他烴類(lèi)交叉反應(yīng)。 膠質(zhì)和瀝青質(zhì)：主要發(fā)生縮合反應(yīng)生成焦炭。 烴類(lèi)的熱反應(yīng)是一種復(fù)雜的平行順序反應(yīng)，這些平行的反應(yīng)不會(huì)停留在某一階段上，而是繼續(xù)不斷地進(jìn)行下去，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，一方面，由于裂解反應(yīng)生成分子越來(lái)越

58、小，沸點(diǎn)越來(lái)越低的烴類(lèi)，另一方面，由于縮合反應(yīng)生成分子越來(lái)越大的稠環(huán)芳香烴。高度縮合的結(jié)果就產(chǎn)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，最后生成碳?xì)浔群芨叩慕固俊?渣油熱反應(yīng)的特點(diǎn)： 渣油熱反應(yīng)比單體烴更能能反映出平行順序反應(yīng)的特征。 渣油熱反應(yīng)時(shí)容易生焦，除了由于渣油自身含有較多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)外，還因?yàn)椴煌宓臒N類(lèi)之間的相互作用促進(jìn)了生焦反應(yīng)。 渣油在熱分解過(guò)程中的相分離問(wèn)題。 熱反應(yīng)通常表現(xiàn)為吸熱。（分解反應(yīng)占主導(dǎo)） 反應(yīng)深度小時(shí)，為一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)深度較大時(shí)，不再符合一級(jí)反應(yīng)規(guī)律。,焦炭化過(guò)程 焦炭化過(guò)程是以渣油為原料，在高溫（500550 ）下進(jìn)行深度熱裂化反應(yīng)的一種熱加工過(guò)程。反應(yīng)產(chǎn)物有，氣體、汽油、柴油、蠟油

59、和焦炭。 減壓渣油經(jīng)焦化過(guò)程可以得到7080的餾分油，焦化汽油和焦化柴油中不飽和烴含量高，而且含硫、含氮等非烴類(lèi)化合物的含量也高，因此，安定性差，必須經(jīng)過(guò)加氫精制才能作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。焦化蠟油主要是作為加氫裂化或催化裂化的原料，有時(shí)也用于調(diào)和燃料油，焦炭除作為燃料外，還可用作高爐煉鋼用。焦化氣體作燃料或石油化工原料。,特點(diǎn)：是渣油輕質(zhì)化過(guò)程，可以加工殘?zhí)恐导爸亟饘俸亢芨叩母鞣N劣質(zhì)渣油，過(guò)程簡(jiǎn)單、投資和操作費(fèi)用低。但焦炭產(chǎn)率高、液體產(chǎn)物的質(zhì)量差。 主要工業(yè)形式有延遲焦化和流化焦化。 延遲焦化的工藝流程：,減粘裂化 是一種以渣油為原料的淺度熱裂化過(guò)程。把重質(zhì)高粘度渣油通過(guò)淺度熱裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為較低粘度和較低傾點(diǎn)的燃料油。 工藝流程：,渣油減粘過(guò)程的反應(yīng)深度： 液相條件下進(jìn)行反應(yīng)，容易產(chǎn)生縮合產(chǎn)物。 渣油是膠質(zhì)分散體系，熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致分散相和分散介質(zhì)間的相容性變差。是減粘裂化反應(yīng)深度的主要限制因素。 采用芳香性強(qiáng)的催化裂化柴油或澄清油作為稀釋劑。 在減粘裂化初期，渣油的粘度隨著轉(zhuǎn)化率的增大而逐漸降低，當(dāng)