（化学工程专业论文）提高原油蒸馏轻油和蜡油收率工艺研究.pdf

摘要 轻油和蜡油是南阳精蜡厂的经济支撑点，提高轻油和蜡油的产率对南阳 石蜡精细化工厂的生存与发展意义重大。本文以南阳石蜡精细化工厂6 2 万吨 装置为基础，主要对关键设备常压塔和减压塔进行了改造，并对破乳剂、柴 油降凝剂、原油强化蒸馏剂、柴油抗乳化剂等化工助剂进行了筛选，旨在提 高轻油和蜡油收率。 为优化电脱盐操作参数，提高脱盐、脱水率，优选出高效的原油破乳脱 盐剂品种一s h 9 9 2 ，脱盐率提高了4 ，脱水率提高了1 2 4 ，为提高产品收率 创造了条件。 为提高柴油收率，筛选出了p c h 降凝剂，p c t t 降凝效果一般，但冷滤点 可降低34 c 。工业应用试验结果表明：p c h 降凝剂其降凝、降冷滤点效果较好， 调合柴油凝点、冷滤点均符合国标要求。 为提高原油总拔出率，筛选出适宜的原油蒸馏强化剂g x 一3 0 1 。从小试实 验和三次工业应用试验看，6 x 一3 0 1 强化蒸馏剂对南阳原油有较好的强化蒸馏 作用，其加剂量在1 2 0 m g l 左右( 相对原油) 可平均提高柴油、蜡油的收率 1 个百分点。 为解决柴油碱洗乳化问题，筛选出o a 一1 柴油抗乳化剂。使用o a 一1 剂后， 柴油乳化液量明显减少，柴油及碱渣之间有明显的分界层；碱渣含油量减少， 仅为1 8 4 m g l ；碱用量减少4 0 ，碱渣量相应减少了1 3 ；每年可减少柴油 损失2 5 1 吨。 对常压和减压塔进行了一系列改造，将常压塔初顶油气注入口需上移至 第2 0 2 1 层塔板之间，将原f 1 型浮阀塔盘更换新型高效s u p e r v l 浮阀塔板。 减压塔新增加一条侧线，减压塔进料改为双切向环流进料初始分布器，应用 z u p a k 2 5 0 y 型填料、新型汽液分布器等高效塔内件。常压塔在大幅度提高处 理能力的同时，分离精确度有所改善，减压塔各侧线产品质量提高，常、减 压馏分油收率均得到提高。 实施以上措施后轻油收率提高了1 4 9 ，蜡油收率提高了4 5 7 ，装置 总拔出率提高了1 2 5 ，实现效益2 6 1 万元，达到或超过预期目标。 关键词：蒸馏，化工助剂，轻油，蜡油，收率 a b s t r a c t l i g h to i la n dw a xo i l a r et h eb a c k b o n eo fn a i l y a n gw a xf i n ec h e m i c a l p l a n t s ( n w f c p ) e c o n o m y ，s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt oi n c r e a s et h ey i e l do fl i g h to i la n d w a xo i lf o rt h es u r v i v a la n dd e v e l o p m e n to fn w f c rd i s t i l l a t i o nu n i ti st h em a i n p r o c e s sf o ro i lt ob ep r o c e s s e df u r t h e r i nt h i st h e s i s ，c h e m i c a la s s i s t a n t ss u c ha s d e m u l s i f i e r , p o u r - p o i n td e p r e s s a n to fd i e s e lo i l ，e n h a n c e dd i s t i l l a t i o na g e n to fc r u d eo i l ， d e m u l s i f i e rf o rd i e s e lo i le t c w e r ee v a l u a t e d t h em a i np r o c e s s e so fa t o m o s p h e r i c d i s t i l l a t i o na n dv a c u u md i s t i l l a t i o nw e r ei n n o v a t e dt oi m p r o v et h ey i e l do f l i g h to i la n d w a x o i l i no r d e rt oo p t i m i z et h eo p e r a t i o np a r a m e t e ro fe l e c t r i cd e s a l t i n gt oe n h a n c et h e r a t i oo fd e s a l t i n ga n dd e h y d r a t i o n ，at y p eo f d e m u l s i f i e r - d e s a u l t e r , s h 9 9 2 ，w a ss e l e c t e d b yu s i n gs h 9 9 2 t h er a t i oo fd e s a l t i n gi n c r e a s e d4 a n dt h er a t i oo fd e h y d r a t i o n i n c r e a s e1 2 4 i no r d e rt oi n c r e a s et h ed i e s e lo i ly i e l d ，ap o u r - p b i n td e p r e s s a n to fd i e s e lo i l ，p c h w a ss e l e c t e d a l t h o u g hi th a sl i t t l ee f f e c to n v i s b r e a k i n g ，i tm a k e st h ec o l df i l t e r p l u g g i n gp o i n td e c r e a s e db y3 。c i n d u s t r i a le x p e r i m e n tr e s u l ts h o w e dt h a tp c hh a da s a t i s f y i n ge 自融c to nv i s b r e a k i n ga n dd e c r e a s i n gt h ec o l df i l t e rp l u g g i n gp o i n t w h i c h m a k e st h ec o m p o u n dd i e s e lo i lm e e tt h en a t i o n a ls t a n d a r d ak i n do f e n h a n c e dd i s t i l l a t i o na g e n to f c r u d eo i l ，g x - 3 0 1w a ss e l e c t e dt oi n c r e a s e t h eg e n e r a le v u l s i o nr a t i oo fc r u d eo i l l a b o r a t o r ya n di n d u s t r i a le x p e r i m e n tr e s u l t s s h o w e dt h a ta d d i t i v eg x - 3 0 1h a sb e t f e re f f e c to nd i s t i l l a t i o no fc r u d eo i la n d1 2 0p p m a d d i t i v eg x 一3 0 1c a l li n c r e a s et h ed i e s e lo i la n dw a xo i ly i e l d1 i no r d e rt or e s o l v e 血ep r o b l e mo fd i e s e lo i le 眦l s i f i c a t i o na f t e ra l k a l i w a s h i n g d e m u l s i f t e rf o rd i e s e lo i l ，o a - 1w a ss e l e c t e d a f t e ri tw a su s e d ，t h eq u a n t i t yo f d i e s e lo i l e m u l s i f i c a t i o nw a ss i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d t h e r ei sas e p a r a t e dl a y e rb e t w e e nd i e s e lo i l a n da l k a l is e d i m e n t t h eq u a n t i t yo fd i e s e lo i li na l k a l is e d i m e n tw a sd e c r e a s e ds h a r p l y t o1 8 4p p m t h eq u a n t i t yo fa l k a l ic o n s u m p t i o nw a sr e d u c e db y4 0p e r c e n ta n dt h e q u a n t i t yo fa l k a l is e d i m e n tw a sr e d u c e db yo n et h i r d t h el o s so fd i e s e lo i lc a nb e d e c r e a s e db y2 5 1t o n sa n n u a l l y t h ea t o m o s p h e r i ca n dv a c u u md i s t i l l a t i o nt o w e r sw e r ei m p r o v e dal o t t h es p r u e o fo i la n dg a si nt h et o po fa m a o s p h e r et o w e rw a sm o v e dt ot h ep o s i t i o nb e t w e e nt h e 2 0 t ha n d2 1 t hf l o o r t h ef 1t y p eb o n d so f f l o a tv a l v et o w e rw e r er e p l a c e db yn e w t y p e b o n d ss u p e r - v 1 t h ed i s m b u t i n gd e v i c ef o rs t o c ki nv a c u u mt o w e rw a sc h a n g e dt o t w oc u i n gd i r e c t i o na n dc i r c u m f l u e n c et y p e n e wt y p eo fh i g he f f e c t i v ef i l l i n g ， z u p a k2 5 0 yw a su s e d n e wt y p eo fv a p o ra n dl i q u i dd i s t r i b u t i n gd e v i c ew a su s e d t h r e er i s i n gv a p o rp i p e sw e r ea d d e d a l lo f t h e s es t e p sm a k et h ep r o c e s s i n gc a p a c i t yo f a t m o s p h e r et o w e ra n dt h es e p a r a t i n gp r e c i s i o ni m p r o v e d t h ep r o d u c tq u a l i t yo fe a c h s i d e t r a c ko fv a c u u mt o w e rw a si m p r o v e d t h eo i ly i e l di nb o t ha t o m o s p h e r i ca n d v a c u u md i s t i l l a t i o nt o w e r sw a si m p r o v e d a f t e rt h ea b o v em e t h o d sw e r ep u ti n t op r a c t i c e t h er a t i oo fl i g h to i lw a si n c r e a s e d 1 4 9 a n dt h er a t i oo f w a xo i lw a si n c r e a s e do 5 7 t h eg e n e r a le v u l s i o nr a t i oo f c r u d e o i lw a si n c r e a s e d1 2 5 t h i sb r o u g h tn w f c p p r o f i to f 2 6 1m i l l i o nr m be v e r yy e a r k e y w o r d s ：d i s t i l l a t i o n ，c h e m i c a la s s i s t a n t ，l i g h to i l ，w a xo i l ，y i e l d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘茔 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者躲彳彩影签字嗽埘年加r 目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫建盘茎 有关保留、使用学位论文的规定。特授 权盘鲞盘茎 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采 用影印、缩印或扫描等复印手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：矽年 彳易影 髟月步日 导师虢名缸施 签字日期：芍年莎月d 日 j ，u 天津大学工程硕士论文第二章 第一章文献综述 常减压蒸馏是原油加工的第一道工序，利用精馏原理将原油在分馏塔内分离 成各种油品和下游加工装置的原料。所谓的原油一次加工，就是指原油蒸馏而言。 借助于蒸馏过程，可以按所制定的产品方案将原油分割成相应的直馏汽油、煤油、 轻柴油或重柴油馏分及各种润滑油馏分等。这些半成品经过适当的精制和调配便 成为合格的产品。 常减压蒸馏装置是深度加工的基础装置，其效益不仅在本装置上体现出来， 更重要的体现在下游深加工装置、产品调合及整个炼厂的综合效益上。 溶剂油价位高，市场需求量较大。石脑油经改质后可生产低烯烃、高辛烷值 汽油调和组分。直馏柴油加工流程短，成本低，性能稳定，品质优良，与经精制 后的催化柴油调合可提高精蜡厂成品柴油的质量，是该厂的主导产品和效益产品 之一。近十年来，随着柴油发动机的发展，特别是电喷技术的应用，加上柴油的 体积发热值大的优势，对柴油的需求量不断增长，国内消费年均增长率达1 0 0 4 ， 高于汽油，从柴油构成看，轻柴油约占柴油总量的9 8 ，轻柴油由直馏柴油、催 化裂化柴油、加氢精制柴油等构成，其中直馏柴油约占轻柴油总量的5 7 ，是柴 油的主要组成部分。2 0 0 3 年，精蜡厂直馏柴油占厂年度柴油总量的6 3 。因此， 研究增产轻油技术，对提高该厂柴油产量具有重要的技术经济价值。 精蜡厂糠醛、酮苯装置原料量不足，不能满负荷运转，其经济效益不能充分 发挥，提高蜡油产量可最大限度地满足两套装置的原料需求，从而多产适销对路 的润滑油和价格高、市场紧俏的石蜡、特种蜡产品。集团总公司针对我国减压渣 油中 5 0 0 馏分含量普遍偏高( 约为1 0 1 5 ) 的现状，明确提出把减压渣油中 5 0 0 c 馏分含量降至5 以下的奋斗目标。该厂原油从实沸点切割点来看，即使 将过汽化油收率计算在内最多只达5 1 0 。c 左右，而国外同类装置即使以润滑油料为 基准，也己切至接近5 5 09 c 。从渣油5 0 0 。c 含量来比，我厂在7 1 0 左右。而先 进的则在2 5 左右，深入研究增产蜡油技术，同样具有重要的技术经济价值。 在原油性质不变的情况下，提高产品收率通鬻采取以下措施： ( 1 ) 优化装置操作条件 天津大学工程硕士论文第二章 优化常、减压蒸馏系统关键工艺参数，寻找轻油、蜡油收率最大时的最佳操 作条件，实施优化控制。 ( 2 ) 改造分馏塔，提高分馏效率 改造常压塔，提高常压塔分馏效率，侧线产品馏程重叠减少，产品收率提高： 减压塔增加侧线，具备生产7 0 # 微晶蜡原料的能力，其它侧线产品馏程范围变窄， 比色号降低，质量提高，减压蜡油收率提高 ( 3 ) 虑用化学助剂 筛选高效原油破乳剂、脱盐荆，优化电脱盐操作参数，提高脱盐脱水率，为 提高产品收率创造条件；筛选感受性好，既能降低柴油凝点，又能降低柴油冷滤 点的柴油低温流动性改进剂( 简称柴油降凝荆) ，确定合适的加剂量，提高柴油收 率；筛选适宜的原油蒸馏强化剂，确定合适的加剂量，考察对产品收率、质量的 影响。筛选柴油抗乳化剂，优化柴油精制系统操作，降低柴油乳化损失。 精蜡厂蒸馏装置的产品，常压部分主要包括：石脑油、溶剂油、直馏柴油和 常四线油，其中石脑油、溶剂油、直馏柴油称为“轻油”。减压部分主要包括：减 减六线油，其中减二、三、四、五线称为减压蜡油( 简称“蜡油”) ，作糠醛 精制、酮苯脱蜡脱油装置原料，生产润滑油、蜡产品。减六线作催化裂化原料， 常四线、减一线既可作催化裂化原料，又可作化工厂原料。 2 0 0 3 年，该厂轻油收率为2 4 3 ，蜡油收率为2 2 5 ，装置总拔出率为6 55 。 根据原油评价，轻油、蜡油收率分别达2 8 、2 6 ，总拔达6 8 。实际收率和总 拔出率与原油评价有一定差距。 1 1 常减压蒸馏原理 1 1 1 原油预处理 原油是极其复杂的混合物，由于原油中含有盐类等杂质，在蒸馏前还需 进行原油的预处理一一原油电脱盐脱水。 1 1 1 1 原油含水、含盐的影响 水的汽化潜热很大，原油若含水就要增加加工过程的燃料和冷却水的消 耗。原油中永汽化后体积急尉增加，导致蒸馏过程波动影响正常操作，造成 耗。原油中水汽化后体积急剧增加，导致蒸馏过程波动影响正常操作，造成 天津大学工程硕士论文第二章 系统压力降增大；管壁上形成盐垢而影响传热，增加燃料消耗，严重时使流 动压降增大，甚至使炉管或换热器堵塞，造成装置停工事故。盐类氯化物中 的氯化镁、氯化钙能水解生成氯化氢，溶于水中形成盐酸，严重地腐蚀一次 和二次加工装置设备。 1 1 1 2 乳化原理 原油中含有水，同时也含有胶质、沥青质等天然乳化剂。原油在开采和 输送过程中，由于剧烈扰动，使水以微滴状态分散在原油中，原油中的乳化 剂靠吸附作用浓集在油水界面上，组成牢固的分子膜，形成稳定的乳化液。 乳化液的稳定程度，取决于乳化剂性质、浓度、原油本身性质、水分散程度、 乳化液形成时间长短等因素。机械强烈的搅动，乳化剂农度高，原油粘度大， 乳化液形成的时间长，将增加乳化液的稳定程度。 1 1 1 3 交直流电脱盐原理 常用电脱盐有交流电脱盐、交直流电脱盐、高速电脱盐等。精蜡厂采用 交直流电脱盐技术。 交直流电脱盐采用单相半波整流直流电源设备和垂直变极距电极板，在 同样的电压下，由于极板的间距不同，自上而下形成强、中、弱三个直流电 场，同时由于采用单相半波整流，正负极板上的电压均为交替出现，使极板 下端与油水界面之间形成一交变电场，该电场强弱随界面高低而发生变化， 一般按弱电场控制，以直流电场为主，兼有交流弱电场作用。 原油自罐底部进入罐以后以分散形式先进入连续相水相，洗涤沉降原油 中的少量固体盐类和泥沙，并充分溶解盐类，随后依次通过两个电场。在交 变弱电场中，可使原油中的一部分较大颗粒的水滴聚结脱除( 原理如前所述) ； 通过直流电场时，原油中的含盐水滴在电场力的作用下同样产生偶极性，相 邻水滴也相互吸引复合，只是电场不交变。由于电极板为垂直布置，产生偶 极性，或在原油输送过程中由于摩擦作用带有一定量正负电荷的水滴在电场 力作用下分别向正负极板移动，即产生了横向“电泳”现象。而油流和水滴 沉降是上下运动，这就比交流电场大大增加了水滴复合机率，“电泳”还使更 小的水滴在一定情况下抵达极板，获得电荷后迅即弹回，并反向移动，这就 7 天津大学工程硕士论文第二章 是直流电脱鼓脱水率比交流高的原因之一。另外，强中弱三个直流电场垂直 上下布置，还便于原油在上升过程中随含水量的减小而获得较高的电场力， 从而提高脱盐脱水率。 1 1 1 4 影响电脱盐效率的主要因素 原油电脱盐脱水是一个乳化液的破乳化沉降分离过程，它是通过加热、 加化学药剂和高压电场等三种措旌使乳化液破乳，再经沉降分离。因此，影 响电脱盐效率的因素主要是这几个方面，即温度、破乳剂、电场强度、原油 在电场中停留时闯和注水量。其中最主要的因素是破乳剂的影响 破乳剂不仅影响脱盐率，而且还影响脱盐排水中的含油量。由于破乳剂 是通过到达油水乳化液的界面，破坏其乳化膜而达到破乳的作用的，因而破 乳剂的浓度、注入量、注入点、破乳剂与原油的混合等都直接影响着脱盐效 果的好坏。 破乳的重要手段之一是加入适当的破乳剂。破乳剂本身也是表面活性剂， 但是它的性质是和乳化剂相反的。乳化剂是一种表面活性物质，它能降低两 种液相界面上的表面张力。不同性质的乳化剂可以使乳状液成为水包油型或 是油包水型。原油一般都是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式分散于连 续的油相中，并为原油中所含的天然乳化剂( 如环烷酸、胶质、沥青质等) 所稳定。 各种原油乳状液的稳定性是各不相同的，即使是同一油田的原油也是会 有变化的。它的稳定性大体取决于下列因素： ( 1 ) 所含乳化剂的性质和数量7 ( 2 ) 原油的粘度：高粘度的原油所形成的乳化液不易破坏； ( 3 ) 水相的分散程度：水相的分散程度越高，乳状液越趋向于稳定； ( 4 ) 乳状液形成的时间：时间越长，乳化液越能浓集于油水界面，这种 所谓“老化”的乳状液更为顽固。原油中的天然乳化剂是油包水型的表面活 性剂，所以原油破乳剂就应该是水包油型的表面活性剂。破乳剂的破乳作用 是在油水界面进行的，它能迅速浓集于界面，并与乳化剂竞争，从而夺取其 在界面的位置而被吸附。这样，原有的比较牢固的吸附膜就被减弱、甚至破 坏，小水滴也就比较容易絮凝和聚结，进而沉降切出。目前国内外尚无广谱 天津大学工程硕士论文第二章 效力破乳剂可供工业上通用，因而对每一种原油而言，均要通过具体的实验 评选才能选出一种或几种具有针对性的有效破乳剂型号。其评选标准是破乳 速度快，油水界面清楚，脱后油中含水少，水中含油少，用量少、费用低、 毒性小。也有采用几种破乳剂按一定比例进行复配使用的方法，对于某些原 油，使用这种复配破乳剂，比使用单一破乳剂效果好。 1 1 2 原油蒸馏原理 石油是极其复杂的混合物。要从原油提炼出多种多样的燃料、润滑油和 其他产品，基本的途径一般是：将原油分割成不同沸程的馏分，然后按照油 品的使用要求，除去这些馏分中非理想的组分，或者是经由化学转化，形成 所需要的组分，进而获得一系列合格的石油产品。原油经过蒸馏，可得到相 应的直馏产品的定馏程范围的馏分， 所谓蒸馏就是将一种液体混合物，按其所含组分的沸点或蒸气压的不同， 而分离为轻重不同的各种馏分，或者是分离为近似纯的产品的方法。 炼油厂常用的蒸馏操作分为以下三种类型： ( 1 ) 闪蒸一一平衡汽化 进料以某种方式被加热至部分气化，经过减压设施，在一个容器( 如闪 蒸罐、蒸发塔、蒸发塔的汽化段等) 的空间内，在一定的温度和压力下，汽、 液两相迅即分离，得到相应的气相和液相产物，此过程称为闲蒸。如果汽、 液两相有足够的时间密切接触，达到了平衡状态，则这种汽化方式称为平衡 汽化。 ( 2 ) 简单蒸馏 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，液体即开始气化，生成微量蒸汽。生成的蒸汽当即被引出并经冷 凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸汽并被引出，这种蒸馏 方式称为简单蒸馏。 ( 3 ) 精馏 精馏是进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可得到理想的馏分或几乎 纯的产品，是分离液相混合物的很有效的手段，石油加工采用连续式精馏。 9 天滓大学工程硕士论文第二章 由于原油是一个极其复杂的混合物，组分难以计算，并且其中各个组分 的含量又极难测定，所以要把它们精密地进行分离常常是不可能的，一个由 精馏段及提馏段组成的简单塔，只能将混合物分成两个产品，如果要将混合 物分成若干产品时，塔的数目仅比产品数目少一个。原油通过常压蒸馏要分 离出汽油、煤油、轻重柴油和重油等五个产品，必然需要四个精馏塔，如图 卜1 所示。这在投资、操作费用方面都是不经济的，但如果将这四个塔的精 馏段叠合在一起成为个塔，此塔进料段以下部分则是塔1 的提馏段，这样， 除去汽油和重油分别由此复合塔的顶部及底部导出外，其余产品以侧线的形 式抽出。这种结构的复合塔，实质上是选定了一种混合物的分离方案，即按 馏分挥发度递升的原则，由各简单塔的塔底依次分出液态产品，由于复合塔 不包括塔2 、3 、4 的提馏段，侧线产品中必然会含有相当数量的轻馏分，影 响产品质量和较轻馏分的产率。为此，需在常压塔以外设侧线产品的提馏段， 即复合汽提塔。 在操作时各塔是相互联系的，所以分析菜一个塔的操作还需要同时分析 其相邻的塔的操作情况。现以塔3 为例进行分析，如果相邻的下一塔( 塔2 ) 塔顶产物的浓度发生变化，塔3 的进料浓度也就变化。根据二元精馏过程的 分析可知，当两段的板数固定，回流比不变时，如果进料浓度小，塔3 的顶 部及底部产品中，低沸点物均同时减少，上一塔( 塔4 ) 对塔3 的影响主要 通过两个方面，即回流量的大小和回流的组成。 原油的分割，通常是控制产品的初馏点和干点。在产品中，如果混有数 量不大的轻馏分，将会使产品的初馏点降低很多；反之，如果混有数量不大 的重馏分，则产品的干点会急剧上升。因此，原油蒸馏塔的操作主要是控制 各馏分中的头尾两端轻重馏分的含量。一般来说，最重的馏分沿塔高向上浓 度下降很快，在塔顶产品中几乎不存在，同样，沸点最低的馏分，自上而下， 浓度下降也很快，几乎不到塔底去，也就是说，假如这个塔的进料含有较多 的重馏分，最重馏分全部集中在塔底产品中，势必影响整个产品的干点，调 节本塔回流量来改变侧线馏分的干点是没有什么作用的，而要调节下一塔的 回流量( 即调节侧线抽出量或下面循环回流的量) 以改变此塔的进料组成， 侧线馏分的初馏点，主要取决于此馏分中最低沸点馏分的含量，而此窄馏分 1 0 天津大学工程硕士论文第二章 按挥发度来排，在原油中属于中间馏分，因此可以用改变本塔的进料改变 上、下段的回流量来调节。 原油 图1 1 糈馏原理图 f i g 1 - - 1d i s t i l l a t i o ns c h e m a t i cd i a g r a m 汽油 回流 1 1 3 原油蒸馏工艺流程 原油的常减压蒸馏流程，是以精馏塔和加热炉为主体而组成的所谓管式 蒸馏装置。经过脱盐、脱水的原油( 一般要求原油含水 0 5 、含盐 1 0 毫克升) 由泵输出，流经一系列换热器，与温度较高的蒸馏产品换热，再 经管式加热炉被加热至3 7 0 。c 左右，此时原油的一部分己汽化，油汽和未汽 化的油一起经过转油线进入一个精馏塔。此塔在接近大气压力之下操作，故 称常压( 精馏) 塔，相应的加热炉就称作常压( 加热) 炉。原油在常压塔里 进行精馏。从塔顶馏出汽油馏分或重整原料油，从塔侧引出煤油和轻、重柴 油等侧线馏分。塔底产物称常压重油，一般是原油中沸点高于3 5 0 。c 的重组 分，原油中的胶质、沥青质等也都集中在其中。为了取得润滑油料和催化裂 化原料，需要把沸点高于3 5 04 c 的馏分从重油中分离出来。如果继续在常压 下进行分离，则必须将重油加热至四、五百度以上，从而导致重油，特别是 其中的胶质、沥青质等不安定组分发生较严重的分解、缩合等化学反应。这 不仅会降低产品的质量，而且会加剧设备的结焦而缩短生产周期。为此，将 常压重油在减压条件下进行蒸馏，温度条件限制在4 2 0 。c 以下。减压塔的真 天津大学工程硕士论文第二章 空度般在7 0 0 m m 汞柱左右或更高，塔是由塔顶的抽真空系统造成的。从减 压塔顶逸出的主要是裂化气、水蒸气以及少量的油汽，馏分油则从测线抽出。 减压塔底产品是沸点很高( 约5 0 06 c 以上) 的减压渣油，原油中绝大部分的 胶质、沥青质都集中于其中。减压渣油可作锅炉燃料、焦化原料，也可以进 一步加工成高粘度润滑油、沥青或催化裂化原料。 1 1 4 原油蒸馏分馏塔 分馏塔是原油蒸馏过程的核心设备。分馏塔的工艺条件和结构及内件， 决定着产品质量、收率和拔出率。 1 1 4 1 分馏塔的结构及内件 分馏塔的结构及内件是根据产品方案和产品收率与分流操作的工艺条件 结合起来综合考虑确定的。常压塔的内部结构一般分塔顶冷凝换热段、分馏 段、中段回流换热段和进料以下的提馏段。减压塔则多了一个或两个洗涤段。 常压塔换热段的塔板型式一般与分馏段塔板相同，层数多数为3 4 层。提馏 段有用圆泡帽塔板的，也有用浮阕塔板的。分馏段是常压塔的主要部分，一 浮阀塔板居多。常压塔一般除塔顶出产品外，有3 4 个侧线出产品，另外， 为了取走剩余热量，设一个塔顶冷回流和或循环回流及2 3 个中段回流。 由于产品多，取热量大，故全塔塔板总数较多，一般有4 2 4 8 层。 减压塔结构与装置类型有关。润滑油型减压塔由于对馏分的馏程宽度有 较高要求，故其塔板总数多于燃料型减压塔。 分馏塔的内件主要是塔板和填料。我国原油蒸馏塔上采用的塔板有浮阀 塔板，文丘里型浮阕塔板、圆型泡帽塔板、伞型泡帽塔板、浮动舌型塔板、 网孔塔板以及条型浮阀塔板等多种形式。 1 1 4 2 分馏塔的工艺条件 分馏塔的工艺条件主要有分馏塔的温度、压力及回流比等。塔的闪蒸段 压力由塔顶压力和闪蒸段以上塔板总压降确定。减压塔顶压力主要由抽真空 器的能力决定。不论常压塔还是减压塔，其闪蒸段压力的降低，均意味着在 相同气化率下，炉出口温度可降低，从而降低燃料消耗。 天津大学工程硕士论文第二章 分馏塔内的回流量是工艺条件中最关键的因素。回流量的大小要满足下 列几方面的要求：一是要取走全部剩余的热量，使进出全塔热量平衡；二是 不仅要使塔内各段的内回流量大于各段产品分馏需要的最小回流量，而且要 使各段塔板上的气、液负荷量处于各塔板的适宜操作范围内，以保证平衡操 作。 1 1 5 影响原油蒸馏产品收率的因素 原油蒸馏的目的是把原油分离成不同的目的产品，因此如何最大限度提 高目的产品收率则是原油蒸馏的主要目标。影响蒸馏产品收率的因素主要有 以下三个方面：原油性质、操作条件及分馏塔的结构。 l 。2 糟蜡厂常减压蒸馏装置 1 2 1 装置概况 常减压蒸馏装置由四川石油勘察设计院设计，于1 9 9 2 年1 0 月建成投产， 设计加工能力5 0 万吨年。为提高原油加工深度，增加产品品种，1 9 9 6 年 由洛阳石化工程公司设计对该装置进行了减压炉炉管三级扩径，转油线采用 低流速技术，减压塔加高增加减五线等，装置由“燃料型”转变为“燃料一 润滑油型”。2 0 0 4 年9 月，对装置进行了产品结构优化技术改造，其中常压 塔l 2 9 层塔盘更换为船型浮阀，减压塔新增侧线出减六线，控制系统改为 d c s 集散型控制系统等。改造后加工能力提高到6 5 万吨年。目前，装置可 生产石脑油、溶剂油、煤油、柴油等产品，并为下游装置提供石蜡、微晶蜡、 润滑油、减压渣油、催化裂化原料等中间原料及产品。装置采用典型的“三 塔两炉”工艺流程，主要由电脱盐脱水、常压蒸馏、减压蒸馏、常减压加热 炉、换热系统等部分组成，主要设备包括初馏塔、常压塔( 包括附属汽提塔) 、 减压塔( 包括附属汽提塔) 常压炉、减压炉、冷换设备、机泵，容器等。 1 2 2 工艺流程简述 由装置外来的5 0 。c 原油经换热至1 2 0 后进电脱盐脱水系统，经过脱盐 脱水进入初馏塔，初馏塔顶油气( 以下简称“初顶油气”) 进常压塔，初馏塔 天津大学工程硕士论文第二章 底油( 以下简称“初底油”) 经换热至2 8 0 。c 后进常压炉加热，加热到3 6 5 。c 后进常压塔，原油经常压塔分离成石脑油、常一常四线油，常压塔底油经 减压炉加热至3 9 0 。c 后进减压塔，分离成减一减五线油，减压渣油去丙烷 脱沥青装置。 表1 1南阳混合原油性质 t a b l e1 1 t h eq u a l i t yo f m i x e dc r u d eo f ff r o mn a n y a n g 坌堑堕旦坌塑箜墨 混合原油的组成 魏岗：双河= 1 ：1 7 密度km3(20。c)867 a p i 度 3 2 7 运动粘度8 0 。c 1 0 - b 1 m m 2 s5 0 3 7 4 残炭m 4 2 1 酸值 m g k o h g 0 2 9 闪点 6 6 蜡含量 m 2 3 胶质+ 沥青质 m 1 3 8 9 水含量rn02 盐含量m g n a c l l 1 2 4 硫含量 0 2 1 氨含量 o 5 厶 n i m g l 1 7 3 属 v m g l 0 5 含 f e m g l 1 7 3 量pb m g l o 5 原油类别 低硫石蜡基 1 2 3 原油性质 精蜡厂蒸馏装置所加工原油为南阳混合原油，主要性质见表1 1 ，实沸 点蒸馏数据见表1 2 。 天津大学工程硕士论文第二章 表1 2南阳原油实沸点蒸馏数据 t a b l e1 2 e x p e r i m e n t a lb o i l i n gp o i n t sb yd i s t i l l a t i o no fc r u d e o i lf r o mn a ny a n g 沸点范围 每馏警率n 气计每馏劳率v w 0 累计 密气孑 h k 6 0 0 5 2068 5 0 0 3 2 2 69 9 1 3 2 9 9 89 9 3 49 3 3 2 损失 0 8 11 0 00 6 61 0 0 0 0 1 3 主要研究内容及主要技术经济指标 1 3 1 主要研究内容 1 3 1 1 筛选合适的化工助剂 1 3 1 2 筛选商效原油脱盐剂( 破乳剂) 筛选高效原油脱盐剂( 破乳剂) ，优化电脱盐操作参数，提高脱盐脱水率 为提高产品收率创造条件。 1 3 1 3 筛选柴油降凝剂 筛选感受性好，既能降低柴油凝点，又能降低柴油冷滤点的柴油低温流 1 5 天津大学工程硕士论文第二章 动性改进剂( 简称柴油降凝剂) ，确定合适的加剂量，提高柴油收率。 1 3 i 4 筛选原油蒸馏强化剂 筛选适宜的原油蒸馏强化剂。确定合适的加剂量，考察对产品收率、质 量的影响。 1 3 i 5 筛选柴油抗乳荆 筛选柴油抗乳化剂，优化柴油精制系统操作，降低柴油乳化损失。 1 3 2 改造分馏塔 1 3 2 1 常压塔 更换塔盘，提高常压塔分馏效率，减少侧线产品馏程重叠，提高产品收率。 1 3 2 2 减压塔 减压塔增加侧线，具备生产7 0 # 微晶蜡原料的能力，其它侧线产品馏程 范围变窄，比色号降低，质量提高，减压蜡油收率提高。 1 3 2 3 优化装置操作 1 3 2 4 回炼减一线 研究实施减一线油进常压塔回炼技术，提高柴油、蜡油收率。 1 3 2 5 优化关键工艺参数 优化关键工艺参数，寻找轻油、蜡油收率最大时的最佳操作条件，实施 优化控制。 1 3 2 6 回收常、减压塔顶瓦斯凝液 研究常压塔、减压塔顶瓦斯凝液回收技术，降低装霞加工损失。 1 4 主要技术经济指标 预计可达到以下主要技术经济指标： 天津大学工程硕士论文第二章 1 4 1 技术指标 1 4 1 1 总目标 轻油收率提高1 5 2 o ，蜡油收率提高o 5 1 o ，装置总拔出率提高 1 0 1 5 。 1 4 1 2 分目标 ( 1 ) 应用高效原油破乳剂、脱盐剂，优化电脱盐操作后，脱盐率提高5 ， 脱水率提高1 0 以上。 ( 2 ) 应用柴油降凝剂后，柴油凝点、冷滤点符合标准要求。 ( 3 ) 应用原油强化蒸馏剂后，5 0 0 5 3 0 。c 前的馏分油拔出率提高1 0 1 2 。 ( 4 ) 减一线回炼后，柴油收率提高l 。5 2 o ，蜡油收率提高l 。0 1 5 。 ( 5 ) 应用柴油抗乳化剂后，柴油碱渣含油量2 0 p p m 。 ( 6 ) 常、减压塔顶瓦斯凝液回收量8 0 。 ( 7 ) 改造常减压塔产品分离精度提高，产品收率提高1 0 以上。 l4 2 经济指标 实现经济效益1 5 0 2 5 0 万元。 天津大学工程硕士论文第二章 第二章化工助剂的筛选 2 1 原油电脱盐破乳剂、脱盐剂的筛选 2 1 1 原油含盐含水多的危害及电脱盐现状 原油含水多会增大常压塔负荷，造成常压塔操作不平稳，严重对发生冲 塔事故，同时还增加装置加热炉燃料油、冷却器冷却水消耗。原油所含盐类 主要是钠、钙、镁的氯化物，这些盐类物质在加热炉、换热器中，随着水分 的蒸发沉积在管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动压降，严重时堵塞 管路，还会水解生成盐酸，造成设备腐蚀。原油含盐、含水多，不但影响装 置操作，还影响产品产率和产品质量。 2 0 0 2 年，该厂电脱盐脱后含盐最高时达2 5m g l ，含水达0 5 ，与工 艺要求相差较大。因此，必须加强脱盐脱水。 2 1 2 原油破乳剂( 脱盐剂) 的实验室筛选 原油电脱盐、脱水是同时进行的，在脱盐、脱水前注入一定量水，使盐 类充分溶解于水中，加入破乳剂在一定温度下使原油破乳，利用高压电场的 作用使水滴聚结而沉静分离。破乳剂是电脱盐、脱水关键因素之一。我厂曾 使用过多种破乳剂，但效果不是很理想。脱盐剂在破乳的同时，可提高原油 中高含量金属离子的脱除率。自2 0 0 3 年5 月，我们开始进行破乳剂、脱盐剂 的筛选及电脱盐工艺操作参数的优化工作。 2 0 0 3 年6 月，我们委托某公司针对南阳原油特点，模拟电脱盐装置工艺 条件，对破乳剂、脱盐剂品种、注入量、注水量、电脱盐温度等进行评定。 2 1 2 1 试验条件 试验方法是以模拟炼油厂电脱盐装置能够适应的工艺条件，对工艺要求 的脱盐剂品种、脱盐剂注入量、电场强度、注水量、混合压降、电脱盐温度 进行评定，并进行条件优化。 天津大学工程硕士论文第- - 章 2 1 2 2 试验设备及试验方法 ( 1 ) 高压交直流电源：0 1 2 k v ( 电源可调) ( 2 ) y s 一1 原油电脱盐试验仪( 可进行温度、电场强度、脱盐剂及注水 量调整、时间设定、单扳机控制) ( 3 ) 原油盐含量分析法： 库仑法( n a c l ) 、滴定法( c a ”、m g ”等) ( 4 ) 原油水含量分析法： 蒸馏法 2 1 2 3 精蜡厂工艺条件 ( 1 ) 原油性质( 从现场提取) 密度：8 6 2 3 k g m 3 含盐( 氯化物) ：1 8 3 7m g l ( 以n a c l 计) 含其它金属：c a ”4 6 6 5 m g l 含水：微量 ( 2 ) 电场强度及电场停留时间 弱电场7 6 0 v c m6 分钟 强电场9 0 5 v c m5 分钟 ( 3 ) 加工量及流程 加工量：7 0 吨h 流程：级脱盐。 2 1 2 4 工艺条件试验 ( 1 ) 脱盐剂品种优选对比 温度： 1 2 0 注水量 2 脱盐剂浓度 1 脱盐剂量 2 0m g l 混合强度：0 0 4 m p a 电场强度及时间弱电场7 6 0v c m 6 分钟 强电场9 0 5v c m5 分钟 流程设置模拟现场流程( 一脱) 试验结果如下： 天津大学工程硕士论文第二章 表2 1 脱盐剂品种优选对比试验结果 t a b l e2 一lt h ec o m p a r i s o nr e s u l to f d i f f e r e n td e s a u l t e r 序号磐鬻m g 脱l 霁( n a c 絮 备注 1s h 9 9 2 微量 2s h 9 3 0 2 微量 3 f c 9 6 1 微量 4a e 7 9 2 0 微量 5f c 9 3 0 0 微量 6 5 8 1 9 3 1 0 _ 8 9 q 3 4 5 3 5 4 3 5 1 3 6 1 3 7 3 结论：在以上五种脱盐剂中，s h 9 9 2 效果较好。 ( 2 ) 混合强度试验 温度： 1 2 0 c 脱盐剂浓度：1 注水量：2 电场强度及时间： 脱盐剂量：2 0 m g ，l 弱电场7 6 0 v c m6 分钟 强电场9 0 5 v e m5 分钟 流程设置：模拟现场流程( 一脱) 试验结果如下： 表2 2混合强度试验结果 脱盐剂型号 混合m 压降p a 脱后脱嚣舻 金属离子，吼 ( 3 ) 注水量试验： 温度： 1 2 0 。c 混合压降：0 0 7 m p a 脱盐剂浓度：1 脱盐剂量：2 0m 班 混合强度：见表2 3 电场强度及时间：弱电场7 6 0v c m6