原油评价与原油蒸馏.ppt

第二章原油评价与原油蒸馏,知识目标：了解原油的评价内容和方法，实沸点蒸馏过程、原油分类方法；了解原油蒸馏过程的作用和地位、发展趋势、主要设备结构和特点；理解实沸点蒸馏曲线、性质曲线和产率曲线的标绘和应用；熟悉原油蒸馏生产过程对原料要求，原油预处理原理和方法，原油蒸馏原理和特点，工艺流程和操作影响因素分析；初步掌握原油蒸馏原理和操作方法。,第一节原油的分类与原油的评价,第六节蒸馏装置能耗及节能,第二节原油预处理,第三节石油及其馏分的汽液平衡,第四节原油常减压蒸馏工艺,主要内容:,第七节原油分馏塔的工艺计算,第五节原油常减压蒸馏装置的操作,本章小结,第一节原油的分类与原油的评价,一、原油的分类（一）化学分类法1.特性因数分类法,原油特性因数分类,2关键馏分分类法,关键馏分的分类标准,关键馏分特性分类,（二）工业分类法,工业分类法分类标准,我国现阶段采用的是关键馏分分类与含硫量分类相结合的分类方法，后者作为对前者的补充。,我国几种国产原油的分类,二、原油的评价,（一）原油评价的内容和方法根据评价目的不同，原油评价分为四类：(1)原油性质分析(2)简单评价(3)常规评价(4)综合评价：原油的一般性质分析原油馏分组成和窄馏分性质直馏产品的切割与分析汽油、煤油、柴油和重整、裂解、催化裂化原料的组成分析。润滑油、石蜡和地蜡潜含量及其性质分析。测定原油的平衡气化数据，作出平衡气化产率与温度关系曲线。,（二）原油实沸点蒸馏及窄馏分性质,原油在实沸点蒸馏装置中按沸点高低被切割成多个窄馏分和渣油。一般按每3%5%取作一个窄馏分。将窄馏分按馏出顺序编号，称重及测量体积，然后测定各窄馏分和渣油的性质。以馏出温度为纵坐标，累计馏出质量分数为横坐标作图，即可得实沸点蒸馏曲线。该曲线上的某一点表示原油馏出某累计收率时的实沸点。所测得的窄馏分性质是组成该馏分的各种化合物的性质的综合表现，具有平均的性质。在绘制原油性质曲线时，假定测得的窄馏分性质表示该窄馏分馏出一半时的性质，这样标绘的性质曲线就称为中比性质曲线。,（三）直馏产品的性质及产率曲线,直馏产品一般是较宽的馏分，为了取得其较准确的性质数据作为设计和生产的依据，通常的作法是先由实沸点蒸馏将原油切割成多个窄馏分和残油，然后根据产品的需要把相邻的几个馏分按其在原油中的含量比例混合，测定该混合物的性质。也可以直接由实沸点蒸馏切割得相应于该产品的宽馏分，测定该宽馏分的性质。对直馏汽油和残油，还可以根据实验数据绘制它们的产率性质曲线以方便使用。产率性质曲线与表示平均性质的中比性质曲线不同，它表示的是累积的性质。曲线上的某一点表示相应于该产率下的汽油或残油的性质。在得到了原油实沸点蒸馏数据和曲线、中比性质曲线以及直馏产品的产率性质数据和曲线以后，就完成了一种原油的初步评价，为制定原油蒸馏方案提供了依据。,三、我国主要原油性质及加工方向简介,（一）原油的加工方案概述原油加工方案的确定取决于诸多因素，例如市场需要、经济效益、投资力度、原油的特性等。通常主要从原油特性的角度来讨论如何选择原油加工方案。根据目的产品的不同，原油加工方案大体上可以分为三种基本类型：1燃料型：主要产品是用作燃料的石油产品。2燃料一润滑油型：除了生产用作燃料的石油产品外，部分或大部分减压溜分油和减压渣油还被用于生产各种润滑油产品。3燃料一化工型：除了生产燃料产品外，还生产化工原料及化工产品，例如某些烯烃、芳烃、聚合物的单体等。,（二）大庆原油的主要特点及加工方案,根据大庆原油及其直馏产品的性质，大庆原油可选择燃料润滑型加工方案,（三）胜利原油的主要特点及加工方案,胜利原油是含硫中间基原油，多采用燃料型加工方案,三、燃料化工型加工方案,第二节原油预处理,一、原油预处理的目的原油含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定，严重时甚至造成冲塔事故，含水多增加了热能消耗，增大了冷却器的负荷和冷却水的消耗量。原油中的盐类一般溶解在水中，这些盐类的存在对加工过程危害很大,主要表现在：盐类沉积在管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动压降，严重时甚至会堵塞管路导致停工。造成设备腐蚀原油中的盐类在蒸馏时，大多残留在渣油和重馏分中，将会影响石油产品的质量。所以要求在加工前，原油含水量达到0.1%0.2%，含盐量350是常压重油。,3汽提段和汽提塔向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油汽分压，使混入塔底重油中的轻组分汽化，这种方法称为汽提。通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔4全塔热平衡常压塔进料的汽化率至少应等于塔顶产品和各侧线产品的产率之和，否则不能保证要求的拔出率或轻质油收率。常压塔的回流比是由全塔热平衡决定的，变化的余地不大在原油精馏塔中，除了采用塔顶回流时，通常还设置12个中段循环回流5恒分子回流的假定完全不适用,（三）减压蒸馏塔的工艺特征,1减压塔的一般工艺特征依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降来实现降低从汽化段到塔顶的流动压降。降低塔顶油气馏出管线的流动压降。减压塔塔底汽提蒸汽用量比常压塔大，其主要目的是降低汽化段中的油气分压。降低转油线压降，通过降低转油线中的油气流速来实现。缩短渣油在减压塔内的停留时间。,2减压塔的抽真空系统,减压塔之所以能在减压下操作，是因为在塔顶设置了一个抽空真空系统，将塔内不凝气、注入的水蒸气和极少量的油气连续不断地抽走，从而形成塔内真空。减压塔的抽真空设备可以用蒸汽喷射器（也称蒸汽喷射泵或抽空器）或机械真空泵。,第五节原油常减压蒸馏装置的操作,一、主要操作因素分析（一）常压系统1、温度加热炉出口温度高低，直接影响进塔油料的汽化量和带入热量，相应地塔顶和侧线温度都要变化，产品质量也随之改变。加热炉出口温度和流量平稳是通过加热炉系统和原油泵系统控制来实现。塔顶温度是影响塔顶产品收率和质量的主要因素。塔顶温度主要通过塔顶回流量和回流温度控制实现。侧线温度是影响侧线产品收率和质量的主要因素，侧线温度高，侧线馏分变重。侧线温度可通过侧线产品抽出量和中段回流进行调节和控制。,2压力在塔内负荷允许的情况下，降低塔内操作压力，或适当吹入汽提蒸汽，有利于进料油气的蒸发。3回流比随着塔内温度条件等的改变，适当调节回流量，是维持塔顶温度平衡的手段，以达到调节产品质量的目的。4气流速度在操作中，应该使蒸汽线速在不超过允许速度(即不致引起严重雾沫夹带现象的速度)的前提下，尽可能地提高，这样既不影响产品质量，又可以充分提高设备的处理能力。5水蒸汽量在常压塔底和侧线吹入水蒸汽起降低油气分压的作用，而达到使轻组分汽化的目的。6塔底液面塔底液面的变化，反映物料平衡的变化和塔底物料在蒸馏塔的停留时间，取决于温度、流量、压力等因素。,（二）减压系统,减压蒸馏操作的主要目标是提高拔出率和降低能耗。影响汽化段的真空度的主要因素有：1塔板压力降:在设计时，在满足分馏要求的情况下，尽可能减少塔板数，选用阻力较小的塔板以及采用中段回流等，使蒸汽分布尽量均匀。2塔顶气体导出管的压力降:为了降低减压塔顶至大气冷凝器间的压力降，一般减压塔顶不出产品，采用减一线油打循环回流控制塔顶温度。3抽空设备的效能:采用二级蒸汽喷射抽空器除上述设备条件外，抽空器使用的水蒸汽压力、大气冷凝器用水量及水温的变化，以及炉出口温度、塔底液面的变化都影响汽化段的真空度。,二、主要调节方法,（一）原油组成和性质变化原油组成和性质的变化包括原油含水量的变化和改炼不同品种的原油。改炼不同品种原油时，操作条件应按原油的性质重新确定。如新换原油轻组分多，常压系统负荷将增大，此时，应改变操作条件，保证轻组分在常压系统充分蒸出，扩大轻质油收率，并且不致因常压塔底重油中轻组分含量增高，使减压塔负荷增大，因而影响减压系统抽真空。依据原油性质不同，调整设备之间负荷分配的方法，应该根据设备负荷的实际情况加以采用。,（二）产品质量变化,从蒸馏操作来说，蒸馏产品质量的变化，不外乎头轻或尾重：头轻：表现为初馏点低，对润滑油馏分表现为闪点低、黏度低，说明前一馏分未充分蒸出，处理方法是提高上一侧线油品的馏出量，使塔内下降的回流量减少，馏出温度升高或加大本线汽提蒸汽量，均可使轻组分被赶出，解决初点低、闪点低的问题。头重：初馏点偏高，常常由于上一侧线抽出量过多，处理办法是适当减少上一侧线抽出量。尾轻：干点偏低，使本馏分产品收率降低，处理方法是增大本侧线抽出量或开侧线下流阀，使本侧线馏分完全抽出。尾重：表现为干点高，凝固点高（冰点、浊点高），润滑油表现为残炭高，说明下一馏分的重组分被携带上来，处理方法是降低本侧线的馏出量，使回到下层去的内回流加大，温度降低，或者减少下一线的汽化量，均可减少重组分被携带的可能性，使干点、凝固点、残炭等指标合格。,（三）产品方案变化原油蒸馏加工方案的改变，大的方面有燃料型、化工型和润滑油型不同蒸馏方案改变。小的方面有航煤和灯煤蒸馏方案改变。但这些方案的改变，都可以通过改变塔顶和抽出侧线的温度和抽出量实现。（四）处理量的变化当原油组成和性质及加工方案没有改变的情况下，处理量的变化，整个装置的负荷都要变化，在维持产品收率和确保质量的前提下，必须改变操作条件，使装置内各设备的物料和热量重新建立平衡。,三、装置开停工操作方案,（一）开工1开工前的准备查验检修或新建项目是否全部完成；制定切实可行的开工方案；组织开工人员熟悉工艺流程和操作规程；联系好有关单位，做好原油、水、电、蒸汽、压缩风、燃料油、药剂、消防器材等的供应工作；通知调度室、化验分析、仪表、罐区等单位做好配合工作。2设备及生产流程的检查设备及生产流程的检查工作是对装置所属设备、管道和仪表进行全面检查3蒸汽吹扫蒸汽吹扫是对装置所有工艺管线和设备进行蒸汽贯通吹扫，排除杂物，以便检查工艺流程是否有错误，管道是否畅通无阻。4设备及管道的试压试压标准应根据设备承压和工艺要求来决定，对加热炉和换热器一般用水或油试压，对管道、塔和容器一般用水蒸汽试压。,5柴油冲洗循环目的是清除设备内的脏物和存水，校验仪表，缩短冷循环及升温脱水时间，以利安全开工。6开工操作第一步是原油冷循环：目的是检查工艺流程是否有误，设备和仪表是否完好，同时赶出管道内的部分积水。第二步是原油热循环及切换原油。热循环有三个内容：升温、脱水和开侧线。整个过程贯穿升温，升温分两个步骤，前阶段主要是升温脱水，这是关键操作，后阶段主要是开侧线。,（二）停工,1停工前准备制定停工方案，组织有关人员熟悉停工流程。2降低处理量3降温和关侧线4循环和熄火5蒸汽吹扫6热水冲洗7加拆盲板、确保安全,四、常见事故及处理,(一)分馏塔冲塔,（二）塔内塔盘冲翻或堵塞,(三)原油中断,(四)原油带水,(五)管网瓦斯带油,第六节蒸馏装置能耗及节能,一、用能和节能基本知识（一）工艺过程用能分析进出过程体系的能量在数量上必定是守恒：EP=EW+EB+ET+EJ+EE总供入能EP或净供入能EPEB包括：加热燃料化学能、锅炉燃料化学能、催化烧焦化学能、供入蒸汽能、供入电能、供入热量。直接损失能EW包括：物流排弃损失、直接散热损失、无效动力损失。热力学能耗ET有两部分构成：化学能差，即基准温度和压力下由原料生成产品的反应焓变化（反应热）；物理能差，亦称产品和原料的物理焓差，由离开体系时产品和进入体系时原料的温度和压力所决定。回收循环能ER是指EO中回收并直接用作EN的一部分的能量。包括热量、蒸汽、流动功。回收输出能EE包括热量、蒸汽、流动功。排弃能EJ包括以下各项：冷却排弃能；散热排弃能；物流排弃能；其它排弃能。,要节能必须做到以下几点：1提高能量转换环节的转换效率；2缩小产品与原料之间总能量之差，尤其是物理能差；3提高能量的回收利用，减少排弃能；（二）工艺过程有效能分析从有效能的角度考虑节能，应做到以下二点：（1）缩小能量转换之间的能级差；（2）减少排弃物流及能流；,二、原油蒸馏装置的节能途径,（一）减少工艺用能1提高初馏塔、常压塔拔出率2降低蒸馏系统压力降3减少工艺用蒸汽（二）提高能量转换和传输效率1提高加热炉热效率是节能的重要方面2调整机泵，选择合适电机，以减少泵出口阀门截流压头损失。或采用调速电机，减少电能损耗。3提高减压抽真空系统效率，减少工作蒸汽用量。,（三）提高热回收率,1调整分馏塔回流取热比例，尽量采用中段回流，减少塔顶回流，提高取热温位。2优化换热流程，提高原油换热量和换热后温度，降低产品换热后温度。3合理利用低温热量包括塔顶油气，常压塔一侧线产品及各高温油品换热后的低温位热源的热量，可考虑与低温原油、软化水等换热或产生低压蒸汽。4采取产品热出料，例如减压馏分油和渣油换热后不经冷却送下道工序作为热进料。,第七节原油分馏塔的工艺计算,一、原油分馏塔工艺计算所需的基础数据和设计计算步骤（一）计算所需基础数据1原料油性质，其中主要包括实沸点蒸馏数据、密度、特性因数、相对分子量、含水量、黏度和平衡汽化数据等；2原料油处理量，包括最大和最小可能的处理量；3根据正常生产和检修情况确定的年开工天数；4产品方案及产品性质；5汽提水蒸气的温度和压力。,（二）设计计算步骤,1根据原料油性质及产品方案确定产品的收率，作出物料平衡；2列出（有的须通过计算求得）有关各油品的性质；3决定汽提方式，并确定汽提蒸汽用量；4选择塔板的型式，并按经验数据定出各塔段的塔板数；