第三章 石油蒸馏过程

1、1 第三章第三章 石油蒸馏过程石油蒸馏过程 辽宁石油化工大学辽宁石油化工大学 石油化工学院石油化工学院 赵德智赵德智 2 蒸馏蒸馏原理原理：按其组分沸点的不同而达到分离的目的：按其组分沸点的不同而达到分离的目的 一、蒸馏操作基本类型一、蒸馏操作基本类型 炼厂蒸馏操作的三种基本类型炼厂蒸馏操作的三种基本类型: : n 闪蒸闪蒸平衡汽化平衡汽化 n 简单蒸馏简单蒸馏渐次汽化渐次汽化 n 精馏：连续式和间歇式精馏：连续式和间歇式 3 1闪蒸闪蒸平衡汽化平衡汽化 在闪蒸过程中，气、液两在闪蒸过程中，气、液两 相有足够的时间密切接触，相有足够的时间密切接触， 达到平衡状态，则称为平达到平衡状态，则称为平

2、 衡汽化衡汽化 气相产物中含较多的低沸气相产物中含较多的低沸 点组分，液相产物中含较点组分，液相产物中含较 多的高沸点组分。但所有多的高沸点组分。但所有 组分都同时存在于气、液组分都同时存在于气、液 相中，而两相中的每一个相中，而两相中的每一个 组分都处于平衡状态，因组分都处于平衡状态，因 此这种分离是比较粗略的此这种分离是比较粗略的 4 2简单蒸馏简单蒸馏渐次气化渐次气化 产生的微量蒸气的组成是不断变化的产生的微量蒸气的组成是不断变化的 釜底残液只与瞬时产生的汽相成平衡，釜底残液只与瞬时产生的汽相成平衡， 而不是与前面产生的全部汽相成平衡。而不是与前面产生的全部汽相成平衡。 从本质上看，简单

3、蒸馏过程是由无数次从本质上看，简单蒸馏过程是由无数次 平衡汽化所组成的，是渐次气化过程平衡汽化所组成的，是渐次气化过程 简单蒸馏的分离精确度要高于平衡汽化简单蒸馏的分离精确度要高于平衡汽化 只能用于分离要求不太严格的场合只能用于分离要求不太严格的场合 5 3精馏精馏 n汽化段、精馏段、提馏汽化段、精馏段、提馏 段、塔顶冷凝冷却设备、段、塔顶冷凝冷却设备、 再沸器、塔板或填料再沸器、塔板或填料 n塔顶冷回流：轻组分浓塔顶冷回流：轻组分浓 度高、温度低度高、温度低 n塔底气相回流：轻组分塔底气相回流：轻组分 浓度低、温度高浓度低、温度高 建立起浓度梯度和温度梯度 + 接触设施 精馏过程顺利进行的必

4、要条件 6 二、石油及石油馏分的蒸馏曲线石油及石油馏分的蒸馏曲线 恩氏蒸馏恩氏蒸馏(ASTM)曲线曲线 实沸点蒸馏实沸点蒸馏(BTP)曲线曲线 平衡气化平衡气化(EFV)曲线曲线 馏出温度和馏出馏出温度和馏出 体积百分率的关体积百分率的关 系曲线系曲线 7 1、石油及其馏分蒸馏曲线 恩氏蒸馏恩氏蒸馏(ASTM) 实沸点蒸馏实沸点蒸馏(TBP) 平衡汽化平衡汽化(EFV) 本质本质简单蒸馏简单蒸馏间歇精馏间歇精馏闪蒸闪蒸 测定测定 条件条件 规格化的仪器和规格化的仪器和 在规定的实验条在规定的实验条 件下件下 规格化蒸馏设备规格化蒸馏设备 (17(17块理论板块理论板) )中中 和规定条件下和规

5、定条件下 在一定压力、温在一定压力、温 度下度下 分离分离 效果效果 基本无精馏作用，基本无精馏作用， 不能显示各组分不能显示各组分 的沸点的沸点 分离效果好，可分离效果好，可 大体反映各组分大体反映各组分 沸点的变化沸点的变化 受气液相平衡限受气液相平衡限 制制, ,分离效果差分离效果差, , 仅相当于一块塔仅相当于一块塔 板的分离能力板的分离能力 用途用途 反映油品的汽化反映油品的汽化 性能，用于计算性能，用于计算 其它物性参数其它物性参数 主要用于原油评主要用于原油评 价价 可以确定在不同可以确定在不同 汽化率的温度或汽化率的温度或 某温度的汽化率某温度的汽化率 8 2、蒸馏曲线比较 T

6、BP曲线 ASTM曲线 EFV曲线 曲线斜率：曲线斜率：TBPASTMEFV 蒸馏方式分离效率差别蒸馏方式分离效率差别 9 TBP曲线 ASTM曲线 EFV曲线 要得到相同汽化率要得到相同汽化率 tTBP tASTM tEFV 采用采用EFV减轻了加热设减轻了加热设 备的负荷备的负荷 10 3、蒸馏曲线换算 油品蒸馏所得三种蒸馏曲线的工作量有很大差别，平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，恩氏蒸馏最小衡汽化的工作量最大，恩氏蒸馏最小 计算加热炉炉管和转油线中的计算加热炉炉管和转油线中的 汽化率；精馏塔的进料段温度汽化率；精馏塔的进料段温度 和侧线抽出温度的确定等

7、，还和侧线抽出温度的确定等，还 会遇到不同压力或减压下的平会遇到不同压力或减压下的平 衡汽化问题，这方面数据则更衡汽化问题，这方面数据则更 缺乏缺乏 但在工但在工艺过艺过程的程的设计计设计计算中常常会遇到平衡汽化的算中常常会遇到平衡汽化的问题问题 三种蒸三种蒸馏馏曲曲线线的的换换算主要求助于算主要求助于经验经验方法方法 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，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， 尽量采用实测数据尽量采用实测数据 换算图表一般都是以体积分数来表示收率换算图表一般都是以体积分数来表示收率 油料在较高温度下有裂化现象，凡恩氏蒸馏温度高于油料在

8、较高温度下有裂化现象，凡恩氏蒸馏温度高于246， 必须进行温度校正必须进行温度校正 lg D=0.00852t-1.691 t实际=t+D 11 （ （1）常常压压蒸蒸馏馏曲曲线线的相互的相互换换算算 （ （2）减减压压1.33kPa(残残压压10mmHg)蒸蒸馏馏曲曲线线的相互的相互换换 算算 （ （3）减减压压1.33kPa(残残压压10mmHg)蒸蒸馏馏曲曲线换线换算算为为常常 压压蒸蒸馏馏曲曲线线 （ （4）常常压压平衡汽化曲平衡汽化曲线换线换算算为压为压力下平衡汽化曲力下平衡汽化曲线线 （ （5）常常压压与减与减压压下平衡汽化曲下平衡汽化曲线线的的换换算算 常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸

9、馏曲线的换常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换 算算 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 常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换 算算 12 (1)常压蒸馏曲线的相互换算常压蒸馏曲线的相互换算 恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线的互换恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线的互换 常压下恩氏蒸馏曲线与实沸点曲线的互换可借助于图常压下恩氏蒸馏曲线与实沸点曲线的互换可借助于图 7-127-12和图和图7-137-13。 这两张图适用于：这两张图适用于： 特性因数特性因数K K11.8 11.8 沸点低于沸点低于427427的油品。的油品。 No

10、 Image 13 换算步骤：换算步骤： A A、对恩氏蒸馏数据作裂化校正；、对恩氏蒸馏数据作裂化校正； B B、求恩氏蒸馏曲线各段温差、求恩氏蒸馏曲线各段温差(010%、1030%、 90 100%)； C C、由图、由图7-137-13，将恩氏蒸馏曲线各段温差换算为实沸点蒸馏曲，将恩氏蒸馏曲线各段温差换算为实沸点蒸馏曲 线各段温差；线各段温差； D D、由图、由图7-127-12，将恩氏蒸馏，将恩氏蒸馏50%50%点温度换算为实沸点蒸馏点温度换算为实沸点蒸馏50%50%点点 温度温度; ; E E、由实沸点蒸馏、由实沸点蒸馏50%50%点为基点，求实沸点蒸馏曲线各点温度。点为基点，求实沸点

11、蒸馏曲线各点温度。 14 【例例1 1】某轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下：某轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下： 将其换算为常压下实沸点蒸馏数据。将其换算为常压下实沸点蒸馏数据。 解：裂化校正，如解：裂化校正，如10%馏出温度馏出温度246，需校正。，需校正。 lgD0.00852258-1.6910.50716 t10 258D2581g0.50716 261.2 校正后恩氏蒸馏数据为：校正后恩氏蒸馏数据为： 馏出，馏出，%(V)01030507090100 温度，温度，239258267274283296306 馏出，馏出，%(V)01030507090100 温度，温度，239261.2

12、270.8278.4288.3302.8314.2 15 由恩氏蒸馏温差从由恩氏蒸馏温差从Fig.7-13求实沸点温差求实沸点温差 曲线段曲线段恩氏蒸馏温差，恩氏蒸馏温差， 实沸点蒸馏温差，实沸点蒸馏温差， 010%22.238 1030%9.618.9 3050%7.613 5070%9.915.4 7090%14.518.6 90100%11.413 16 由由Fig.7-12确定实沸点蒸馏确定实沸点蒸馏50%点温度点温度 得恩氏蒸馏得恩氏蒸馏50%温度与实沸点蒸馏温度与实沸点蒸馏50%温度差值为温度差值为4 则实沸点蒸馏则实沸点蒸馏50%点温度点温度278.4+4282.4 由实沸点蒸馏

13、由实沸点蒸馏50%温度推算其它各点温度温度推算其它各点温度 30%点点282.413269.4 10%点点269.418.9250.5 0%点点250.538212.5 70%282.413.4295.8 90%295.818.6314.4 100%314.413327.4 17 5. 油油-水不互溶体系的气水不互溶体系的气-液平衡液平衡 进入装置的原油总是带有或多或少的水分；进入装置的原油总是带有或多或少的水分； 在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸汽以降在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸汽以降 低油气分压，帮助它汽化；低油气分压，帮助它汽化； 塔顶的汽相馏出物往往在水蒸汽的存在下

14、冷却；塔顶的汽相馏出物往往在水蒸汽的存在下冷却； 侧线汽提塔中吹入过热水蒸气汽提。侧线汽提塔中吹入过热水蒸气汽提。 这些情况可归纳成三种类型：这些情况可归纳成三种类型： 过热水蒸汽存在下油的汽化；过热水蒸汽存在下油的汽化； 饱和水蒸汽存在下油的汽化；饱和水蒸汽存在下油的汽化； 油气水蒸汽混合物的冷凝油气水蒸汽混合物的冷凝 18 1 1、过热水蒸汽存在下油的汽化、过热水蒸汽存在下油的汽化 特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在 作用：过热水蒸汽的作用在于降低油气分压以降低它的沸点。作用：过热水蒸汽的作用在于降低油气分压以降低它的沸点。 PPAPS 只有只

15、有A一个液相，且与汽相平衡，一个液相，且与汽相平衡， PAPAo PPAoPS 如果体系如果体系P恒定，且无水蒸汽存在：恒定，且无水蒸汽存在： 在在PAoP时时A才沸腾才沸腾 减压塔底、常压塔底吹入减压塔底、常压塔底吹入 过热水蒸气；过热水蒸气； 常、减压塔的侧线汽提塔常、减压塔的侧线汽提塔 和某些溶剂回收过程所用和某些溶剂回收过程所用 汽提塔均属此类。汽提塔均属此类。 19 1 1、过热水蒸汽存在下油的汽化、过热水蒸汽存在下油的汽化 特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在 作用：过热水蒸汽的作用在于降低油气分压以降低它的沸点。作用：过热水蒸汽的作用在

16、于降低油气分压以降低它的沸点。 PPAPS 只有只有A一个液相，且与汽相平衡，一个液相，且与汽相平衡， PAPAo PPAoPS 如果体系如果体系P恒定，且无水蒸汽存在：恒定，且无水蒸汽存在： 在在PAoP时时A才沸腾才沸腾 减压塔底、常压塔底吹入过减压塔底、常压塔底吹入过 热水蒸气；热水蒸气； 常、减压塔的侧线汽提塔和常、减压塔的侧线汽提塔和 某些溶剂回收过程所用汽提某些溶剂回收过程所用汽提 塔均属此类。塔均属此类。 20 如果体系中的物料不是纯物质A，而是石油馏分, Po0f(T,0) 当当T T一定时，一定时， P Po o0 0不是一个常数而是随着不是一个常数而是随着e e的的而而，即

17、，即e e，汽，汽 化每化每1mol1mol油所需的水蒸汽油所需的水蒸汽molmol数要数要。 P-T-e相图 21 若若po0,1p 不需要水蒸汽的帮助。不需要水蒸汽的帮助。 若若po0,1p 需要水蒸汽的帮助。需要水蒸汽的帮助。 ppo0,1+ps,1 0 1 , 0 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , o o o s o s p pp p p N N 22 2、饱和水蒸汽存在下油的汽化 特点：汽相为水蒸气和油气组成的均匀相； 液相中则是不互溶的水相和油相； 当温度升高到t0时： Po0PS0P 油和水同时开始气化 油汽化,蒸气压 , t0不变 Po0PS0P 汽化无法继续 t 汽化又

18、能继续进行 过程一直持续到液相中的水全部汽化为止过程一直持续到液相中的水全部汽化为止 含水原油在换热器中加热气化含水原油在换热器中加热气化 23 3、油气水蒸气混合物的冷凝 若油气和水蒸气都处于过热状态： P0PSP；t=t1，PoPo0， 开始出现液相(油先冷凝) 当tt2时，PS0PS, 水汽开始冷凝 油气和水气在同一时间冷凝完毕 油气水蒸气混合物的冷凝实际上就油气水蒸气混合物的冷凝实际上就 是在水蒸气存在下油气化的逆过程是在水蒸气存在下油气化的逆过程 24 7.3 石油精馏塔石油精馏塔 一、石油精馏过程的特点一、石油精馏过程的特点 1、复杂系精馏 2、产品也是复杂混合物 3、处理量大 4

19、、严格要求安全可靠性 5、尽可能降低生产成本 (1)原油是复原油是复杂杂的混合物的混合物 组组成至今无法完全准确地成至今无法完全准确地测测定，不可能按定，不可能按 组组分要求来分离分要求来分离产产品。品。 (2)精精馏馏原料的沸程很原料的沸程很宽宽 对对原油而言，甚至在高真空条件下，原油而言，甚至在高真空条件下，还还有有许许 多重多重组组分不能汽化。分不能汽化。 25 二、常减压蒸馏流程二、常减压蒸馏流程 常减压工艺动态流程 26 减压炉 常减压工艺流程常减压工艺流程 初馏塔常压炉 常压塔 汽提塔 减压塔 27 三、石油精馏塔的工艺特征 28 1、复合塔结构 2、设置汽提段和汽提塔 3、全塔热

20、平衡 (1)限定最高入口温度 (2)基本固定的供热量 (3)进料应有适当的过汽化率 (4)恒分子回流的假定完全不适用 需要需要n-1个精馏塔才能把原料分割成个精馏塔才能把原料分割成n个产品个产品 过量的汽化百分率称为过汽化率过量的汽化百分率称为过汽化率 使化段内有一定的内回流，以保证使化段内有一定的内回流，以保证 其分馏效果其分馏效果 29 四、分馏精确度四、分馏精确度 1、表示方法 采用蒸馏曲线之间的间隔和重叠来表示采用蒸馏曲线之间的间隔和重叠来表示 间隙间隙 ，分馏，分馏 精确度精确度 重叠值重叠值 ，分馏精，分馏精 确度确度 30 2、精确度与回流比、塔板数的关系、精确度与回流比、塔板数

21、的关系 (1)分离难易程度的表示方法分离难易程度的表示方法 对二元和多元物系：对二元和多元物系： 分离的难易程度可以用组分间的相对挥发度来表示。分离的难易程度可以用组分间的相对挥发度来表示。 对石油馏分的精馏：对石油馏分的精馏： 采用两馏分的恩氏蒸馏采用两馏分的恩氏蒸馏50%50%点温度之差点温度之差t t50 50来表示。 来表示。 (2)回流比和塔板数估算回流比和塔板数估算 图图7-39和图和图7-40 31 3、实沸点切割点和产品收率、实沸点切割点和产品收率 )( 2 1 1000 LH tt 在原油的实沸点曲线上即可查得相应的产品收率。在原油的实沸点曲线上即可查得相应的产品收率。 32

22、 五、石油精馏塔的汽液相负荷分布规律五、石油精馏塔的汽液相负荷分布规律 (1)沿塔高的温度分布：自下而上有一个递减的温度梯度， 随塔高度增加，需取走的回流热也增大。 (2)物性变化：沿塔高上升油品的密度逐渐减小，其摩尔 汽化潜热也减小。 对热回流而言： 回流量回流热/油品 33 1、塔顶气、液负荷 (1)进出体系的热量 先不考虑塔顶回流，则进入该隔离体的热量Q为 离开隔离体系的热量Q出为： (2)塔顶回流量 令：QQ入Q出，kJ/h. hkJShheFFehQ v ts l tF V tF sff /,)1( , 入 hkJWhGh MhShhQ L tW l tG L tm v ts V t

23、D WG Mll /, D , , 出 34 Q-全塔回流热 (3)塔顶气相负荷塔顶气相负荷 V1L0DS，Kmol/h hKJhhLQ L L V L TT /),( 0 ,0 1 ,0 0 hKmol hh Q L L L V L Tt /, 0 ,0 1 ,0 0 35 2、气化段气、液负荷、气化段气、液负荷 如果忽略过气化量，则气化段液相负荷（精馏段最低一 层塔板n流下的液相回流量）为： 气相负荷： hKmolLSGMDV nF /, Ln=0 36 3、最低侧线抽出板下方的气、液负荷 如图如图7-44中隔离体系中隔离体系I，暂不计液相回流，暂不计液相回流Ln-1。 (1)隔离体系隔离

24、体系I 进出隔离体系进出隔离体系I的热量的热量 第第n n块板液相负荷块板液相负荷 在精馏过程中，沿塔自下而上有一温度梯度，在精馏过程中，沿塔自下而上有一温度梯度， tFtn,Q入， 入，n Q出， 出，n 令：令：Qn= Q入， ，n Q出， 出，n KJ/h hKJShGhMhDhQ V tS V tG V tM V tD n vFF F /, , , 入， hKJShGhMhDhQ V tS V tG V tM V tD n nnn n /, , , 出， 37 则则Q Qn就是液相回流就是液相回流L Ln-1在第在第n n板上气化取走的热量，板上气化取走的热量， 称为称为n n板上的回

25、流热，所以其回流量为：板上的回流热，所以其回流量为： hKmol hh Q L L L V L n n n tn n tn /, 1 , 1, 1 1 可见，即使在气化段处没有液相回流，气化段上方可见，即使在气化段处没有液相回流，气化段上方 的塔板上已有回流出现，使的塔板上已有回流出现，使t tF F的上升蒸气在第的上升蒸气在第n n板上板上 降低到降低到t tn。 分母实际上是该回流在温分母实际上是该回流在温 度度tn时的摩尔气化潜热和时的摩尔气化潜热和 回流由回流由tn-1升温至升温至tn时吸收时吸收 的显热所组成。的显热所组成。 38 第第n n块板汽相负荷块板汽相负荷 于是，第于是，第

26、n n板上的气相负荷为板上的气相负荷为： (2)隔离体系隔离体系 进出体系进出体系IIII的热量的热量 再取第再取第n n板上面，最低侧线下方一层塔板板上面，最低侧线下方一层塔板m m，和隔离体系，和隔离体系， 并作热平衡。进出该隔离体的热量如下：并作热平衡。进出该隔离体的热量如下： Q入， 入，m Q入， 入，n kJ/h hKmolLSGMDV nn /, 1 39 hKJShGhMhDhQ V tS V tG V tM V tDm mmmm /, , 出， hKmol hh Q L L L V L m m m tm m tm /, 1 , 1, 1 1 第第m块板的液相负荷块板的液相负荷

27、 令：令：Qm= Q入， 入，m Q出， 出，m kJ/h 为为m板上的热回流板上的热回流 而而Qn= Q入 入，n Q出， 出，n kJ/h 因因 tmtn Q出， 出，m Q出， 出，n Qm Qn 由此可知：由此可知：自气化段开始，沿塔高上行，必由塔板上取自气化段开始，沿塔高上行，必由塔板上取 走的回流热逐渐走的回流热逐渐 。 从第从第m-1板流至第板流至第m板的液相回流量为板的液相回流量为： 分母项仍可看作回流分母项仍可看作回流Lm1的摩的摩 尔蒸发潜热与由尔蒸发潜热与由tm降至降至tm-1显热显热 之和之和 对比对比Ln-1和和Lm-1两两 式的分母项，分母项式的分母项，分母项 基本

28、上是该板上回流基本上是该板上回流 的千摩尔汽化潜热的千摩尔汽化潜热 40 烃类的摩尔气化潜热随着分子量和沸点的烃类的摩尔气化潜热随着分子量和沸点的 而而 ，因此，因此， Ln-1 式分母式分母 Lm-1式分母，故有：式分母，故有： Lm1Ln-1 第第m m块板气相负荷块板气相负荷 自第自第m m 板上升的气相负荷应该为：板上升的气相负荷应该为： 将式将式Vn与与Vm相比，既然有相比，既然有Ln-1t0 L tL V tL hh Q L 2121 , 2 1 L tL V tL hh Q L 0010 , 1 0 47 式中Q1、Q2为第一层、第二层塔板上的回流热，如果未设中段循环 回流，Q1

29、等于全塔回流热。 若相邻两层塔板的温降不大，回流热的增长不多，液相组成和 蒸发潜热变化不会显著。可近似认为： t1t2 Q1Q2 hVL0,t1hLL1,t2 但是，明显地有t0t1，所以比较L1、L0两式有： L1L0 V1DSL0 kmol/h V2DSL1 kmol/h V2V1 在塔顶第一块板和第二块板之间，气、液负荷达到最大值，越过塔在塔顶第一块板和第二块板之间，气、液负荷达到最大值，越过塔 顶第一块板后，气、液负荷急剧顶第一块板后，气、液负荷急剧 。 48 6、石油精馏内汽、液负荷分布规律、石油精馏内汽、液负荷分布规律 从汽化段开始，气、液负荷沿塔高而逐渐从汽化段开始，气、液负荷沿

30、塔高而逐渐； 液相负荷在每经过一个侧线抽出板时有一个突增液相负荷在每经过一个侧线抽出板时有一个突增 量，突增量等于侧线抽出量；而气相负荷仍然平量，突增量等于侧线抽出量；而气相负荷仍然平 缓缓； 气、液相负荷在塔顶第一块板和第二块板之间达气、液相负荷在塔顶第一块板和第二块板之间达 到最大值，越过塔顶第一块板后，气、液负荷急到最大值，越过塔顶第一块板后，气、液负荷急 剧剧。 49 石油精馏内汽、液负荷分布规律石油精馏内汽、液负荷分布规律 实线是无中段回流；虚线是有中段回流实线是无中段回流；虚线是有中段回流 液相回流 汽相负荷 汽（液）相负荷 50 六、回流方式六、回流方式 1、冷回流、冷回流 (1

31、)方式方式 ： 将部分塔顶产品以过冷液体将部分塔顶产品以过冷液体 状态打入塔顶，提供塔内回状态打入塔顶，提供塔内回 流，保证产品质量。冷回流流，保证产品质量。冷回流 入塔后，吸热升温气化，再入塔后，吸热升温气化，再 从塔顶引出。从塔顶引出。 51 (2)特点： 冷回流的吸热量全塔总剩余热(回 流热) 回流热一定，冷回流温度，用量。 一般汽油的冷回流温度为3040。 2、热回流 (1)方式：如图所示。 塔有部分冷凝器，将塔顶蒸气部分冷 凝成液体作回流。 (2)特点：回流温度塔顶温度。 52 3 3、塔顶二级冷凝冷却、塔顶二级冷凝冷却 (1)方式方式 二级冷凝冷却方式如图所示二级冷凝冷却方式如图所

32、示 (2)回流量回流量 回流温度：热回流二级冷凝冷却冷回流回流温度：热回流二级冷凝冷却冷回流 回流量：热回流二级冷凝冷却冷回流回流量：热回流二级冷凝冷却冷回流 (3)优点 总传热面积可以减少。总传热面积可以减少。 (4)缺点 流程复杂、回流液输送量大，操作费用增加。 一级冷凝时，因油气、水蒸气基一级冷凝时，因油气、水蒸气基 本全部冷凝，集中大部分热负荷，本全部冷凝，集中大部分热负荷， tm大，大，K高，高，A小。二级冷却时，小。二级冷却时， 虽虽tm较小，但产品也少，较小，但产品也少，Q减减 少，少，A也就小。也就小。 53 3、塔顶循环回流 (1)方式：如图所示。 (2)优点 有利于热量的回

33、收，减少塔顶 换热设备的负荷； 可减少塔顶馏出管线的流动压 降。 (3)缺点 降低了塔的分馏能力 54 5、中段循环回流 (1)方式：如图所示。 (2)优点 回流热从高温部位取出，利用充分回收热 能； 使分馏塔的气、液相负荷沿塔高均匀分布； (3)缺点 流程复杂，设备投资增加； 降低了塔板效率； 流体输送量大，动力消耗增加。 55 有中段循环回流的塔内汽液相负荷 液相回流 汽相负荷 汽（液）相负荷 56 七、操作条件的确定七、操作条件的确定 1 1、气提蒸气用量、气提蒸气用量 (1)(1)目的目的 侧线产品汽提侧线产品汽提 常压塔底汽提常压塔底汽提 减压塔底汽提减压塔底汽提 (2)(2)采用过

34、热水蒸汽采用过热水蒸汽 驱除产品中的低沸点组分，驱除产品中的低沸点组分， 产品的产品的 闪点，改善分馏精确度。闪点，改善分馏精确度。 塔底重油中塔底重油中350以前馏分的含量，以前馏分的含量， 直馏轻质直馏轻质 油品的收率，油品的收率， 减压塔的负荷。减压塔的负荷。 汽化段的油汽分压，尽量汽化段的油汽分压，尽量 减压塔的拔出率。减压塔的拔出率。 57 原因原因 用过热水蒸汽的主要目的是防止冷凝水带入塔内。用过热水蒸汽的主要目的是防止冷凝水带入塔内。 工况条件工况条件 压力为压力为300300400kPa400kPa；温度为；温度为400400450450过热水蒸气。过热水蒸气。 蒸汽用量蒸汽用

35、量 汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，其汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，其 关系大致如图关系大致如图7-527-52。 58 2、操作压力、操作压力 (1)(1)压力对石油精馏过程的影响压力对石油精馏过程的影响 (2)(2)塔操作压力的确定塔操作压力的确定 塔顶塔顶 塔顶压力产品罐内压力管线阻力管件阻力塔顶压力产品罐内压力管线阻力管件阻力 冷却设备阻力冷却设备阻力 塔内塔内 塔内压力塔顶压力塔板的压力降塔内压力塔顶压力塔板的压力降 59 60 3、操作温度、操作温度 (1)汽化段汽化段( (进料段进料段) )温度温度 过汽化率常以进塔原料的百分数表示，一般推荐常过汽化

36、率常以进塔原料的百分数表示，一般推荐常 压塔为压塔为24( (重重) )，减压塔为，减压塔为36( (重重) )。 汽化段的汽化率汽化段的汽化率eF( (体积汽化率体积汽化率) ) 汽化率塔顶产品产率侧线产品产率过汽化率汽化率塔顶产品产率侧线产品产率过汽化率 20 20 i F F i F d d G G e 61 汽化段油气分压汽化段油气分压PO 18 W i i i i FO S M G M G PP 62 作作p-T-e相图相图 根据原料油的性质以及常压下根据原料油的性质以及常压下 的平衡汽化数据，在的平衡汽化数据，在p-T-e坐标坐标 纸上作出原料油的纸上作出原料油的p-T-e相图。相

37、图。 汽化段的汽化段的tF 由由eF、PO在在p-T-e相图上求出汽相图上求出汽 化段的温度。化段的温度。 POeF 焦焦 点点 P t 63 确定加热出口温度确定加热出口温度 A、汽化段进料焓 B、炉出口压力 F FWEWFii F G hGGHG h )( t1 t2 h1 h2hF t出 出 h t 64 C、求炉出口温度t出 由经验假设两炉出口温度。 设炉出口温度t1：由p出、t1，求出汽化率e1和焓h1。 再设炉出口温度t2t1(1015)：由p出、t2，求 出汽化率e2和焓h2 利用图解法求出t出 65 校核炉出口温度t出 由原油的最高加热温度校核t出是否在适宜的范围内。 若不在适

38、宜的温度范围内，要调节汽提蒸汽的用量。 原料油生产方案适宜温度， 原油 (常压蒸馏) 般煤360365 一般产品265370 重油 (减压蒸馏) 润滑油型390400 燃料型400410 66 (2)塔底温度塔底温度 一般采用经验数据：一般采用经验数据： 常减压塔常减压塔 塔底温度塔底温度T T汽化段温度汽化段温度5（17） 催化裂化分馏塔催化裂化分馏塔 塔底温度塔底温度T375380 67 (3)侧线温度侧线温度 侧线温度的计算要用试差法：侧线温度的计算要用试差法： 假设侧线温度假设侧线温度t tm m； 作隔离体系，根据热平衡求内回流量；作隔离体系，根据热平衡求内回流量； 求侧线产品的油气

39、分压。求侧线产品的油气分压。 油品分馏塔侧线温度：是未经汽提的油品分馏塔侧线温度：是未经汽提的 侧线产品在该侧线处油气分压下平衡侧线产品在该侧线处油气分压下平衡 汽化泡点温度汽化泡点温度 内汽油水汽 内 煤油 nnn n PP 68 求该抽出板处油气分压下的泡点温度求该抽出板处油气分压下的泡点温度tm； 可由侧线抽出产品常压下的平衡汽化数据、侧线产品的可由侧线抽出产品常压下的平衡汽化数据、侧线产品的 性质，在性质，在p-T-e坐标纸上作出坐标纸上作出p-T-e相图。相图。 泡点温度相当于汽化率为零时的温度。泡点温度相当于汽化率为零时的温度。 比较比较tm、tm，若，若tmtm，则停止试差，否则

40、用，则停止试差，否则用tm重复重复 、等试差计算过程。、等试差计算过程。 说说明：明： A、 、计计算算侧线侧线抽出温度抽出温度时时，最好从最低，最好从最低侧线侧线开始，比开始，比较较方便；方便； B、 、侧线产侧线产品的油气分品的油气分压压即是即是该该抽出板上内回流的蒸汽抽出板上内回流的蒸汽压压； ； C、温度初、温度初值值的取的取值值原原则则 69 (4)塔顶温度塔顶温度 假设塔顶温度初值假设塔顶温度初值t tt t； 作全塔热平衡，计算塔顶回流量；作全塔热平衡，计算塔顶回流量； 求塔顶油汽化压；求塔顶油汽化压； 求塔顶温度求塔顶温度tt； 由塔顶产品在常压下的平衡汽化数据、塔顶产品的性质

41、，在由塔顶产品在常压下的平衡汽化数据、塔顶产品的性质，在 p-T-e坐标纸上作出坐标纸上作出p-T-e相图。相图。 水汽回流汽油 回流汽油 汽油 nnn nn PP 塔顶产品在该处油气分压下平塔顶产品在该处油气分压下平 衡汽化的露点温度。衡汽化的露点温度。 露点温度相当于汽化率为露点温度相当于汽化率为100%时时 的温度。的温度。 70 7.4 石油精馏塔的工艺计算石油精馏塔的工艺计算 一、基础数据一、基础数据 1 1、原料油的性质：相对密度、粘度、特性因、原料油的性质：相对密度、粘度、特性因 数、实沸点蒸馏数据；数、实沸点蒸馏数据； 2 2、处理量及年开工时间；、处理量及年开工时间； 3 3

42、、加工方案及产品的质量要求；、加工方案及产品的质量要求； 4 4、汽提蒸汽的温度及压力、汽提蒸汽的温度及压力 工艺计算的主要任务是：工艺计算的主要任务是： 确定塔的主要操作条件；确定塔的主要操作条件； 计算塔的主要工艺尺寸。计算塔的主要工艺尺寸。 71 二、设计计算步骤二、设计计算步骤 1 1、根据实沸点蒸馏数据绘出曲线，再按产品、根据实沸点蒸馏数据绘出曲线，再按产品 要求确定产品收率，作出物料平衡。要求确定产品收率，作出物料平衡。 2 2、根据产品切割方案，利用实沸点蒸馏曲线，、根据产品切割方案，利用实沸点蒸馏曲线， 计算各馏分的基础数据。计算各馏分的基础数据。 3 3、选定各段塔板数，塔板

43、型式，确定塔板压、选定各段塔板数，塔板型式，确定塔板压 降。根据选定或结出的塔顶压力，定出汽化降。根据选定或结出的塔顶压力，定出汽化 段压力。段压力。 72 4 4、根据推荐的经验值确定过汽化率及塔底汽提蒸汽、根据推荐的经验值确定过汽化率及塔底汽提蒸汽 量，计算汽化段温度。量，计算汽化段温度。 5 5、根据经验值，假设塔底、侧线温度，作全塔热平、根据经验值，假设塔底、侧线温度，作全塔热平 衡估算回流取热量。衡估算回流取热量。 6 6、确定回流形式、中段回流数目、位置及回流热分、确定回流形式、中段回流数目、位置及回流热分 配比例。配比例。 73 7 7、自下而上作各段热平衡，用猜算法计算测线及塔

44、、自下而上作各段热平衡，用猜算法计算测线及塔 顶温度，如与上述假设值不符，则重算。顶温度，如与上述假设值不符，则重算。 8 8、核算产品分馏精确度，重新调整回流比或塔板数。、核算产品分馏精确度，重新调整回流比或塔板数。 9 9、由最大汽、液负荷计算塔径，作全塔汽、液负荷、由最大汽、液负荷计算塔径，作全塔汽、液负荷 分布图。分布图。 74 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 减压蒸馏的核心设备：减压蒸馏的核心设备：减压精馏塔及其抽真空系统减压精馏塔及其抽真空系统 减压塔的基本要求：减压塔的基本要求：在尽量避免油料发生分解的前提下，在尽量避免油料发生分解的前提下， 尽可能多地提高成压拔出率。尽可能多地提

45、高成压拔出率。 一、减压精馏塔的工艺特征一、减压精馏塔的工艺特征 1 1、一般工艺特征、一般工艺特征 (1)(1)降低从汽化段到塔顶的流动压降降低从汽化段到塔顶的流动压降 (2)(2)降低塔顶馏出管线的流动压降降低塔顶馏出管线的流动压降 (3)(3)降低塔中的油气分压降低塔中的油气分压 (4)(4)控制减压塔炉出口温度控制减压塔炉出口温度 75 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 (5)(5)缩短渣油在塔内的停留时间缩短渣油在塔内的停留时间 (6)(6)采用多个中段循环回流采用多个中段循环回流 (7)(7)塔板距大、数量少，汽化段和塔顶设有破沫网塔板距大、数量少，汽化段和塔顶设有破沫网 (8)(8)

46、塔底液面与热油泵之间的高度差应大于塔底液面与热油泵之间的高度差应大于1010米米 2 2、润滑油型减压塔、润滑油型减压塔 (1)(1)工艺特征工艺特征 分离精确度要求较高分离精确度要求较高 侧线数量多侧线数量多 76 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 (2)塔温的确定塔温的确定 侧线温度侧线温度 取抽出板上总压的取抽出板上总压的3050%为该处的油气分压，计算为该处的油气分压，计算 该分压下侧线产品的泡点温度。该分压下侧线产品的泡点温度。 塔顶温度塔顶温度 一般比塔顶循环回流进塔温度高出一般比塔顶循环回流进塔温度高出2840。 塔底温度塔底温度 通常比汽化段的温度低通常比汽化段的温度低510。 7

47、7 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 3、燃料型减压塔燃料型减压塔 燃料型减压塔只生产催化裂化或加氢裂化的原料。燃料型减压塔只生产催化裂化或加氢裂化的原料。 (1)工艺特征工艺特征 塔板数大幅度减少塔板数大幅度减少 内回流量大大减少内回流量大大减少 不设侧线汽提塔不设侧线汽提塔 汽、液相负荷分布与常压塔有很大的不同汽、液相负荷分布与常压塔有很大的不同 汽化段上面设有洗涤段汽化段上面设有洗涤段 78 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 (2)塔温的确定塔温的确定 汽化段温度汽化段温度 塔底温度塔底温度 侧线温度侧线温度 二、抽真空系统二、抽真空系统 1 1、抽真空系统的流程、抽真空系统的流程 79 7.5

48、 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 三、蒸汽喷射器的工作原理 蒸气喷射器的基本工作原理： 利用高压水蒸气在喷射时形成 的抽力，将系统中的气体抽出形 成 真空。 80 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 四、真空度极限四、真空度极限 1 1、真空极限产生的原因、真空极限产生的原因 水在其温度下有一定饱和蒸气压，所以冷凝器中总是水在其温度下有一定饱和蒸气压，所以冷凝器中总是 会有若干水蒸气。会有若干水蒸气。 理论上冷凝器中的残压，最低等于该处温度下水的饱理论上冷凝器中的残压，最低等于该处温度下水的饱 和蒸气压。和蒸气压。 2 2、塔顶实际残压、塔顶实际残压 塔顶残压水饱蒸汽压不凝气分压管线、冷凝器塔顶残压水饱蒸汽压

49、不凝气分压管线、冷凝器 压降压降 81 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 3、增压喷射泵、增压喷射泵 (1)目的目的 打破水的饱和蒸汽的对塔顶残压的限制。打破水的饱和蒸汽的对塔顶残压的限制。 (2)方式方式 在减压塔顶馏出物进入第一个冷凝器之前，再安装一台蒸气在减压塔顶馏出物进入第一个冷凝器之前，再安装一台蒸气 喷射器使馏出气体增压喷射器使馏出气体增压 (3)原理原理 由于增压喷射器直接与减压塔顶馏出线直接联接，所以塔顶由于增压喷射器直接与减压塔顶馏出线直接联接，所以塔顶 真空度就不受水温限制。真空度就不受水温限制。 82 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 (4)效果效果 减顶残压等于增压泵所能形成的

50、残压加上馏出线压降。减顶残压等于增压泵所能形成的残压加上馏出线压降。 塔顶残压喷射器产生的残压馏出管线的压降塔顶残压喷射器产生的残压馏出管线的压降 (5)缺点缺点 所抽入的气体，除不凝气之外，还有水蒸气，故负荷所抽入的气体，除不凝气之外，还有水蒸气，故负荷 很大。不仅使增压器的尺寸很大，更重要的是很大。不仅使增压器的尺寸很大，更重要的是工作工作 蒸气耗量很大，大大增加了操作费用和能耗蒸气耗量很大，大大增加了操作费用和能耗。 83 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 五、干式减压蒸馏五、干式减压蒸馏 传统的减压塔使用塔底水蒸汽汽提，并且在加热炉管中注入水蒸传统的减压塔使用塔底水蒸汽汽提，并且在加热炉管

51、中注入水蒸 汽，其目的是在最高允许温度和汽化段能到达的真空度的限汽，其目的是在最高允许温度和汽化段能到达的真空度的限 制条件下尽可能地提高减压塔的拔出率。制条件下尽可能地提高减压塔的拔出率。 减压塔中使用水蒸汽的不利之处：减压塔中使用水蒸汽的不利之处： 消耗蒸汽量大；消耗蒸汽量大； 塔内汽相负荷增大；塔内汽相负荷增大； 增大塔顶冷凝负荷；增大塔顶冷凝负荷； 含油污水量增大。含油污水量增大。 84 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 1 1、实现干式减压蒸馏的技术措施、实现干式减压蒸馏的技术措施 不依赖注入水蒸汽以降低油汽分压的减压蒸馏方式称为 干式减压蒸馏，而传统使用水蒸汽的方式则称为湿式 减压蒸馏

52、 实现干式减压蒸馏主要是采取以下的技术措施： 使用增压蒸汽喷射器以提高减压塔顶的真空度； 降低从汽化段至塔顶的压降； 降低减压炉出口至减压塔入口间的压力降； 设洗涤和喷淋段。 85 7.5 减压蒸馏塔减压蒸馏塔 2 2、使用干式减压蒸馏的效益、使用干式减压蒸馏的效益 采用干式减压蒸馏与采用湿式减压蒸馏的结果比较。分析表中数据，可以看 到以下几点： 由于汽化段真空度的提高，即使汽化段温度比湿式减压蒸馏低8C，仍然可以 得到更高的拔出率； （在同样的汽化段温度下，提高处理量至7089吨原油/天时，虽然汽化段的残 压稍有升高，但仍可保持较高的拔出率； 抽真空系统消耗的水蒸汽量反而有所减少； 由于炉出

53、口温度降低，在同样的处理量时，减压炉的热负荷降低，从而节约了 燃料； 可以减少冷却水用量或减少风机（当用空冷时）的耗电量； 节约能耗约相当于5.36 104千焦/吨原油； 塔底渣油温位的提高有利于热量的回收利用。 86 初馏塔及常压炉流程图画面初馏塔及常压炉流程图画面 87 常压塔及汽提塔流程图画面 88 减压炉流程图画面减压炉流程图画面 加热炉动态画面（1）；加热炉动态画面（2） 89 减压塔流程图画面减压塔流程图画面 90 7.6 蒸馏设备防腐蒸馏设备防腐 一、定义一、定义 指材料指材料( (特别是金属材料特别是金属材料) )与周围介质作用生成相应化合物而丧失其与周围介质作用生成相应化合物

54、而丧失其 原来性质的过程。原来性质的过程。 二、腐蚀的危害二、腐蚀的危害 1 1、设备腐蚀将带来事故灾害、设备腐蚀将带来事故灾害 2 2、设备腐蚀提高了能耗、设备腐蚀提高了能耗 3 3、增加了检修次数和延长了停产检修时间、增加了检修次数和延长了停产检修时间 4 4、设备腐蚀造成了经济损失、设备腐蚀造成了经济损失 5 5、设备腐蚀污染了产品、设备腐蚀污染了产品 91 6 6、设备腐蚀将影响催化剂的活性、设备腐蚀将影响催化剂的活性 7 7、备腐蚀增加了钢材的消耗、备腐蚀增加了钢材的消耗 三、三、蒸馏设备腐蚀的分类蒸馏设备腐蚀的分类 腐蚀按其作用的机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物腐蚀按其作用的机理

55、可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物 理腐蚀三类。理腐蚀三类。 1、化学腐蚀化学腐蚀（chemical corrosion） (1)HClH2O型型 92 在蒸馏前虽原油经过脱盐脱水，但仍然含有一定在蒸馏前虽原油经过脱盐脱水，但仍然含有一定 量的无量的无 机盐和水。如机盐和水。如NaCl、MgCl2、CaCl2，NaCl不易受不易受 热水热水 解，但解，但MgCl2和和CaCl2在在120时即开始水解生成时即开始水解生成 HCl： CaCl2 + 2H2OCa(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2OMg(OH)2 + 2HCl F e + 2H C l H 2O F eC l2 + H 2

56、 93 (2)H2SHClH2O型型 (3)硫腐蚀硫腐蚀（sulfur orrosion） 低温低温S腐蚀腐蚀 高温高温S腐蚀腐蚀 (4)有机酸腐蚀有机酸腐蚀 Fe + H2S FeS + H2 Fe + S 高温 FeS 94 2RCOOHFe Fe(RCOO)2H2 2、电化学腐蚀电化学腐蚀（electrochemical corrosion） (1)析氢腐蚀析氢腐蚀 (2)耗氧腐蚀耗氧腐蚀 3、冲蚀（、冲蚀（erosionerosion） 四、防腐措施四、防腐措施 95 选择合理的工艺流程和生产参数，以减少腐蚀介质和选择合理的工艺流程和生产参数，以减少腐蚀介质和 降低腐蚀速度；降低腐蚀速

57、度； 选用耐腐蚀材料，采用涂料和衬里，采取适当的制造选用耐腐蚀材料，采用涂料和衬里，采取适当的制造 和施工方法；和施工方法； 在设备设计中，采用合理的结构形状、流速和必要的在设备设计中，采用合理的结构形状、流速和必要的 防腐裕度；防腐裕度； 采用阴极保护和阳极保护；采用阴极保护和阳极保护； 使用中和剂和缓蚀剂等。使用中和剂和缓蚀剂等。 96 因原油蒸馏装置中，主要存在的是因原油蒸馏装置中，主要存在的是H2S、HCl，故主要讨论怎，故主要讨论怎 样解决样解决HClH2SH2O型腐蚀的问题。型腐蚀的问题。 国内外炼厂普遍采取国内外炼厂普遍采取“一脱四注一脱四注”工艺：工艺： 原油脱盐原油脱盐 原油

58、注碱原油注碱 塔顶馏线注氨塔顶馏线注氨 注缓蚀剂注缓蚀剂 注水注水 97 “一脱四注一脱四注”工艺如图所示。工艺如图所示。 98 电脱盐流程图画面电脱盐流程图画面 99 1、原油电脱盐原油电脱盐 2、原油注碱、原油注碱 3、塔顶馏出线注塔顶馏出线注NH3 4、塔顶馏出线注缓蚀剂、塔顶馏出线注缓蚀剂 5、塔顶馏线注塔顶馏线注H2O 100 6 6、其它防腐措施、其它防腐措施 (1)(1)高温硫腐蚀的防止和减轻主要靠耐腐蚀材料和衬高温硫腐蚀的防止和减轻主要靠耐腐蚀材料和衬 里。里。 (2)(2)为了减轻电化学腐蚀，可采取下列措施：为了减轻电化学腐蚀，可采取下列措施： 尽量采用负电势相近的两种金属；

59、尽量采用负电势相近的两种金属； 两种金属进行电绝缘，防止腐蚀电流通过；两种金属进行电绝缘，防止腐蚀电流通过； 采用耐腐蚀的涂层。采用耐腐蚀的涂层。 (3)(3)为了减轻冲蚀，应该选择合理的流速。为了减轻冲蚀，应该选择合理的流速。 101 7.7 原油蒸馏装置工艺流程原油蒸馏装置工艺流程 一、流程设计内容一、流程设计内容 原油蒸馏工艺流程设计主要考虑以下几个问题：原油蒸馏工艺流程设计主要考虑以下几个问题： (1)流程方案的制定流程方案的制定 (2)汽化段数的确定汽化段数的确定 (3)回流方式的选择回流方式的选择 (4)换热方案的确定换热方案的确定 二、基本设计原则二、基本设计原则 102 1、原

60、油特性、原油特性 作为加工对象，原油的特性是考虑问题的出发点。作为加工对象，原油的特性是考虑问题的出发点。 原油的类型、化学组成的特点原油的类型、化学组成的特点(如石蜡、沥青、硫含量等如石蜡、沥青、硫含量等)、馏分组成情况、馏分组成情况 等，都必须在流程中反映出来。等，都必须在流程中反映出来。 2、产品方案、产品方案 原油加工的产品方案是设计和分析流程时另一个基本因素。原油加工的产品方案是设计和分析流程时另一个基本因素。 (1)燃料型燃料型 (2)燃料燃料-化工型化工型 (3)燃料燃料-润滑油型润滑油型 103 3、装置处理量、装置处理量 4、技术经济分析、技术经济分析 三、汽化段数的确定三、