(培训体系)2020年常减压技术培训教材

1、常减压技术培训教案第一章 基础知识第一节 炼油基础知识一、流体力学基础知识流体是指具有流动性的物体，是气体和液体的总称。流体力学是以力学原理为基础， 运用数学和试验的方法，研究流体在静止和运动时的规律。在石油化工生产中有广泛应用。1、流体静力学流体静力学是研究流体在静止状态或流体在外力作用下达到平衡时， 流体内部压力变化 的规律。1）压强流体垂直作用于单位面积上的力， 称为流体的压强。 国际制单位为帕斯卡 （Pa=N/m2）， 1Mpa=10 6Pa。现列出一些常见的压力单位及它们的换算关系如下：1atm=101325Pa=101.3kPa （千帕） =0.1013（兆帕）=10330 千克（

2、力） /米 2=1.033kgf/cm 2=10.33mH 2O=760mmHg压强的表示方法：绝对压强、表压强、真空度。绝对压强是以绝对零压作为起点计算 的压强。通常大气压强为 0.1Mpa 。表压强是以大气压强为起点计算的压强，即用测压仪表 所测得的压强。 表压强 =绝对压强 -大气压强。 真空度是当被测流体的绝对压强小于外界大气 压强时，用真空表测量的。真空度 =大气压强 -绝对压强。2）流体静力学基本方程 流体静力学方程是研究流体在重力作用下，静止流体内部压强变化的规律。P=Po+ P gh称为流体的静力学方程。其中P为流体压强，P为流体密度，h为流体的高度。2、流体动力学1）流量与流

3、速单位时间内通过管道任一截面的流体量，称为流量。流量通常用体积流量和质量流量 来表示。体积流量与质量流量的关系为：m=V P， kg/s式中 V 体积流量， m3/sm-质量流量， kg/sP-在操作条件下流体的密度， kg/m3单位时间内流过单位截面积的流体量， 称为流速。 通常用体积流速和质量流速来表示。体积流速用v表示（单位：m/s）尸V/A式中A与流体方向相垂直的管道截面积，m2。质量流速用u表示（单位：kg/m2 s）u=m/A2）稳定流动下的物料平衡 连续性方程流体在管道中流动时， 任一截面处流体的密度、 压强、流量和流速等均随位置而变化， 不随时间而变化，这种流动称为稳定流动。流

4、体在管道中流动时， 任一截面处流体的密度、 压强、 流量和流速等均随时间而变化， 称为不稳定流动。流体在稳定系统中连续流动时，如果管路中没有流体的增加和损失，根据能量守恒定 律，每单位时间内通过不同管径的各截面的流体质量应相等。V lAi P 1= V 2A2P 2为流体在管道中作稳定流动时的连续性方程。其中Al、A2为管道截面积，V 1、V 2为流速，P 1、P 2为密度。3、流量测量方法：1）孔板流量计孔板流量计是根据静压能和动能可以互相转化为原理而设计的。孔板流量计的流量与 压强差之间的定量关系，可以由柏努力方程进行分析。工程应用范围较广。2）转子流量计转子流量计是在一根倒锥形的垂直玻璃

5、管内， 装有一个能自由旋转的转子对流体进行 测量。它的优点是读取流量方便，能量损失小，测量范围宽、精度高，但操作中流量计玻璃 管易破碎。二、蒸馏原理蒸馏是利用液体混合物中各组分在同一压力下沸点不同，将液体混合物中各组分进行分离的方法。在蒸馏操作中，可归纳为：闪蒸（平衡汽化） 、蒸馏、精馏。1、闪蒸进料以某种方式被加热至部分汽化，经过减压设施，在容器（如闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏 塔的汽化段等）内，在一定温度和压力的作用下，汽、液两相迅速分离，得到相应的汽相和 液相产物，此过程即称为闪蒸。2、蒸馏蒸馏是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，液体开始汽化， 生成微量蒸

6、汽。 生成的蒸汽当即被引出并经过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。这种蒸馏方式称为蒸馏。3、精馏精馏是分离液相混合物的很有效的手段，精馏有连续式和间歇式两种。现代石油加装 置中都采用连续式精馏， 而间歇式精馏则由于它是一种不稳定过程， 而且处理能力有限， 因 而只用于小型装置和实验室。精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立以及接触设施的存在是精馏过程得以 进行的必要条件。精馏的基本原理和规律不仅适用于二元或多元系精馏过程，而且也同样适用于石油精 馏过程。石油精馏有它自己明显的特点： 第一，石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精 馏是典型的复杂系精馏。 在实际的石油

7、精馏过程中， 不可能按组分要求分离产品， 而且石油 产品的使用也不需要提出这样的要求。 因此， 石油精馏时对分馏精确度的要求一般不如化工 产品的精馏所要求的那样高。 再者，精馏原料的沸程很宽， 对原油来说， 甚至在真空条件下， 还有许多重组分都不能汽化而不发生化学变化。第二， 炼油工业是个大规模生产的工业， 大型炼厂的年处理量动辄以百万吨乃至千万吨计， 即使所谓的小炼厂， 其处理量也达几万吨至 十数万吨。这个特点必然会反映到对石油精馏在工艺、设备、成本、安全等方面的要求。4、石油精馏塔的工艺物征1)复合塔按照一般的多元精馏办法，需要 n-1 个精馏塔才能把原料分割成 n 个产品。但是在石 油精

8、馏中， 各种产品本身也是一种复杂的混合物， 它们之间的分离精确度并不要求较高， 两 种产品之间需要的塔板数并不多， 因此， 可以把几个塔结合成一个塔。 这种塔实际上等于把 几个塔简单精馏塔重叠起来， 它的精馏段相当于原来几个塔的精馏段的组合， 下段为第一个 塔的提馏段，这样的塔称为复合塔或复杂塔。2)汽提塔和汽提段在精馏塔内汽油、 柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段， 侧线产品中必然会含有相 当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的产率。 为此，常 在外侧设提段塔，经常塔底不设重沸器， 而只是通入少量过热蒸汽，降低塔内油汽分压，使 混入产品中的较轻组分返回分馏塔。3

9、)全塔热平衡由于塔底不设再沸器， 它的热量来源几乎完全取决于加热炉加热的进料。 汽提水蒸汽虽 也带入一些热量，但由于只放出部分显热，而且水蒸汽量不大，因而这部分热量是不大的。这种全塔热平衡的情况引出以下的结果： 第一，塔进料的总热量加上水蒸汽热量应等于各侧 线抽出热量之和； 第二， 在进料状态被规定的情况下， 塔内的回流比实际上就被全塔热平衡 确定了。三、传热的基本方式热量的传递是由于物体内或系统内两部分之间的温度不同而引起的，也就是说温度差 是传热过程的推动力。根据传热的基本原理不同，热量传递的基本方式分为热传导、对流传热和辐射传热。1、热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分或

10、者传递到与之接触的温度较 低的另一物体的过程为热传导，简称导热。在工程中，研究热传导的中心问题是单位时间内通过固体壁所传递的热量，称为传热 速率。所谓速率是指物质或能量传递的快慢程度。2、对流对流是指流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程，因而对流只能发生在流体 中。3、辐射辐射是一种以电磁波传播能量的现象。辐射传热不需要任何物质做媒介，可以在真空中进行，不仅有能量的转移，而且伴有能量形式的转化。传导、对流、辐射这三种传热方式往往不是孤立出现的，很多情况下是同时出现的， 问题只是哪一种传热占主导地位。 例如换热器主要是以对流和热传导结合方式进行传热， 而 加热炉则以辐射传热方式为主。4

11、、强化传热的途径强化传热就是提高传热效率。 这是当前生产中充分利用热源， 提高热能回收率的一个关 键问题。a 值。1) 增大传热面积增大传热面积可以增加传热的热量，但单独增大传热面积并不算强化。改进设备结构， 如空冷器在钢管外缠绕翅片， 则可显著提高传热效率。 目前国内应用的板式、 板翅式换热器 都能有效地提高传热效率。2) 增加传热温差温差是传热过程中的推动力， 温差越大， 传热效果越好。 但是生产中物料温度往往由工 艺条件所决定，不能任意变动。因此温差厶tm改变是有限的，只能在流程设计时确定合理的 换热方案，采用逆流操作，尽可能提高传热温差。3)提高传热系数提高传热系数 a 是强化传热的有

12、效途径。 根据传热系数计算公式可知， 要提高 a 值， 就 必须设法减小对流及传导的热阻， 也就是说要提高对流给热系数和传导系数。 具体可采用下 列方法：(a)增加流体流速，增大流体湍流程度，以减小层流边界层厚度，减小热阻，则可以 提高传热系数 a 值。在换热器中安装折流板或折流杆等方法可达到上述目的。(b)增大流体的导热系数，如原子能工业中采用液体金属作热载体，以提高（c）防止换热器管内外结垢和及时除垢是工业生产中提高传热效率的有效办法。换热 器使用一段时间后，垢层变厚，影响传热效率。生产实践证明，若管子的两侧各结油垢厚 1m（油垢导热系数为 0.58W/ （m.C）,计算出传热系数a值就能

13、下降25%左右。因此提高传 热系数 a 值，首先要清除换热器内结垢。四、物料平衡和热量平衡1 、物料平衡物料衡算的根据是质量守恒定律： 进入任何过程的物料质量， 必须等于从该过程离开的 物料质量与积存于该过程中的物料质量之和：输入 = 输出 +积存2、热量平衡化工生产中所需的能量以热量为主， 用于改变物料的温度与聚集状态， 以及提供反应所 需热量等。 若操作中有几种能量相互转化， 则其间的关系可通过能量衡算确定； 若只涉及到 热能，能量衡算便简化为热量衡算。 能量衡算的根据是能量守恒定律。 对于稳定过程， 有“输 入=输出”，这个关系若针对焓来运用，所作的衡算即为热量衡算。热量衡算中需要考虑的

14、项目是进出设备的物料本身的焓与从外界加入或向外界送出的 热，有化学反应时则还包括反应所吸收或放出的热。SI制中能量和热量的单位都是 J （焦尔）或kJ （千焦尔）。1J=1N m。工程制的能量单 位是千克（力）米，热量单位是千卡。它们之间的换算关系如下：1千卡=427千克（力）米=4.187kJ作热量衡算时也和物料衡算时一样， 要表示清楚衡算范围和衡算基准。 此外， 由于焓值 大小与从哪一温度算起有关，因而热量衡算还要指明基准温度。物料的焓值常从0C算起，若以0C为基准，亦可不再指明。有时为方便计，以进料温度或以环境温度作为基准温度， 或采用数据资料的基温（例如反应热的基温是25C）,这时就一

15、定要指明。第二节 原油化学组成及产品性质一、原油的一般性状、元素组成、馏分组成1、原油的一般性状原油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般介于0.800.98 之间。2、原油的元素组成原油的元素组成：原油是由烃类及非烃类化合物组成的一种复杂的混合物，除了含有碳、氢之外，还含有硫、氮、氧及微量的金属和非金属元素。 原油中碳氢这两种元素含量一般占 95%以上。3、原油的馏分组成原油中从常压蒸馏开始馏出的温度（初馏点）至U200 C （或180C ）之间的轻馏分称为汽油馏分（也称轻油或石脑油馏分） ；常压蒸馏200 （或180 C） 350C之间的中间馏分称为煤柴油馏分或称常压

16、瓦斯油；将相当于常压下 350500 C的高沸点馏分称为减压馏分或称润滑油馏分或称减压瓦斯油；而减压蒸馏后残留的500 C的油称为减压渣油；将常压蒸馏后350 C的油称为常压渣油。二、原油馏分的烃类组成 原油中主要含有烃类和非烃类这两大类。原油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃构成。1 、 原油烃类组成表示方法1）单体烃组成单体烃组成是表明石油及其馏分中每一单体化合物的含量。2）族组成：以某一馏分中不同族烃含量来表示。煤油、柴油及减压馏分，族组成通常以饱和烃（烷烃和环烷烃） 、轻芳香烃（单环芳 烃）、中芳香烃（双环芳烃） 、重芳香烃（多环芳烃）及非烃组分等含

17、量来表示。对于减压渣油，目前一般还是用溶剂处理及液相色谱法将减压渣油分成饱和分、芳香 分、胶质、沥青质四个组分来表示。3）结构族组成表示法2、原油气体及原油馏分的烃类组成原油气体主要由气态烃组成。原油气体因其来源不同，可分为天然气和原油炼厂气两 类。1） 天然气的组成天然气是指埋藏于地层中自然形成的气体。2） 炼厂气的组成原油炼厂气的组成因加工条件及原料的不同，可以有很大差别。在高温热解反应的气 体中含有烯， 而在催化重整反应的气体中其主要是大量的乙烯； 在催化裂化反应的气体中含 有较大量的异丁烷；在催化裂解反应的气体中含有大量的丙烯和丁成分是氢气。三、原油中的非烃化合物原油中的非烃化合物主要

18、包括含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青状物质。1、原油中的含硫化合物1） 原油及其馏分中硫的分布通常将含硫量高于 2.0% 的原油称为高硫原油，低于0.5% 的称为低硫原油，介于0.5%2.0%之间的称为含硫原油。2） 硫在石油及其馏分中的存在形态3、石油中的含氧化合物硫在石油中的存在形态已经确定的有：元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻 吩等类型的有机含硫化合物， 此外尚有少量其他类型的含硫化合物。 这些硫化物按性质划分 时，可分为两大类：活性硫化物和非活性硫化物。活性硫化物主要包括元素硫、硫化氢和硫醇等，它们的共同特点是对金属设备有较强 的腐蚀作用；非活性硫化物主要包括硫醚、二硫化物和

19、噻吩等对金属设备无腐蚀作用的硫化物，经 受热分解后一些非活性硫化物将会转变成活性硫化物。元素硫（S）和硫化氢（H2S）多是其他含硫化合物的分解产物，硫和硫化氢又可以互 相转变。硫醇（RSH）在石油中含量不多，它的沸点较相应的醇类要低得多，因此硫醇多存于 低沸点馏分中。随着馏分沸程升高，硫醇含量急剧降低，在350 C以上的高沸点馏分中硫醇含量极少。2、石油中的含氮化合物1）石油中的氮含量及分布石油中的氮分布也是随着馏分沸点的升高，其氮含量迅速增加，约有80%的氮集中在400 C以上的重油中。石油中的含氮化合物对石油的催化加工和产品的使用性能都有不利的影响，它往往使催化剂中毒失活， 或引起石油产品

20、的不安定性， 易生成胶状沉淀， 所以必须尽可能加以脱除。2）石油中含氮化合物的类型石油中的含氮化合物按其酸碱性通常分成两大类： 碱性含氮化合物和非碱性含氮化合 物。石油中的氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的。这些含氧化合物大致有两种类 型：酸性含氧化合物和中性含氧化合物。4、渣油以及渣油中的胶质、沥青质减压渣油是原油中沸点最高，相对分子质量最大、杂原子含量最多和结构最为复杂的 部分。1) 减压渣油的性质碳含量一般在 85%-87%之间，氢含量一般在 11%-12%之间。就氢碳原子比而言，我国多数减压渣油为1.6左右。我国减压渣油中硫含量一般都不高，而氮含量相对较高，而且原油中绝大部分氮是

21、集中在减压渣油中。我国减压渣油的平均相对分子质量大多在 1000 左右。金属含量一般不高，并且我国绝大多数减压渣油中镍含量远大于钒含量。我国减压渣油的收率偏高，一般占原油的40%-50%2) 减压渣油的化学组成减压渣油的化学组成，常采用四组分分析法将减压渣油分离成饱和分、芳香分、胶 质和沥青质。与国外渣油相比，我国减压渣油中的芳香分含量不太高，一般在30%左右；我国减压渣油中庚烷沥青质的含量普遍较低，大多数小于3%;我国减压渣油中的胶质含量一般较高，大多在40沧50%右，几乎占减压渣油含量的一半。3)减压渣油中的胶质、沥青质胶质通常为褐色至暗褐色的粘稠且流动性很差的液体或无定形固体，受热时熔融

22、。胶 质的相对密度在 1.0 左右。胶质是石油中相对分子质量及极性仅次于沥青质的大分子非烃化 合物。第三节 油品的物理化学性质一、油品的蒸气压1、蒸气压蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱 和蒸气压。 蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力， 蒸气压愈高的液体愈易于 气化。2、纯烃的蒸气压 纯烃和其它的液体一样，其蒸气压随液体的温度及摩尔气化潜热的不同而不同。液体的 温度越高，摩尔气化热越小，则其蒸气压越高。3、石油馏分的蒸气压石油馏分蒸气压不仅与温度有关， 还与油品的组成有关， 而油品的组成是随气化率的不 同而改变的，因此， 石油馏分的蒸汽压也因

23、气化率的不同而不同， 在温度一定时， 油品气化 率越高，则液相组成就越重，其蒸气压就越小。石油馏分蒸气压通常有两种表示方法：一种是工艺计算中常用的真实蒸气压，也称为泡点蒸汽压，即气化率为零时的蒸气压。另一种是油品规格中雷德蒸气压，它是在38C，气相体积和液相体积比例等于 4 时测定的条件蒸气压。 通常真实蒸气压比雷德蒸气压高。 雷德 蒸气压较易测定。二、馏程（沸程）对于石油馏分这类组成复杂的混合物，一般常用沸点范围来表征其蒸发及气化性能。 沸点范围又称沸程。恩氏蒸馏测定过程是将 100ml （20C下）油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行 加热，其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。 随

24、后，其温度逐渐升高而不断地馏出，依次记下馏出液达 10ml、20ml、直至90ml时的气相温度，称为 10%, 20%，90%馏出温度。 当气相温度升高到一定数值后， 它就不再上升反而回落， 这个最高的气相温度称为干 点（或终馏点） 。油品的馏程大致如下：汽油40200 C煤油200300 C航空煤油 130250 C柴油250350 C润滑油350520 C重质燃料油 520 C恩氏蒸馏是粗略的蒸馏设备，得到的馏分组成结果是条件性的，它不能代表馏出物的 真实沸点范围，所以它只能用于油品的相对比较，或大致判断油品中轻重组分的相对含量。三、平均沸点馏程在原油的评价和油品规格上虽然用处很大， 但在

25、工艺计算上却不能直接应用， 因此， 工艺计算上为了要表示某一馏分油的特征， 需用平均沸点的概念。 它在设计计算及其它物理 性质的求定上用处很大。 平均沸点的表达方法有好几种， 意义和用途也不一样， 但都是根据 恩氏蒸馏体积平均沸点和斜率求得，现叙述如下：1 、体积平均沸点（ tv ）由恩氏蒸馏测定的 10%、 30%、 50%、 70%、 90%这五个馏出温度计算得到。2、质量平均沸点（ tw ）为各组分质量分数和相应的馏出温度的乘积之和。3、立方平均沸点（ tcu）为各组分体积分数乘以各组分沸点立方根之和再立方。4、分子平均沸点（ tm ）为各组分摩尔分数和相应的沸点乘积之和。5、平均沸点（

26、 tme）为立方平均沸点与实分子平均沸点的算术平均值。四、密度和相对密度单位体积内油品的质量，称为油品的密度，其单位为克/厘米 3。若单位体积 V 内的油品质量为m克，则油品的密度为：p =m/v式中p -油品的密度，克/厘米3。由于油品的体积是随温度而改变的，在不同温度下同一油品的密度是不相同的。油品 在t C时的的密度用p t来表示。油品在tc时的质量与同体积纯水在 4C时的质量比称为油品的比重。D=m/m1、油品比重与温度和压力的关系温度升高，油品受热膨胀，体积增大，比重减小，反之则增大。2、油品比重的测定油品比重的测定方法常用的有三种：比重计法、韦氏天平法和比重瓶法。Pa s,3、油品

27、比重与组成的关系油品的比重与化学组成有关。同系物的比重随沸点的升高而增大；油品中含低沸点馏 分愈多，其比重愈小；油品中含氧、氮、硫化合物以及胶质、沥青质愈多，其比重愈大；沸 点范围相同时，含芳香烃愈多，比重愈大，含烷烃愈多，比重愈小。五、特性因数特性因素可用下式表示：K=1.216* 3、T / di5.615.6特性因数K是表示石油或石油产品的化学性质的一种指数。六、粘度和粘温特性（一）粘度的表示方法1、 绝对粘度是单位速度梯度的剪应力。单位为泊，在现用的SI制中，它的单位为这两者的关系是1Pa - s=1000Cp2、运动粘度（u）在石油产品的质量标准中常用的粘度为运动粘度，它是绝对粘度n

28、与相 同温度和压力下该液体密度p之比。u = n / P（二）粘度与化学、温度的关系1、粘度与化学组成的关系油品的粘度与烃类的分子量和化学结构有密切的关系。一般情况是：油品粘度随烃类 的沸点升高和分子量的增加而增大； 在烃类中烷烃的粘度最小， 环烷烃和芳香烃的粘度较大； 胶质的粘度最大。2、 粘度与温度的关系温度对油品的粘度影响很大：温度升高，粘度减小；相反则粘度增大，油品越粘稠。3、粘度特性油品的粘度随温度而变化，这种性质称为粘温度特性。七、低温流动性油品低温流动性的指标有：浊点、结晶点（或冰点） 、凝固点等。八、发热量发热量 1 公斤燃料完全燃烧后所产生的热量，称为该燃料的发热量（仟卡）

29、，或称为 热值。石油及石油产品主要由碳和氢组成，完全燃烧后主要生成物为二氧化碳和水。依照燃 烧后水存在的状态不同，发热量的数值不同，故有两种表示方法，即高发热量和低发热量。高发热量 1 公斤燃料完全燃烧后， 在生成物中所含的水分是液态时， 所放出的热量 称为高发热量。低发热量 1 公斤燃料完全燃烧后，在生成物中所含的水分是气态时，所放出的热 量称为低发热量。3、余热回收系统第二章 加热炉第一节 概述一、概述管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一， 它是利用原料在加热炉炉膛内燃烧 时产生的高温火焰与烟气作为热源， 将炉管中流动的油品进行加热， 使其达到工艺规定的温 度，以供给油品在进行分馏

30、、裂解、反应等加工过程中所需要的能量，保证装置生产正常、 连续运行。二、管式加热炉的特征1、由于被加热介质在炉管内流动，故加热炉仅限于加热气体或液体，且这些气体或液 体通常都是易燃易爆的烃类物质。2、加热方式为直接受火式。3、加热炉只烧液体或气体燃料。4、加热炉长周期连续运转，不间断操作。三、管式加热炉的结构管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统燃烧器及通风系统五部分组成。1、辐射室辐射室是加热炉通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。 加热炉的炉热负荷 70 80% 由辐射室担负的。2、对流室对流室是靠由辐射室出来的烟气进行对流传热的部分，但实际上它也有一部分辐射交 换，而且辐射换热还占

31、有较大的比例，一般担负全炉热负荷的20 30%。余热回收系统是指从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分， 回收方法有两类， 类是靠预热燃烧用的空气来回收热量， 这些热量返回到炉中。 另一类是采用同炉子完全无关 的其它流体回收热量。 前者称为空气预热器， 后者因为常使用水回收， 被称为废热锅炉方式。4、燃烧器燃烧器产生的热量是加热炉的重要组成部分， 由于燃烧火焰猛烈， 操作时必须特别重 视火焰与炉管间距及燃烧器的间隔，为此要合理选择燃烧器的型号。5、通风系统通风系统的任务是将燃烧用空气导入燃烧器， 它分为自然通风方式和强制通风方式两 种，前者依靠烟囱本身的抽力，不消耗机械功，后者使用风机消耗机

32、械功。四、管式加热炉的种类1、加热炉的分类1)按外型上来分：可分为箱式炉、斜顶炉，圆筒炉，立式炉2)从工艺用途上分：可分为常压炉，减压炉，催化炉，焦化炉制氢炉，沥青炉3)除此以外还有按炉室数目分类的如双室炉，三合一炉，多室炉4)按传热方法分类的纯辐射炉，纯对流炉，对流辐射炉。5)按受热方法不同而分类的单面辐射炉，双面辐射炉。目前常用的加热炉有圆筒炉，立管立式炉，卧管立式炉。2、管式加热炉的炉型应符合的原则和要求管式加热炉炉型应根据工艺操作要求，长周期运转，便于检修，投资少的原则，并结合 场地条件及余热炉及余热回收系统类别进行选择，并且应符合下列要求：1)设计负荷小于 1MW 时，宜采用纯辐射圆

33、筒炉2)设计负荷为( 1 30)MW 时，应优先选用辐射对流型圆筒炉。3)设计负荷大于 30 MW 时，应通过对比选用炉膛中间排管的圆筒炉，立式炉箱式炉4)被加热介质易结焦时，宜采用水平管立式炉。5)6)7)使用材料价格昂贵的炉管，应优先选用双面辐射炉管。第二节加热炉工艺知识第三节加热炉的热效率或其他炉型。被加热介质流量小，且要求压降小时宜采用螺旋管圆筒炉。被加热介质流量小，且要求压降小时（如重整炉）宜采用门形管箱式炉。1、热负荷；它表示加热炉生产能力的大小。2、炉膛温度：炉膛温度是确保加热炉长周期安全运转的一个重要指标。3、炉膛热强度 （或叫体积热强度） ：管式加热炉的炉膛热强度为： 在烧油

34、时应小于 124kw33/ m3；在烧气时应小于 165kW/Z nt4、加热炉的热效率：热效率是衡量燃料消耗的指标，也是加热炉操作水平高低的指标之一。热效率越高说明燃料油的有效利用率越高，燃料耗量就越低。5、油品在管内的流速及压力降：油品在管内的流速不能太低，否则易使管内油品结焦而烧坏炉管。因为流速太低时，管内边界层厚度大，传热慢，管壁温度升高，而目油品在管 内停留时间长。 油品在管内的流速也不能太大，因为太大时， 压力降也大， 而压力降受泵扬 程的限制，故流速是根据允许的压力降而确定的。一、加热炉的热效率加热炉的热效率 =（有效吸热量 /总放热量） 100%有效吸热量即炉子的热负荷，总放热

35、量一般为燃料的发热量。当炉子的热负荷不变时，热效率越高，则燃料用量越少。二、影响加热炉的热效率的因素1 、 炉子排烟温度越高，热效率越低。2、过剩空气系数越大，热效率越低3、化学不完全燃烧损失越大，即排烟中的 CO 和 H2 越多，热效率越低。4、机械不完全燃烧损失越大，即排烟中未烧尽碳粒子含量越多，热效率越低。5、炉壁散热损失越大，热效率越低。三、提高加热炉热效率的主要措施1、减少加热炉热损失：1)加强管理、制订合理的操作规程。2)控制“三门一板、降低炉子的过剩空气系数。3)采用自控系统、计算机操作。4)采用氧化锆表控制辐射室的氧含量。5)减少炉壁散热损失。2、利用对流室多吸收热量1)对流室

36、采用钉头管或翅片管。2)设置吹灰器。3)增加对流管或适当加长对流管。4)对流室内壁采用折流砖。5)纯辐射炉加对流室。3、增设余热回收系统1)采用回转式空气预热器。2)对流室采用冷进料。3)增设固定式空气预热器一钢管、铸铁管或玻璃管。4)采用热管式空气预热器。5)采用循环式热载体预热空气。6)采用废热锅炉。4、其他方法1)装设暖风器来预热燃烧空气。2)采用强制送风或大能量高强度燃烧器。3)多烧炼厂废气消灭火炬。四、三门一板三门一板”是指油门、汽门、风门和烟囱挡板。“三门一板” 是一种加热炉操作方法的简称， 即适当调节燃料油及雾化蒸汽的阀门， 可 以使各个燃烧器的火焰基本均匀， 雾化良好。 燃烧器

37、的风门或燃烧器的风道蝶阀与烟囱挡板 的调节要互相配合， 烟囱挡板开得太大， 燃烧的风门或风道蝶阀关得过小， 会使炉内负压过 大漏入空气量过多； 挡板关得过小， 风门或蝶阀开得过大，可能使炉内局部形成正压， 使高 温烟气漏出炉外。五、过剩空气系数(一)过剩空气系数定义 实际进入炉内的空气量总是比理论空气量多，前者与后者 之比叫做过剩空气系数a。过剩空气系数是加热炉的重要指标之一。在加热炉的排烟温度一定时，过剩空气系数a大则排烟量大，因而通过烟囱排人大气的对受热面产生严重腐蚀。 因为它是在温度较低的受热面上发生的腐蚀，故称为低温腐蚀。由于只有在受热面上热量就多，这样就大大降低了炉子的热效率。过剩空

38、气系数a大还会加剧炉管的氧化腐蚀；提高烟气的露点温度，加大低温腐蚀范围；另外，还会促进NQ的形成而加剧环境的污染。（二）减少过剩空气系数a的措施:1、全面堵漏，将没有点火的燃烧器、人孔门、着火门、防爆门、对流及辐射弯头箱等 处的不密封处全部堵死，尽量减少炉内的漏风量。2、控制烟囱挡板使炉内既不出现正压，也不要负压过大。炉内出现正压会使高温烟气 漏出加大热损失， 还可能使炉外钢结构过热或烧坏引起其他事故。 炉内负压越大， 空气漏入 得越多。3、改进燃烧器采用加工合格、性能良好的燃烧器，油枪安装的位置上下左右要适中， 尽量能使从燃烧器进人的空气与燃料完全混合。 采用强制送风燃烧器， 提高进风流速，

39、 改善 进风方式，也可以降低过剩空气系数。4、保证燃料油的粘度控制在合适的范围内。六、低温露点腐蚀燃料在燃烧时， 含有硫酸的蒸汽在受热面上凝结成含有硫酸的液体，结露后才发生这种腐蚀，所以又称露点腐蚀。露点温度的高低除与燃料中的含硫量有关外，还与过剩空气系数和三氧化硫的生成量等因素有关。 为了保证烟气温度余量， 一般控制排烟 温度在160-180 C左右。第四节 加热炉的操作一、加热炉点火程序1、 调整好烟道挡板开度2、 确认炉膛处于负压状态（负压炉）3、 引瓦斯至炉前，赶尽管线内空气，联系分析瓦斯中的氧含量v1%。4、 向炉膛内吹蒸汽 1520 分钟，赶尽炉内残存的瓦斯，炉烟囱见汽。5、 引瓦

40、斯点火，点燃长明灯。6、 引燃瓦斯火嘴。为了防止炉子爆炸事故，必须做到以下几点：1、燃烧器在点火时未点着，但是油或瓦斯进人炉内，这时司炉工必须立即关闭燃料阀，然 后往炉膛内吹蒸汽，待烟囱见汽后再重新点火。2、燃烧器在点火时虽点着但又熄火，司炉工应立即关闭燃料阀然后往炉膛内吹蒸汽，待烟 囱见汽后再重新点火。3、炉子在运行过程中如发现燃烧器空气不足应立即查明原因，及时处理。首先检查控制空 气进炉的蝶阀开度是否合适， 如开度太小， 应立即开大到合适的程度， 使燃烧器的燃料能得 到充分的燃烧。二、加热炉操作好坏的判断加热炉操作的好坏，按照以下几个方面来鉴别；1)介质总出口温度在工艺指标范围内。2)各路

41、介质流量及温度必须均匀。3)各路炉管受热均匀，管内不结焦。4)燃料耗量低，热效率高。5)炉膛温度在工艺指标范围内。6)辐射室出口处负压在 -20 -4OPa 之间。7)火焰的颜色为桔黄色，火焰成形稳定。炉子烟囱不冒黑烟。三、加热炉操作需要检查的内容1、 介质总出口温度、各路流量、温差及炉膛温度等是否符合工艺指标。2、辐射室出口的负压是否 -20-40Pa之间。3、各个燃烧器的燃烧情况。火焰的形状及颜色是否合要求，火焰是否烧着炉管等4、各个炉管是否有弯曲、脱皮、鼓包、发红、发暗等现象；注意检查回弯头堵头、出 人口阀、法兰等处有无泄漏。5、检查火盆砖、吊钩、拉钩、炉墙、衬里等变化情况。6、燃料油压

42、力、雾化蒸汽压力、瓦斯压力是否符合要求。7、高低压瓦斯罐要定时脱液，放空阀在脱完液后应立即关死 8、要经常检查炉膛内各点的温度变化情况，要做到心中有数。9、炉子的防爆门、通风门、烟囱挡板、蝶阀调风门等不能随便打开，看火门在看完火后，应立即关闭。四、影响加热炉出口温度变化的因素及解决办法0.5%，含盐小于影响炉出口温度变化的因素主要有：1、燃料油压力变化。2、燃料油性质变化，如油的轻重不匀及带水等现象3、瓦斯压力不稳。4、瓦斯带油。5、雾化蒸汽压力变化，如压力低，雾化不好，火焰变红发暗喷嘴喷油量增加，炉膛温度上升，烟囱冒黑烟；如压力高火焰颜色发白、火硬、变短，容易缩火、灭火。6、进料量及进料温度

43、变化。7、进料性质变化，油轻，吸热量大，炉出口温度下降。8、仪表失灵，会造成烟囱冒烟，炉温升高或熄火。调节方法：1、当燃料油、瓦斯及雾化蒸汽压力变化时，应与有关单位联系进行处理。2、与有关单位联系平稳进料量，保证炉子进料流量、温度、性质稳定。3、高压瓦斯带油时，要联系有关单位脱油。4、调火时要小调，以免互相影响。5、喷嘴结焦要及时处理，喷嘴堵塞要及时修理。6、与仪表操作人员联系，一旦仪表失灵，应立即改成手动或控制阀走付线。第三章 原油的预处理第一节 原油含水含盐的危害性原油含水和含盐对原油运输、 储运、设备腐蚀、产品质量都带来危害， 由于水的汽化 潜热很大， 增加了燃料和冷却水的消耗量。同时，

44、 原油含水使蒸馏塔内蒸汽速度增加， 引起 塔内超压、冲塔事故。原油含盐，主要是氯化钠、氯化钙、氯化镁等，在原油加工过程中，在加热炉炉管、换 热设备中沉积、 结垢，降低了传热效率， 同时使炉管使用寿命降低，严重时造成炉管或换热 器堵塞，造成装置停工。原油加工后，将影响燃料油、石油焦、沥青等产品质量。为消除原油含盐、含水对加工的危害，在原油加工前，含水要求小于5 毫克 / 升。第二节 电脱盐脱盐、脱水原理电脱盐系统是将原油换热到一定温度， 注入适量的破乳剂及新鲜水， 在高压电场的作用 下，将原油中微小的水滴凝聚成大水滴， 依靠油水差将水进行分离， 达到脱盐、 脱水的目的。第四章 原油精馏及精馏过程

45、第一节 溶液的汽液相平衡在精馏中， 气相和液相之间的关系存在着组分浓度处于平衡状态， 在一定条件下， 当液 体中汽化出来的速率与蒸汽返回液相中的速率相等时，汽液两相的组成处于平衡状态。由于分子的运动的结果， 在汽液两相间发生物质和热的传递。 物质自一相传递到另一相 的过程称为“传质”过程。物质的热量自一相传递到另一相的过程称为“传热”过程。在一 定的压力和温度下， 当系统中这两个方向相反的传热、 传质过程以及组分在两相中的浓度分 布不再变化， 系统也就达到了一个动态平衡状态， 称之为相平衡。 而处于相平衡的汽体和液 体就称为饱合汽体和饱合液体。第二节 泡点和露点在一定的系统压力及液相组成下，该

46、液体加热刚刚开始沸腾时，或者说刚刚开始汽化， 出现第一个气泡时保持平衡的温度， 称为该液体组成的“泡点”温度，或者叫作平衡汽化分 率 0% 的温度。处于泡点状态的液体和处于露点状态的气体是饱和的。AABBPA/XAPB/XBPAPBXBXA所以yAAB XAAB 1 XA第三节挥发度与相对挥发度汽相中某一组分的蒸汽分压和它在与汽相平衡的液相中的摩尔分率之比，称为该组分的挥发度。用符号U表示，单位Pa,即u A= PA/ XAU B= PB/ XB式中：U A、u B 组分A和B的挥发度，Pa；PA、PB组分 A和B在平衡时的汽相分压，Pa；XA、XB 组分A和B在平衡时液相中的摩尔分率。两个组

47、分之间的挥发度之比，称为相对挥发度，用a表示。在二元溶液中，组分A对组分B的相对挥发度。当压强不大时，汽相服从道尔顿分压定律时，PA=PyA , PB=PyB则 AB yA / yB XB / XA上式能很方便地表示平衡时两组分在汽、液相中的组成关系。对双组分溶液:XB=1-XAyB=1-y A上式就是用相对挥发度表示的气液平衡关系式，它和前面介绍的公式相比较，能更加明确而简便地用来判断分离的难易程度。当AB 1时，yA XA，如前所述，这样的溶液无法用普通的蒸馏方法来分离。当AB 1时，yA XA，说明能够分离，而且当 AB越大，汽相中yA越大，越容易分离。当AB 1时，情况和 AB 1的情

48、况相同，只是两组分互相颠倒，A组分难以汽化，而组分 B成了易挥发组分。第四节 精馏过程(一) 塔盘的作用塔盘是汽液两相充分接触与分离提供的必要场所。(二) 塔盘上的汽液接触元件塔盘上按其气液接触元件的不同分成：浮阀、泡罩、舌形等不同种类。三) 泡罩塔盘的特点i.塔板效率较高。ii.操作弹性较大，在负荷变动范围较大时，仍能保持较高的塔板效率。iii.不易堵塞，适用于多种介质。iv.操作稳定可靠。泡罩塔盘的缺点是结构复杂、造价较高、安装维修较繁。1. 浮阀塔板的特点：a)处理能力较舌形、筛孔塔板小些，比泡罩塔板的处理能力约大20-30%。b)操作弹性较泡罩、舌形、 筛板大，在很宽的气液负荷变化范围

49、内， 浮 阀塔板能保持较高的效率。c)干板压降较舌形、 筛板大， 比泡罩塔板小。 塔板上的液面梯度也较小。d)雾沫夹带量比舌型、泡罩小，比筛板略大。e)结构简单，安装较方便，制造费约为泡罩塔板的60-80% ，为筛板的120-130% 。2. 固舌型塔板特点：a)处理量大。b)压力降较小。c)制造简单、安装方便、维修费少、省钢材、省投资。d)塔板上液量少、操作灵敏。e)处理易聚合、 易粘结、 带有结晶或固体颗粒物料时， 对塔板不堵不塞。缺点：1、液流强度弹性范围小。如果回流比过2、不适用于低气速操作，即舌孔动能必须大于塔板液层阻力。3、不宜用在小于 0.8 米的塔径，否则由于气液单向喷射，边壁

50、效应过大。4、板效率略低于泡罩塔。（四）精馏塔原料进入塔的那一段叫进料段， 进入塔后，其汽相部分上升， 液相部分下流，分别在塔 的上、下两部分进行传质、传热过程。进料段以上是上升汽相中的重组份不断被冷凝分离， 使汽相中的轻组份不断被提纯， 该段称为精馏段。 进料段以下的液相的轻组份不断被汽化分 离，使液相中的重组份不断被提浓，该段叫提馏段或提浓段。具备精馏段和提馏段的塔， 从塔顶能分离出较纯的轻组份产品， 从塔底能分离出较纯的 重组份产品， 但并不是所有的精馏塔都必须是这样的典型的精馏塔。 根据工艺过程的特点和 要求，也可是只有精段或只有提馏段的“半塔” ，例如焦化分馏塔，由于生产工艺的要求只

51、 取精馏段。因为它不需出较为严格的塔底液体产品。从塔上部下流的液体和从塔下部上升的汽体都叫回流， 前者叫液相回流， 后者叫汽相回 流，从上层塔盘向下层塔盘流动的液相回流， 又称内回流。 液相回流都是把从塔顶部出来的 汽相冷凝冷却成为液体后， 将其中的一部分重新打入塔顶而提供的， 叫做塔顶回流， 又称内 回流，剩下的一部分则作为塔顶产品抽出。 通常把打入塔顶做回流的量与塔顶产品的比值称 为塔顶回流比（ R=L/D ）。由于一般都是同一油气分离器提出的质量相同，因此回流比也可 以用两者的重量之比来表示。 汽相回流由塔底液体进行部分汽化提供的， 未汽化的液体则做 为塔底产品抽出。增加回流比， 塔板上

52、回流量增加， 使上升的汽相的温度降低很多， 重组分也就冷凝的很 多，同时，随回流比增加，从液相回流转入汽相的轻组分也增多，也就是说，汽相从回流中 补充了更多的轻组分， 结果造成上升汽相中轻组分浓度增加， 提高了塔板的分离效能。 回流 比和塔板数的关系是，当产品分离程度一定时，加大回流比，可适当减少塔板数。但是， 增加回流比是有限的， 塔内回流的多少是根据全塔热平衡决定的。大，必然使下降的液相中轻组分含量增多， 此时， 如果不相应地增加进料的热量或塔底的热 量，就会使轻组分来不及汽化， 就被带到下层塔板或塔底，从而影响了轻组分的收率， 如有 侧线产品时，也使侧线产品和塔底产品不合格。此外，增加回

53、流比，使塔顶冷凝冷却器负荷 增加，增加操作费用。（五）精馏得以进行的必要条件 精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立以及接触设施的存在是精馏过程得以进 行的必要条件。（六）塔板的负荷性能曲线1漏液线：漏液线是塔板在漏液点时的气体流量与液体流量间的关系曲线，它可通过漏 液点计算出来。气体的流量如处于此线以下即发生严重漏液。它是塔的操作气速下限。2过量液沫夹带线： 塔板上的过量液沫夹带会破坏塔的正常操作， 使塔板效率严重下降。 但即使在正常操作的塔也难免有少量液沫夹带。气速小，液沫夹带小，但塔径因而增大。气 速大， 塔径虽可减小， 但液沫夹带量增多， 塔板效率下降， 实际板数增多。 通常在设计塔

54、时， 允许每公斤气体夹带 0.1 公斤液沫。在为种情况下，即有较大的气速，也不会引起塔板效率 有较大的下降。3液相下限线：当塔板上的液体流量过小，使溢流堰上的液头小于 6mm 时，堰上的液 体流量就变的不稳定。这种情况就成为液体流量的下限。4液相上限线： 降液管的尺过一经设计确定之后， 液体在降液管内的停留时间就决定于 液体的流量。如果液体流量过大，在降液管内的停留时间不足，使泡沫液得不到沉清而引起 泡沫夹带，严重时还会造成降液管液泛。5液泛线： 随着气体和液体负荷的增加， 降液管内的泡沫层高度亦随之升高，当泡沫层 高度超过板间距时，就会发生降液管液泛。第五章 润滑5.1 磨损与润滑机理5.1

55、.1 磨损机理动摩擦是两个物体在相对运动过程中的摩擦。滑动摩擦是一个物体在另一个物体上滑动时所产生的摩擦。滚动摩擦是一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦。 由于两个固体（金属对金属、金属对非金属等）的表面不可能加工得绝对光滑，如果 两个物体之间没有润滑剂， 这时将产生很大的摩擦力， 摩擦力又消耗一定的机械能并转化为 热量使摩擦面温度升高，它又加剧了磨损。磨损的形式有研磨、胶合、氧化及点蚀等。磨损作用示意图（1）研磨磨损（或称硬粒磨损、机械磨损）是由于金属表面凹凸不平的沟纹之间的互相咬合和互相碰撞，因而产生互相“切削” 作用，使摩擦面发生磨损与脱落，脱落下来的金属屑夹在摩擦面之间，形成“摩粒

56、” ，于是 加剧了磨损， 主要发生在干磨擦的情况下， 通常因润滑不好而产生的 “干磨” 就是这种磨损。（2）胶合磨损（或称粘着磨损）是摩擦表面局部粘结而引起， 两物体摩擦时， 由于接触点在瞬时高温高压下发生粘联， 这种粘联点在磨损过程中又被撕破， 使金属表面更加不平。这种粘联撕裂、 再粘联、再撕裂 的结果，可使摩擦面温度迅速升高，以至产生烧毁，通常说的“抱轴” 、“烧瓦”主要就是这 种磨损产生的， 胶合磨损一般发生在高速重载并且形成流动油膜困难的部位， 间隙不当， 油 量不足时也容易产生胶合磨损。（3）点蚀磨损（或称接触疲劳磨损）当摩擦面承受周期性负荷时，摩擦面的局部金属表层产生“接触疲劳”

57、，形成显微裂 纹，裂纹扩大后出现金属脱落，形成斑点磨损。齿轮表面，滚动轴承等容易产生点蚀磨损。（4）氧化磨损（或称腐蚀磨损）多因润滑变质形成氧化物，产生化学腐蚀和电腐蚀，使金属表面松软、多孔、最后导 致脱落。5.1.2润滑机理摩擦面间的一个完整油膜，是由边界的油膜与流动油膜两部分组成的，这两种油膜的 形成原理是不同的，油膜示意图边界油膜的形成是由于润滑油在金属表面的附着力大于本身的内聚力，同时润滑油中有许多极性分子，当它与金属表面接触时产生静电吸附，使润滑油牢固地在金属表面形成薄薄的油膜，这也就是润滑油的粘附性 （油性）。一般只有0.10.4微米厚，但每平方厘米可以 承载几百公斤的负荷。流动油

58、膜的形成，有两种方法，一种是用泵将润滑油打进摩擦面强制形成流动油膜， 在高速、重载、重要机泵上多采用；另一种是靠润滑油本身的运动来产生油压形成的流动油 膜，叫做动压润滑，一般中小型机泵轴瓦就是这种类型。轴瓦油膜形成见图。当轴静止状态时轴压在轴瓦下部，当轴开始旋转时，接近轴的第 一层油膜分子牢固地粘附在轴承表面并随轴旋转。由于油的粘度作用，第二层、第三层油 膜又随之转动，因为轴与轴之间空隙是一头宽一头窄的弯月形，轴在运动中将部分润滑油从宽空隙处挤向窄空隙处集结，因而产生压力，就象“楔子”一样挤入轴的下面。随着轴 的旋转加快，挤入轴下面的油逐渐加多，轴被油膜抬高，当轴转速接近工作状态时，轴的中心于

59、轴承的中心重合，这时轴下油膜达到最大厚度，轴好象躺在油枕上，形成液体摩擦，达 到了润滑的目的。当摩擦面间仅能保持边界油膜而不能形成流动油膜时，成为边界润滑。轴瓦在盘车时，冲程数低的蒸汽泵活塞环与汽缸等都属于边界润滑。当边界油膜被破坏，摩擦面相凸出部分直接接触，则出现干摩擦，这时就发生严重磨 损、烧伤等事故，所以应绝对避免。当流动油膜厚度不能把两个摩擦表面凸凹不平的沟纹完全盖住时，发生局部干摩擦与边界摩擦，则称之为半液体润滑。为了使机泵得到正常的润滑，必须尽量保证做到液体润滑，防止产生干摩擦。润滑油除了润滑摩擦面外，还起着冷却、冲洗、减振、卸荷及密封等作用。机器运转 时，因摩擦而消耗的机械能都会

60、转化为热量， 时摩擦面温度升高， 使用了润滑油， 就能减少 摩擦力，也就减少了热量，如果润滑油是御环使用的，则又可以随油带走了部分热量， 使摩 擦面温度进一步降低。当摩擦表面存在金属碎屑、杂质等，一旦嵌入摩擦面就会破坏油膜， 润滑油的流动油膜可以起一定的冲洗作用， 由于轴在油膜上转动， 液体油膜对振动有一定缓 冲作用所以润滑油对机器有减振的效果， 同时油膜还可以将轴上负荷比较均匀地分布摩擦面 上，减轻局部载荷过于集中， 这就叫卸荷作用， 油膜在机械密封端面上， 在活塞环与汽缸上， 在浮环间隙中还可以具有增强密封作用。所以润滑是机器正常运转的必要条件，否则不但增加磨损，降低使用寿命，而且是根 本