化学工艺石油常压蒸馏

1、原油蒸馏原油蒸馏 原油原油 产品产品 ？ 炼油厂首先必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工炼油厂首先必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工过程中的分离问题。蒸馏正是一种常用的最经济和最容易实过程中的分离问题。蒸馏正是一种常用的最经济和最容易实现的分离手段。现的分离手段。 将液体混合物加热，使其部分气化，然后将蒸气引出冷凝为冷凝液，这样就可以使液体混合物得到分离的过程称为蒸馏。蒸馏是炼油工业中最常用和最基本的一种分离混合物的方法，也是实验室常用方法。根据所用设备和操作方法的不同，蒸馏方式可分为以下几类：l 由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用，沿精由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用，沿精馏塔高

2、度建立了两个梯度：馏塔高度建立了两个梯度： (1) (1) 自塔底至塔顶逐级下降的温度梯度自塔底至塔顶逐级下降的温度梯度 ；(2) (2) 气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的 浓度梯度。浓度梯度。 精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立及接触设施的存在是精馏过程得以进行的必要立及接触设施的存在是精馏过程得以进行的必要条件条件 由于两个梯度的存在，在塔中每一个气、液两相的接触由于两个梯度的存在，在塔中每一个气、液两相的接触级中，由下而上的较高温度和较低轻组分浓度的气相与由上级中，由下而上的较高温度和较低轻组分浓度的

3、气相与由上而下的较低温度和较高轻组分部的液相存在相间差别，因此而下的较低温度和较高轻组分部的液相存在相间差别，因此气、液两相在接触前处于不平衡状态，形成相间推动力，使气、液两相在接触前处于不平衡状态，形成相间推动力，使气、液两相在接触过程中进行相间的传热和扩散传质，最终气、液两相在接触过程中进行相间的传热和扩散传质，最终使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提纯。经过多使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提纯。经过多次气、液相逆流接触，最后在塔顶得到较纯的轻组分，在塔次气、液相逆流接触，最后在塔顶得到较纯的轻组分，在塔底得到较纯的重组分。底得到较纯的重组分。 精馏的实质精馏的实质气、液两

4、相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝气、液两相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝精馏的分离效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏。精馏的分离效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏。2.2.原油蒸馏工艺流程原油蒸馏工艺流程一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程1 1、汽化段数的确定、汽化段数的确定q 一段蒸馏： 原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有一个精馏塔，仅经过一次汽化，则就是一段蒸馏；q 二段蒸馏： 原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有两个精馏塔，经过了两次汽化，就称为二段精馏；q 三段蒸馏： 在常减压蒸馏塔的最前面再设一个初馏塔，原油加工流程方案中就有了三个精馏塔，则称为三段蒸馏 2

5、 2、原油加工方案中设初馏塔的情况、原油加工方案中设初馏塔的情况q 原油中轻馏分多，一般轻馏分20%时，设初馏塔 q 原油乳化现象比较严重，脱盐、脱水都不充分时 q 原油的含砷量高，又要出重整原料时q 适应原油性质变化需要q 原油含硫量高 Fe+H2SFeS+H2 FeS+2HClFeCl2+H2S拔头原油拔头原油280280370常压渣油，常压渣油，ARAR400减压渣油，减压渣油，VRVR3 3、炼厂蒸馏装置的工艺流程、炼厂蒸馏装置的工艺流程 燃料型燃料型 燃料-润滑油型 燃料-化工型3.3.原油常压精馏塔原油常压精馏塔一、原油常压精馏塔的工艺特征一、原油常压精馏塔的工艺特征1原料和产品都

6、是复杂的混合物q 不能采用单组分的百分数表示进料组成和控制产品质量，而只能控制馏程、抽出温度等 p 产品都满足一定的质量指标，但不能像二元或多元精馏塔一样得到较纯的化合物 p 当产品多于两个时，如出汽油、煤油、柴油等时，要用复合塔，且往往是半截塔，也就是说这个塔没有提馏段，但为了保证分馏的精确度，采用汽提段弥补2石油精馏塔是复合塔和不完全塔 侧线产品设汽提塔或再沸器 用汽提段代替提留段（用过热蒸汽代替再沸器） 汽提蒸汽的作用 由塔底通入少量的过热水蒸气，以降低油气分压，有利于轻组分的汽化；侧线汽提的目的是使混入产品中的较轻组分汽化再返回常压塔，即保证了轻质产品的收率，又保证了本产品的质量 侧线

7、采用再沸器的原因：侧线采用再沸器的原因：p 侧线油品汽提时，产品中会溶解微量水分，影响产品质量，尤其是要求低凝点低结晶点的产品，如航煤等p 汽提水蒸气的质量分数虽小（2%3%），但体积流量大使塔内汽相负荷增加p 水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器可以降低塔顶冷凝冷却器的负荷p 采用再沸器提馏有利于减少蒸馏装置的含油污水量3 3恒摩尔（分子）回流的假定不成立 各组分之间的汽化潜热和沸点相差很大4原油进塔进料要有适量的过汽化度 使进料段上最低一个测线下几层塔板上有足够的液相 回流以保证最低侧线产品的质量 过汽化度一般为24% 5 5 热量基本上全靠进料带入，回流比是由全塔热平衡决定的，调节余地很小

8、6. 常压塔中，进料段温度最高，塔顶最低7沿塔高自下而上，液相负荷先缓慢增加，到抽出板，有一个突增，然后再缓慢增加，到抽出板又突增至塔顶第二块板达最大，到第一块板又突然减小；而汽相负荷一直是缓慢增加的，到第二块板达最大，到第一块板又突然减小二、回流方式二、回流方式采用各种回流的目的p 保证精馏塔具有精馏的作用p 取走塔内剩余热量p 控制和调节塔内各点温度p 保证塔内汽液相负荷分布均匀p 保证各产品质量1 1、塔顶冷回流、塔顶冷回流p部分过冷液体从塔顶返回塔内，用于控制塔顶部分过冷液体从塔顶返回塔内，用于控制塔顶温度，提供塔内精馏所需回流，并从塔顶取走温度，提供塔内精馏所需回流，并从塔顶取走剩余

9、热量；剩余热量；p当只采用塔顶冷回流时，冷回流的取热量应等当只采用塔顶冷回流时，冷回流的取热量应等于全塔总剩余热量；于全塔总剩余热量；p当回流热量一定时，冷回流的温度越低，冷回当回流热量一定时，冷回流的温度越低，冷回流的流量就越低；流的流量就越低；p一般常压塔的汽油冷回流温度为一般常压塔的汽油冷回流温度为303040402 2塔顶油气二级冷凝冷却塔顶油气二级冷凝冷却 冷却时分两次，它首先将塔顶油气冷到基本冷凝，仅把回流部分用泵送回塔顶，而降剩下的产品部分送到下一个冷却器冷却到所需的安全温度 n 塔顶馏出物温度低，带出的热量很难回收利 用，但却需要很大的冷凝冷却设备（如空冷、水冷等）n 造成塔内

10、上下汽液相负荷分布不均匀，影响了塔的处理量n 采用循环回流与塔顶回流相结合可以上述不足 上述两种回流方式都是从塔顶取走回流热量，仅用这种回流取热方式的不利因素：循环回流：是从塔内某个位置抽出部分液体，经换热冷却到一定温度后再返回塔内，物流在整个过程中处于液相，只是在塔内外循环流动，借助于换热器取走部分剩余热量3塔顶循环回流塔顶循环回流主要应用于以下情况：n 塔顶回流热量大，考虑回收这部分热量，以降低装置能耗 n 塔顶馏出物中含有较多的不凝气，使搭顶冷凝冷却器的传热系数降低 n 要求尽量降低塔顶馏出线及冷却系统的流动压力降，以保证塔顶压力不致过高，或保证塔内有尽可能高的真空度 4中段循环回流优点

11、：n 使塔内汽、液相负荷分布均匀n 可以更加合理地利用回流热量 不足： n 打入冷回流，需增加换热板 n 循环回流段以上内回流减少了，塔板效率降低 n 投资高，制造工艺复杂 设计塔：可以减小塔径正在生产的塔：可以提高处理量是原油换热的主要热源n 数量： 34个侧线：采用2个循环回流 12个侧线：采用1个循环回流n 进出塔温差： 80120n 取热比例： 40%60% （占全塔回流热）三、操作条件的确定三、操作条件的确定1 1操作压力操作压力(1)(1)回流罐压力回流罐压力P P 回流罐的压力至少要大于产品在该温度下的泡点压回流罐的压力至少要大于产品在该温度下的泡点压力，即力，即PPPP泡泡，一

12、般，一般P0.1P0.10.25MPa0.25MPa 压力(2)(2)塔顶压力塔顶压力q 塔顶压力在数值上等于回流罐的压力再加上塔顶流塔顶压力在数值上等于回流罐的压力再加上塔顶流出物流经管线的压降和冷凝冷却设备的压降出物流经管线的压降和冷凝冷却设备的压降 P P顶顶=P=P回流罐回流罐+P+P管线管线+P+P冷冷q 在我国，塔顶压力一般在在我国，塔顶压力一般在1.31.31.6 atm1.6 atm之间之间 (3)(3)塔内各点的压力塔内各点的压力 塔内各点的压力可以由塔顶压力和塔板压降来确定塔内各点的压力可以由塔顶压力和塔板压降来确定 2操作温度操作温度塔顶温度为塔顶油气分压下产品的露点温度

13、 各侧线抽出板温度为侧线板油气分压下产品的泡点温度汽化段温度为在汽化段油气分压下，汽化率为eF时的温度 塔底温度为在塔底油气分压下塔顶产品的泡点温度 计算各点温度需综合运用热平和相平两个工具采用试差法 塔顶温度塔顶温度 塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度 在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸气在塔顶是否在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸气在塔顶是否会冷凝会冷凝 侧线温度侧线温度 通常是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的通常是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的泡点温度来计算泡点温度来计算 汽化段温度汽化段温度 汽化段温度是指进料的绝热闪蒸温度汽

14、化段温度是指进料的绝热闪蒸温度 塔底温度塔底温度 轻馏分气化所需的热量，绝大部分由液相油料本身的显热提轻馏分气化所需的热量，绝大部分由液相油料本身的显热提供，油料的温度由上而下逐板下降，塔底温度比汽化段温度供，油料的温度由上而下逐板下降，塔底温度比汽化段温度低不少低不少 原油常、减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低原油常、减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5 510 10 侧线汽提塔底温度侧线汽提塔底温度 当用水蒸气汽提时，汽提塔底温度比侧线抽出温度约低当用水蒸气汽提时，汽提塔底温度比侧线抽出温度约低8 81010或更低或更低 当用再沸器提馏时，温度为塔底压力下侧线产品的泡点温度当用再沸器提馏时，温度为塔底压力下侧线产品的泡点温度，此温度可高出侧线抽出温度十几度，此温度可高出侧线抽出温度十几度 3汽提蒸汽用量 汽提蒸汽一般都是用温度为汽提蒸汽一般都是用温度为400400450450的过热水蒸气的过热水蒸气 目的目的 侧线汽提：驱除低沸点组分，提高产品闪点