第七章石油蒸餾過程(簡化)課件

第七章石油蒸餾過程

PetroleumDistillation

原油

產(chǎn)品?

幾乎所有煉油廠中原油的第一個加工過程就是蒸餾（俗稱為龍頭），例如拔頂蒸餾和常減壓蒸餾等。所謂原油一次加工，即指原油蒸餾而言。

基本途徑一般為：將原油先按不同產(chǎn)品的沸點要求，分割成不同的直餾餾分油，然后按照產(chǎn)品的質量標準要求，除去這些餾分油中的非理想組分；或者通過化學反應轉化，生成所需要的組分，進而得到一系列合格的石油產(chǎn)品。

蒸餾過程在石油加工過程中的重要性第一節(jié)原油蒸餾原理一、蒸餾的原理了解三個概念：相平衡、泡點和露點

蒸餾原理：按其組分沸點的不同而達到分離的目的。相平衡氣液相平衡的特征：氣相和液相溫度相等。處于氣-液相平衡狀態(tài)的氣體和液體分別稱為飽和蒸氣和飽和液體。飽和蒸氣具有的壓力稱為飽和蒸氣壓。氣相和液相中的組成保持穩(wěn)定，不再變化?；旌衔锔鹘M成同時存在于氣-液兩相中，每一組分都處于平衡狀態(tài)。不同的外界條件，可以建立不同的相平衡狀態(tài)。泡點和露點處于泡點狀態(tài)時的液體是飽和液體，而處于露點狀態(tài)時的氣體是飽和氣體。

純物質，在一定壓力下，泡點溫度與露點溫度相等，也就是它的沸點。對于混合物，混合物的泡點溫度低于露點溫度。

高于露點溫度的氣體為過熱氣體，低于其泡點溫度，稱為過冷液體。

泡點和露點的特征：二、蒸餾的方法

將液體混合物加熱，使其部分氣化，然后將蒸氣引出冷凝為冷凝液，這樣就可以使液體混合物得到分離的過程稱為蒸餾。蒸餾是煉油工業(yè)中最常用和最基本的一種分離混合物的方法，也是實驗室常用方法。

閃蒸——平衡汽化簡單蒸餾——漸次汽化精餾：連續(xù)式和間歇式根據(jù)所用設備和操作方法的不同，蒸餾方式可分為以下幾類：1．閃蒸—平衡氣化在閃蒸過程中，氣、液兩相有足夠的時間密切接觸，達到平衡狀態(tài)，則稱為平衡汽化。

氣相產(chǎn)物中含較多的低沸點組分，液相產(chǎn)物中含較多的高沸點組分。但所有組分都同時存在于氣、液相中。平衡氣化的逆過程稱為平衡冷凝。

平衡氣化和平衡冷凝時，氣相產(chǎn)物中含有較多低沸組分，液相產(chǎn)物中含有較多高沸組分，因此都能使液體混合物得到一定程度的分離。

在平衡狀態(tài)下，所有組分都同時存在于氣、液兩相中，而兩相中的每一個組分都處于平衡狀態(tài)，因此這種分離是比較粗略的。

2．簡單蒸餾—漸次氣化在整個簡單蒸餾過程中，所產(chǎn)生的一系列微量蒸氣的組成是不斷變化的。

從本質上看，簡單蒸餾過程是由無數(shù)次平衡汽化所組成的，是漸次氣化過程。簡單蒸餾是一種間歇過程，基本無精餾效果，分離程度也不高，一般只在實驗室中使用。3．精餾進料段（氣化段）精餾段提鎦段在特定設備—精餾塔中，液體混合物連續(xù)多次的進行氣化和冷凝，氣、液兩相通過多次的逆流接觸，進行換熱和物質交換，最后達到有效分離混合物的過程。精餾可分為連續(xù)式和間歇式兩種。

汽化段、精餾段、提餾段、塔頂冷凝冷卻設備、再沸器、塔板或填料。是連續(xù)多次的平衡氣化。分離效果優(yōu)于平衡氣化和漸次氣化?？傻玫郊兌群褪章识驾^高的產(chǎn)品。精餾的實質：氣、液兩相進行連續(xù)多次的平衡汽化和平衡冷凝。過熱水蒸氣，就是指在整個過程中，水蒸氣都不會冷凝，在體系中，它始終以氣相形式存在。降低油氣分壓，使油在較低的溫度下氣化。

油的氣液兩相平衡時體系的壓力：P=PO0+PS4.油-水不互溶體系的氣-液平衡

P-體系總壓；PS-過熱水蒸氣分壓；PO0-油的飽和蒸氣壓P一定，PS增加，PO0減小，即，增加水蒸氣分壓，可使油在較低溫度下氣化。氣相O+S油相O第二節(jié)原油蒸餾工藝流程一、典型的三段原油常減壓蒸餾工藝流程1、汽化段數(shù)的確定

一段蒸餾：

原油蒸餾流程是拔頭蒸餾，只有一個精餾塔，僅經(jīng)過一次汽化，則就是一段蒸餾。

二段蒸餾：原油的蒸餾流程是常減壓蒸餾，有兩個精餾塔，經(jīng)過了兩次汽化，就稱為二段精餾。

三段蒸餾：在常減壓蒸餾塔的最前面再設一個初餾塔，原油加工流程方案中就有了三個精餾塔，則稱為三段蒸餾。

2、初餾塔的作用

及時將原油在換熱過程中已汽化的輕油和水蒸汽蒸出，使其不進入常壓爐，降低加熱爐和常壓塔的負荷；降低原油換熱系統(tǒng)的操作壓力，節(jié)約裝置能耗和操作費用；有利于常壓塔的操作平穩(wěn)，保證產(chǎn)品質量；

減輕常壓塔頂、餾出管線和冷凝冷卻設備的腐蝕。3、原油加工方案中設初餾塔的情況

原油中輕餾分多，一般輕餾分>20%時，設初餾塔原油乳化現(xiàn)象比較嚴重，脫鹽、脫水都不充分時原油部分雜原子含量高

Fe+H2S→FeS+H2

FeS+2HCl→FeCl2+H2S4、三段常減壓蒸餾流程280℃370℃常壓渣油，AR減壓渣油，VR400℃拔頭原油此流程主要由四個系統(tǒng)組成：

原油的精餾系統(tǒng)，如初餾塔、常壓塔、汽提塔等

加熱、換熱系統(tǒng)，如換熱器、加熱爐等

產(chǎn)品的冷凝冷卻系統(tǒng)

自動檢測和控制系統(tǒng)二、原油常減蒸餾的工藝流程方案①燃料型②燃料-潤滑油型特點：減壓系統(tǒng)比燃料型復雜，一般設4～5個側線，各側線均設汽提塔，以滿足生產(chǎn)潤滑油的要求；2.減壓爐要嚴格控制加熱溫度，爐內最高不大于395℃；3.

減壓塔內和減壓爐管內均需注入水蒸氣，目的是改善爐管內油流型式，避免局部過熱和降低油品在爐管內的停留時間，降低減壓塔內油氣分壓；4.減壓塔的進料段與最低側線抽出口之間，設洗滌段，改善潤滑油的質量。③燃料-化工型特點：常壓塔前一般只設置閃蒸塔，閃蒸塔油氣進入常壓塔中部；常壓塔產(chǎn)品作為裂解原料，分離要求不高，因此塔板數(shù)可以減少；常壓塔側線一般設2～3個側線，不設汽提塔；減壓塔與燃料型相同。第三節(jié)原油常壓精餾塔一、原油常壓精餾塔的工藝特征1．復合塔2.汽提塔和汽提段3.恒分子回流的假設完全不適用4.全塔熱平衡二、常壓精餾塔的汽、液相負荷分布規(guī)律

沿塔高自下而上，液相負荷先緩慢增加，到抽出板，由一個突增，然后再緩慢增加，到抽出板又突增……至塔頂?shù)诙K板達最大，到第一塊板又突然減小；而汽相負荷一直是緩慢增加的，到第二塊板達最大，到第一塊板又突然減小。

結論：塔頂?shù)谝弧⒍K塔板間氣、液負荷最大三、回流方式回流的目的：保證精餾塔具有精餾的作用取走塔內剩余熱量控制和調節(jié)塔內各點溫度保證塔內汽液相負荷分布均勻保證各產(chǎn)品質量1、塔頂冷回流部分過冷液體從塔頂返回塔內，用于控制塔頂溫度，提供塔內精餾所需回流，并從塔頂取走剩余熱量；當只采用塔頂冷回流時，冷回流的取熱量應等于全塔總剩余熱量；當回流熱量一定時，冷回流的溫度越低，冷回流的流量就越低；一般常壓塔的汽油冷回流溫度為30～40℃。2、塔頂熱回流回流溫度與塔頂溫度相同，處于塔頂產(chǎn)品的露點溫度；熱回流只吸收氣化熱由液相變成氣相；取走相同的熱量，熱回流的回流量比冷回流大；一般用于小型塔。減少大處理量的塔頂冷卻器的傳熱面積；塔頂油氣（110℃）先冷卻到55~90℃

，部分冷凝液回流，其余部分再冷卻到40℃作為塔頂產(chǎn)品；回流量大于冷回流，小于熱回流；適用于大型塔。3、二級冷凝冷卻塔頂餾出物溫度低，帶出的熱量很難回收利用，但卻需要很大的冷凝冷卻設備（如空冷、水冷等）；造成塔內上下汽液相負荷分布不均勻，影響了塔的處理量。

上述三種回流方式都是從塔頂取走回流熱量，僅用這種回流取熱方式的不利因素：循環(huán)回流：是從塔內某個位置抽出部分液體，經(jīng)換熱冷卻到一定溫度后再返回塔內，物流在整個過程中處于液相，只是在塔內外循環(huán)流動，借助于換熱器取走部分剩余熱量。采用循環(huán)回流與塔頂回流相結合可以上述不足4、循環(huán)回流（1）塔頂循環(huán)回流塔頂循環(huán)回流主要應用于以下情況：塔頂回流熱量大，考慮回收這部分熱量，以降低裝置能耗；

塔頂餾出物中含有較多的不凝氣，使搭頂冷凝冷卻器的傳熱系數(shù)降低；

要求盡量降低塔頂餾出線及冷卻系統(tǒng)的流動壓力降，以保證塔頂壓力不致過高，或保證塔內有盡可能高的真空度；

數(shù)量：

3～4個側線：采用2個循環(huán)回流

1～2個側線：采用1個循環(huán)回流

進出塔溫差：

80℃～120℃

取熱比例：

40%～60%

（占全塔回流熱）（2）中段循環(huán)回流中段循環(huán)回流優(yōu)點：使塔內汽、液相負荷分布均勻可以更加合理地利用回流熱量

不足：

打入冷回流，需增加換熱板循環(huán)回流段以上內回流減少了，塔板效率降低投資高，制造工藝復雜

可以減小塔徑，提高處理量是原油換熱的主要熱源四、操作條件的確定1．操作壓力塔頂壓力在數(shù)值上等于回流罐的壓力再加上塔頂流出物流經(jīng)管線的壓降和冷凝冷卻設備的壓降；P頂=P回流罐+ΔP管線+ΔP冷在我國，塔頂壓力一般在1.3～1.6atm之間；塔內各點的壓力可以由塔頂壓力和塔板壓降來確定。塔頂溫度是塔頂產(chǎn)品在其油氣分壓下的露點溫度；氣化段溫度是進料的絕熱閃蒸溫度；側線汽提塔底溫度約比側線抽出口溫度低8~10℃；塔底溫度一般比氣化段低5~10℃。2．操作溫度3．回流比常壓塔的回流比是工藝操作中最關鍵的因素，也是最靈敏的調節(jié)手段?；亓鞅鹊拇笮⌒铦M足以下條件：能取走全部的剩余熱量，保證全塔進熱與出熱維持平衡；確保塔內各段的回流量大于各段產(chǎn)品分餾需要的最小回流量；使各塔板上的氣、液負荷處于各塔板適宜操作范圍內，以保證平穩(wěn)操作。第四節(jié)減壓蒸餾塔減壓蒸餾的核心設備

是減壓精餾塔和它的抽真空系統(tǒng)

減壓精餾塔的基本要求：在盡量避免油料發(fā)生分解的前提下，盡可能地提高拔出率。提高拔出率的關鍵：提高減壓塔汽化段的真空度1．類型

潤滑油型：為后續(xù)的加工過程提供潤滑油原料

燃料油型：為FCC和加氫裂化提供原料2．側線產(chǎn)品(也稱之為餾分油)

潤滑油原料裂化原料

3．塔底產(chǎn)品—減壓渣油

(VR)

焦化、催化和加氫裂化等二次加工原料經(jīng)加工后生產(chǎn)重質潤滑油生產(chǎn)瀝青燃料油一、減壓蒸餾塔概述

二、減壓蒸餾塔的工藝特征

1．減壓蒸餾塔的一般工藝特征減壓塔也是一個復合塔；塔頂設有抽真空系統(tǒng)；塔頂不出產(chǎn)品，盡量減少餾出管線及冷卻系統(tǒng)的壓降；采用低壓降的塔板和較少的塔板數(shù)，以降低從汽化段到塔頂?shù)牧鲃訅航?；對于濕式減壓蒸餾，塔底采用大蒸汽量汽提；控制減壓爐出口溫度，從而減少裂化反應。

采用多個中段循環(huán)，使塔內氣相負荷均勻，減小塔徑，并且有利于回收利用回流熱；其它特征：底部縮徑，防止結焦塔底標高高設破沫網(wǎng)增加塔板間距

外觀：高架在底座上的上粗下細的塔，比常壓塔粗而矮(1)工藝要求

盡量提高拔出率，對餾分組成要求不是很嚴格；

(2)工藝特征

塔板數(shù)盡量減少；可以大大減少內回流量；有2～3個側線，側線產(chǎn)品不用汽提；汽化段上方設洗滌段。2、燃料型減壓塔的工藝特征3、潤滑油型減壓塔的工藝特征

為后續(xù)加工過程提供潤滑油原料；

側線產(chǎn)品要求粘度合適，色度好，殘?zhí)恐档?，餾程較窄；有4~5個側線，需要汽提；除具有減壓塔的共同特征外，其他工藝特征與常壓塔相似。三、濕式和干式減壓蒸餾濕式減壓蒸餾：傳統(tǒng)的減壓塔使用水蒸氣以降低油汽分壓，盡可能地提高減壓塔的撥出率；多用于潤滑油型減壓蒸餾。

塔頂殘壓一般在5.5～8.0kPa，常采用兩級（噴射）抽真空系統(tǒng)干式減壓蒸餾：不依賴注入水蒸氣以降低油汽分壓的減壓蒸餾方式；燃料型減壓塔常用。

干式減壓塔頂殘壓一般為1.3kPa左右，要用三級抽真空系統(tǒng)1、濕式減壓蒸餾（1）實現(xiàn)濕式減壓蒸餾的措施：

采用壓降小，傳熱效率高的塔板；

減壓爐逐級擴徑，避免油流在爐管內出現(xiàn)高溫裂解；采用低速轉油線，降低減壓爐出口到塔入口之間的壓降；進料口與最低側線間設洗滌段。（2）濕式減壓蒸餾塔的不足之處：消耗蒸汽量大塔內汽相負荷大增大了塔頂冷凝冷卻器的負荷含油污水量大（1）實現(xiàn)干式減壓蒸餾的措施：使用增壓噴射器，以提高塔的真空度；利用填料代替塔板，達到降低汽化段到塔頂壓降的目的；為減少氣相攜帶雜質，塔內設洗滌段和液體分配器。2、干式減壓蒸餾（2）使用干式減壓蒸餾的效益：提高了拔出率和處理量；減壓爐的負荷減小，節(jié)省燃料；減少冷凝冷卻器的負荷，減少含油污水量；能耗下降（可以降低爐出口溫度、冷卻負荷小，水蒸氣用量少等）。四、減壓蒸餾的抽真空系統(tǒng)

抽真空系統(tǒng)

蒸汽噴射器

機械真空泵

采用蒸汽噴射器-機械真空泵組合抽真空系統(tǒng)，具有較好的經(jīng)濟效益結構簡單，沒有運轉部件，使用可靠，水蒸氣安全作用是將塔內產(chǎn)生的不凝氣和吹入的水蒸氣連續(xù)地抽走以保證減壓塔的真空度的要求冷凝器在真空下操作的。為了使冷凝水順利地排出，通常此排液管的高度至少應在10m以上，“大氣腿”蒸汽噴射器是利用高壓水蒸氣在噴管內膨脹，使壓力能轉化為動能從而達到高速流動，在噴管出口周圍造成真空冷凝器的作用在于使可凝的油氣和水蒸氣冷凝排出，從而減輕噴射器的負荷，其本身并不能形成真空。1、抽真空系統(tǒng)流程

增壓噴射泵上游沒有冷凝器，所以塔頂真空度就能擺脫水溫的限制，減壓塔的殘壓相當于增壓噴射器所能造成的殘壓加上餾出線壓降。

2、增壓噴射泵第五節(jié)原油蒸餾的換熱方案原油蒸餾流程主要考