1、第七章第七章 石油蒸馏过程石油蒸馏过程 第1页，共58页。?第2页，共58页。第一节第一节 原油蒸馏原理原油蒸馏原理了解三个概念：了解三个概念：相平衡、泡点和露点相平衡、泡点和露点 第3页，共58页。相平衡相平衡气液相平衡的气液相平衡的第4页，共58页。泡点和露点泡点和露点q 处于处于泡点状态时的液体是饱和液体泡点状态时的液体是饱和液体，而，而处于露点状态时的气体处于露点状态时的气体是饱和气体是饱和气体。q 纯物质纯物质，在一定压力下，在一定压力下，泡点温度与露点温度相等泡点温度与露点温度相等，也就是它的沸，也就是它的沸点。对于混合物，点。对于混合物，混合物的泡点温度低于露点温度。混合物的泡点
2、温度低于露点温度。第5页，共58页。第6页，共58页。1 1闪蒸闪蒸平衡气化平衡气化q 在闪蒸过程中，气、液两相有在闪蒸过程中，气、液两相有足够的时间密切接触，达到平足够的时间密切接触，达到平衡状态，则称为平衡汽化。衡状态，则称为平衡汽化。q 气相产物中含较多的低沸点气相产物中含较多的低沸点组分，液相产物中含较多的组分，液相产物中含较多的高沸点组分。但所有组分都高沸点组分。但所有组分都同时存在于气、液相中。同时存在于气、液相中。第7页，共58页。q平衡气化的逆过程称为平衡冷平衡气化的逆过程称为平衡冷凝。凝。q在平衡状态下，所有组分都同在平衡状态下，所有组分都同时存在于气、液两相中，而两时存在于
3、气、液两相中，而两相中的每一个组分都处于平衡相中的每一个组分都处于平衡状态，因此这种分离是比较粗状态，因此这种分离是比较粗略的。略的。第8页，共58页。2简单蒸馏简单蒸馏渐次气化渐次气化第9页，共58页。3精精 馏馏p精馏可分为连续式和间歇式两精馏可分为连续式和间歇式两种。种。p汽化段、精馏段、提馏段、塔汽化段、精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔板或填料。板或填料。p是连续多次的平衡气化。是连续多次的平衡气化。p分离效果优于平衡气化和渐次气化。分离效果优于平衡气化和渐次气化。p可得到纯度和收率都较高的产品。可得到纯度和收率都较高的产品。第10页，共58页。第
4、11页，共58页。q过热水蒸气过热水蒸气，就是指在整个过程中，水蒸气都不会冷凝，就是指在整个过程中，水蒸气都不会冷凝，在体系中，它始终以气相形式存在。在体系中，它始终以气相形式存在。q降低油气分压，使油在较低的温度下气化。降低油气分压，使油在较低的温度下气化。油的气液两相平衡时体系的压力：油的气液两相平衡时体系的压力：P=PO0+PS4.油油-水不互溶体系的气水不互溶体系的气-液平衡液平衡 P-体系总压；体系总压；PS-过热水蒸气分压；过热水蒸气分压；PO0-油的饱和蒸气压油的饱和蒸气压气相气相O+S油相油相O第12页，共58页。第二节第二节 原油蒸馏工艺流程原油蒸馏工艺流程一、典型的一、典型
5、的三段三段原油常减压蒸馏工艺流程原油常减压蒸馏工艺流程1、汽化段数的确定、汽化段数的确定q 一段蒸馏：一段蒸馏：原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有一个精馏塔一个精馏塔，仅经过，仅经过一次汽化，则就是一段蒸馏。一次汽化，则就是一段蒸馏。q 二段蒸馏：二段蒸馏：原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有两个精馏塔两个精馏塔，经过了两次汽化，就称为二段精馏。经过了两次汽化，就称为二段精馏。q 三段蒸馏：三段蒸馏：在常减压蒸馏塔的最前面再设一个在常减压蒸馏塔的最前面再设一个初馏塔初馏塔，原油，原油加工流程方案中就有了加工流程方案中就有了三个精馏塔三个精馏塔，则称
6、为三段蒸馏。，则称为三段蒸馏。第13页，共58页。第14页，共58页。2、初馏塔的作用、初馏塔的作用q 及时将原油在换热过程中已汽化的轻油和水蒸汽蒸出，使及时将原油在换热过程中已汽化的轻油和水蒸汽蒸出，使其不进入常压炉，其不进入常压炉，降低加热炉和常压塔的负荷降低加热炉和常压塔的负荷；q 降低原油换热系统的操作压力，降低原油换热系统的操作压力，节约装置能耗和操作费用节约装置能耗和操作费用；q 有利于常压塔的操作平稳，有利于常压塔的操作平稳，保证产品质量保证产品质量；q 减轻减轻常压塔顶、馏出管线和冷凝冷却设备的常压塔顶、馏出管线和冷凝冷却设备的腐蚀腐蚀。第15页，共58页。3、原油加工方案中设
7、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，一般轻馏分原油中轻馏分多，一般轻馏分20%时，设初馏塔时，设初馏塔 q 原油乳化现象比较严重，脱盐、脱水都不充分时原油乳化现象比较严重，脱盐、脱水都不充分时 q原油部分杂原子含量高原油部分杂原子含量高 Fe+H2S FeS+H2 FeS+2HCl FeCl2+H2S第16页，共58页。4、三段常减压蒸馏流程、三段常减压蒸馏流程280370常压渣油，常压渣油，AR减压渣油，减压渣油，VR400拔头原油拔头原油第17页，共58页。：第18页，共58页。二、原油常减蒸馏的工艺流程方案二、原油常减蒸馏的工艺流程方案 燃料型燃料型第19页，共
8、58页。燃料燃料-润滑油型润滑油型特特 点：点：减压系统比燃料型复杂，一般减压系统比燃料型复杂，一般设设45个侧线个侧线，各侧线，各侧线均设汽提塔均设汽提塔，以满足生产润滑油的要求；以满足生产润滑油的要求；2.减压炉要严格控制加热温度减压炉要严格控制加热温度，炉内最高不大于，炉内最高不大于395；3.减压塔内和减压炉管内均需注入水蒸气减压塔内和减压炉管内均需注入水蒸气，目的是改善炉管内，目的是改善炉管内油流型式，避免局部过热和降低油品在炉管内的停留时间，油流型式，避免局部过热和降低油品在炉管内的停留时间，降低减压塔内油气分压；降低减压塔内油气分压；4.减压塔的进料段与最低侧线抽出口之间，减压塔
9、的进料段与最低侧线抽出口之间，设洗涤段设洗涤段，改善润滑油的，改善润滑油的质量。质量。第20页，共58页。燃料燃料-化工型化工型特特 点：点：常压塔前一般只设置闪蒸塔常压塔前一般只设置闪蒸塔，闪蒸塔油气进入常压塔中部；，闪蒸塔油气进入常压塔中部；常压塔常压塔产品作为裂解原料，分离要求不高，因此产品作为裂解原料，分离要求不高，因此塔板数可以塔板数可以减少减少；常压塔侧线一般设常压塔侧线一般设2 23 3个侧线，不设汽提塔个侧线，不设汽提塔；1.1.减压塔与燃料型相同减压塔与燃料型相同。第21页，共58页。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第22页，共58页。1复合塔复合塔2
10、.汽提塔和汽提段汽提塔和汽提段3.恒分子回流的假恒分子回流的假 设完全不适用设完全不适用4.全塔热平衡全塔热平衡第23页，共58页。二、常压精馏塔的汽、液相负荷分布规律二、常压精馏塔的汽、液相负荷分布规律 沿塔高自下而上，液相负沿塔高自下而上，液相负荷先缓慢增加，到抽出板，由荷先缓慢增加，到抽出板，由一个突增，然后再缓慢增加，一个突增，然后再缓慢增加，到抽出板又突增到抽出板又突增至塔顶第至塔顶第二块板达最大，到第一块板又二块板达最大，到第一块板又突然减小；而汽相负荷一直是突然减小；而汽相负荷一直是缓慢增加的，到第二块板达最缓慢增加的，到第二块板达最大，到第一块板又突然减小。大，到第一块板又突然
11、减小。第24页，共58页。三、回流方式三、回流方式第25页，共58页。第26页，共58页。第27页，共58页。第28页，共58页。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）；大的冷凝冷却设备（如空冷、水冷等）；n造成塔内上下汽液相负荷分布不均匀，影响了塔的处理量。造成塔内上下汽液相负荷分布不均匀，影响了塔的处理量。上述三种回流方式都是从塔顶取走回流热量，仅用上述三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这种回流取热方式的不利因素：是从塔内是从塔内某个位置某个位置抽出部分液
12、体，经换热冷却抽出部分液体，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。于换热器取走部分剩余热量。采用采用循环回流循环回流与与塔顶回流塔顶回流相结合可以上述不足相结合可以上述不足第29页，共58页。（1）塔顶循环回流）塔顶循环回流塔顶循环回流主要应用于以下情况：塔顶循环回流主要应用于以下情况：n 塔顶回流热量大塔顶回流热量大，考虑回收这部分热量，考虑回收这部分热量，以降低装置能耗；以降低装置能耗；n 塔顶馏出物中含有较多的不凝气塔顶馏出物中含有较多的不
13、凝气，使搭顶冷，使搭顶冷凝冷却器的传热系数降低；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要求尽量降低塔顶馏出线及冷却系统的流动压力降压力降，以保证塔顶压力不致过高，或，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；保证塔内有尽可能高的真空度；第30页，共58页。n 数量：数量：34个侧线：采用个侧线：采用2个个循环回流循环回流 12个侧线：采用个侧线：采用1个个循环回流循环回流n 进出塔温差：进出塔温差：80120n 取热比例：取热比例：40%60%（占全塔回流热）占全塔回流热）（2）中段循环回流）中段循环回流第31页，共58页。中段循环回流中段循环回流优点优
14、点：n使塔内汽、液相负荷分布均匀使塔内汽、液相负荷分布均匀n可以更加合理地利用回流热量可以更加合理地利用回流热量 不足不足：n打入冷回流，需增加换热板打入冷回流，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，制造工艺复杂投资高，制造工艺复杂 可以减小塔径，可以减小塔径，提高处理量提高处理量是原油换热是原油换热的主要热源的主要热源第32页，共58页。第33页，共58页。1操作压力操作压力q塔顶压力在数值上等于回流罐的压力再加上塔顶流出物流经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管线的压降和
15、冷凝冷却设备的压降；P顶顶=P回流罐回流罐+P管线管线+P冷冷q在我国，在我国，塔顶压力一般在塔顶压力一般在1.31.6 atm之间之间；q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。第34页，共58页。q塔顶温度是塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的塔顶产品在其油气分压下的露点温度露点温度；q气化段温度气化段温度是进料的是进料的绝热闪蒸温度绝热闪蒸温度；q侧线汽提塔底温度约比侧线抽出口温度低侧线汽提塔底温度约比侧线抽出口温度低810；q塔底温度一般比气化段低塔底温度一般比气化段低510。2操作温度操作温度第35页，共58页。3 3回流比回流比q能取
16、走全部的剩余热量能取走全部的剩余热量，保证全塔进热与出热维持平衡；，保证全塔进热与出热维持平衡；q确保确保塔内各段的回流量塔内各段的回流量大于大于各段产品分馏需要的各段产品分馏需要的最小回流量最小回流量；q使各塔板上的气、液负荷处于各塔板适宜操作范围内，以使各塔板上的气、液负荷处于各塔板适宜操作范围内，以保证平稳操作保证平稳操作。第36页，共58页。第四节第四节 减压蒸馏塔减压蒸馏塔减压蒸馏的减压蒸馏的核心设备核心设备 是是减压精馏塔减压精馏塔和它的和它的抽真空系统抽真空系统 减压精馏塔的减压精馏塔的基本要求基本要求：在尽量避免油料发生分解的在尽量避免油料发生分解的前提下，前提下，尽可能地提高
17、拔出尽可能地提高拔出率。率。提高拔出率的关键提高拔出率的关键：提高减压塔汽化段的真空度提高减压塔汽化段的真空度第37页，共58页。1类型类型 q 润滑油型：润滑油型：为后续的加工过程提供润滑油原料为后续的加工过程提供润滑油原料q 燃料油型：燃料油型：为为FCC和加氢裂化提供原料和加氢裂化提供原料2侧线产品侧线产品(也称之为馏分油也称之为馏分油)q 润滑油原料润滑油原料 q 裂化原料裂化原料 3塔底产品塔底产品减压渣油减压渣油(VR)q 焦化、催化和加氢裂化等二次加工原料焦化、催化和加氢裂化等二次加工原料 q 经加工后生产重质润滑油经加工后生产重质润滑油 q 生产沥青生产沥青 q 燃料油燃料油
18、一、减压蒸馏塔概述一、减压蒸馏塔概述 第38页，共58页。二、减压蒸馏塔的工艺特征二、减压蒸馏塔的工艺特征 1 1减压蒸馏塔的一般工艺特征减压蒸馏塔的一般工艺特征q减压塔也是一个减压塔也是一个复合塔复合塔；q塔顶设有塔顶设有抽真空系统抽真空系统；q塔顶不出产品塔顶不出产品，尽量减少馏出管线及冷却系统的压降；，尽量减少馏出管线及冷却系统的压降；q采用采用低压降的塔板和较少的塔板数低压降的塔板和较少的塔板数，以降低从汽化段到塔顶的流动压，以降低从汽化段到塔顶的流动压降；降；q对于对于湿式减压蒸馏，塔底采用大蒸汽量汽提湿式减压蒸馏，塔底采用大蒸汽量汽提；q控制控制减压炉出口温度减压炉出口温度，从而减
19、少裂化反应。，从而减少裂化反应。第39页，共58页。q采用多个中段循环采用多个中段循环，使塔内气相负荷均匀，减小塔径，并，使塔内气相负荷均匀，减小塔径，并且有利于回收利用回流热；且有利于回收利用回流热；q其它特征：其它特征：底部缩径，防止结焦底部缩径，防止结焦 塔底标高高塔底标高高 设破沫网设破沫网 增加塔板间距增加塔板间距 第40页，共58页。(1)工艺要求工艺要求 q 尽量提高拔出率，对馏分组成要尽量提高拔出率，对馏分组成要求不是很严格求不是很严格；(2)工艺特征工艺特征q 塔板数尽量减少；塔板数尽量减少；q 可以大大减少内回流量；可以大大减少内回流量；q 有有23个侧线个侧线，侧线，侧线
20、产品不用产品不用汽提汽提；q 汽化段上方设洗涤段。汽化段上方设洗涤段。2、燃料型减压塔的工艺特征、燃料型减压塔的工艺特征第41页，共58页。3、润滑油型减压塔的工艺特征、润滑油型减压塔的工艺特征q 为后续加工过程提供润滑油原料；为后续加工过程提供润滑油原料；q 侧线产品侧线产品要求粘度合适，色度好，要求粘度合适，色度好，残炭值低，馏程较窄；残炭值低，馏程较窄；q 有有45个侧线，需要汽提个侧线，需要汽提；q 除具有减压塔的共同特征外，除具有减压塔的共同特征外，其他工艺特征与常压塔相似。其他工艺特征与常压塔相似。第42页，共58页。三、湿式和干式减压蒸馏三、湿式和干式减压蒸馏第43页，共58页。
21、1、湿式减压蒸馏、湿式减压蒸馏（1 1）实现湿式减压蒸馏的措施）实现湿式减压蒸馏的措施：q 采用压降小，传热效率高的塔板采用压降小，传热效率高的塔板；q 减压炉逐级扩径减压炉逐级扩径，避免油流在炉管内出现高温裂解；，避免油流在炉管内出现高温裂解；q 采用采用低速转油线低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降；，降低减压炉出口到塔入口之间的压降；q 进料口与最低侧线间进料口与最低侧线间设洗涤段设洗涤段。第44页，共58页。（2 2）湿式减压蒸馏塔的不足之处：）湿式减压蒸馏塔的不足之处：q消耗蒸汽量大消耗蒸汽量大 q塔内汽相负荷大塔内汽相负荷大 q增大了塔顶冷凝冷却器的负荷增大了塔顶冷凝冷却器
22、的负荷 q含油污水量大含油污水量大第45页，共58页。（1 1）实现干式减压蒸馏的措施）实现干式减压蒸馏的措施：q 使用使用增压喷射器增压喷射器，以提高塔的真空度；，以提高塔的真空度；q 利用利用填料代替塔板填料代替塔板，达到降低汽化段到塔顶压降的目的；，达到降低汽化段到塔顶压降的目的；q 为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器。为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器。2、干式减压蒸馏、干式减压蒸馏第46页，共58页。（2 2）使用干式减压蒸馏的效益）使用干式减压蒸馏的效益：q提高了拔出率和处理量提高了拔出率和处理量；q减压炉的减压炉的负荷减小，节省燃料负荷减小，节省燃料；q减少冷
23、凝冷却器的负荷减少冷凝冷却器的负荷，减少含油污水量减少含油污水量；q能耗下降能耗下降 （可以降低炉出口温度、冷却负荷小，水（可以降低炉出口温度、冷却负荷小，水蒸气用量少等）。蒸气用量少等）。第47页，共58页。四、减压蒸馏的抽真空系统四、减压蒸馏的抽真空系统q 抽真空系统抽真空系统 蒸汽喷射器蒸汽喷射器 机械真空泵机械真空泵 q采用蒸汽喷射器采用蒸汽喷射器-机械真空泵组合抽真空系统，具有较好机械真空泵组合抽真空系统，具有较好的经济效益的经济效益 结构简单，没有运结构简单，没有运转部件，使用可靠，转部件，使用可靠，水蒸气安全水蒸气安全第48页，共58页。冷凝器的作用在于使可凝的油气和水蒸气冷凝排
24、出，从而减冷凝器的作用在于使可凝的油气和水蒸气冷凝排出，从而减轻喷射器的负荷，其本身并不能形成真空。轻喷射器的负荷，其本身并不能形成真空。1、抽真空系统流程、抽真空系统流程第49页，共58页。增压喷射泵上游增压喷射泵上游没有冷凝器，所以塔没有冷凝器，所以塔顶真空度就能摆脱水顶真空度就能摆脱水温的限制，减压塔的温的限制，减压塔的残压相当于增压喷射残压相当于增压喷射器所能造成的残压加器所能造成的残压加上馏出线压降。上馏出线压降。2、增压喷射泵、增压喷射泵第50页，共58页。第五节第五节 原油蒸馏的换热方案原油蒸馏的换热方案第51页，共58页。n原油蒸馏流程主要考虑以下四个方面的问题：原油蒸馏流程主
25、要考虑以下四个方面的问题：p 流程方案的制定流程方案的制定p 汽化段数的确定汽化段数的确定p回流方式的选择回流方式的选择p 换热方案的选择换热方案的选择n常减压蒸馏装置的能耗在炼厂全厂能耗中占有重要比重，常减压蒸馏装置的能耗在炼厂全厂能耗中占有重要比重，其能耗约相当于加工原油量的其能耗约相当于加工原油量的2%。第52页，共58页。一、最优换热方案的判断标准一、最优换热方案的判断标准n 一般认为能一般认为能最大限度节约投资和操作费用最大限度节约投资和操作费用的换热方案是最优的；的换热方案是最优的；n 一个完善的换热流程应当达到以下要求：一个完善的换热流程应当达到以下要求：充分利用各种余热充分利用
26、各种余热，使，使原油预热温度较高而且合理；原油预热温度较高而且合理；换热器的换热强度较大换热器的换热强度较大，可以，可以使用较少的换热面积就能达到换热要求；使用较少的换热面积就能达到换热要求；原油流动压降较小原油流动压降较小；操操作和检修可靠、方便作和检修可靠、方便。第53页，共58页。二、选择换热方案的原则二、选择换热方案的原则 n尽可能选择尽可能选择温度高、热量大温度高、热量大(即温位高即温位高)的油品做热源；的油品做热源；n注意注意分析各线产品的换热价值分析各线产品的换热价值；n所选的换热流程即能所选的换热流程即能充分回收余热充分回收余热，又能尽量，又能尽量节省设备投资节省设备投资。第5
27、4页，共58页。三、如何安排换热流程三、如何安排换热流程 n原油要原油要先与温度低的油品换热，再与温度较高的油品换先与温度低的油品换热，再与温度较高的油品换热热；n原油通过原油通过换热器的压降不要太大换热器的压降不要太大；n高温位热源的油品要高温位热源的油品要进行多次换热进行多次换热，以充分回收热量。，以充分回收热量。第55页，共58页。第56页，共58页。第57页，共58页。n回流方式回流方式n常压塔的操作条件常压塔的操作条件n 减压蒸馏的核心设备减压蒸馏的核心设备n 减压蒸馏塔的工艺特征减压蒸馏塔的工艺特征n 减压塔类型减压塔类型n 干式蒸馏和湿式蒸馏干式蒸馏和湿式蒸馏n 塔顶抽真空流程塔顶抽真空流程n 换热流程及选用原则换热流程及选用原则第58页，共58页。
