1、CH.5-3 原油蒸馏塔的操作特征(1)The Operating Characteristics of crude distillation tower柴油润滑油汽油航空煤油原油一、原油蒸馏装置工艺流程掌握工艺流程的几大要素有哪些主要设备？设备的作用、原理及主要操作条件？原料到产品的主要路线？原油蒸馏装置一般由三部分构成：原油预处理（即电脱盐）常压蒸馏减压蒸馏炼油厂最常采用的原油蒸馏流程是双塔流程和三塔流程（未包括原油预处理未包括原油预处理），大型炼化企业多采用三塔流程。双塔流程：常压蒸馏减压蒸馏三塔流程：初馏或闪蒸常压蒸馏减压蒸馏一、原油蒸馏装置工艺流程原油加热汽化的次数称为汽化段数，此为
2、两段汽化。双塔流程汽油回流煤油轻柴油重柴油转油线转油线接抽空系统减压一线减压二线减压三线减压渣油350常压渣油AR原油蒸馏工艺原理流程500或拔出温度更高的减压渣油VR燃料型原油蒸馏工艺流程三塔流程燃料型 (常压塔侧有汽提塔，减压塔侧无汽提塔)180230180230350370102kPa1001208kPa/塔板2.62.7kPa/填料350汽提段只有精馏段和塔顶冷凝汽提塔 系统的不完整精馏塔设置汽提段和侧线汽提塔，无提馏段、无塔底再沸器，是一个不完整的精馏塔。常压塔入塔热量基本靠进料提供，故进料汽化率至少应等于塔顶及各侧线产品的产率之和，否则不能保证要求的拔出率或轻质油收率。常压塔进料要
3、求有适量的过气化率（度）。线精馏段)代替多塔系统。常压塔回流比取决于全塔热平衡，可调余地小,能满足精馏要求。恒分子回流的假定完全不适用。Why?1、原油常压塔的工艺特点原料和产品均为复杂混合物，产品质量由质量指标控制，而不是组分纯度。产品多于2个，用复杂塔(即多侧多塔系统按一般精馏塔设计时，原油常压蒸馏排列方案精馏段提馏段复杂塔更适于大规模连续生产，技术经济性更高。汽提塔汽提段原油常压精馏塔因侧线产品抽出未经提馏，增设侧线汽提塔，以保证产品质量。重要概念：过气化率/度 over flash rate指原油进塔的汽化率比塔上部各产品收率高出的部分目的：确保最低侧线抽出版下方的几层塔板有一定的液相
4、回流，以保证最低侧线产品质量。过气化率%=进料汽化率%-塔顶及侧线产品总收率%=（过汽化量/进料量）100%过气化率一般范围：常压塔 2-4%减压塔 1-2%衡量蒸馏装置操作水平的三大标志:产品分馏精确度原油拔出率装置能耗2、分馏精确度 degree of fractionationtIBP tFBPH L分馏精确度的表示方法 用恩氏蒸馏数据表示重馏分或用t5%轻馏分或用t95%ASTM=0 称为“间隙”，越大分离精度越高0 称为“重叠”，越小分离精度越高Why?原油蒸馏塔两个相邻产品的恩氏蒸馏分析结果较重产品较重产品H较轻产品L 用TBP蒸馏数据表示只能出现一种情况:TBP=tn，故Q入,n
5、 Q出,n，得隔离体系热量Qn:Qn=Q入,n Q出,n显然，Qn要靠液相回流 Ln-1 在n板上汽化取走称其为n板上的回流热先不计液相回流，则有：Lm-1图7-44 汽化段与精馏段隔离体系图FFGF,tFDM G SIIILn-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnW S（3）最低侧线抽出板下方的气、液相负荷作隔离体系热平上式中：Qn=Q入,n Q出,nQn要靠液相回流 Ln-1 在n板上汽化取走Qn(hL vn1,tn hL L n1,tn1)1Ln（kmol/h）由第n-1板流至第n板的液相回流量为：第n板上的气相负荷为：Vnkmol/h D M G S Ln1Lm-1图7-
6、44 汽化段与精馏段隔离体系图FFGF,tFD M G SIIILn-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnSWQm(hL vm1,tm hL L m1,tm1)1Lm（kmol/h）作隔离体系 ，同理可知：m板上的回流热Qm 靠液相回流Lm-1气化取走Qm=Q入,m Q出,mQ入,m(kJ/h)DhD v,tF MhM v ,tF GhG v,tF ShS v,tF Q入，nQ出,m(kJ/h)DhD v,tm MhM v ,tm GhG v,tm ShS v,tm由热平计算可得：自第m板上升的气相负荷Vmkmol/h D M G S Lm1Qm(hL vm1,tm hL L m
7、1,tm1)1Lm（kmol/h）以Lm-1为例，分析液相回流量的影响因素：分子项Qm为m板上的回流热，其大小与各物流的焓值大小有关；分母项分析：液相回流Lm-1的焓差视为两部分组成一是液相回流Lm-1由tm-1升温至tm，即显热变化。二是液相回流Lm-1在tm温度下气化，即气化潜热。显然气化潜热对焓差的影响更大，故分母项大小与物料的气化潜热有关。烃正己烷正十二烷环己烷甲基环己烷苯异丙苯相对分子质量86.172170.3384.1698.1878.1120.19常压沸点，68.7216.2880.74100.9380.10152.39气化潜热kJ/kg335230357323394312410
8、kJ/kmol2.88643.91763.00933.17353.07643.7541烃类气化潜热变化规律烃类的摩尔气化潜热随相对分子质量和沸点的升高而增大Lm-1图7-44 汽化段与精馏段隔离体系图FFGF,tFD M G SIIILn-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnSWQm(hL vm1,tm hL L m1,tm1)1Lm（kmol/h）(hL vn1,tnQn hL L n1,tn1)1Ln（kmol/h）最低侧线抽出板下方塔段气液相负荷变化规律分析由隔离体系、热平计算可得：分母项分析：因烃类的摩尔气化潜热随着相对分子质量和沸点的降低而减小，且沿塔高上行，油料变轻。
9、故 Lm-1的分母项 Q出,m分析得到：Qn VnQ出,m(kJ/h)DhD v,tm MhM v ,tm GhG v,tm ShS v,tm沿石油精馏塔进料段自下而上，因油料逐板变轻，其摩尔汽化潜热逐板减小、回流热逐板增大，故以摩尔流量(kmol/h)表示的气液相负荷逐板增大。结论一：无侧线抽出、无循环回流塔段气液相负荷的分布规律1Q入，m（kJ/h)Q入，m Q入，nQ出,m1(kJ/h)DhD v,tm1 MhM v ,tm1 GhG v,tm1 ShS v,tm1 G(hG v,tm1 hG L,tm1)Qm1(kJ/h)Q入，m1Q 出，m1抽出板上的回流热：同理，Qm-1需靠液相回
10、流Lm-2 汽化取走Qm1(hL vm2,tm1 hL L m2,tm2)2 Lm（kmol/h）（4）经过侧线抽出板时气液相负荷的变化同理，作隔离体系热平，基准同隔离体系、。先不计液相回流，则有：Gm板与m-1板液相负荷的比较11Qm(hL vm1,tm hL L m1,tm1)Qm1(hL vm2,tm1 hL L m2,tm2)2 Lm（kmol/h）Lm（kmol/h）m板m-1板抽出板分子项为回流热Q=入方热 出方热因选取隔离体系的基准一致故m板和m-1板回流热的入方热相等，即：Q入，m（kJ/h)Q入，m Q入，nGSh G(h h)m板与m-1板液相负荷的比较Q出,m1(kJ/h
11、)DhD v,tm1 MhM v ,tm1 GhG v,tm1v v LS,tm1 G,tm1 G,tm1可见，因二者入方热相等，但出方热有明显差别，故(m-1)#抽出板的回流热比m板会有明显变化。但出方热有明显不同：Q出,m(kJ/h)DhD v,tm MhM v ,tm GhG v,tm ShS v,tm m板m-1板抽出板G公式(6-75)经过侧线抽出板时回流热的变化Q入,m1(kJ/h)DhD v,tF MhM v ,tF GhG v,tF ShS v,tF Q入，m Q入，n侧线抽出板的回流热：因抽出板的回流热有明显增量，故流至抽出板的液相回流量会明显增大。Q出,m1(kJ/h)Dh
12、D v,tm1 MhM v ,tm1 GhG v,tm1 ShS v,tm1 G(hG v,tm1 hG L,tm1)第m板上方：Vm =D+M+S+G+Lm-1Lm-2（4）经过侧线抽出板时气液相负荷的变化渐增量 =Lm-1+L 正常温降所需的内回流量突增量 =侧线抽出量 G 确保侧线馏分全部冷凝液相负荷变化气相负荷变化第m-1抽出板上方：Vm-1=D+M+S+Lm-2=D+M+S+G+Lm-1+L=Vm+L可见，经过侧线抽出板时，气相负荷没有突增量，仍是缓慢增大。沿塔高上行，每经过一个侧线抽出板时，流至抽出板的液相回流量（即液相负荷）有突增，但气相负荷仍然是平缓增大。结论二：经过侧线抽出板
13、的气液相负荷变化规律回流热Q1回流热Q20L1Q1(hL v0,t1 hL L 0,t0)Q2(hL v1，t2 hL L 1,t1)L（kmol/h）（kmol/h）（5）塔顶第一、二层板之间的气、液相负荷同前：1板回流热Q1需靠 L0 汽化取走2板回流热Q2需靠 L1 汽化取走液相回流量（即液相负荷）表达式如下：分析得到：L0 L10Q1(hL v0,t1 hL L 0,t0)L（kmol/h）L1Q2(hL v 1，t2 hL L 1,t1)（kmol/h）（5）塔顶第一、二层板之间的气、液相负荷液相负荷比较：若不设循环回流，则相邻两板温差不大，为方便比较近似认为 Q1Q2，t1 t2h
14、L v1,t2hL v0,t1 但因t0远低于t1，故有：hL L 0,t0 远小于 hL L 1,t1因L0 L1，故有：V1 200PPm）一般处理低硫、低金属、低残碳渣油一般处理金属含量200PPm 渣油作沸腾床或悬浮床加氢处理原料 可处理劣质渣油（1）一般工艺特征归纳9点与低压操作有关：塔径大，采用多个循环回流减小塔径；提高塔底标高/10 m，给渣油泵提供足够灌注头。因塔内负压，确保渣油顺利抽出三、减压蒸馏塔的工艺特征1、工艺特征（1）一般工艺特征与产品质量有关：塔板间距比常压塔大，以减少泡沫携带量。加大板间距可减少塔板数；油料重、黏度高、含有表面活性物质、气速大，易发泡，专设破沫网减
15、少泡沫影响。三、减压蒸馏塔的工艺特征（1）一般工艺特征与拔出率有关：三、减压蒸馏塔的工艺特征塔顶缩径，提高抽真空效果；塔顶采用循环回流，而不用冷回流；可以减少塔顶气体流量，有利于抽真空。塔底缩径，缩短渣油在塔内停留时间；塔底温度高、油料重，减少裂解、缩合反应。（1）一般工艺特征与拔出率有关：三、减压蒸馏塔的工艺特征采用低压降塔板或填料及较少塔板数，降低气化段到塔顶流动压降；尽可能提高炉出口处真空度，利于油料气化。塔底汽提蒸气用量比常压塔大，以降低气化段油气分压；油气分压降低利于油料气化严格控制炉出口温度，避免过多裂解、缩合反应。不同生产目的，要求控制不同的炉出口温度。润滑油/390 燃料/42
16、0（2）润滑油型减压塔工艺特征生产目的：提供润滑油基础油原料依润滑油牌号不同，对基础油料的质量要求不同。工艺要求：提供黏度合适、残炭低、色度好，馏程窄的润滑油基础油料（2）润滑油型减压塔工艺特征工艺特征：除具有减压塔的一般工艺特征外，其他与常压塔相似。对润滑油料的质量要求决定其以下工艺特点：高真空-保收率、防裂解；低炉温-降低炉内裂解、缩合程度，利于降低比色、残碳；390高分离精度-多侧线（4-5个），必须设减压汽提塔良好的洗涤效果-利于降低比色、残碳塔的设计计算也与常压塔大致相同，但温度确定有别。（2）润滑油型减压塔工艺特征减压塔的温度条件常依经验确定：侧线温度：泡点温度取抽出板上总压的30
17、50%作为油气分压，求该分压下的泡点温度。塔顶温度：馏出物是不凝气+水蒸气一般取比塔顶循环回流进塔温度高出2840塔底温度：一般取比汽化段（进料段）温度低510润滑油型减压塔示意图（3）燃料型减压塔的工艺特征工艺要求：提供裂化原料，对馏分组成要求不高；主要控制馏分残碳及金属含量；尽可能提高馏出油拔出率。工艺结构特征：与润滑油型减压塔有别，没有侧线汽提塔。燃料型减压塔工艺特征：可以大幅度减少塔板数以降低从气化段主塔顶的压降；可以大大减少内回流量；设洗涤段，以降低馏出油残碳值和重金属含量；气、液负荷分布与常压塔或润滑油型减压塔有很大不同。（3）燃料型减压塔的工艺特征420图6-52侧线产品平衡冷凝
18、过程，汽化段上方几层塔板上有内回流，其余基本没有。8 kPa20时，水的饱和蒸气压约2.34kpa（2）真空度极限和增压喷射器可以看出:采用二级抽真空系统，减压塔的真空度受限。采用有增压喷射器的三级抽真空系统可以打破此限制喷射器直接与减压塔顶不凝气流出管线连接，其工作负荷、蒸汽消耗量有别于其它喷射器，故称为增压喷射器。三级抽真空系统项目增压喷射器一级喷射器二级喷射器喷嘴个数/喉径，mm9/11.71/14.71/13.7扩压管喉径，mm3058446.5工作蒸气压力，MPa（表）0.90.90.9吸入气体温度，1004040吸入气体量kg/h油气780-分解气310310310空气253035
19、水蒸气100025040吸入气体压力，kPa2.712.041.3工作蒸气用量，kg/h2760690700100104t/a常减压装置蒸气喷射器计算数据塔顶残压，kPa抽真空级数13.31122.723.30.53(有增压喷射器)0.80.044(有增压喷射器)0.130.0075(有增压喷射器)抽真空系统的级数根据减压塔所要求的真空度确定3、干式减压蒸馏何谓湿式减压蒸馏？塔底及加热炉管通入水蒸气的减压蒸馏通入水蒸气是为了降低油气分压，以利于提高拔出率。湿式减压蒸馏的不足之处：蒸汽消耗量大，塔顶冷凝器负荷增大，含油污水量增大；塔内气相负荷明显增大 塔顶残压只有5.38.0kPa何谓干式减压蒸
20、馏？不依赖注入水蒸气来降低油气分压的减压蒸馏，而是通过其它手段和措施提高减压塔的拔出率。3、干式减压蒸馏干式减压蒸馏的发展源于蒸馏装置的节能塔顶残压显著降低：1.12.1kPa；“湿式”5.38.0kPa3、干式减压蒸馏实现干式减压蒸馏的技术措施：（1）采用有增压喷射器的三级抽真空系统，提高减压塔真空度；（2）采用填料部分或全部代替塔板，降低气化段至塔顶的压降，降低气化段残压；（3）采用低速转油线，降低炉出口至减压塔（即转油线）压降；降低炉出口残压；（4）设置洗涤段，减少杂质携带；设置喷淋段，确保填料表面的有效利用率。干式减压蒸馏工艺流程两段洗涤流程使用干式减压蒸馏的显著效益操作方式抽真空级数
21、处理量，t/d塔顶残压，kPa气化段残压，kPa气化段温度，塔底温度，拔出率(对减压塔进料)，减压系统水蒸气单耗，kg/t减压炉入口温度，减压炉出口温度，减压炉热负荷，104 kJ/h塔顶冷凝器热负荷，kJ/h干式蒸馏360090.83.436536249.6111.1734538540327660湿式蒸馏260007.39.337336549.1322.213453954714180804、减压深拔技术减少渣油收率、提高原油利用率及经济效益减压深拔的概念及定义：原油切割至560（TBP）以上，且拔出的蜡油及VR能满足下游装置对原料质量要求，VR538组分含量不超过5%。主要控制条件：塔顶温度：6080塔顶压力：1.14.0kPa 炉出口温度：400-410 以上采用多级抽真空系统减压深拔技术包括：减压加热炉技术、转油线技术、抽真空技术及减压蒸馏塔技术等以上多项技术的集成与优化，形成完整的减压深拔技术。小 结了解了减压蒸馏的目的及意义了解了减压蒸馏塔的产品及利用途径认识了减压蒸馏塔的工艺特征，以及润滑油型、燃料型减压蒸馏的工艺特征及区别
