1、石油炼制工程石油炼制工程重庆科技学院重庆科技学院 付雪付雪第一章第一章 绪论绪论一、中国炼油工业发展现状 1 1、中国炼油工业发展简史、中国炼油工业发展简史 中国炼油工业是从建国以后开始建立的；在此之前仅有中国炼油工业是从建国以后开始建立的；在此之前仅有几个很小的炼油厂，而且工艺技术落后，设备简陋，大部分几个很小的炼油厂，而且工艺技术落后，设备简陋，大部分石油产品依靠进口。石油产品依靠进口。19581958年，在兰州建成了中国第一座现代化炼油厂；年，在兰州建成了中国第一座现代化炼油厂；19601960年，大庆油田的开发，为我国炼油工业的发展奠定了基年，大庆油田的开发，为我国炼油工业的发展奠定了
2、基础；础；19631963年，实现了石油产品基本自给；年，实现了石油产品基本自给；19601960年代初，开始我国能自行设计，先后建成常减压蒸馏、年代初，开始我国能自行设计，先后建成常减压蒸馏、催化裂化、催化重整等炼油生产装置，基本掌握了当时世界催化裂化、催化重整等炼油生产装置，基本掌握了当时世界上的一些主要的炼油工艺技术。上的一些主要的炼油工艺技术。19781978年后，由于先进技术的引进，使我国的炼油工艺技术基年后，由于先进技术的引进，使我国的炼油工艺技术基本或接近世界炼油技术水平。本或接近世界炼油技术水平。2 2、中国炼油工业现状、中国炼油工业现状 1 1）原油产量）原油产量 19591
3、959年建成第一个石油基地大庆油田，年产量年建成第一个石油基地大庆油田，年产量140140万吨，万吨，占当时产量占当时产量50%50%；19631963年生产原油年生产原油439439万吨，占当时石油产量万吨，占当时石油产量68%68%；19741974年大庆生产原油年大庆生产原油50005000万吨；万吨；19781978年我国原油产量突破年我国原油产量突破1 1亿吨，成为世界产油大国；亿吨，成为世界产油大国；现在，全国共在陆地、海上建油气田现在，全国共在陆地、海上建油气田2525个；个；19981998年生产原油年生产原油1 1.6亿吨，天然气亿吨，天然气217亿立方米；亿立方米；近年来，
4、减小开采量，逐步增加进口量。近年来，减小开采量，逐步增加进口量。发现全国第二大油田，大北油气田。发现全国第二大油田，大北油气田。50年来，累计产原油年来，累计产原油35亿吨，亿吨，4000亿立方米天然气；按亿立方米天然气；按当前价则算约合人民币当前价则算约合人民币40000亿元；累计出口原油亿元；累计出口原油4.61亿吨，成品油亿吨，成品油1.22亿吨，创汇亿吨，创汇851亿美元；亿美元；目前已探明原油储量目前已探明原油储量197亿吨，天然气亿吨，天然气2万亿立方米；万亿立方米；2）原油加工能力）原油加工能力 我国第一座炼油厂在兰州；到我国第一座炼油厂在兰州；到1998年全国有大小炼年全国有大
5、小炼油厂油厂194座，年原油加工能力座，年原油加工能力2.7亿吨，生产成品油亿吨，生产成品油1亿亿多万吨，主要油品基本满足需要。其中，处理能力大于多万吨，主要油品基本满足需要。其中，处理能力大于250万吨万吨/年，占近年，占近90%；2001年，原油加工量近年，原油加工量近2.1亿亿吨，汽油产量吨，汽油产量4124万吨，柴油产量万吨，柴油产量7404万吨，煤油产万吨，煤油产量量789万吨，液化气产量万吨，液化气产量1065万吨，天然气产量万吨，天然气产量303亿亿立方米。立方米。炼油规模逐渐加大，节省能源炼油规模逐渐加大，节省能源、人力、设备资金、人力、设备资金和和占地面积。占地面积。国外最大
6、的炼油厂规模高达国外最大的炼油厂规模高达4085万吨万吨/年，平均规年，平均规模模540万吨万吨/年，我国最大的炼油厂规模高达年，我国最大的炼油厂规模高达1600万吨万吨/年，平均规模年，平均规模378万吨万吨/年。年。国内外主要原油的性质国内外主要原油的性质 特点和加工方案特点和加工方案v1、我国主要原油的性质和特点、我国主要原油的性质和特点v2、主要进口原油的性质和特点、主要进口原油的性质和特点v3、几种类型原油加工特点、几种类型原油加工特点v4、原油加工方案原油加工方案1、我国主要原油的性质和特点、我国主要原油的性质和特点v我国产量较大的原油可分为三种类型：我国产量较大的原油可分为三种类
7、型：v1）石蜡基原油）石蜡基原油v2)中间基与石蜡中间基与石蜡中间基原油中间基原油v3)环烷和环烷环烷和环烷中间基原油中间基原油1）石蜡基原油）石蜡基原油v油田：油田：v 大庆、吉林、中原、青海等。大庆、吉林、中原、青海等。v特点：特点：v 含硫低，镍和钒含量不高，残炭低，含硫低，镍和钒含量不高，残炭低，沥青质低，含蜡高，凝固点高。沥青质低，含蜡高，凝固点高。2)中间基与石蜡中间基与石蜡中间基原油中间基原油v油田：胜利、辽河、大港等。特点：油田：胜利、辽河、大港等。特点：蜡含量低，镍含量高蜡含量低，镍含量高3)环烷和环烷环烷和环烷中间基原油中间基原油v油田：孤岛、单家寺、羊三木、油田：孤岛、单
8、家寺、羊三木、v 高升等。高升等。v特点：密度大，含蜡低，凝点低，特点：密度大，含蜡低，凝点低，v 胶质、残炭、酸值、镍含量高。胶质、残炭、酸值、镍含量高。2、主要进口原油的性质和特点、主要进口原油的性质和特点v1）中东原油：中东原油：v 轻质油收率高，氮含量低，硫含量高，蜡含量轻质油收率高，氮含量低，硫含量高，蜡含量低，凝点低，金属含量高，钒高镍低，胶质含量低，低，凝点低，金属含量高，钒高镍低，胶质含量低，残炭和沥青质高。基本属于：含硫和高硫中间基原残炭和沥青质高。基本属于：含硫和高硫中间基原油。适于多产柴油和沥青。油。适于多产柴油和沥青。v2）亚太地区原油：亚太地区原油：v 轻质油收率高，
9、硫含量低。轻质油收率高，硫含量低。v3）西非原油：一般属于低硫石蜡基原油，轻质油收西非原油：一般属于低硫石蜡基原油，轻质油收率高，硫含量低。率高，硫含量低。v4）独联体原油：轻质油收率高，凝点低。独联体原油：轻质油收率高，凝点低。3、几种类型原油加工特点、几种类型原油加工特点v1）低硫石蜡基原油低硫石蜡基原油v 以大庆原油为代表，其加工特点：以大庆原油为代表，其加工特点：v（1）由于原油含硫少，氮含量不高，轻质直馏产品基本）由于原油含硫少，氮含量不高，轻质直馏产品基本v 不需要精制。不需要精制。v（2）减压馏分油是催化裂化的好原料，是生产润滑油好原料。）减压馏分油是催化裂化的好原料，是生产润滑
10、油好原料。v（3）由于含蜡高，是生产石蜡的好原料。）由于含蜡高，是生产石蜡的好原料。v（4）由于轻馏分油饱和烃含量高，作为裂解原料，乙烯收率高。）由于轻馏分油饱和烃含量高，作为裂解原料，乙烯收率高。v（5）由于减压渣油的残炭低，杂质少，可以作为催化裂化原料。）由于减压渣油的残炭低，杂质少，可以作为催化裂化原料。v v 2）中间基原油中间基原油v以胜利、辽河等原油代表，其加工特点：以胜利、辽河等原油代表，其加工特点：v （1）直馏汽油芳烃潜含量较高，适于作）直馏汽油芳烃潜含量较高，适于作为催化重整原料。其直馏产品酸度高，一般为催化重整原料。其直馏产品酸度高，一般需要精制。需要精制。v （2）减压
11、馏分油中，烷烃含量低，作为）减压馏分油中，烷烃含量低，作为催化裂化原料，生焦量大，柴油十六烷值低，催化裂化原料，生焦量大，柴油十六烷值低，需要改质，各馏分的芳烃含量都较高，不适需要改质，各馏分的芳烃含量都较高，不适合作裂解原料。合作裂解原料。v （3）渣油可以生产沥青。渣油可以生产沥青。v3）含硫和高硫原油含硫和高硫原油v 以中东原油为代表，其加工特点：以中东原油为代表，其加工特点：v （1）产品含硫高，需要精制脱硫。）产品含硫高，需要精制脱硫。v （2）柴油收率高，凝点低，十六烷指）柴油收率高，凝点低，十六烷指数高，适合于生产低凝优质柴油。数高，适合于生产低凝优质柴油。v （3）减压渣油蜡含
12、量低，饱和烃含量）减压渣油蜡含量低，饱和烃含量少，是生产高等级沥青的优质原料。少，是生产高等级沥青的优质原料。v 炼油厂的构成和工艺流程炼油厂的构成和工艺流程一一、炼油生产装置炼油生产装置v原油分离装置原油分离装置v重质油轻质化装置重质油轻质化装置v油品改质及油品精致装置油品改质及油品精致装置v油品调和装置油品调和装置v气体加工装置气体加工装置v制氢装置制氢装置v化工产品生产装置化工产品生产装置二二、辅助设施辅助设施v供电系统供电系统v供水系统供水系统v供水蒸气系统供水蒸气系统v供气系统供气系统v原油和产品储运系统原油和产品储运系统v三废处理系统三废处理系统v催化裂化：以较重原油为原料，用硅酸
13、催化裂化：以较重原油为原料，用硅酸铝或在硅酸铝上加入分子筛为催化剂来铝或在硅酸铝上加入分子筛为催化剂来生产汽油生产汽油、柴油和液化气等轻质产品。、柴油和液化气等轻质产品。一般用减压馏分油、脱沥青油、焦化蜡一般用减压馏分油、脱沥青油、焦化蜡油为原料。油为原料。v催化重整：以石脑油为原料，在催化剂催化重整：以石脑油为原料，在催化剂和氢气作用下进行的重整过程，用于生和氢气作用下进行的重整过程，用于生产芳烃或高辛烷值的汽油。产芳烃或高辛烷值的汽油。v加氢精制：各种直馏的或二次加工的加氢精制：各种直馏的或二次加工的油，靠加氢方法来脱除硫油，靠加氢方法来脱除硫、氮、氧、氮、氧、金属等杂质，统称为加氢精制。
14、金属等杂质，统称为加氢精制。v加氢裂化：在一定温度和氢压下，靠加氢裂化：在一定温度和氢压下，靠催化剂的作用，使重质原料油发生裂催化剂的作用，使重质原料油发生裂化、加氢、异构化等反应，生产各种化、加氢、异构化等反应，生产各种轻质油品或润滑油料的二次加工方法。轻质油品或润滑油料的二次加工方法。加工能力加工能力v原油加工能力：常压蒸馏原油加工能力：常压蒸馏v重质油轻质化能力：催化裂化重质油轻质化能力：催化裂化 加氢裂化加氢裂化 焦化过程的处理能力与原油加工能力之比焦化过程的处理能力与原油加工能力之比v生产汽油的能力：催化裂化（数量）生产汽油的能力：催化裂化（数量）v 催化重整催化重整 烷基化烷基化
15、异构（质量）异构（质量）v加工含硫原油的能力：加氢能力加工含硫原油的能力：加氢能力v 第七章第七章 石油蒸馏过程石油蒸馏过程v蒸馏是将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸馏是将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分，蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分，或者是分离为近似纯的产物。在炼厂中，可或者是分离为近似纯的产物。在炼厂中，可以遇到多种形式的蒸馏操作，但可以把它们以遇到多种形式的蒸馏操作，但可以把它们归纳为三种基本类型。归纳为三种基本类型。v1、闪蒸、闪蒸平衡汽化平衡汽化v进料以某种方式被加热至部分汽化，经过减压进料以某种方式被加热至部分汽化，经过减压设施，在一个
16、容器（如：闪蒸罐、蒸发塔、蒸设施，在一个容器（如：闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏塔的汽化段等）的空间内，在一定的温度、馏塔的汽化段等）的空间内，在一定的温度、压力下，气液两相迅即分离，得到相应的气相压力下，气液两相迅即分离，得到相应的气相和液相产物，此过程即为闪蒸。和液相产物，此过程即为闪蒸。v上述过程中，如果气、液两相有足够的时间密上述过程中，如果气、液两相有足够的时间密切接触，达到平衡状态，则这种汽化方式称为切接触，达到平衡状态，则这种汽化方式称为平衡汽化。平衡汽化。v平衡汽化的逆过程称为平衡冷凝。平衡汽化的逆过程称为平衡冷凝。v2.简单蒸馏简单蒸馏渐次汽化渐次汽化v简单蒸馏是实验室或小型装置上常用
17、于浓缩简单蒸馏是实验室或小型装置上常用于浓缩物料或粗略分割油料的一种蒸馏方法。液体物料或粗略分割油料的一种蒸馏方法。液体混合物在蒸馏釜中被加热，在一定压力下，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，液体即开当温度达到混合物的泡点温度时，液体即开始汽化，生成微量蒸气。生成的蒸气当即被始汽化，生成微量蒸气。生成的蒸气当即被引出并经冷凝冷却后收集起来，同时液体继引出并经冷凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸气并被引出。这种蒸馏续加热，继续生成蒸气并被引出。这种蒸馏方式称为简单蒸馏或微分蒸馏。方式称为简单蒸馏或微分蒸馏。v在简单蒸馏中，每个瞬间形成的蒸气都与残在简
18、单蒸馏中，每个瞬间形成的蒸气都与残存液相处于平衡状态，在整个蒸馏过程中，存液相处于平衡状态，在整个蒸馏过程中，所产生的一系列微量蒸气的组成是不断变化所产生的一系列微量蒸气的组成是不断变化的。的。v3.精馏精馏v精馏有连续式和间歇式两种，现代石油加工装精馏有连续式和间歇式两种，现代石油加工装置中都采用连续式精馏；沿着精馏塔高度建立置中都采用连续式精馏；沿着精馏塔高度建立了两个梯度：了两个梯度：v温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐级下降。温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐级下降。v浓度梯度，即气、液相物流的轻组分浓度自浓度梯度，即气、液相物流的轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大。塔底至塔顶逐级增大。v借助于精
19、馏过程，可以得到一定沸程的馏分，借助于精馏过程，可以得到一定沸程的馏分，也可以得到纯度很高的产品。对于石油精馏，也可以得到纯度很高的产品。对于石油精馏，一般只要求其产品是有规定沸程的馏分，在炼一般只要求其产品是有规定沸程的馏分，在炼油厂中，常常有些精馏塔在精馏段抽出一个或油厂中，常常有些精馏塔在精馏段抽出一个或几个侧线产品，也有一些精馏塔只有精馏段或几个侧线产品，也有一些精馏塔只有精馏段或提馏段。提馏段。v第一节第一节 石油及其馏分的气一液平衡石油及其馏分的气一液平衡v一、气一液相平衡及相平衡常数一、气一液相平衡及相平衡常数v当体系中气、液两相呈平衡时，整个相平衡体系当体系中气、液两相呈平衡时
20、，整个相平衡体系的温度和压力都是均匀的。按热力学第二定律有：的温度和压力都是均匀的。按热力学第二定律有：iliv式中式中 ,ivil 气相和液相中组分气相和液相中组分i的化学位的化学位。对于非理想溶液，则组分的逸度应当代以活度对于非理想溶液，则组分的逸度应当代以活度来处理相平衡关系，在气液传质过程中，气液来处理相平衡关系，在气液传质过程中，气液平衡时某组分在气相中的浓度与其在液相中浓平衡时某组分在气相中的浓度与其在液相中浓度的比值称为相平衡常数。度的比值称为相平衡常数。/iiiKy xv1PTK列线图法列线图法v 图图75是轻质烃的是轻质烃的PTK列线图，反映了相列线图，反映了相平衡常数与压力
21、和温度的关系。此法求得的相平衡常数与压力和温度的关系。此法求得的相平衡常数值只是温度和压力的函数，而与混合平衡常数值只是温度和压力的函数，而与混合物的组成无关。显然，此法只适用于气相和液物的组成无关。显然，此法只适用于气相和液相都是理想溶液的体系。此法的精确度虽然不相都是理想溶液的体系。此法的精确度虽然不是很高，但是对一般工程计算是适用的，而且是很高，但是对一般工程计算是适用的，而且方法简捷。方法简捷。v2会聚压法会聚压法v 对于非理想溶液，混合物的组成对相平衡常数有影对于非理想溶液，混合物的组成对相平衡常数有影响。对于这个影响，在用热力学参数计算的方法中是借响。对于这个影响，在用热力学参数计
22、算的方法中是借助于活度系数来进行助于活度系数来进行“校正校正”的。此外，还有另一种解的。此外，还有另一种解决办法，就是引进一个新的参数决办法，就是引进一个新的参数会聚压。会聚压。v 为便于说明什么是体系的会聚压，以一个由组分为便于说明什么是体系的会聚压，以一个由组分A(低沸组分低沸组分)和和B(高沸组分高沸组分)组成的二元混合物为例。组成的二元混合物为例。将将A和和B在恒温下的相平衡常数在恒温下的相平衡常数K随压力随压力P的变化予以的变化予以标绘，得到如图标绘，得到如图76所示的所示的logKlogP关系曲线。如关系曲线。如果是理想溶液，则果是理想溶液，则A和和B是两条互不相关的直线是两条互不
23、相关的直线(如虚如虚线所示线所示)，它们不会交汇。然而在高压条件下，实际混，它们不会交汇。然而在高压条件下，实际混合物必然是非理想溶液，表现出与理想溶液有明显的合物必然是非理想溶液，表现出与理想溶液有明显的差别：差别：A、B两条曲线互相趋近，最后于两条曲线互相趋近，最后于K=1.0处会聚处会聚于一点。对应于这个会聚点的压力就称为混合物的会于一点。对应于这个会聚点的压力就称为混合物的会聚压或收敛压聚压或收敛压Pcv，如果所选的温度条件正好是混合物，如果所选的温度条件正好是混合物的临界温度的临界温度Tc，则此时的会聚压就等于体系的临界压，则此时的会聚压就等于体系的临界压力力PC。只要温度不高于混合
24、物中最重组分的临界温度，。只要温度不高于混合物中最重组分的临界温度，就会出现会聚现象，只是温度不同时，体系的会聚压就会出现会聚现象，只是温度不同时，体系的会聚压数值也不相同。数值也不相同。v v3.K值的内插和外延值的内插和外延v在缺乏所需相平衡常数资料的情况下，可以考虑在缺乏所需相平衡常数资料的情况下，可以考虑根据已有的数据进行内插和外延，但应注意限度。根据已有的数据进行内插和外延，但应注意限度。同样分子特征的化合物，如同系物，在温度和压同样分子特征的化合物，如同系物，在温度和压力一定时，它们的力一定时，它们的logK与相对分子质量与相对分子质量M的关系的关系是一条直线。因此，已知几个同系物
25、的是一条直线。因此，已知几个同系物的K值，可值，可以用内插法或在不大的范围内外延的办法来求取以用内插法或在不大的范围内外延的办法来求取其他同类化合物的其他同类化合物的K值。值。v 在恒温下，将在恒温下，将logK对总压作图，也可得一直线，对总压作图，也可得一直线，在对比压力在对比压力Pr0.4的范围内，可以延长直线以估的范围内，可以延长直线以估定其他压力下的定其他压力下的K值。值。v 在恒压下，将在恒压下，将logK对温度作图所得的曲线，可对温度作图所得的曲线，可外延到对比温度外延到对比温度Tr=0.5处，从而得到其他温度下处，从而得到其他温度下的的K值。值。v二、石油及石油馏分的蒸馏曲线二、
26、石油及石油馏分的蒸馏曲线v1.恩氏蒸馏曲线恩氏蒸馏曲线v恩氏蒸馏是一种简单蒸馏，它是以规格化的仪器恩氏蒸馏是一种简单蒸馏，它是以规格化的仪器和在规定的实验条件下进行的，故是一种提条件和在规定的实验条件下进行的，故是一种提条件性的试验方法。将馏出温度（气相温度）对馏出性的试验方法。将馏出温度（气相温度）对馏出量（体积百分率）作图，得到恩氏蒸馏曲线。量（体积百分率）作图，得到恩氏蒸馏曲线。v恩氏蒸馏的本质是渐次汽化，基本上没有精馏作恩氏蒸馏的本质是渐次汽化，基本上没有精馏作用，因而不能显示油品中各组分的实际沸点，但用，因而不能显示油品中各组分的实际沸点，但能反映油品在一定条件下的汽化性能，简单易行
27、，能反映油品在一定条件下的汽化性能，简单易行，所以，广泛用作反映油品汽化性能的一种规格试所以，广泛用作反映油品汽化性能的一种规格试验。验。v2.实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏曲线v实沸点蒸馏是一种实验室间歇蒸馏。油品的实沸点蒸馏是一种实验室间歇蒸馏。油品的实沸点蒸馏曲线大体上反映各组分沸点变迁实沸点蒸馏曲线大体上反映各组分沸点变迁情况的连续曲线。情况的连续曲线。v3.平衡汽化曲线平衡汽化曲线v在实验室平衡汽化设备中，将油品加热汽化，使在实验室平衡汽化设备中，将油品加热汽化，使气液两相在恒定的压力和温度下密切接触一段足气液两相在恒定的压力和温度下密切接触一段足够长的时间迅即分离，即可得到油品在该条件下
28、够长的时间迅即分离，即可得到油品在该条件下的平衡汽化率。在恒压下选择几个合适的温度的平衡汽化率。在恒压下选择几个合适的温度（至少五个）进行试验，就可得到恒压下平衡汽（至少五个）进行试验，就可得到恒压下平衡汽化率与温度的关系。以汽化温度对汽化率作图，化率与温度的关系。以汽化温度对汽化率作图，即可得油品的平衡汽化曲线。即可得油品的平衡汽化曲线。v根据平衡汽化曲线，可以确定油品在不同汽化率根据平衡汽化曲线，可以确定油品在不同汽化率时的温度（如精馏塔进料段的温度），泡点温度时的温度（如精馏塔进料段的温度），泡点温度（如精馏塔侧线温度和塔底温度），露点温度（如精馏塔侧线温度和塔底温度），露点温度（精馏塔
29、顶温度）等。（精馏塔顶温度）等。v4.三种蒸馏曲线的比较三种蒸馏曲线的比较v同一种油品的三种蒸馏曲线，就曲线的斜率而同一种油品的三种蒸馏曲线，就曲线的斜率而言，平衡汽化曲线最平缓，恩氏蒸馏曲线比较言，平衡汽化曲线最平缓，恩氏蒸馏曲线比较陡，而实沸点蒸馏曲线的斜率最大。这种差别陡，而实沸点蒸馏曲线的斜率最大。这种差别正是这三种蒸馏方式分离效率的差别的反映，正是这三种蒸馏方式分离效率的差别的反映，即实沸点蒸馏的分离精确度最高，恩氏蒸馏次即实沸点蒸馏的分离精确度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡汽化最差。这是由三种蒸馏的本质之，而平衡汽化最差。这是由三种蒸馏的本质所决定。所决定。v5.蒸馏曲线的相互换算蒸馏
30、曲线的相互换算v1）常压蒸馏曲线的互相换算）常压蒸馏曲线的互相换算 va）常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换）常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换v互换时，可利用实沸点蒸馏互换时，可利用实沸点蒸馏50%馏出温度与恩氏蒸馏馏出温度与恩氏蒸馏50%馏出温度的关系图馏出温度的关系图和实沸点蒸馏曲线各段温差与和实沸点蒸馏曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各段温差的关系图恩氏蒸馏曲线各段温差的关系图。v这两张图适用于特性因素这两张图适用于特性因素=11.8，沸点低于，沸点低于427的油的油品。计算馏出温度与实验相差约品。计算馏出温度与实验相差约5.5，偏离规定条件，偏离规定条件时可能产生重大误差。时可能产
31、生重大误差。vb）常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换）常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换v互换时，可利用常压恩氏蒸馏互换时，可利用常压恩氏蒸馏50%点与平衡汽化点与平衡汽化50%点点的换算图的换算图和平衡汽化曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各和平衡汽化曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各段温差的关系图段温差的关系图。v这两张图适用于特性因素这两张图适用于特性因素=11.8，沸点低于，沸点低于427的油的油品，计算馏出温度与实验偏差在品，计算馏出温度与实验偏差在8.3以内。以内。vc）常压实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互）常压实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换换v互换时，可利用经验图表互换时，可利用经验图
32、表常压实沸点蒸馏常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算曲线与平衡汽化曲线的换算。该图引进了。该图引进了参考线的概念，所谓参考线是指通过实沸点参考线的概念，所谓参考线是指通过实沸点蒸馏或平衡汽化曲线的蒸馏或平衡汽化曲线的10%点与点与70%点的直点的直线。线。v2）减压）减压1.33 kPa（残压（残压10 mmHg）蒸馏曲）蒸馏曲线的互换线的互换v残压残压1.33 kPa（10 mmHg）的各种蒸馏曲线）的各种蒸馏曲线的互相换算可以采用经验图表：的互相换算可以采用经验图表：v3）减压）减压1.33 kPa（残压（残压10 mmHg）蒸馏曲）蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线线换算为常压蒸馏曲线v4）常
33、压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化）常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线曲线v5）常压与减压平衡汽化曲线的换算）常压与减压平衡汽化曲线的换算v三、复杂体系汽三、复杂体系汽液平衡的液平衡的“假多元组分假多元组分”处处理方法理方法v假多元系法：把石油或石油馏分按沸程分为一假多元系法：把石油或石油馏分按沸程分为一系列窄馏分，每个窄馏分都被看作一个组分，系列窄馏分，每个窄馏分都被看作一个组分，称为假组分或虚拟组分，同时以窄组分的平均称为假组分或虚拟组分，同时以窄组分的平均沸点、密度、平均相对分子质量等表征各假组沸点、密度、平均相对分子质量等表征各假组分的性质。这样，石油馏分这一复杂混合物就分的性质
34、。这样，石油馏分这一复杂混合物就可以看成是由一定数量假组分构成的假多元系可以看成是由一定数量假组分构成的假多元系混合物，然后按多元系气液平衡的处理方法进混合物，然后按多元系气液平衡的处理方法进行计算。这种处理方法称为假组分法或假多元行计算。这种处理方法称为假组分法或假多元系法。系法。v四、油一水不互溶体系的气一液平衡四、油一水不互溶体系的气一液平衡v 水在油中的溶解度很微小，一般情况下都把水水在油中的溶解度很微小，一般情况下都把水和油的混合物看作是不互溶体系。至于气相，则和油的混合物看作是不互溶体系。至于气相，则任何气体都能均匀混合。因此，所谓不互溶只是任何气体都能均匀混合。因此，所谓不互溶只
35、是指液相而言。指液相而言。v 在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸气以降低油气分压而帮助它汽化；塔顶的气相馏气以降低油气分压而帮助它汽化；塔顶的气相馏出物往往在水蒸气的存在下冷凝冷却等等。这些出物往往在水蒸气的存在下冷凝冷却等等。这些情况司以归纳成三种类型，即：过热水蒸气存在情况司以归纳成三种类型，即：过热水蒸气存在下油的汽化；饱和水蒸气存在下油的汽化；油下油的汽化；饱和水蒸气存在下油的汽化；油气气水蒸气混合物的冷凝。水蒸气混合物的冷凝。v1.过热水蒸气存在下油的汽化过热水蒸气存在下油的汽化v在这种情况下，水蒸气始终处于过热状态，在这种情况下，水蒸气
36、始终处于过热状态，即没有液相水的存在。即没有液相水的存在。v在气相中在气相中 (7-50)v式中式中P 体系总压；体系总压；v PA A蒸气的分压；蒸气的分压；v PS 水蒸气的分压。水蒸气的分压。v由于只有由于只有A一个液相，而且与汽相呈平衡，一个液相，而且与汽相呈平衡，v故故 v 式中为纯式中为纯A的饱和蒸气压。的饱和蒸气压。ASP P P0AAPPv当体系总压一定时，而且没有水蒸气存在，当体系总压一定时，而且没有水蒸气存在，则液体则液体A要在时才能沸腾。可是在水蒸气存要在时才能沸腾。可是在水蒸气存在时，只要，在时，只要，A就能沸腾。或者说，过热水就能沸腾。或者说，过热水蒸气的存在使蒸气的
37、存在使A的沸点下降了。的沸点下降了。v下面再分析一下过热水蒸气的数量的影响。下面再分析一下过热水蒸气的数量的影响。根据分压定律，在气相中，根据分压定律，在气相中，0001SSAAAAAAANPPPPPPNPPPP式中，式中，NS和和NA分别为水蒸气和分别为水蒸气和A蒸气的摩尔数。蒸气的摩尔数。v当当P一定、要求一定、要求A的汽化量的汽化量NA一定，则一定，则NS增增大时，大时，PA0可降低，换言之，增加可降低，换言之，增加NS可以在更可以在更低的温度下得到相同数量的低的温度下得到相同数量的NA。v当当P和和T都一定时，方程式的右方为一常数，都一定时，方程式的右方为一常数，则增大则增大NS时，时
38、，NA会按比例增大。会按比例增大。v如果体系中的物料不是纯物质如果体系中的物料不是纯物质A而是石油馏分而是石油馏分O，上述的基本原理仍然适用，但是由于石油，上述的基本原理仍然适用，但是由于石油馏分不是纯物质而是一种混合物，在具体计馏分不是纯物质而是一种混合物，在具体计算中会带来一些重要的差别。算中会带来一些重要的差别。v2.饱和水蒸气存在下油的汽化饱和水蒸气存在下油的汽化v对于这种情况，在气相中是水蒸气和油气组对于这种情况，在气相中是水蒸气和油气组成的均匀相，在液相中则有不互溶的两相成的均匀相，在液相中则有不互溶的两相水相和油相。在平衡时，水相和油相。在平衡时，00OOSSPPPP00OSOS
39、PPPPP00SSSOOONPPNPPv 3油气一水蒸气混合物的冷凝油气一水蒸气混合物的冷凝v油气一水蒸气混合物的冷凝实际上就是前边油气一水蒸气混合物的冷凝实际上就是前边两种情况的逆过程。在实际过程中，油气一两种情况的逆过程。在实际过程中，油气一水汽混合物是在流动中被冷凝冷却，在流动水汽混合物是在流动中被冷凝冷却，在流动中会有流动压降，因此，混合物的冷凝过程中会有流动压降，因此，混合物的冷凝过程也不是一个恒压过程。但是，此过程的基本也不是一个恒压过程。但是，此过程的基本原理仍然是一样的，只是问题变得稍为复杂原理仍然是一样的，只是问题变得稍为复杂一些罢了。在系统压降不太大时，为方便起一些罢了。在
40、系统压降不太大时，为方便起见，常可把它当作恒压过程来对待。见，常可把它当作恒压过程来对待。v第二节第二节 原油精馏塔原油精馏塔v一、常减压蒸馏流程一、常减压蒸馏流程v一个生产装置的设备、机泵、工艺管线和控一个生产装置的设备、机泵、工艺管线和控制仪表按生产的内在联系而形成的有机组合制仪表按生产的内在联系而形成的有机组合称为工艺流程。在图中只列出主要设备、机称为工艺流程。在图中只列出主要设备、机泵和主要的工艺管线，称为原理流程图。泵和主要的工艺管线，称为原理流程图。v图图733是典型的原油常减压蒸馏原理流程是典型的原油常减压蒸馏原理流程图。它是以精馏塔和加热炉为主体而组成蒸图。它是以精馏塔和加热炉
41、为主体而组成蒸馏装置。馏装置。v原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到换热到230240进初馏塔（又称预汽化塔），塔顶进初馏塔（又称预汽化塔），塔顶出轻汽油馏分或重整原料。塔底为拔头原油经常压炉加出轻汽油馏分或重整原料。塔底为拔头原油经常压炉加热至热至360370进入常压分馏塔，塔项出汽油。侧线进入常压分馏塔，塔项出汽油。侧线自上而下分别采出煤油、柴油以及其它油料，常压塔底自上而下分别采出煤油、柴油以及其它油料，常压塔底油经减压炉加热到油经减压炉加热到405410送入减压塔，为了减少送入减压塔，为了减少管路压力降和提高减压塔顶真空
42、度，减压塔项一般不出管路压力降和提高减压塔顶真空度，减压塔项一般不出产品而直接与抽空设备联接，并采用塔顶循环回流方武。产品而直接与抽空设备联接，并采用塔顶循环回流方武。减压塔开有减压塔开有34个侧线，根据炼油厂的加工类型（燃料个侧线，根据炼油厂的加工类型（燃料型或润滑油型）不同可生产催化裂化原料或润滑油料。型或润滑油型）不同可生产催化裂化原料或润滑油料。从原油的处理过程来看，上述常减压蒸馏装置分为原油从原油的处理过程来看，上述常减压蒸馏装置分为原油初馏（预汽化）、常压蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在初馏（预汽化）、常压蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在每一部分都经历了一次加热汽化冷凝过程，故称之每一部分
43、都经历了一次加热汽化冷凝过程，故称之为为“三段汽化三段汽化”v采用初馏塔的好处是：采用初馏塔的好处是：v（l）可显著减小换热系统压力降，避免原油泵出口）可显著减小换热系统压力降，避免原油泵出口压力过高，减少动力消耗和设备泄漏的可能性。压力过高，减少动力消耗和设备泄漏的可能性。v（2）可避兔或减小当原油脱盐脱水不好时引起的流）可避兔或减小当原油脱盐脱水不好时引起的流动阻力增大及系统操作不稳。动阻力增大及系统操作不稳。v（3）减轻主塔（常压塔）塔项系统腐蚀，初馏塔可）减轻主塔（常压塔）塔项系统腐蚀，初馏塔可得到含砷量低的重整原料。得到含砷量低的重整原料。v此外，设置初馏塔有利于装置处理能力的提高。
44、此外，设置初馏塔有利于装置处理能力的提高。v 一段汽化：指的是原油经过一次的加热一汽化一一段汽化：指的是原油经过一次的加热一汽化一冷凝完成了将原油分割为符合一定要求馏出物的加冷凝完成了将原油分割为符合一定要求馏出物的加工过程。工过程。v二段汽化：常压蒸馏减压蒸馏二段汽化：常压蒸馏减压蒸馏v三段汽化：预汽化常压蒸馏减压蒸馏三段汽化：预汽化常压蒸馏减压蒸馏一脱四注一脱四注v一、一脱一、一脱v原油中含有盐类，与水发生水解反应生原油中含有盐类，与水发生水解反应生成盐酸，有腐蚀性。成盐酸，有腐蚀性。v炼油厂采用电脱盐的方法，盐类溶解在炼油厂采用电脱盐的方法，盐类溶解在水中，脱盐和脱水是同时进行的。水中，
45、脱盐和脱水是同时进行的。v二、四注二、四注v注氨：中和盐酸和硫化氢，增强缓蚀剂注氨：中和盐酸和硫化氢，增强缓蚀剂的作用。的作用。v注缓蚀剂：使金属不被腐蚀。注缓蚀剂：使金属不被腐蚀。v注水：增加水滴的密度使使水滴更易聚注水：增加水滴的密度使使水滴更易聚结，溶解溶解悬浮在油中的盐。结，溶解溶解悬浮在油中的盐。v注碱：把油中的盐转化为不易水解的氯注碱：把油中的盐转化为不易水解的氯化钠。化钠。v二、原油常压精馏塔的工艺特征二、原油常压精馏塔的工艺特征v1.复合塔复合塔v原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四五种产品。在石油柴油、重柴油和重油
46、等四五种产品。在石油精馏中，各产品本身是一种复杂混合物，产精馏中，各产品本身是一种复杂混合物，产品的分离精度并不要求很高，若采用多塔串品的分离精度并不要求很高，若采用多塔串联，太不经济。实际上把几个简单精馏塔重联，太不经济。实际上把几个简单精馏塔重叠起来，它的精馏段相当于原来四个简单塔叠起来，它的精馏段相当于原来四个简单塔的四个精馏段的组合，而其下段则相当于第的四个精馏段的组合，而其下段则相当于第一个塔的提馏段，这样的塔称为复合塔或复一个塔的提馏段，这样的塔称为复合塔或复杂塔。杂塔。v2.汽提塔和汽提段汽提塔和汽提段v在复合塔内，在汽油、煤油、柴油等产品之间只在复合塔内，在汽油、煤油、柴油等产
47、品之间只有精馏段而没有提馏段，侧线产品中必然含有相有精馏段而没有提馏段，侧线产品中必然含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响侧线产品的质量当数量的轻馏分，这样不仅影响侧线产品的质量（如轻柴油的闪点等），而且降低了较轻馏分的（如轻柴油的闪点等），而且降低了较轻馏分的产率。为此，在常压塔的外侧，为侧线产品设汽产率。为此，在常压塔的外侧，为侧线产品设汽提塔，在汽提塔低部吹入少量过热水蒸气以降低提塔，在汽提塔低部吹入少量过热水蒸气以降低侧线产品的油气分压，使混入产品中的较轻馏分侧线产品的油气分压，使混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。这种汽提塔和精馏塔的提馏汽化而返回常压塔。这种汽提塔和精馏塔的提馏段在
48、本质上是不同的。段在本质上是不同的。v有些情况侧线的汽提塔不采用水蒸气，而使有些情况侧线的汽提塔不采用水蒸气，而使用再沸器，原因是：用再沸器，原因是：v产品中会溶解微量水分，对有些要求低凝点产品中会溶解微量水分，对有些要求低凝点或低冰点的产品，有影响。或低冰点的产品，有影响。v水的用量增加了塔内的气相负荷。水的用量增加了塔内的气相负荷。v水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器的能降水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器的能降低塔顶冷凝器的负荷。低塔顶冷凝器的负荷。v有助于减少装置的含油污水量。有助于减少装置的含油污水量。v3.全塔热平衡全塔热平衡v常压塔塔底不设再沸器，热量来源几乎完全靠原油本身常压塔塔底
49、不设再沸器，热量来源几乎完全靠原油本身带入，全塔热平衡引出的结果如下：带入，全塔热平衡引出的结果如下：v（1）常压塔进料应有适当的过汽化率）常压塔进料应有适当的过汽化率v（2）常压塔的回流比是由全塔热平衡决定的，变化的）常压塔的回流比是由全塔热平衡决定的，变化的余地不大。余地不大。v多元系精馏与原油精馏不同：多元系精馏与原油精馏不同：v多元系精馏的回流比是由分离精确度要求决定，全塔热多元系精馏的回流比是由分离精确度要求决定，全塔热平衡是通过调节再沸器负荷来达到。常压塔产品要求的平衡是通过调节再沸器负荷来达到。常压塔产品要求的分离精确度不高，只要塔板数选择适当，在一般情况下，分离精确度不高，只要
50、塔板数选择适当，在一般情况下，由全塔热平衡所确定的回流比已完全能满足精馏的要求；由全塔热平衡所确定的回流比已完全能满足精馏的要求；操作中，如回流比过大，则必然会引起塔的各点温度下操作中，如回流比过大，则必然会引起塔的各点温度下降，馏出产品变轻，拔出率降低。降，馏出产品变轻，拔出率降低。v4.恒分子流的假定完全不适用恒分子流的假定完全不适用v石油是复杂的混合物，各组分之间的性质有石油是复杂的混合物，各组分之间的性质有很大差别，它们的摩尔汽化潜热相差很远，很大差别，它们的摩尔汽化潜热相差很远，沸点之间的差别甚至可相差几百度，如常压沸点之间的差别甚至可相差几百度，如常压塔塔顶和塔底之间温差可达塔塔顶
