石油蒸馏过程.ppt

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1、第六章第六章 石油蒸馏过程石油蒸馏过程 从石油中获得各种液体燃料、润滑油和其它产品的基本途从石油中获得各种液体燃料、润滑油和其它产品的基本途径是：首先将原油分割为不同沸程的馏分，然后按照油品的使径是：首先将原油分割为不同沸程的馏分，然后按照油品的使用要求，除去其中的非理想组分，或是经化学转化得到所需的用要求，除去其中的非理想组分，或是经化学转化得到所需的组成，进而获得合格的产品。组成，进而获得合格的产品。炼油厂必须首先解决石油加工过程的分离问题。炼油厂必须首先解决石油加工过程的分离问题。蒸馏是一种蒸馏是一种最经济、最容易实现最经济、最容易实现的分离手段，它能够将液的分离手段，它能够将液体混合物

2、按所含组分的体混合物按所含组分的沸点或蒸气压的差别沸点或蒸气压的差别分离成轻重不同的分离成轻重不同的馏分或近似纯的产物。馏分或近似纯的产物。蒸馏过程对石油的加工有重要意义：蒸馏过程对石油的加工有重要意义：（1 1）在所有的炼厂中，第一个加工装置就是蒸馏装）在所有的炼厂中，第一个加工装置就是蒸馏装置，因此原油蒸馏又称炼厂的置，因此原油蒸馏又称炼厂的“龙头龙头”。所谓的一次加工。所谓的一次加工就是指原油蒸馏。就是指原油蒸馏。（2 2）在二次加工过程中，蒸馏仍然是不可缺少的组）在二次加工过程中，蒸馏仍然是不可缺少的组成部分。如重整原料的预处理及产品的分离、催化裂化装成部分。如重整原料的预处理及产品的

3、分离、催化裂化装置和焦化装置的主分馏等。置和焦化装置的主分馏等。（3 3）在天然气或炼厂气加工过程中，通常要把其中的）在天然气或炼厂气加工过程中，通常要把其中的烃类逐个或按窄馏分与以分离，这也常常借助蒸馏过程来烃类逐个或按窄馏分与以分离，这也常常借助蒸馏过程来实现。实现。（4 4）除了工业应用以外，蒸馏也是实验室常用的方法，）除了工业应用以外，蒸馏也是实验室常用的方法，如原油评价中的如原油评价中的实沸点蒸馏实沸点蒸馏，油品质量控制中的，油品质量控制中的恩氏蒸馏恩氏蒸馏等。等。一、蒸馏基本类型一、蒸馏基本类型 炼厂中的蒸馏操作可以归纳为三种基本类型：炼厂中的蒸馏操作可以归纳为三种基本类型：1 1

4、、闪蒸平衡气化、闪蒸平衡气化 第一节第一节 蒸馏类型和石油馏分的蒸馏曲线蒸馏类型和石油馏分的蒸馏曲线 进料以某种方法被加热进料以某种方法被加热至部分气化，经过减压设施，至部分气化，经过减压设施，在一个容器中（如闪蒸罐、在一个容器中（如闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏塔的气化段等）蒸发塔、蒸馏塔的气化段等），在一定的温度和压力下，在一定的温度和压力下，气液两相迅即分离，得到相气液两相迅即分离，得到相应的气相和液相产物，此过应的气相和液相产物，此过程即称为程即称为闪蒸闪蒸。如果气液两相有足够如果气液两相有足够的时间密切接触，达到了的时间密切接触，达到了平衡状态，则这种方式称平衡状态，则这种方式称为为平衡气化平

5、衡气化。平衡气化的逆过程是平衡气化的逆过程是平衡冷凝平衡冷凝。平衡气化和平衡冷凝都可以使混合物得到一定程度的平衡气化和平衡冷凝都可以使混合物得到一定程度的分离，分离，气相产物中含较多的轻组分，液相产物中含较多的气相产物中含较多的轻组分，液相产物中含较多的重组分重组分。但在平衡状态下，所有组分都同时存在于气液两相中，但在平衡状态下，所有组分都同时存在于气液两相中，因此这种分离是比较粗略的。因此这种分离是比较粗略的。2 2、简单蒸馏渐次气化、简单蒸馏渐次气化 液体产物在蒸馏釜中被加热，在液体产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一定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体即开始

6、气化，生成微点温度时，液体即开始气化，生成微量蒸气。如果生成的蒸气当即被引出量蒸气。如果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，继续加热，继续生成蒸气并被引出，这种方式称为这种方式称为简单蒸馏简单蒸馏。从本质上讲，简单蒸馏是由无穷多次平衡气化从本质上讲，简单蒸馏是由无穷多次平衡气化组成的组成的渐次气化过程渐次气化过程。与平衡气化相比，简单蒸馏的分离效果要好，与平衡气化相比，简单蒸馏的分离效果要好，但分离程度还是不高。但分离程度还是不高。恩氏蒸馏可以近似看作是简单蒸馏。恩氏蒸馏可以近似看作是简单蒸馏。3 3、多级闪蒸与精

7、馏、多级闪蒸与精馏 （1 1）多级闪蒸）多级闪蒸 11（2 2）精馏）精馏 精馏是分离液相混合物的很有效的手段，有间歇精馏是分离液相混合物的很有效的手段，有间歇式和连续式两种。式和连续式两种。间歇精馏间歇精馏是不稳定的过程，处理量小，只用于小是不稳定的过程，处理量小，只用于小型装置和实验室，如实沸点蒸馏；在现代炼厂中都使型装置和实验室，如实沸点蒸馏；在现代炼厂中都使用连续精馏。用连续精馏。连续精馏塔有两段：进连续精馏塔有两段：进料段以上是料段以上是精馏段精馏段，以下是，以下是提馏段提馏段。塔顶有冷凝器，塔底有塔顶有冷凝器，塔底有再沸器。再沸器。塔内有供气液两相接触塔内有供气液两相接触的塔板或填

8、料。的塔板或填料。由于塔顶回流和塔底再沸器的作由于塔顶回流和塔底再沸器的作用，沿精馏塔高度建立了两个梯度：用，沿精馏塔高度建立了两个梯度：温度温度梯度，自上而下逐渐升高；梯度，自上而下逐渐升高；浓度浓度梯度，气液两相中轻组分浓度自梯度，气液两相中轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大。塔底至塔顶逐级增大。经过多次的汽液相逆流接触，塔经过多次的汽液相逆流接触，塔顶得到较纯的轻组分，塔底得到较纯顶得到较纯的轻组分，塔底得到较纯的重组分，而且能保证较高的收率，的重组分，而且能保证较高的收率，其分离效果远优于平衡汽化和简单蒸其分离效果远优于平衡汽化和简单蒸馏。馏。二、石油馏分的蒸馏曲线二、石油馏分的蒸馏曲线

9、1 1、平衡气化曲线、平衡气化曲线 2 2、恩氏蒸馏曲线、恩氏蒸馏曲线3 3、实沸点蒸馏曲线、实沸点蒸馏曲线 4 4、三种蒸馏曲线的比较、三种蒸馏曲线的比较（1 1）曲线斜率）曲线斜率 平衡气化曲线最平缓，平衡气化曲线最平缓，恩氏蒸馏曲线比较陡一些，恩氏蒸馏曲线比较陡一些，而实沸点蒸馏曲线的斜率最而实沸点蒸馏曲线的斜率最大。大。3 3（2 2）液相馏出温度）液相馏出温度 为了获得相同的气为了获得相同的气化率，实沸点蒸馏要求化率，实沸点蒸馏要求达到的液相温度最高，达到的液相温度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡恩氏蒸馏次之，而平衡气化则最低。气化则最低。（3 3）气液相温差）气液相温差 实沸点蒸馏：几十

10、度；实沸点蒸馏：几十度；恩氏蒸馏：几度、十几度；恩氏蒸馏：几度、十几度；平衡气化：无。平衡气化：无。在对分离精确度没有严格要求的情况下，采用平衡气在对分离精确度没有严格要求的情况下，采用平衡气化可以用较低的温度获得较高的气化率。化可以用较低的温度获得较高的气化率。工程意义：减轻加热炉负荷，降低油品热分解和结焦工程意义：减轻加热炉负荷，降低油品热分解和结焦的可能性。的可能性。第二节第二节 原油蒸馏流程原油蒸馏流程 一个完整的原油蒸馏流程包括：精馏塔、加热炉、一个完整的原油蒸馏流程包括：精馏塔、加热炉、换热器、冷凝冷却器等设备机泵，设备之间按一定的关换热器、冷凝冷却器等设备机泵，设备之间按一定的关

11、系用工艺管线连接，设置自动检测和控制仪表，形成一系用工艺管线连接，设置自动检测和控制仪表，形成一个有机的整体。个有机的整体。评价一个工艺流程优劣的标准在于看它是否以最低评价一个工艺流程优劣的标准在于看它是否以最低的投资和消耗达到生产的目的。的投资和消耗达到生产的目的。一、流程方案的制定一、流程方案的制定 原油蒸馏的流程方案，是根据原油的特性和任务要求所原油蒸馏的流程方案，是根据原油的特性和任务要求所制定的产品方案，也即原油加工方案在工艺流程中的体现。制定的产品方案，也即原油加工方案在工艺流程中的体现。1 1、燃料型、燃料型（1 1）常压蒸馏（拔头蒸馏）流程）常压蒸馏（拔头蒸馏）流程 产品：汽油

12、、煤油、柴油等轻质燃料和常压重油（电厂产品：汽油、煤油、柴油等轻质燃料和常压重油（电厂和钢厂的燃料油）。和钢厂的燃料油）。方案简单，但对石油资源的利用不充分。方案简单，但对石油资源的利用不充分。（2 2）常减压蒸馏流程）常减压蒸馏流程 常压：直馏汽、煤、柴油；常压：直馏汽、煤、柴油；减压：裂化原料（二次加工）减压：裂化原料（二次加工）（3 3）常压蒸馏催化裂化）常压蒸馏催化裂化 对金属含量少的原油（如大庆原油），常压渣油直对金属含量少的原油（如大庆原油），常压渣油直接作为催化裂化原料。接作为催化裂化原料。2 2、燃料化工型、燃料化工型 除了轻重燃料以外，还提供化工原料。除了轻重燃料以外，还提供

13、化工原料。（1 1）拔头蒸馏）拔头蒸馏 直馏轻质油供裂解制烯烃。直馏轻质油供裂解制烯烃。（2 2）常减压蒸馏）常减压蒸馏 常压常压60140馏分：重整制芳烃；馏分：重整制芳烃；轻馏分油（柴油）轻馏分油（柴油）：燃料和裂解制烯烃；：燃料和裂解制烯烃；重馏分油：重馏分油：FCC原料，裂化气作为有机合成原料。原料，裂化气作为有机合成原料。3 3、燃料润滑油型、燃料润滑油型 流程：常减压蒸馏流程：常减压蒸馏 产品：轻重燃料、润滑油馏分。产品：轻重燃料、润滑油馏分。二、气化段数二、气化段数 在原油蒸馏流程中，原油经历的加热气化次数称为在原油蒸馏流程中，原油经历的加热气化次数称为气化气化段数段数。气化段数

14、和流程中的气化段数和流程中的精馏塔数精馏塔数是直接相关的。是直接相关的。1 1、两段气化、两段气化 常减压蒸馏就是两段气化，流程中有常压塔、减压塔。常减压蒸馏就是两段气化，流程中有常压塔、减压塔。原油常减压蒸馏原理流程原油常减压蒸馏原理流程2 2、三段气化、三段气化 在此流程中，在常压塔前再设置一个初馏塔（预气化塔）。在此流程中，在常压塔前再设置一个初馏塔（预气化塔）。采用初馏塔的依据主要与原油性质有关采用初馏塔的依据主要与原油性质有关:a.a.重整原料的含砷量重整原料的含砷量 b.b.轻馏分含量轻馏分含量 c.c.脱水脱盐效果脱水脱盐效果 d.d.原油硫含量原油硫含量 e.e.增加蒸馏操作的

15、灵活性增加蒸馏操作的灵活性问题问题:流程复杂，投资增加，常压炉的温度要提高。流程复杂，投资增加，常压炉的温度要提高。精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程，而精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程，而且也同样适用于石油精馏过程，但石油精馏有其明显的特点，且也同样适用于石油精馏过程，但石油精馏有其明显的特点，即：即：（1 1）石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是典）石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是典型的复杂系精馏，对分馏精确度的要求一般不如化工产品的型的复杂系精馏，对分馏精确度的要求一般不如化工产品的精馏要求高。精馏要求高。（2 2）炼油工业是大规模生产的工业，其大的

16、处理量会反）炼油工业是大规模生产的工业，其大的处理量会反映到石油精馏在工艺、设备、成本、安全等方面的要求。映到石油精馏在工艺、设备、成本、安全等方面的要求。第三节第三节 精馏塔的工艺特征精馏塔的工艺特征一、常压精馏塔的工艺特征一、常压精馏塔的工艺特征1 1、一次气化和多侧线精馏段、一次气化和多侧线精馏段2 2、汽提塔和、汽提塔和汽提段汽提段3 3、全塔热平衡、全塔热平衡 （1 1）进料的气化率至少等于塔顶和侧线产品的产率）进料的气化率至少等于塔顶和侧线产品的产率之和，以保证要求的拔出率和轻质油收率。之和，以保证要求的拔出率和轻质油收率。（2 2）常压塔的回流比由全塔热平衡决定，变化的余）常压塔

17、的回流比由全塔热平衡决定，变化的余地不大。地不大。二、减压精馏塔的工艺特征二、减压精馏塔的工艺特征 原油中原油中350350以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化裂化、加氢裂化的原料，由于它们在高温下会发生分解反裂化、加氢裂化的原料，由于它们在高温下会发生分解反应，所以在常压塔的操作条件下不能获得这些馏分，而只应，所以在常压塔的操作条件下不能获得这些馏分，而只能在能在减压和较低的温度下通过减压蒸馏减压和较低的温度下通过减压蒸馏取得。取得。减压蒸馏的核心设备是减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和抽真空系统减压精馏塔和抽真空系统。对减压塔的基本对减压塔的基本要求是在尽量避

18、免油要求是在尽量避免油料发生分解的前提下料发生分解的前提下尽可能多的拔出减压尽可能多的拔出减压馏分油，关键在于馏分油，关键在于提提高气化段的真空度高气化段的真空度。1 1、降低从气化段到塔顶的流动压降、降低从气化段到塔顶的流动压降 主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。减压下操作，各组分之间的相对挥发度大为提高，比较减压下操作，各组分之间的相对挥发度大为提高，比较容易分离；而且减压馏分之间的分馏精确度要求低，因此有容易分离；而且减压馏分之间的分馏精确度要求低，因此有可能采用较少的塔板而达到分馏要求，如可能采用较少的塔板而达到分馏要求，如

19、3 35 5块塔板。块塔板。为了降低每层塔板的压降，减压塔内应采用压降较小的为了降低每层塔板的压降，减压塔内应采用压降较小的塔板或填料，如舌型塔板、网孔塔板、筛板等。塔板或填料，如舌型塔板、网孔塔板、筛板等。2 2、降低塔顶油气馏出管线的流动压降、降低塔顶油气馏出管线的流动压降 塔顶不出产品，塔顶管线只供抽出不凝气用，以减少塔塔顶不出产品，塔顶管线只供抽出不凝气用，以减少塔顶馏出管线的气体量。顶馏出管线的气体量。3 3、增大减压塔底气提蒸汽用量、增大减压塔底气提蒸汽用量 主要目的是降低气化段中的油气分压。主要目的是降低气化段中的油气分压。4 4、减压炉出口采用低速转油线、减压炉出口采用低速转油

20、线 以降低转油线压降，降低加热炉出口压力，保证加热炉出以降低转油线压降，降低加热炉出口压力，保证加热炉出口的气化率。口的气化率。5 5、缩短渣油在减压塔底的停留时间、缩短渣油在减压塔底的停留时间 减压渣油在高温下停留时间过长，则分解、缩合反应减压渣油在高温下停留时间过长，则分解、缩合反应加剧，一方面会生成更多的不凝气使减压塔真空度降低，加剧，一方面会生成更多的不凝气使减压塔真空度降低，另一方面会造成塔内结焦。另一方面会造成塔内结焦。减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在减压塔底的减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在减压塔底的停留时间。停留时间。6 6、减压塔直径大、减压塔直径大 在减压下，油气、

21、水蒸气和不凝气的比容大，虽然减压在减压下，油气、水蒸气和不凝气的比容大，虽然减压塔内空塔线速是常压塔的两倍，但减压塔直径还是很大。塔内空塔线速是常压塔的两倍，但减压塔直径还是很大。7 7减压塔内板间距大减压塔内板间距大 目的是减少泡沫携带，减少塔板数。目的是减少泡沫携带，减少塔板数。三、减压蒸馏的抽真空系统三、减压蒸馏的抽真空系统 抽真空设备：抽真空设备：蒸汽喷射器蒸汽喷射器和和机械真空泵机械真空泵。蒸汽喷射器的结构简单，使用可靠，无需动力机蒸汽喷射器的结构简单，使用可靠，无需动力机械，水蒸气安全易得。械，水蒸气安全易得。机械真空泵效率高、能耗低，但可靠性差，一次机械真空泵效率高、能耗低，但可

22、靠性差，一次投资大。投资大。1 1、抽真空系统的流程、抽真空系统的流程 抽真空系统的作用是将塔抽真空系统的作用是将塔内产生的不凝气（主要是裂解内产生的不凝气（主要是裂解气和漏入的空气）和吹入的水气和漏入的空气）和吹入的水蒸气抽走以保证减压塔真空度蒸气抽走以保证减压塔真空度的要求。的要求。2 2、蒸汽喷射器的工作原理、蒸汽喷射器的工作原理 基本原理是利用高压水蒸汽在喷管内膨胀，使压基本原理是利用高压水蒸汽在喷管内膨胀，使压力能转化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围力能转化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围造成真空。造成真空。原油预处理的目的：原油预处理的目的：脱水脱盐脱水脱盐。一般炼油厂

23、都把原油一般炼油厂都把原油预处理设施设在常减压蒸馏装置内。预处理设施设在常减压蒸馏装置内。原油含水的危害：原油含水的危害：（1 1）增加热能消耗和冷却水用量；）增加热能消耗和冷却水用量；（2 2）造成蒸馏塔操作不稳定，严重时造成冲塔事故。）造成蒸馏塔操作不稳定，严重时造成冲塔事故。第四节第四节 原油的预处理原油的预处理 原油含盐的危害：原油含盐的危害：（1 1）造成换热器和加热炉管壁结垢，降低传热系数，）造成换热器和加热炉管壁结垢，降低传热系数，增大流动压降，严重时堵塞管路，造成停工；增大流动压降，严重时堵塞管路，造成停工；（2 2）造成设备腐蚀；）造成设备腐蚀；（3 3）原油中的盐类大多残留

24、在重馏分和渣油中，直接）原油中的盐类大多残留在重馏分和渣油中，直接影响某些产品的质量。影响某些产品的质量。原油脱水脱盐的要求：原油脱水脱盐的要求：含盐量含盐量:5mg/L 含水量含水量:0.10.2 一、原油脱水脱盐的原理一、原油脱水脱盐的原理 原油中的盐大多溶于水中，所以脱水脱盐同时进行。原油中的盐大多溶于水中，所以脱水脱盐同时进行。1 1、油水两相的自由沉降分离、油水两相的自由沉降分离 符合斯托克定律：符合斯托克定律：提高温度，降低粘度，促进水滴的凝结。提高温度，降低粘度，促进水滴的凝结。2 2、原油的乳状液性质、原油的乳状液性质 原油一般是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式分散于连原油一

25、般是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式分散于连续的油相中，并为原油中所含的天然乳化剂（环烷酸、胶质和沥续的油相中，并为原油中所含的天然乳化剂（环烷酸、胶质和沥青质）所稳定。青质）所稳定。影响原油乳状液稳定性的因素：影响原油乳状液稳定性的因素：（1 1）乳化剂的性质和数量；（）乳化剂的性质和数量；（2 2）原油的粘度；）原油的粘度；（3 3）水相的分散程度；）水相的分散程度；（4 4）乳状液形成的时间。）乳状液形成的时间。破乳的手段破乳的手段：加入适当的破乳剂水包油型的表面活性剂：加入适当的破乳剂水包油型的表面活性剂。3 3、电场对乳状液的作用偶极聚结、电场对乳状液的作用偶极聚结 高压电场破乳高压电场破乳电脱盐过程电脱盐过程 二、原油脱水脱盐的工艺与设备二、原油脱水脱盐的工艺与设备 1、炼厂蒸馏操作的三种基本类型是什么？、炼厂蒸馏操作的三种基本类型是什么？2、恩氏蒸馏、平衡汽化和实沸点蒸馏曲线的差别、恩氏蒸馏、平衡汽化和实沸点蒸馏曲线的差别是什么？是什么？3、原油常压精馏塔的工艺特征是什么？、原油常压精馏塔的工艺特征是什么？4、原油减压精馏塔的工艺特征是什么？、原油减压精馏塔的工艺特征是什么？5、什么是三段汽化的常减压蒸馏工艺流程？为什、什么是三段汽化的常减压蒸馏工艺流程？为什么如此设置？么如此设置？思考题思考题