石油蒸馏过程精选课件.ppt

石油炼制工艺学,第五章 原油蒸馏过程,2,原油,气体汽油煤油轻柴油重柴油减一线减二线减三线减四线减压渣油,蒸馏,3,原油的一次加工：原油常减压蒸馏原油的二次加工：催化重整催化裂化加氢裂化延迟焦化，等原油的三次加工：（炼厂气体加工）烷基化异构化叠合醚化（甲基叔丁基醚的生产）,4,第一节 石油及其馏分蒸馏类型,1、平衡汽化（闪蒸）与平衡冷凝,5,2、简单蒸馏渐次汽化,简单蒸馏的分离效果要优于平衡汽化。,6,3、精馏,精馏过程的两个前提：1）气、液相间的浓度差2）合理的温度梯度精馏过程的实质：不平衡的气液两相，经过热交换，气相多次部分冷凝与液相多次部分气化相结合的过程，从而使气相中轻组分和液相中的重组分都得到了提浓，最后达到预期的分离效果。,7,蒸馏原理图,8,实现精馏的必要条件：精馏塔内必须要有塔板或填料，它是提供气液充分接触的场所。 精馏塔内提供气、液相回流，是保证精馏过程传热传质的另一必要条件。气相回流 液相回流,9,回流的作用和回流方式,回流的作用 ：提供塔板上的液相回流，创造汽液两相充分接触的条件， 达到传质、传热的目的；取出塔内多余的热量，维持全塔热平衡，利于控制产品质量。 回流方式 ：（1）塔顶冷回流与热回流将塔顶蒸汽冷凝冷却为过冷液体，将其中一部分在塔顶送回塔内作回流，称塔顶冷回流。L0=Q1/(h1-h2) 将塔顶蒸汽冷凝为饱和液体，将其中一部分在塔顶送回塔内作回流，称塔顶热回流。,10,（2）塔顶油汽二级冷凝冷却,优点：可大大减少塔顶冷凝冷却器所需的传热面积。缺点：流程较复杂，回流泵耗能增加。对大型装置有利。,11,（3）循环回流,从塔侧某处抽出部分液体经换热冷却后送回塔内作回流称为循环回流。塔顶循环回流中段循环回流塔底循环回流,12,1）塔顶循环回流,优点：利于回收塔顶回流热；可大大减少塔顶冷凝冷却器所需的传热面积。可降低塔顶馏出线及冷凝冷却系统的压力降。回流量 LC QC /（ht1Lht2L ）,13,2）中段循环回流,作用：使汽液相负荷沿塔高分布均匀，可缩小塔径或提高处理量；利于热量的回收利用。,14,缺点：影响上方塔板的分离效率；需增设换热塔板，使塔高增加；增加回流泵及换热器，流程较复杂。设置中段回流时需考虑的问题： 1）中段回流的数目 2）回流进出口温差 3）回流进出口位置,15,3）塔底循环回流,第二节 石油及石油馏分的蒸馏曲线及其换算,17,原油精馏的分馏精确度,1、分馏精确度的表示方法对二元系，可用产品的纯度（或某组分浓度）表示。对石油精馏，常用相邻两馏分的馏分组成或蒸馏曲线的相互关系（间隙或重叠）来表示。,18,恩氏蒸馏（0100）间隙t0Ht100L 恩氏蒸馏（595）间隙t5Ht95L 2、分馏精确度与回流比、塔板数的关系常用经验的方法估计达到分馏精确度所需的回流比及塔板数。石油精馏塔的塔板数主要靠经验选用。3、实沸点切割点和产品收率切割点：（ t0Ht100L）/2，实沸点数据产品收率：由切割点从实沸点蒸馏曲线上查得。,19,一、石油及石油馏分的蒸馏曲线1、石油及其馏分的蒸馏曲线恩氏蒸馏曲线（ASTM曲线）平衡汽化曲线（EFV曲线）实沸点蒸馏曲线（TBP曲线）2、三种蒸馏曲线的比较 图5-7、8,20,三种蒸馏曲线的比较,图5-4 三种蒸馏曲线比较 图5-5 用液相温度为坐标的三种蒸馏曲线 1-实沸点蒸馏；2-恩氏蒸馏；3-平衡汽化,21,3、蒸馏曲线的相互换算,（1）常压蒸馏曲线的相互换算常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换 用P153图5-9换算50点温度；注意裂化校正 用P154图5-10换算各曲线段温度差值； 由50点温度推算得其他各点温度。 例5-1常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换 用P156图5-12换算50点温度； 用P157图5-13换算各曲线段温度差值； 由50点温度推算得其他各点温度。 例5-2常压实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换 P158图5-14,参考线的引入,22,（2）减压1.33kPa(10mmHg)蒸馏曲线相互换算,恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换 假定恩氏蒸馏50点温度=实沸点蒸馏50点温度； 用P160图5-15换算各曲线段温度差值； 由50点温度推算得其他各点温度。恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换 用P161图5-16换算50点温度； 用P161图5-17换算各曲线段温度差值； 由50点温度推算得其他各点温度。实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换 用P162图5-18换算50点温度； 用P162图5-19换算各曲线段温度差值； 由50点温度推算得其他各点温度。,23,（3）减压1.33kPa（10mmHg）蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线,减压10mmHg实沸点蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线减压10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为10mmHg实沸点曲线10mmHg实沸点蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线减压10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线常压实沸点蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线,24,（4）常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线,图5-20 石油馏分的p-T-e相图,25,焦点温度、压力的确定：P163图5-21 、P164图5-22P164 例5-4（5）常压与减压平衡汽化曲线的换算 常压平衡汽化曲线与减压下平衡汽化曲线的换算减压下不同压力平衡汽化曲线的换算假定减压下平衡汽化曲线各段温差不随压力而变，由相应经验图表换算50%点温度，可推算得各点温度。,26,第三节 石油精馏塔的气、液相负荷分布规律,分析方法：隔离体系，热平衡（含物料平衡）符号：F，D，M，G，W分别为进料、塔顶汽油、侧线煤油、柴油和塔底重油的流量，kmol/h；tD，tM，tG，tw-分别为D、M、G、W的温度，；tF，t1-分别为进料和塔顶的温度，；L0-塔顶回流量，kmol/h；e-进料汽化率，mol分率；S-塔底汽提蒸汽用量，kmol/h；tS-汽提用过热水蒸汽温度，；h-物流焓，kJ/kmol，上角标V代表气相，L表示液相。,27,1、塔顶气、液相负荷,隔离体系见图5-24先不考虑塔顶回流，则 Q入=Fe + F(1-e) + S ，kJ/h Q出=D +S +M +G +W ，kJ/h令 Q=Q入Q出，kJ/h则Q显然是为了达到全塔热平衡必须由塔顶回流取走的热量，亦即全塔回流热。Q=L0( )，kJ/h,28,塔顶回流量： ，kmol/h 塔顶气相负荷： V1=L0+D+S，kmol/h,29,2、汽化段气、液相负荷,如果将过汽化量忽略，则汽化段液相负荷(即精馏段最低一层塔板n流下的液相回流量)为： Ln=0，kmol/h 实际计算中应将过汽化量计入，此时Ln不等于零，气相负荷(从汽化段进入精馏段的气相流量)为： VF=D+M+G+S+Ln ，kmol/h,30,3、最低侧线抽出板下方的气、液相负荷,隔离体系见图5-25 先考察Ln-1。为此，作隔离体系I，暂不计液相回流Ln-1在n板上汽化时焓的变化，则进、出隔离体系的热量为： Q入，n=D +M +G +S Q出，n=D +M +G +S在精馏过程中，沿塔自下而上有一个温度梯度，故tFtn所以 Q入，nQ出，n,31,令 Qn=Q入，nQ出，n ，则n就是液相回流Ln-1在第n板上汽化所取走的热量，称为n板上的回流热，所以其回流量为： 第n板上的气相负荷： Vn=D+M+G+S+Ln-1 kmol/h,图5-25,1,2,3,33,考察第m-1板下的Vm和Lm-1 ，在图5-25作隔离体系II 。有 Q入，m= Q入，n 令m板上的回流热为Qm，则 Qm= Q入，nQ出，m 而Qn= Q入，nQ出，n 由于tmQn 即汽化段以上，沿塔高上行，须由塔板上取走的回流热逐板增大。,Q出，m=D +M +G +S,34,从第m-1板流至第m板的液相回流量为： 式中的分母项仍可看作回流Lm-1的摩尔蒸发潜热与由tm降至tm-1显热之和。烃类的摩尔汽化潜热随着相对分子质量和沸点的减小而减小，而沿塔高每层塔板上的回流愈来愈大，这样，以摩尔数表示的液相回流量沿塔高是逐渐增大的，即 LnLn-1LmLm-1,Lm-1= ，kmol/h,35,气相负荷,自第n板上升的气相负荷应为： Vn=D+M+G+S+Ln-1, kmol/h 自第m板上升的气相负荷为： Vm=D+M+G+S+Lm-1, kmol/h 因为 Ln-1Vn 与液相回流的变化规律一样，以摩尔流量表示的气相负荷也是沿塔高的高度自下而上渐增。,36,4、经过侧线抽出板时的气、液相负荷,以柴油抽出板m-1板为例，按图5-25对隔离体系III作热平衡。暂不计回流。 Q入，m-1= Q入，n= Q入，m 也可写成：,Q出，m-1=D +M +G + S,37,令 Qm1=Q入，m1Q出，m1 kJ/h 则由第m-2板流至第m-1板的液相回流量为：沿塔高自下而上，每经过一个侧线抽出塔板，液相回流量除由于塔板温降所造成的少量增加外，另有一个突然的增加。这个突增量可以认为等于侧线抽出量 。,Lm-2= kmol/h,38,柴油抽出板上的气相负荷为 ： Vm-1=D+M+S+Lm-2 kmol/h 与Vm相比较，Vm-1中减少了G，但是Lm-2比Lm-1却除了因塔板温降而引起的少量增加外，还增加了一个突增量，这个突增量正好相当于G。因此，在经过侧线抽出板时，虽然液相负荷有一个突然的增量，而气相负荷却仍然只是平缓地增大。,39,5、塔顶第一、二层塔板之间的气、液相负荷,图5-26 塔顶部气、液相负荷,从第一板流至第二板的回流量L1为： L1= ，kmol/h塔顶冷回流量为：L0= ，kmol/h,40,一般来说，相邻两层塔板的温降是不大的，回流热的增长也不多，液相回流组成和蒸发潜热的变化不会很显著。因而可近似地认为Q1Q2，t1t2。但t0明显地低于t1，故L0 。由 V1=D+S+L0，kmol/h V2=D+S+L1，kmol/h 知 V2V1 可见，在塔顶第一、二层塔板之间，气、液相负荷达到最高值，越过塔顶第一板后，气、液相负荷急剧下降。,41,原油精馏塔内汽液相负荷分布规律 ：自进料段以上，沿塔高上行，从塔板上取走的回流热逐板增大，分子汽化潜热又逐板减小，所以汽液负荷逐板增大，到塔顶第一、二板之间时达到最大。沿塔高自下而上，每经过一个侧线产品抽出板，液相负荷除由塔板温降所造成的少量增加外，另有一突然增加量，突增量约等于抽出量。,42,侧线产品冷凝后需要同量的液相回流汽化带走冷凝热，所以侧线产品的抽出不影响汽相负荷，在流经产品抽出板时，汽相负荷只是由于塔板温降所造成的少量增加，没有突增量。在塔顶第一、二板之间，原油精馏塔的汽液负荷达到最高值，越过塔顶第一板后，汽液负荷均大幅度下降。 中段循环回流取走大量回流热，在中段循环回流的上一块塔板，回流热大为减少，汽液负荷(回流)将大大减小。在汽提段，由上而下，汽液相负荷愈来愈小。,常压精馏塔精馏段的汽液相负荷分布规律图,（-设有中段回流）,5-27,第四节 原油蒸馏的工艺流程,45,一、原油的预处理（脱盐脱水）,传统的原油预处理是指对原油进行脱盐脱水，随着高酸值原油数量的增加，原油的预处理现也包括脱酸部分。 原油中的酸性含氧化合物主要是什么?原油脱酸过程中加入中和剂和增溶剂，中和产物进入溶剂相及水相，在破乳化剂和电场力作用下油和水相分离，酸进一步回收。,46,（一）原油含盐含水的危害,增加能量消耗 水的汽化潜热很大，水在发生相变时，必然要消耗大量的燃料和冷却水。 原油通过换热器、加热炉时，水分蒸发使溶于水中的盐类析出，在管壁上形成盐垢，不仅降低了传热效率，也会减小管内流通面积而增大流动阻力；水汽化之后体积明显增大，系统压力上升，导致泵出口压力增大，动力消耗增大。干扰蒸馏塔的平稳操作水的分子量比油小得多，水汽化后使塔内气相负荷增大，含水量的波动必然会打乱塔内的正常操作，轻则影响分离质量，重则因水的“爆沸”而造成冲塔事故。,47,腐蚀设备 在加热并有水存在时，氯化钙和氯化镁等可水解放出HCl，在有液相水存在时即成盐酸，造成蒸馏塔顶部低温部位的腐蚀。 CaCl2+2H2OCa(OH)2+2HCl MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HCl加工含硫原油时，生成的FeS能附着在金属表面上起保护作用，可是，当有HCl存在时，FeS对金属的保护作用不但被破坏，而且还加剧了腐蚀。 Fe+H2SFeS+H2 FeS+2HClFeCl2+H2S,48,影响二次加工原料的质量 原油中所含的盐类在蒸馏之后会集中于减压渣油中，易使催化剂中毒。而含盐量高的渣油作为延迟焦化的原料时，加热炉管内因盐垢而结焦，产物石油焦也会因灰分含量高而降低等级。电脱盐的要求：脱后原油含盐量小于3mg/L，含水量小于0.2%。,49,（二）原油脱盐脱水原理,原油中的盐大部分能溶于水，为了能脱除悬浮在原油中的盐细粒，在脱盐脱水之前向原油中注入一定量不含盐的清水，充分混合，然后在破乳剂和高压电场的作用下，使微小水滴聚集成较大水滴，借重力从油中分离，达到脱盐脱水的目的，这通常称为电化学脱盐脱水过程。,50,含水的原油是一种比较稳定的油包水型乳状液，之所以不易脱除水，主要是由于它处于高度分散的乳化状态。原油中的胶质、沥青质、环烷酸及某些固体矿物质都是天然的乳化剂，它们具有亲水或亲油的极性基团。因此，极性基团浓集于油水界面而形成牢固的单分子保护膜。保护膜阻碍了小颗粒水滴的凝聚，使小水滴高度分散并悬浮于油中，只有破坏这种乳化状态，使水珠聚结增大而沉降，才能达到油与水的分离目的。,51,水滴的沉降速度符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯定律：,高压电场中水滴的偶极聚结,53,（三）原油电脱盐工艺流程,54,（四）影响脱盐脱水的因素,1、温度 温度升高：原油的粘度和密度降低，乳化液的稳定性降低，水的沉降速度增加。温度过高(140)：油与水的密度差反而减小，不利于脱水。原油的导电率随温度的升高而增大，温度太高时会因脱盐罐电流过大而跳闸，影响正常送电。因此，原油脱盐温度一般选在105140。,55,2、压力 脱盐罐需在一定压力下进行，以避免原油中的水轻组分汽化，引起油层搅动，影响水的沉降分离。操作压力视原油中轻馏分含量和加热温度而定，一般在0.8MPa2MPa。 3、注水量及注水的水质 在脱盐过程中，注入一定量的水与原油混合，将增加水滴的密度使之更易聚结，同时注水还可以破坏原油乳化液的稳定性，对脱盐有利。增加注水量，脱盐效果会提高，但注水过多，会引起电极间出现短路跳闸。注水量一般为5%7%。,56,4、破乳剂和脱金属剂,破乳剂：是影响脱盐率的最关键的因素之一。一般都是二元以上组分构成的复合型破乳剂。破乳剂的用量一般是10g/g30g/g。 脱金属剂：能与原油中某些金属离子发生螯合作用，使其从油转入水相再加以脱除。,57,5、电场梯度,单位距离上的电压称为电场梯度。电场梯度越大，破乳效果越好。但电场梯度大于或等于电场临界分散梯度时，水滴受电分散作用，使已聚集的较大水滴又开始分散，脱水脱盐效果下降。常用的实际强电场梯度为500V/cm100V/cm，弱电场梯度为150V/cm300V/cm。,58,二、三段汽化蒸馏的工艺流程,原油蒸馏工艺流程设计主要考虑几个问题：流程方案的制定气化段数的确定换热方案的选择石油蒸馏的特点原料组成复杂处理量大分离精确度要求不高，产品也是复杂的混合物,59,（1）流程方案的制定,根据：原油特性，任务要求例如：大庆原油制备质量好、收率高的润滑油；质量好的石蜡；但沥青产品质量差孤岛原油是制沥青的优良原料,60,加工方案基本类型,燃料型：产品基本上都是燃料拔头蒸馏（常压蒸馏）：汽油、煤油、柴油、重质燃料常减压蒸馏：减压馏分油裂化生产轻质燃料燃料-化工型：产品为燃料，石油化工原料拔头蒸馏：直馏轻质油裂解制烯烃常减压蒸馏：常压60-140 作重整原料制芳烃；轻质油部分作燃料，部分裂解制烯烃；重质馏分油作催化裂化原料制轻质燃料，裂化气作有机合成原料燃料-润滑油型：产品为轻、重质燃料，润滑油,61,（2）汽化段数,汽化段数：在原油蒸馏中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数。一段汽化：常压蒸馏，拔头蒸馏二段汽化：常减压蒸馏三段汽化：初馏塔+常减压蒸馏 原油换热至200-250 进入初馏塔，塔顶产品作轻汽油馏分或重整原料。,63,三、原油蒸馏流程的讨论与分析,（一）初馏塔的作用原油含砷量砷能使铂重整催化剂中毒，含砷量1ppb，重整反应器前的预加氢精制脱砷，若含砷量200ppb，原料还要预脱砷。初馏塔顶得到的重整原料含砷量200ppb；相同原料不经过初馏塔，常压塔顶得到的重整原料含砷量达1500ppb。,64,原油轻馏分含量 含轻馏分较多的原油(20%)，采用初馏塔可分出部分轻汽油馏分，显著减小系统阻力和常压塔负荷。原油脱水效果 原油含水过多：换热过程水汽化造成较大压降；水蒸发时，会在换热器和加热炉管壁产生盐结垢，严重时堵塞管路。设有初馏塔，会避免在常压塔产生上述现象。,65,原油含硫量和含盐量低温部位腐蚀：高于160-180 温度下，某些含硫化合物分解产生H2S，原油中的盐分解产生HCl，造成蒸馏塔顶部、气相馏出线和冷凝冷却系统等低温部位的严重腐蚀。设置初馏塔可使腐蚀转移到初馏塔系统，减轻常压塔腐蚀，经济上合理。减少轻质馏分损失、适应原油性质变动、提高现有装置处理能力。,66,（二）原油常压蒸馏塔的工艺特征,1、采用复合塔代替多塔系统,常压塔,68,2、汽提塔和汽提段,侧线汽提塔：相当于侧线产品的提馏段，在汽提塔底部吹入过热水蒸气以降低侧线产品的油气分压，使混入其中的较轻馏分汽化而返回常压塔。过热水蒸气用量为侧线产品的23%（m）。部分情况下采用再沸器。塔底汽提：在塔底吹入过热水蒸气使进料液相中的较轻组分汽化而返回精馏段，达到提高常压塔拔出率和减压塔负荷的目的。过热水蒸气用量为塔底重油的24%（m）。不可能采用再沸器。常压塔没有真正的提馏段，故不是完全精馏塔。,69,3、全塔热平衡全塔热量主要由原料带入。1）原料入塔要有适当的过汽化度。 （或称过汽化率，24%）。过汽化率原料汽化率进料口以上产品总收率2）回流比由全塔热平衡决定，可调性不大。4、恒分子回流的假定完全不适用 塔内回流的摩尔流量沿塔高变化很大。,70,（三）减压蒸馏塔的工艺特征,作用：拔出减压馏分油（350550）作为裂化原料或润滑油料 生产任务不同：润滑油型和燃料型操作目的：避免分解，提高真空度以提高拔出率,71,1、减压精馏塔的一般工艺特征,降低气化段到塔顶压降减少塔板数（两侧线间3-5块板）；降低塔板压降（舌型板、筛板、填料）降低塔顶馏出线压降塔顶不出产品塔底气提蒸汽量大，降低气化段油气分压限制减压炉出口温度，降低转油线压降 润：395 ，燃：400-420 ,72,缩短渣油在减压塔内停留时间，塔底缩径避免分解：不凝气使真空度下降；避免缩合：造成塔内结焦减压下，油气、水蒸汽、不凝气比容大，气体流量大，塔径大塔径: 减(6.4m) 常(3.8m) (250万吨/年)两侧线间均设中段循环回流油料重、粘度高，易起泡，塔板间距离大(800mm) 和进料段有破沫网外形粗而短，底座较高,73,润滑油型减压塔的工艺特征,润滑油料质量要求： 粘度合适、残碳值低、色度好、馏程要窄分馏精确度与常压塔相近,74,燃料型减压塔的工艺特征,为催化裂化、加氢裂化提供原料质量要求： 残炭要低（胶质、沥青质少，避免催化剂结焦） 控制重金属含量（V，Ni）,75,燃料型减压塔的工艺特征大幅度减少塔板数大大减少内回流量，甚至为0，以降低塔段压降气化段上设洗涤段（塔板，破沫网），以降低残碳和重金属含量气、液相负荷与常压塔或润滑油型减压塔不同侧线产品对闪点没有要求，不设侧线气提,76,2、减压蒸馏的抽真空系统,蒸汽喷射器：能量利用效率非常低，2%机械真空泵：能量利用效率高810倍（1）抽真空系统的流程（P178图5-34）抽真空系统作用：将塔内产生的不凝气（裂解气、漏入的空气）和吹入的水蒸气连续抽走，保证减压塔真空度要求抽真空系统流程：,78,冷凝器作用：使可凝的水蒸汽和油气冷凝排出，减轻冷凝器负荷大气腿作用：水柱高度足以克服压差和流动阻力，使冷凝水顺利排出,79,（2）蒸汽喷射器的工作原理,利用高压水蒸气在喷管内膨胀，使压力能转化为动能从而达到高速流动，在喷管周围造成真空,81,82,（3）真空泵的极限和增压喷射泵,理论上冷凝器中所达到的最低残压：该处温度下水的饱和蒸汽压减压塔顶残压：上述理论值+不凝气分压+塔顶馏出线压降+冷凝器压降如：20 时，冷凝器最低残压2.3KPa，减压塔顶残压高于4KPa增压喷射泵：在减压塔顶馏出物进入第一个冷凝器前，安装一个蒸汽喷射器使馏出气体升压，使塔顶真空度摆脱水温的限制（图5-36）,84,干式减压蒸馏,传统减压塔：塔底和加热炉管注入水蒸气，以提高拔出率，带来不利结果：蒸汽消耗量大塔内气相负荷增大塔顶冷凝器负荷增大含油污水量增大干式减压蒸馏：不依赖注入水蒸气降低油气分压的减压蒸馏方式,85,1）干式减压蒸馏技术措施,使用三级抽真空以提高真空度二级抽真空：20 时，减压塔顶残压一般8KPa三级抽真空：塔顶残压可达0.7KPa，但一般为1.2-2.7KPa降低气化段到塔顶压降选用高效、低压降塔板；新型填料（阶梯环、矩鞍环）降低转油线压降设洗涤和喷淋段（液体分配器）,86,2）使用干式减压的效益,提高拔出率或处理量（真空度提高）降低加热油料最高温度（节约燃料），改善产品质量，减少不凝气量降低能耗（抽真空系统消耗水蒸气；燃料 ；冷凝器负荷 ）含油污水量塔底渣油温位提高（比气化段低3 ），有力于热量回收,87,四、原油蒸馏中轻烃的回收,1、常减压与催化裂化联合回收轻烃 2、（初馏塔）提压操作回收轻烃,88,第五节 原油蒸馏的能耗与节能技术,一、采用新技术，改进工艺过程（一）原油深度脱盐（二）提高原油拔出率：强化蒸馏-加入活化剂二、采用新型、高效、低耗设备（一）塔内构件的改造，提高分离效率1、采用波纹填料，提高传质效率2、使用新型塔板，改善分馏效率（二）使用新型换热器，提高热回收率（三）采用新措施，提高加热炉效率（四）采用变频技术，降低装置电耗,89,减压深拔技术,提高常压塔拔出率采用全填料减压塔控制减压塔底油温度,90,三、低温位热的回收利用,国内常减压蒸馏装置的热回收率一般为60%，一些经过最优化设计的蒸馏装置热回收率可达到80%左右。提高热回收率的关键在于如何解决好低温位热源的利用问题。 低温余热一般是指温度低于130 的物流所携带的热量。（主要由冷却水、冷却空气、加热炉烟气带走。）常减压蒸馏装置低温热源来自两个方面：1）高温位热源经过多次换热温度逐渐降低，最终变成了低温位热源；2）轻质油从塔内馏出的温度不高，本来就是低温位热源。,91,低温位热的回收，可以从两个方面入手：（一）选用适宜的工艺流程，优化换热网络1、原油分多段换热，充分利用低温位热源 原油换热终温2、利用窄点技术，优化换热网络 窄点换热技术的显著特点是与原油换热的热源每经过一次热交换，它的温度降幅比较小，相应地原油温升也比较小。 （二）更新换热设备，采用高效换热器提高传热效果,92,第六节 原油蒸馏装置的腐蚀与防护,(一)腐蚀的原因1、低温部位HCl-H2S-H2O型腐蚀 Fe+2HClFeCl2+H2Fe+H2SFeS+H2Fe+2HClFeCl2+H2S发生部位：初、常压塔顶部和塔顶冷凝冷却系统的空冷器、水冷器等低温部位。低温露点腐蚀,93,2、高温部位硫腐蚀,高温硫腐蚀从250左右开始，随着温度升高而加剧，最严重腐蚀在340430。 Fe+SFeSFe+H2SFeS+H2RCH2SH+FeFeS+RCH3发生部位：常压炉出口炉管及转油线、常压塔进料部位上下塔盘、减压炉至减压塔的转油线、进料段塔壁与内部构件以及减压塔底、减压渣油转油线、减压渣油换热器等,94,3、高温部位环烷酸腐蚀,在230 300，环烷酸与铁的腐蚀反应为：2RCOOH+Fe Fe(RCOO)2+H2在330 400，环烷酸与高温硫腐蚀生成的FeS反应：2RCOOH+FeS Fe(RCOO)2+H2SFe+H2SFeS+H2发生部位：常压转油线、减压转油线、常压炉及减压炉出口、常减压塔进料段塔壁、减三线等,95,（二）防腐蚀措施,1、消除HCl-H2S-H2O型腐蚀的措施 目前普遍采取的工艺防腐措施是：“一脱三注”。 1）原油电脱盐脱水2）塔顶馏出线注氨3）塔顶馏出线注缓蚀剂4）塔顶馏出线注碱性水（原油注碱：脱盐后，注入Na2CO3或NaOH溶液 ）,96,2、高温部位硫腐蚀的防腐措施 主要是材质升级和系统腐蚀检测。 3、高温部位环烷酸腐蚀的防腐措施 1）掺炼2）碱中和3）材质升级4）缓蚀剂技术5）腐蚀监测及预测技术,97,第七节 原油蒸馏塔工艺计算,工艺设计计算工艺核算,98,物料平衡,图5-37 蒸馏塔物料平衡图,99,热平衡,图5-38 蒸馏塔热平衡隔离系统图,100,一、计算所需基本数据：,原料油性质原料油处理量根据正常生产和检修情况确定的年开工天数产品方案及产品性质汽提水蒸气的温度和压力,101,二、设计计算步骤：,1）根据原料油性质及产品方案确定；2）列出有关各油品的性质；3）决定汽提方式，并确定汽提蒸汽用量；4）选择塔板的型式，定出塔板数（经验）；5）画出精馏塔的草图（抽出板、回流）；6）确定操作压力；7）决定进料过汽化度，计算汽化段温度；8）确定塔底温度；9）设操作温度(t顶、 t侧)，求Q回，回流方式与热分配；10）校核各温度；11）作全塔汽液负荷分布图12）计算塔径与塔高13）作塔板水力学核算。,102,三、原油常压蒸馏塔工艺计算实例：P190,处理量2.5Mt/a 胜利原油的常压塔计算所需基础数据见表5-5、图5-40(注意：表5-6中 切割点、收率 表5-8中 特性因数、平衡汽化温度）,103,思考问题：,实沸点切割温度如何确定？P191图5-40中曲线3、4如何画出？表5-8中各数据如何计算？体积分数与质量分数如何换算？每个中段回流为何采用3层换热塔板？加热炉出口压力如何计算？什么是过汽化度？过汽化油分子量为何取300？校核汽化段温度的原因及步骤？,104,思考问题：,表5-12中各数据如何计算？为何表5-12中热量不平衡？表5-13中内回流性质参数的确定方法：“内插法”（平均分子量、密度、温度）如密度：0.8484-（0.8484-0.8265）/（27-18） 0.846为何要校核侧线和塔顶温度？,105,进料的EFV曲线,106,蒸馏曲线图,5-40,107,全塔草图,5-41,108,重柴油板热平衡图,5-42,109,P-T-e图,5-43,110,5-44,111,操作条件的确定,1、操作压力塔顶压力：先确定塔顶产品接受罐的操作压力（受制于塔顶产品的泡点压力），再加上塔顶至接受罐的总压降。其它点压力：侧线抽出板、汽化段、炉出口等。2、操作温度先假设各点温度，再由热平衡及相平衡逐一核算。1）汽化段温度：一般控制炉出口温度不超过370。2）塔底温度：取经验数据，比汽化段温度低510 。,3）侧线温度：侧线抽出产品（未经汽提前）在抽出口油气分压下的泡点温度。4）塔顶温度：塔顶产品在塔顶油气分压下的露点温度。5）侧线汽提塔塔底温度3、汽提水蒸气用量汽提水蒸气：400450，0.3MPa。用量见表5-9。侧线产品汽提的目的：脱除其中的低沸点组分，提高产品的闪点，改善分馏精确度。常压塔塔底汽提的目的：降低塔底重油中350以前组分的含量，提高轻质油品的收率，同时也减轻了减压塔的负荷。减压塔塔底汽提的目的：降低汽化段的油气分压，以尽可能提高减压塔的拔出率。,113,思考题,1、什么叫一次汽化、渐次汽化？一次汽化、渐次汽化各有何优缺点？它们间有何区别和联系？2、在三种蒸馏方法的温度-馏出体积曲线图上，为什么实沸点蒸馏的初馏点最低，而终馏点最高？恩氏蒸馏为何介于二者之间？3、简述原油蒸馏（初馏塔、常压蒸馏、减压蒸馏）的作用？4、简述原油常压蒸馏（塔）、减压蒸馏（塔）的特点？5、简述水蒸汽汽提在原油蒸馏过程中的作用？6、何谓“过汽化度”？它有何作用？其一般取值范围为多少？7、石油蒸馏塔内汽液相负荷分布有何特点？8、原油蒸馏中为何会出现全塔剩余热？通过哪些方法（措施）实现全塔热平衡？9、简述石油蒸馏过程中常用的回流取热方式及其作用？,114,10、减压蒸馏塔如何实现高真空？11、比较干式减压蒸馏、湿式减压蒸馏的优缺点？12、在原油蒸馏中，何为侧线产品？何为减压馏分？13、按汽化段数划分，原油蒸馏工艺可分为哪三类？14、原油中含盐含水对石油加工过程有哪些危害？15、简述原油预处理的目的（作用）？可采取哪些相应的工艺措施？16、原油换热流程优化设计应遵循何原则？17、当某侧线馏出油出现下列质量情况时，应作怎样的操作调节：1）头轻（初馏点低或闪点低） 2）尾重（干点高、凝点高或残炭值高） 3）头轻尾重（馏程范围过宽）18、常减压蒸馏装置设备的腐蚀分几种？常用的防腐措施有哪些？它们的作用及注入部位如何？,