原油蒸馏与评价.ppt
项目二 常减压蒸馏,东营职业学院工业工程系,石油加工,知识目标：熟悉原油蒸馏生产过程对原料要求；原油预处理原理和方法；原油蒸馏原理和特点；初步掌握原油蒸馏原理和操作方法；熟悉常减压蒸馏的设备、工艺流程；,项目二:常减压蒸馏,石油加工,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,第七部分 本章小结,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析,第一部分 原油预处理,项目二:常减压蒸馏,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,一、原油预处理的目的（脱水、脱盐处理）1、原油含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定，严重时甚至造成冲塔事故，含水多增加了热能消耗，增大了冷却器的负荷和冷却水的消耗量。2、盐类沉积在管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动压降，严重时甚至会堵塞管路导致停工。3、造成设备腐蚀 4、原油中的盐类在蒸馏时，大多残留在渣油和重馏分中，将会影响石油产品的质量。要求在加工前原油含水量达到0.1%0.2%，含盐量5毫克/升10毫克/升。,第一部分 原油预处理,石油加工,二、预处理的基本原理及工艺1、我国各炼厂大都采用两级脱盐脱水流程。,第一部分 原油预处理,石油加工,2、原油脱盐脱水的基本原理原理：原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的同时，盐也被脱除。常用的脱盐脱水过程是向原油中注入部分含氯低的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类，并稀释原有盐水，形成新的乳状液，然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小的水滴，聚集成较大水滴，因密度差别，借助重力水滴从油中沉降、分离，达到脱盐脱水的目的，称为电化学脱盐脱水，简称电脱盐过程。,措施：加热、加破乳剂、高压电场、注水,第一部分 原油预处理,石油加工,3、影响脱盐、脱水的因素 a、温度：温度升高可降低原油的黏度和密度以及乳化液的稳定性，水的沉降速度增加。若温度过高（140），油与水的密度差反而减小，同样不利于脱水。原油脱盐温度一般选在105140。b、压力：脱盐罐需在一定压力下进行，以避免原油中的轻组分汽化，引起油层搅动，影响水的沉降分离。一般为0.82MPa c、注水量及注水的水质：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。注水量一般为57 d、破乳剂和脱金属剂 e、电场梯度：我国现在各炼油厂采用的实际强电场梯度为500l000Vcm，弱电场梯度为150300Vcm。,第一部分 原油预处理,石油加工,一、原油蒸馏的原料、产品及特点 原油经过常、减压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分，如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油，这些产品仍然是复杂的混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如 汽油馏程的干点不能高于205)。35150是石脑油（naphtha）或重整原料，130250是煤油馏分，250 300是柴油馏分，300350是重柴油馏分，可作催化裂化原料。350是常压重油。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,二、原油的蒸馏方法及特点1、石油及其馏分蒸馏曲线（1）恩氏蒸馏曲线恩氏蒸馏(ASTM),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，但它能反映油品在一定条件下的汽化性能，而且简便易行，所以广泛用作反映油品汽化性能的一种规格试验，同时是油品的最基本的物性数据之一,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,1）实沸点蒸馏是一种实验室间歇精馏。2）油品的实沸点曲线只是一根大体反映各组分沸点变迁情况的连续曲线3）实沸点蒸馏主要用于原油评价。,（2）实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏(TBP),第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,（3）平衡汽化曲线 平衡气化(EFV),根据平衡汽化曲线，可以确定油品在不同汽化率时的温度、泡点温度、露点温度等。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,三种蒸馏方法比较,石油加工,2、三种蒸馏曲线的比较与换算（1）三种蒸馏曲线比较,比较可以看出：1）就曲线的斜率而言，平衡汽化最平缓，恩氏蒸馏曲线斜率较大，实沸点蒸馏曲线斜率最大；2）平衡汽化的初馏点和终馏点之差最小，恩氏蒸馏次之，实沸点蒸馏曲线的初馏点和终馏点之差最大。说明三种蒸馏方法中，实沸点蒸馏的分馏精度最高，恩氏蒸馏次之，平衡汽化效果最差。为了获得相同的汽化率，实沸点蒸馏要求达到的液相温度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡汽化则最低。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,（2）三种蒸馏曲线换算主要换算包括：1）常压蒸馏曲线的相互换算；2）减压1.33kPa（残压10mmHg）蒸馏曲线的相互换算；3）减压1.33kPa（残压 10mmHg）蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线；4）常压平衡汽化曲线换算为高压平衡汽化曲线。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,3、油水不互溶体系的气液平衡 1）过热水蒸气存在下油的汽化 a、过热水蒸气的作用：在气相中 当体系总压一定时，如果而且没有水蒸气存在，则液体A要在时才能沸腾。当有水蒸气存在时，只要，A就能沸腾了。显然，过热水蒸气的存在，使A的沸点下降了。b、过热水蒸气的用量 式中NS和NO分别为水蒸气和A蒸气的摩尔数。T一定时随e的增大而降低，则上升。即随着e的增大，汽化每一摩尔油所需的水蒸气的物质的量要增加。这需要借助石油馏分的PTe相图才能作定量的计算。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,2)饱和水蒸气存在下油的汽化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水相和油相。在平衡时，故有：,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,4油气一水蒸气混合物的冷凝 油气水蒸气混合物的冷凝实际上就是前述两种情况的逆过程。（1）为了防止水蒸气在精馏塔顶部凝结成水而加重腐蚀，精馏塔的操作条件总是选择使塔内的水蒸气处于过热状态的条件，而塔顶馏出的油气则总是处于露点状态。（2）在冷却时，油气首先开始冷凝，出现液相的油，而水蒸气则仍处于过热状态。当温度继续下降，又使，则水蒸气也开始冷凝，随着温度进一步下降，一直到油、水蒸汽同时冷凝完毕为此。再继续降低温度，则只是液态的水和油的冷却问题了。,第二部分 原油蒸馏的原料、蒸馏方法和特点,石油加工,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,根据产品的用途不同，可将原油蒸馏工艺流程分为以下三种类型：,一、原油常减压蒸馏工艺流程,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,1、燃料型,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,2、燃料-润滑油型,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,3、化工型,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,化工型流程是三类流程中最简单的。常压塔设23个侧线，产品作裂解原料，分离精确度要求低，塔板数可减少，不设汽提塔。减压蒸馏系统与燃料型基本相同。,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,二、原油常减压蒸馏装置的工艺特征1、初馏塔的作用1）原油的轻馏分含量：当原油含汽油馏分接近或大于20时，可采用初馏塔 2）原油脱水效果：当原油因脱水效果波动而引起含水量高时，水能从初馏塔塔顶分出，使得常压塔操作免受水的影响，保证产品质量合格。3）原油的含砷量：原料应在装置外进行预脱砷，使其含砷量小于200g/g以下后才能送入重整装置。重整原料的含砷量不仅与原油的含砷量有关，而且与原油被加热的温度有关。4）原油的含硫量和含盐量：设置初馏塔可使大部分腐蚀转移到初馏塔系统，从而减轻了常压塔顶系统的腐蚀，这在经济上是合理的。但是加强脱盐、脱水和防腐蚀措施，可以大大减轻常压塔的腐蚀而不必设初馏塔。,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,2、原油常压蒸馏塔的特点1）常压塔是一个复合塔 原油常压精馏塔是在塔的侧部开若干侧线以得到多个产品馏分，就像个塔叠在一起一样，它的精馏段相当于原来个简单塔的精馏段组合而成，而其下段则相当于最下一个塔的提馏段，故称为复合塔。2）常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物 原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分，35150是石脑油或重整原料，130250是煤油馏分，250300是柴油馏分，300350是重柴油馏分，可作催化裂化原料。350是常压重油。,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,3）汽提段和汽提塔 向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油汽分压，使混入塔底重油中的轻组分汽化，这种方法称为汽提。通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔 4）全塔热平衡 常压塔进料的汽化率至少应等于塔顶产品和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。常压塔的回流比是由全塔热平衡决定的，变化的余地不大 在原油精馏塔中，除了采用塔顶回流时，通常还设置12个中段循环回流 5）恒分子回流的假定完全不适用,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,3、减压蒸馏塔的工艺特征 减压塔对分馏精度的要求要比常压塔粗略。减压塔的结构和工艺要求尽量提高收率同时还要避免发生裂化反应。减压塔的直径和板间距要比常压塔大。在减压下，油气、水蒸气、不凝气的比体积大。减压塔的外型一般都是两头细中间粗。由于塔内是负压，为保证减底泵入口有足够的灌注压头，避免减底泵抽空，故减压塔底离地面较高。减压塔气化段温度并不是常压重油在减压蒸馏系统中所经受的最高温度，此最高温的部位是在减压炉出口。为了避免油品分解，对减压炉出口温度要加以限制,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,减压塔处理的油料比较重、粘度比较高，而且还可能含有一些表面活性物质。加之塔内的蒸气速度又相当高，因此蒸气穿过塔板上的液层时形成泡沫的倾向比较严重。为了减少携带泡沫，减压塔内的板间距比常压塔大，加大板间距同时也是为了减少塔板数。此外，在塔的进料段和塔顶都设计了很大的气相破沫空间，并常设有破沫网等设施。为了降低馏出油的残炭值和重金属含量，在气化段上面设有洗涤段。为了保证最低侧线抽出板下有一定的回流量，通常应有的过气化度。,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,独山子1000万吨常减压,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,2减压塔的抽真空系统 减压塔之所以能在减压下操作，是因为在塔顶设置了一个抽空真空系统，将塔内不凝气、注入的水蒸气和极少量的油气连续不断地抽走，从而形成塔内真空。减压塔的抽真空设备可以用蒸汽喷射器（也称蒸汽喷射泵或抽空器）或机械真空泵。,第三部分 原油常减压蒸馏工艺流程,石油加工,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,一、主要操作因素分析（一）常压系统 1、温度 加热炉出口温度高低，直接影响进塔油料的汽化量和带入热量，相应地塔顶和侧线温度都要变化，产品质量也随之改变。加热炉出口温度和流量平稳是通过加热炉系统和原油泵系统控制来实现。塔顶温度是影响塔顶产品收率和质量的主要因素。塔顶温度主要通过塔顶回流量和回流温度控制实现。侧线温度是影响侧线产品收率和质量的主要因素，侧线温度高，侧线馏分变重。侧线温度可通过侧线产品抽出量和中段回流进行调节和控制。2压力 在塔内负荷允许的情况下，降低塔内操作压力，或适当吹入汽提蒸汽，有利于进料油气的蒸发。,石油加工,3回流比 随着塔内温度条件等的改变，适当调节回流量，是维持塔顶温度平衡的手段，以达到调节产品质量的目的。4气流速度 在操作中，应该使蒸汽线速在不超过允许速度(即不致引起严重雾沫夹带现象的速度)的前提下，尽可能地提高，这样既不影响产品质量，又可以充分提高设备的处理能力。5水蒸汽量 在常压塔底和侧线吹入水蒸汽起降低油气分压的作用，而达到使轻组分汽化的目的。6塔底液面 塔底液面的变化，反映物料平衡的变化和塔底物料在蒸馏塔的停留时间，取决于温度、流量、压力等因素。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,（二）减压系统 减压蒸馏操作的主要目标是提高拔出率和降低能耗。影响汽化段的真空度的主要因素有：1塔板压力降:在设计时，在满足分馏要求的情况下，尽可能减少塔板数，选用阻力较小的塔板以及采用中段回流等，使蒸汽分布尽量均匀。2塔顶气体导出管的压力降:为了降低减压塔顶至大气冷凝器间的压力降，一般减压塔顶不出产品，采用减一线油打循环回流控制塔顶温度。3抽空设备的效能:采用二级蒸汽喷射抽空器 除上述设备条件外，抽空器使用的水蒸汽压力、大气冷凝器用水量及水温的变化，以及炉出口温度、塔底液面的变化都影响汽化段的真空度。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,二、主要调节方法（一）原油组成和性质变化 1、原油组成和性质的变化包括原油含水量的变化和改炼不同品种的原油。2、依据原油性质不同，调整设备之间负荷分配的方法，应该根据设备负荷的实际情况加以采用。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,（二）产品质量变化从蒸馏操作来说，蒸馏产品质量的变化，不外乎头轻或尾重：1、头轻：表现为初馏点低，对润滑油馏分表现为闪点低、黏度低，说明前一馏分未充分蒸出，处理方法是提高上一侧线油品的馏出量，使塔内下降的回流量减少，馏出温度升高或加大本线汽提蒸汽量，均可使轻组分被赶出，解决初点低、闪点低的问题。2、头重：初馏点偏高，常常由于上一侧线抽出量过多，处理办法是适当减少上一侧线抽出量。3、尾轻：干点偏低，使本馏分产品收率降低，处理方法是增大本侧线抽出量或开侧线下流阀，使本侧线馏分完全抽出。4、尾重：表现为干点高，凝固点高（冰点、浊点高），润滑油表现为残炭高，说明下一馏分的重组分被携带上来，处理方法是降低本侧线的馏出量，使回到下层去的内回流加大，温度降低，或者减少下一线的汽化量，均可减少重组分被携带的可能性，使干点、凝固点、残炭等指标合格。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,（三）产品方案变化原油蒸馏加工方案的改变，大的方面有燃料型、化工型和润滑油型不同蒸馏方案改变。小的方面有航煤和灯煤蒸馏方案改变。但这些方案的改变，都可以通过改变塔顶和抽出侧线的温度和抽出量实现。（四）处理量的变化当原油组成和性质及加工方案没有改变的情况下，处理量的变化，整个装置的负荷都要变化，在维持产品收率和确保质量的前提下，必须改变操作条件，使装置内各设备的物料和热量重新建立平衡。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,三、装置开停工操作方案（一）开工1开工前的准备查验检修或新建项目是否全部完成；制定切实可行的开工方案；组织开工人员熟悉工艺流程和操作规程；联系好有关单位，做好原油、水、电、蒸汽、压缩风、燃料油、药剂、消防器材等的供应工作；通知调度室、化验分析、仪表、罐区等单位做好配合工作。2设备及生产流程的检查设备及生产流程的检查工作是对装置所属设备、管道和仪表进行全面检查 3蒸汽吹扫 蒸汽吹扫是对装置所有工艺管线和设备进行蒸汽贯通吹扫，排除杂物，以便检查工艺流程是否有错误，管道是否畅通无阻。4设备及管道的试压试压标准应根据设备承压和工艺要求来决定，对加热炉和换热器一般用水或油试压，对管道、塔和容器一般用水蒸汽试压。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,5柴油冲洗循环 目的是清除设备内的脏物和存水，校验仪表，缩短冷循环及升温脱水时间，以利安全开工。6开工操作 第一步是原油冷循环：目的是检查工艺流程是否有误，设备和仪表是否完好，同时赶出管道内的部分积水。第二步是原油热循环及切换原油。热循环有三个内容：升温、脱水和开侧线。整个过程贯穿升温，升温分两个步骤，前阶段主要是升温脱水，这是关键操作，后阶段主要是开侧线。,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,（二）停工1停工前准备制定停工方案，组织有关人员熟悉停工流程。2降低处理量3降温和关侧线4循环和熄火5蒸汽吹扫 6热水冲洗7加拆盲板、确保安全,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,四、常见事故及处理(一)分馏塔冲塔,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,（二）塔内塔盘冲翻或堵塞,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,(三)原油中断,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,(四)原油带水,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,(五)管网瓦斯带油,第四部分 原油常减压系统主要操作因素分析及停工操作方案,石油加工,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,一、加热炉 二、初馏塔 三、常压塔 四、减压塔 五、抽真空设备,石油加工,加热炉,炉管,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,管式加热炉的种类按炉型结构分类：立式炉、圆筒炉、大型方炉,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,蒸馏塔板式塔,图311 板式塔,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,塔 盘,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,蒸馏塔 填料塔,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,拉西瓷环填料,矩鞍型填料,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,鲍尔环填料,翼鞍型填料,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,瓷质波纹填料,第五部分 原油常减压蒸馏主要装置设备,石油加工,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,一、原油分馏塔工艺计算所需的基础数据和设计计算步骤（一）计算所需基础数据1原料油性质，其中主要包括实沸点蒸馏数据、密度、特性因数、相对分子量、含水量、黏度和平衡汽化数据等；2原料油处理量，包括最大和最小可能的处理量；3根据正常生产和检修情况确定的年开工天数；4产品方案及产品性质；5汽提水蒸气的温度和压力。,石油加工,（二）设计计算步骤1根据原料油性质及产品方案确定产品的收率，作出物料平衡；2列出（有的须通过计算求得）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，并按经验数据定出各塔段的塔板数；5画出精馏塔的草图，其中包括进料及抽出侧线的位置、中段回流位置等；6确定塔内各部位的压力和加热炉出口压力；7决定进料过汽化度，计算汽化段温度；8确定塔底温度；9假设塔顶及各侧线抽出温度，作全塔热平衡，算出全塔回流热，选定回流方式及中段回流的数量和位置，并合理分配回流热；10校核各侧线及塔顶温度，若与假设值不符合，应重新假设和计算；11作出全塔气、液相负荷分布图，并将上述工艺计算结果填在草图上。12计算塔径和塔高；13作塔板水力学核算。,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,二、原油分馏塔的物料平衡和全塔热平衡（一）物料平衡原油分馏塔的物料平衡，可分为全塔和局部物料平衡。,总进料量等于总出料，即入方出方，故 GGBW十CB1GB2 GDG1G2GWGBD,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,三、原油分馏塔的主要工艺条件的确定（一）经验塔板数石油的组成相当复杂，目前还不能用分析法计算塔板数，一般采用生产中可行的经验数据，,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,（二）汽提水蒸气用量汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，在设计计算中可以参考下表所列的经验数据选择汽提蒸汽的用量。,汽提蒸汽用量,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,（三）过汽化油量国内某些原油蒸馏塔过汽化油量（占进料的质量分数/%）,（四）操作压力,各种塔板的压力降,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,（五）操作温度 1汽化段温度 2塔底温度 原油蒸馏装置的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低510。3侧线温度 4塔顶温度 5侧线汽提塔塔底温度,第六部分 原油分馏塔的工艺计算,石油加工,本 章 小 结,石油加工,本 章 小 结,Thank You!,欢迎各位评委批评指正！,
