原油评价与蒸馏.ppt

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1、第二章 原油评价与原油蒸馏,知识目标：了解原油的评价内容和方法，实沸点蒸馏过程、原油分类方法；了解原油蒸馏过程的作用和地位、发展趋势、主要设备结构和特点；理解实沸点蒸馏曲线、性质曲线和产率曲线的标绘和应用；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，工艺流程和操作影响因素分析；初步掌握原油蒸馏原理和操作方法。,第一节 原油的分类与原油的评价,第六节 蒸馏装置能耗及节能,第二节 原油预处理,第三节 石油及其馏分的汽液平衡,第四节 原油常减压蒸馏工艺,主要内容:,第七节 原油分馏塔的工艺计算,第五节 原油常减压蒸馏装置的操作,本章小结,第一节 原油的分类与原油的评价,

2、一、原油的分类（一）化学分类法 1.特性因数分类法,原油特性因数分类,2关键馏分分类法,关键馏分的分类标准,关键馏分特性分类,（二）工业分类法,工业分类法分类标准,我国现阶段采用的是关键馏分分类与含硫量分类相结合的分类方法，后者作为对前者的补充。,我国几种国产原油的分类,二、原油的评价,（一）原油评价的内容和方法根据评价目的不同，原油评价分为四类：(1)原油性质分析(2)简单评价(3)常规评价(4)综合评价：原油的一般性质分析 原油馏分组成和窄馏分性质 直馏产品的切割与分析 汽油、煤油、柴油和重整、裂解、催化裂化原料的组成分析。润滑油、石蜡和地蜡潜含量及其性质分析。测定原油的平衡气化数据，作出

3、平衡气化产率与温度关系曲线。,（二）原油实沸点蒸馏及窄馏分性质,原油在实沸点蒸馏装置中按沸点高低被切割成多个窄馏分和渣油。一般按每3%5%取作一个窄馏分。将窄馏分按馏出顺序编号，称重及测量体积，然后测定各窄馏分和渣油的性质。以馏出温度为纵坐标，累计馏出质量分数为横坐标作图，即可得实沸点蒸馏曲线。该曲线上的某一点表示原油馏出某累计收率时的实沸点。所测得的窄馏分性质是组成该馏分的各种化合物的性质的综合表现，具有平均的性质。在绘制原油性质曲线时，假定测得的窄馏分性质表示该窄馏分馏出一半时的性质，这样标绘的性质曲线就称为中比性质曲线。,（三）直馏产品的性质及产率曲线,直馏产品一般是较宽的馏分，为了取得

4、其较准确的性质数据作为设计和生产的依据，通常的作法是先由实沸点蒸馏将原油切割成多个窄馏分和残油，然后根据产品的需要把相邻的几个馏分按其在原油中的含量比例混合，测定该混合物的性质。也可以直接由实沸点蒸馏切割得相应于该产品的宽馏分，测定该宽馏分的性质。对直馏汽油和残油，还可以根据实验数据绘制它们的产率性质曲线以方便使用。产率性质曲线与表示平均性质的中比性质曲线不同，它表示的是累积的性质。曲线上的某一点表示相应于该产率下的汽油或残油的性质。在得到了原油实沸点蒸馏数据和曲线、中比性质曲线以及直馏产品的产率性质数据和曲线以后，就完成了一种原油的初步评价，为制定原油蒸馏方案提供了依据。,三、我国主要原油性

5、质及加工方向简介,（一）原油的加工方案概述 原油加工方案的确定取决于诸多因素，例如市场需要、经济效益、投资力度、原油的特性等。通常主要从原油特性的角度来讨论如何选择原油加工方案。根据目的产品的不同，原油加工方案大体上可以分为三种基本类型：1燃料型：主要产品是用作燃料的石油产品。2燃料一润滑油型：除了生产用作燃料的石油产品外，部分或大部分减压溜分油和减压渣油还被用于生产各种润滑油产品。3燃料一化工型：除了生产燃料产品外，还生产化工原料及化工产品，例如某些烯烃、芳烃、聚合物的单体等。,（二）大庆原油的主要特点及加工方案,根据大庆原油及其直馏产品的性质，大庆原油可选择燃料润滑型加工方案,（三）胜利原

6、油的主要特点及加工方案,胜利原油是含硫中间基原油，多采用燃料型加工方案,三、燃料化工型加工方案,第二节 原油预处理,一、原油预处理的目的 指标：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。,原油含盐含水对储运、加工、产品质量危害,（1）增加动力、热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为250万吨的常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%，热能耗将增加约7000MJ/h。（2）影响常减压蒸馏的正常操作（3）腐蚀设备（4）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。,二、预处理的基本原理及工艺,我国各炼厂大都采用三级脱盐脱水流程。,三

7、、影响脱盐、脱水的因素,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。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 注水量及注水的水质：加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 破乳剂和脱金属剂 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。,第三节 石油及其馏分的汽液平

8、衡,一、石油及其馏分蒸馏曲线（一）恩氏蒸馏曲线,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,（二）实沸点蒸馏曲线,实沸点蒸馏是一种实验室间歇精馏。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实沸点蒸馏主要用于原油评价。,（三）平衡汽化曲线,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。,二、三种蒸馏曲线的比较与换算（一）三种蒸馏曲线比较,比较可以看出：就曲线的斜率而言，平衡汽化最平缓，

9、恩氏蒸馏曲线斜率较大，实沸点蒸馏曲线斜率最大；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。,（二）三种蒸馏曲线换算,主要换算包括：常压蒸馏曲线的相互换算；减压1.33kPa（残压10mmHg）蒸馏曲线的相互换算；减压1.33kPa（残压 10mmHg）蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线；常压平衡汽化曲线换算为高压平衡汽化曲线。,三、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 过热水蒸气

10、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P时才能沸腾。当有水蒸气存在时，只要在PA，A就能沸腾了。显然，过热水蒸气的存在，使A的沸点下降了。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。,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：,3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

11、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。,第四节 原油常减压蒸馏工艺,一、原油常减压蒸馏工艺流程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：燃料型,燃料-润滑油型,化工型,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。

12、减压蒸馏系统与燃料型基本相同。,二、原油常减压蒸馏装置的工艺特征（一）初馏塔的作用,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。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。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。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

13、不必设初馏塔。,（二）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。,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

14、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,（三）减压蒸馏塔的工艺特征,1减压塔的一般工艺特征依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降来实现降低从汽化段到塔顶的流动压降。降低塔顶油气馏出管线的流动压降。减压塔塔底汽提蒸汽用量比常压塔大，其主要目的是降低汽化段中的油气分压。降低转油线压降，通过降低转油线中的油气流速来实现。缩短渣油在减压塔内的停留时间。,作业0N7,

15、1、在炼油厂中，蒸馏操作可分为、和。2、一个完整的精馏塔是由、和部分构成。3、汽化率e1的进料为状态，0e1进料为状态，常压蒸馏塔的进料状态为，而催化裂化精馏状态为，汽提塔的进料状态为。,4、回流根据方式不同可分为、。5、降低沸点的方法一种是，如蒸馏，另一种是如蒸馏。,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。,第五节 原油常减压蒸馏装置的操作,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

16、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。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

17、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。,（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

18、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。,二、主要调节方法,（一）原油组成和性质变化 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。改炼不同品种原油时，操作条件应按原油的性质重新确定。如新换原油轻组分多，常压系统负荷将增大，此时，应改变操作条件，保证轻组分在常压系统充分蒸出，扩大轻质油收率，并且不致因常压塔底重油中轻组分含量增高，使减压塔负荷增大，因而影响减压系统抽真空。依据原油性质不同，调整

19、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。,（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：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。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。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。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

20、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。,（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。,三、装置开停工操作方案

21、,（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。,5柴油冲洗

22、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。,（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,四、常见事故及处理,(一)分馏塔冲塔,（二）塔内塔盘冲翻或堵塞,(三)原油中断,(四)原油带水,(五)管

23、网瓦斯带油,第六节 蒸馏装置能耗及节能,一、用能和节能基本知识（一）工艺过程用能分析进出过程体系的能量在数量上必定是守恒：EP=EW+EB+ET+EJ+EE总供入能EP或净供入能EP EB包括：加热燃料化学能、锅炉燃料化学能、催化烧焦化学能、供入蒸汽能、供入电能、供入热量。直接损失能EW 包括：物流排弃损失、直接散热损失、无效动力损失。热力学能耗ET 有两部分构成：化学能差，即基准温度和压力下由原料生成产品的反应焓变化（反应热）；物理能差，亦称产品和原料的物理焓差，由离开体系时产品和进入体系时原料的温度和压力所决定。回收循环能ER是指EO中回收并直接用作EN的一部分的能量。包括热量、蒸汽、流动

24、功。回收输出能EE 包括热量、蒸汽、流动功。排弃能EJ 包括以下各项：冷却排弃能；散热排弃能；物流排弃能；其它排弃能。,要节能必须做到以下几点：1提高能量转换环节的转换效率；2缩小产品与原料之间总能量之差，尤其是物理能差；3提高能量的回收利用，减少排弃能；（二）工艺过程有效能分析从有效能的角度考虑节能，应做到以下二点：（1）缩小能量转换之间的能级差；（2）减少排弃物流及能流；,二、原油蒸馏装置的节能途径,（一）减少工艺用能1提高初馏塔、常压塔拔出率2降低蒸馏系统压力降3减少工艺用蒸汽（二）提高能量转换和传输效率1提高加热炉热效率是节能的重要方面 2调整机泵，选择合适电机，以减少泵出口阀门截流压

25、头损失。或采用调速电机，减少电能损耗。3提高减压抽真空系统效率，减少工作蒸汽用量。,（三）提高热回收率,1调整分馏塔回流取热比例，尽量采用中段回流，减少塔顶回流，提高取热温位。2优化换热流程，提高原油换热量和换热后温度，降低产品换热后温度。3合理利用低温热量包括塔顶油气，常压塔一侧线产品及各高温油品换热后的低温位热源的热量，可考虑与低温原油、软化水等换热或产生低压蒸汽。4采取产品热出料，例如减压馏分油和渣油换热后不经冷却送下道工序作为热进料。,第七节 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

26、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。,（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

27、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。,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,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，,（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,（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,（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,本章小结：,相,