第三节-石油精馏塔

第三节第三节-石油精馏塔石油精馏塔一、常减压蒸馏流程一、常减压蒸馏流程 工艺流程：就是一个生产装置的设备、机泵、工艺流程：就是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。有机组合。原理流程图：为了简单明了起见，在图中只列原理流程图：为了简单明了起见，在图中只列出主要设备、机泵和主要工艺管线，这叫原理流程出主要设备、机泵和主要工艺管线，这叫原理流程图。图。5/2/20242图图图图7 73333 原油常减压蒸馏原理流程图原油常减压蒸馏原理流程图原油常减压蒸馏原理流程图原油常减压蒸馏原理流程图原油原油换换热热器器常常压压炉炉常常 压压 塔塔汽油汽油回流回流煤油煤油轻柴油轻柴油重柴油重柴油减减压压炉炉减减压压塔塔接抽空接抽空系统系统减压一线减压一线减压二线减压二线减压三线减压三线减压渣油减压渣油5/2/20243二、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1.复合塔复合塔 原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴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，需要四个精馏油、重柴油和重油等四、五种产品，需要四个精馏塔串联。但是它们之间的分离精确度并不要求很高，塔串联。但是它们之间的分离精确度并不要求很高，可以把几个塔结合成一个塔，如图可以把几个塔结合成一个塔，如图735所示。所示。这种塔实际上等于把几个简单精馏塔重叠起来，这种塔实际上等于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的四个精馏段组它的精馏段相当于原来四个简单塔的四个精馏段组合而成，而其下段则相当于第一个塔的提馏段。这合而成，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杂塔。样的塔称为复合塔或复杂塔。5/2/20244图图图图 -2-3-2-3 常压塔常压塔常压塔常压塔水水水水水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽水蒸汽原油原油气体烃气体烃汽油汽油煤油煤油轻柴油轻柴油重柴油重柴油常压重油常压重油5/2/202452.汽提塔和汽提段汽提塔和汽提段 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、柴油等产品之间只有精馏塔段而没有提馏段，侧线产品中必然会含有相有精馏塔段而没有提馏段，侧线产品中必然会含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的产率。因此，在常压塔外侧，而且降低了较轻馏分的产率。因此，在常压塔外侧，为三个侧线产品设提馏段。为三个侧线产品设提馏段。对石油精馏塔、提馏段的底部常常不设再沸器，对石油精馏塔、提馏段的底部常常不设再沸器，只需向底部吹入过热水蒸汽以降低塔内油汽分压，使只需向底部吹入过热水蒸汽以降低塔内油汽分压，使混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。这样做既混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。这样做既可达到分离要求，而且也很简便。这与精馏塔的提馏可达到分离要求，而且也很简便。这与精馏塔的提馏段在本质上有所不同，故经常不叫提馏段而称为汽提段在本质上有所不同，故经常不叫提馏段而称为汽提段。侧线汽提用的过热水蒸气量为侧线产品的段。侧线汽提用的过热水蒸气量为侧线产品的23（重）。（重）。5/2/20246 常压塔汽化段中未汽化的油料流向塔底，这部分常压塔汽化段中未汽化的油料流向塔底，这部分油料中还含有相当多的油料中还含有相当多的350 轻馏分。因此，在进料轻馏分。因此，在进料段以下也要有汽提段，在塔底吹人过热水蒸汽以使其段以下也要有汽提段，在塔底吹人过热水蒸汽以使其中的轻馏分汽化后返回精馏段，以达到提高常压塔拔中的轻馏分汽化后返回精馏段，以达到提高常压塔拔出率和减轻减压塔负荷的目的。塔底吹人的过热水蒸出率和减轻减压塔负荷的目的。塔底吹人的过热水蒸汽量一般为汽量一般为24（重）。常压塔底不可能用再沸器（重）。常压塔底不可能用再沸器代替水蒸汽汽提，因为常压塔底温度一般在代替水蒸汽汽提，因为常压塔底温度一般在350 左左右，如果用再沸器，很难找到合适的热源，而且再沸右，如果用再沸器，很难找到合适的热源，而且再沸器十分庞大，减压塔的情况也是如此。器十分庞大，减压塔的情况也是如此。由上述可见，常压塔不是一个完整精馏塔，由上述可见，常压塔不是一个完整精馏塔，它不具备真正的提馏段。它不具备真正的提馏段。5/2/202473.全塔热平衡全塔热平衡 全塔热平衡引出以下结果：全塔热平衡引出以下结果：过汽化度：为了使常压塔精馏段最低一个侧线以过汽化度：为了使常压塔精馏段最低一个侧线以下的几层塔板（在进料段之上）上有一定的液相回流下的几层塔板（在进料段之上）上有一定的液相回流以保证最低侧线产品的质量，原料油进塔后的汽化率以保证最低侧线产品的质量，原料油进塔后的汽化率应比塔上部各种产品的总收率略高一些，高出的部分应比塔上部各种产品的总收率略高一些，高出的部分称为过汽化量。过汽化量占进料的百分数称为过汽化称为过汽化量。过汽化量占进料的百分数称为过汽化度。常压塔的过汽化度一般为度。常压塔的过汽化度一般为24。（1）常压塔进料的汽化率至少应等于塔顶产品和）常压塔进料的汽化率至少应等于塔顶产品和个侧线产品的产率之和，否则不能保证要求的拔出率个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。或轻质油收率。（2）在常压塔只靠进料供热，而进料的状态（温）在常压塔只靠进料供热，而进料的状态（温度、汽化率）又已被规定的情况下，塔内的回流比实度、汽化率）又已被规定的情况下，塔内的回流比实际上就被全塔热平衡确定了。际上就被全塔热平衡确定了。5/2/202484.恒分子回流的假定完全不适用恒分子回流的假定完全不适用 在二元和多元精馏塔的设计计算中作出了恒分子在二元和多元精馏塔的设计计算中作出了恒分子回流的假设，即在塔内的汽、液相的摩尔流量不随塔回流的假设，即在塔内的汽、液相的摩尔流量不随塔高而变化。这个近似假设对原油常压精馏塔是完全不高而变化。这个近似假设对原油常压精馏塔是完全不适用的。这是因为：适用的。这是因为：（1）原油是复杂混合物，各组分的摩尔汽化潜热可）原油是复杂混合物，各组分的摩尔汽化潜热可以相差很远；以相差很远；（2）各组分的沸点相差几百度；）各组分的沸点相差几百度；（3）塔顶、塔底温差很大，常压塔可达）塔顶、塔底温差很大，常压塔可达250。5/2/20249三、分馏精确度三、分馏精确度1.分馏精确度的表示方法分馏精确度的表示方法（1）二元或多元组分的分馏精确度）二元或多元组分的分馏精确度 二元混合物的分馏精确度可用塔顶产物中二元混合物的分馏精确度可用塔顶产物中B和塔底和塔底产物中产物中A 的含量来表示（的含量来表示（A为轻组分，为轻组分，B为重组分）。为重组分）。（2）石油馏分的分馏精确度）石油馏分的分馏精确度 对于石油精馏塔中相邻两个馏分之间的分馏精确对于石油精馏塔中相邻两个馏分之间的分馏精确度，通常用这两个馏分的馏分组成或蒸馏曲线（一般度，通常用这两个馏分的馏分组成或蒸馏曲线（一般是恩氏蒸馏曲线）的相互关系来表示。是恩氏蒸馏曲线）的相互关系来表示。5/2/202410 如图如图如图如图-2-4所示，倘若较重馏分的初馏点高于较所示，倘若较重馏分的初馏点高于较轻馏分的终馏点，则两个馏分之间有些轻馏分的终馏点，则两个馏分之间有些“脱空脱空”，则称，则称这两个馏分之间有一定的这两个馏分之间有一定的“间隙间隙”。间隙可以下式表示：。间隙可以下式表示：恩氏蒸馏（恩氏蒸馏（0100）间隙）间隙t0H-t100L t0H 重馏分的初馏点重馏分的初馏点t100L轻组分的终馏点轻组分的终馏点 它们的间隙越大，表明分馏精确度越高。当它们的间隙越大，表明分馏精确度越高。当t0H t n，5/2/202432因因因因 Q Q入入入入，n n Q Q出出出出，n nl令令 Q n=Q入，入，n -Q出，出，n 千焦千焦/时时l 则则Q n就是液相回流就是液相回流L n-1在第在第n板上汽化板上汽化所取走的热量，称为所取走的热量，称为n板上的回流热。显然板上的回流热。显然 L n-1 Q n/（h V L n-1,t n-h L L n-1,t n 1)千摩千摩/时时l 上式是上式是L n-1第第n-1板下的液相负荷。板下的液相负荷。l第第n板上的汽相负荷板上的汽相负荷l V n=D+M+G+S+L n-1 千摩千摩/时时5/2/202433（2）柴油抽出板（第）柴油抽出板（第m-1板）下的板）下的V m和和L m-1 在在图图图图 -2-12 作隔离体系作隔离体系的热平衡，进出体系的热平衡，进出体系的的热量：热量：Q入，入，m=D h DV,t F+M h MV,t F+G h GV,t F+S h SV,t F=Q入，入，n千焦千焦/时时 Q出，出，m=D h DV,t m+M h MV,t m+G h GV,t m+S h SV,t m 千焦千焦/时时令令m板上的回流热为板上的回流热为Q m，则则 Q m Q入，入，m-Q出，出，m。5/2/202434从第从第从第从第m-1m-1板流至第板流至第板流至第板流至第mm板的液相回流量为板的液相回流量为板的液相回流量为板的液相回流量为l L m-1 Q m/（h V L m-1,t m h L L m-1,t m 1)千摩千摩/时时l由由 Q m Q入，入，m Q出，出，m；l Q n Q入，入，n Q出，出，n；l Q入，入，m Q入，入，n；l又因又因 t m t n;l 所以所以 Q出，出，m Q nl 即自汽化段以上，沿塔高上行，须由塔板即自汽化段以上，沿塔高上行，须由塔板上取走的回流热逐板增大。上取走的回流热逐板增大。l 即即L m-1 L n-15/2/202435（3）结论）结论 沿着石油精馏塔自下而上分析，各层塔板上的油沿着石油精馏塔自下而上分析，各层塔板上的油料愈来愈轻，平均分子量愈来愈小，其摩尔汽化潜热料愈来愈轻，平均分子量愈来愈小，其摩尔汽化潜热也不断减小；但每层板上的回流热却愈来愈大。由此也不断减小；但每层板上的回流热却愈来愈大。由此可以判断：以摩尔表示的液相回流量沿塔高自下而上可以判断：以摩尔表示的液相回流量沿塔高自下而上是逐渐增大的，即是逐渐增大的，即 L n L n-1 L m L m-1 5/2/202436表表表表-2-4 -2-4 几种烃的汽化潜热几种烃的汽化潜热几种烃的汽化潜热几种烃的汽化潜热烃烃正已正已烷烷正十二正十二烷烷环已环已烷烷甲基甲基环已环已烷烷苯苯异丙异丙苯苯分子量分子量86.172170.3384.1698.1878.1120.19汽化潜热汽化潜热千焦千焦/千摩千摩288643917630093317353076437541 表表-2-4 说明烃类的摩尔汽化潜热随其分子量的增大而增大。说明烃类的摩尔汽化潜热随其分子量的增大而增大。5/2/202437 再分析汽相负荷：再分析汽相负荷：自第自第n板上升的汽相负荷应为板上升的汽相负荷应为 V n=D+M+G+S+L n-1 千摩千摩/时时 自第自第m板上升的汽相负荷应为板上升的汽相负荷应为 V m=D+M+G+S+L m-1 千摩千摩/时时因因 L n-1 V n和液相回流的变化规律相同，以摩尔流量表示的汽相和液相回流的变化规律相同，以摩尔流量表示的汽相负荷也是沿塔高自下而上增大的。负荷也是沿塔高自下而上增大的。5/2/2024384.经过侧线抽出板时汽、液相负荷的变化经过侧线抽出板时汽、液相负荷的变化 以柴油侧线抽出板以柴油侧线抽出板m-1板为例。仍用板为例。仍用图图图图 -2-12，对隔离体系，对隔离体系作热平衡。先不计回流，则作热平衡。先不计回流，则 Q入，入，m-1 Q入，入，n=Q入，入，m 千焦千焦/时时Q出，出，m-1=D h DV,t m-1+M h MV,t m-1+G h GL,t m-1+S h SV,t m-1 千焦千焦/时时便于分析，上式可写成：便于分析，上式可写成：Q出，出，m-1=D h DV,t m=1+M h MV,t m-1+G h GV,t m-1+S h SV,t m-1 G（h GV,t m-1 h GL,t m 1)千焦千焦/时时第第m-1板上的回流热板上的回流热 Q m-1 Q入，入，m-1 Q出，出，m-1 千焦千焦/时时所以由第所以由第m-2板流至第板流至第m-1板的液相回流量为板的液相回流量为 L m-2 Q m-1/（h V L m-2,t m-1 h L L m-2,t m 2)千摩千摩/时时5/2/202439 由此又可得一结论：由此又可得一结论：沿塔高自下而上，每经过一沿塔高自下而上，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。以认为等于侧线抽出量。对侧线抽出板上的汽相负荷来说，情况与液相负对侧线抽出板上的汽相负荷来说，情况与液相负荷有所不同。柴油抽出板上的汽相负荷为荷有所不同。柴油抽出板上的汽相负荷为 V m-1=D+M+S+L m-2 千摩千摩/时时与前面与前面V m相比，相比，V m-1中减少了中减少了G，但是，但是L m-2 比比L m-1却除了因塔板温降而引起的少量增加外，还增加了一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个突增量，这个突增量正好相当于G。因此，在经过。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，而侧线抽出板时，虽然液相负荷有一个突然的增量，而汽相负荷却仍然只是平缓地增大。汽相负荷却仍然只是平缓地增大。5/2/2024405.塔顶第一、二层塔板之间的汽、液相负荷塔顶第一、二层塔板之间的汽、液相负荷图图图图 -2-13-2-13 塔顶部的汽、液相负荷塔顶部的汽、液相负荷塔顶部的汽、液相负荷塔顶部的汽、液相负荷D+L0+SD+SD S L0L0,t0L1t1t2125/2/202441 图图-2-13 示出塔顶部的物流及其温度。示出塔顶部的物流及其温度。令令Q2为第为第2板上的回流热，板上的回流热，Q1为第为第1板上的回流热。在不设板上的回流热。在不设循环回流时，循环回流时，Q就是全塔回流热。则从第一板流至第二板的回就是全塔回流热。则从第一板流至第二板的回流量为流量为 L 1 Q 2/（h V L 1,t 2 h L L 1,t 1)千摩千摩/时时塔顶冷回流量为塔顶冷回流量为 L 0 Q 1/（h V L 0,t 1 h L L 0,t 0)千摩千摩/时时由于相邻两板温差不大，可近似地认为由于相邻两板温差不大，可近似地认为Q2 Q1，t2 t1，又可以，又可以简化地认为简化地认为h VL1,t2 h VL0,t1.。比较以上两式，可以看到由于。比较以上两式，可以看到由于t0明明显低于显低于t1，故，故h LL0,t0也也 明显小于明显小于h LL1,t0,结果是结果是 L1 L0。即：沿塔高自下而上，液相回流逐板增大，至第二板上达到最即：沿塔高自下而上，液相回流逐板增大，至第二板上达到最大，而到第一板上则有一明显的突降。大，而到第一板上则有一明显的突降。汽相负荷：汽相负荷：V1=D+S+L0 千摩千摩/时时 V2=D+S+L1 千摩千摩/时时显然显然 V2 V1即：在从第二板进入第一板后，汽相负荷也有一明显的突降。即：在从第二板进入第一板后，汽相负荷也有一明显的突降。5/2/202442 原油精馏塔内的汽、液相负荷分布规律可归纳如下：原油精馏塔内的汽、液相负荷分布规律可归纳如下：原油进入汽化段后，其汽相部分进入精馏段。原油进入汽化段后，其汽相部分进入精馏段。（1）自下而上，液相回流逐渐增大，因而汽相负荷也不断增大；）自下而上，液相回流逐渐增大，因而汽相负荷也不断增大；（2）到塔顶第一、二层塔板之间，汽相负荷达到最大值，经第）到塔顶第一、二层塔板之间，汽相负荷达到最大值，经第一板后，汽相负荷显著减小；一板后，汽相负荷显著减小；（3）从塔顶送入的冷回流自上而下流经第一板后，冷回流变成）从塔顶送入的冷回流自上而下流经第一板后，冷回流变成热回流，液相回流量有较大幅度的增加，达到最大值；热回流，液相回流量有较大幅度的增加，达到最大值；（4）这以后自上而下，液相回流量逐板减小；）这以后自上而下，液相回流量逐板减小；（5）每经过一层侧线抽出板，液相负荷均有突降；）每经过一层侧线抽出板，液相负荷均有突降；（6）到汽化段，如果进料没有过汽化量，则从精馏段末一层流）到汽化段，如果进料没有过汽化量，则从精馏段末一层流向汽化段的液相回流为零；向汽化段的液相回流为零；（7）汽提段，由上而下，液相和汽相负荷愈来愈小，其变化的）汽提段，由上而下，液相和汽相负荷愈来愈小，其变化的大小视流入液相携带的轻组分的多少而定。大小视流入液相携带的轻组分的多少而定。5/2/202443图图图图 -2-14-2-14 常压塔精馏段汽、液相负荷分布图常压塔精馏段汽、液相负荷分布图常压塔精馏段汽、液相负荷分布图常压塔精馏段汽、液相负荷分布图101020203030101020203030塔塔 板板 序序 号号液相回流液相回流汽相负荷汽相负荷汽相负荷与液相回流，千摩汽相负荷与液相回流，千摩/时时5/2/202444同学们上午好！同学们上午好！今天是2007年4月6日星期五第三教学周第九次课上次课我们讲的是常压塔的气液相负荷今天我们讲回流方式5/2/202445五、回流方式五、回流方式石油精馏塔与二元或多元系精馏塔的区别：石油精馏塔与二元或多元系精馏塔的区别：（1）处理量大；）处理量大；（2）回流比是由精馏塔的热平衡确定的，而不是由）回流比是由精馏塔的热平衡确定的，而不是由分馏精确度确定的；分馏精确度确定的；（3）塔内的汽、液相负荷沿塔高是变化的；）塔内的汽、液相负荷沿塔高是变化的；（4）沿塔高的温差比较大。）沿塔高的温差比较大。5/2/202446石油精馏塔的回流方式石油精馏塔的回流方式塔顶冷回流：低于泡点温度的回流。塔顶冷回流：低于泡点温度的回流。塔顶热回流：泡点温度的回流。塔顶热回流：泡点温度的回流。塔顶循环回流：塔顶液相抽出液相返回。塔顶循环回流：塔顶液相抽出液相返回。塔顶油气二级冷凝冷却：塔顶油气先冷到塔顶油气二级冷凝冷却：塔顶油气先冷到 饱和温度，在冷却到安全温度。饱和温度，在冷却到安全温度。中段回流：塔的中部液相抽出液相返回中段回流：塔的中部液相抽出液相返回。5/2/2024471.塔顶油汽二级冷凝冷却塔顶油汽二级冷凝冷却 二级冷凝冷却就是将塔顶油汽冷到基本上冷凝，二级冷凝冷却就是将塔顶油汽冷到基本上冷凝，即将回流部分泵送回塔顶，只有出装置的产品部分即将回流部分泵送回塔顶，只有出装置的产品部分才进一步冷却到安全温度以下。如才进一步冷却到安全温度以下。如图图图图747。二级冷凝冷却方案的优缺点：二级冷凝冷却方案的优缺点：（1）二级冷凝冷却方案所需的总传热面积比一级冷）二级冷凝冷却方案所需的总传热面积比一级冷凝冷却方案小得多；凝冷却方案小得多；（2）采用二级冷凝冷却方案时回到塔顶的是热回流，）采用二级冷凝冷却方案时回到塔顶的是热回流，故回流量比冷回流量多，输送回流所需的能耗也较大；故回流量比冷回流量多，输送回流所需的能耗也较大；（3）采用二级冷凝冷却方案时，流程较复杂。）采用二级冷凝冷却方案时，流程较复杂。5/2/202448图图图图 -2-15-2-15 二级冷凝冷却二级冷凝冷却二级冷凝冷却二级冷凝冷却冷冷凝凝器器回回流流罐罐产产品品罐罐冷冷却却器器常常压压塔塔5/2/202449图图图图 -2-16-2-16 塔顶循环回流塔顶循环回流塔顶循环回流塔顶循环回流2.塔顶循环回流塔顶循环回流塔顶产品塔顶产品t2,LCt15/2/202450 塔顶循环回流的工艺流程如塔顶循环回流的工艺流程如图图图图748所示。所示。循环回流的量可由下式计算：循环回流的量可由下式计算：LC=QC/(h L t1 h L t2)式中式中 LC 循环回流量，公斤循环回流量，公斤/时；时；QC 由由LC取走的回流热，千焦取走的回流热，千焦/时；时；h L t1，h L t2 LC在出塔和入塔温度下的液相焓值，千在出塔和入塔温度下的液相焓值，千焦焦/时。时。上式对于计算其它形式的循环回流同样适用。上式对于计算其它形式的循环回流同样适用。5/2/202451塔顶循环回流主要用在以下几种情况：塔顶循环回流主要用在以下几种情况：l（1）塔顶回流热较大；）塔顶回流热较大；l（2）塔顶馏出物中含有较多的不凝气；）塔顶馏出物中含有较多的不凝气；l（3）要求尽量降低塔顶馏出线及冷凝冷）要求尽量降低塔顶馏出线及冷凝冷却系统的流动压降，以保证塔顶压力不却系统的流动压降，以保证塔顶压力不致过高，或保证塔内有尽可能高的真空致过高，或保证塔内有尽可能高的真空度。度。5/2/202452 3.3.中段循环回流中段循环回流 循环回流如果设在精馏塔的中部，就称为中段循循环回流如果设在精馏塔的中部，就称为中段循循环回流如果设在精馏塔的中部，就称为中段循循环回流如果设在精馏塔的中部，就称为中段循环回流环回流环回流环回流。设置中段循环回流，是出于以下两点考虑：设置中段循环回流，是出于以下两点考虑：（1）如果在塔的中部取走一部分回流热，在设计时）如果在塔的中部取走一部分回流热，在设计时就可以采用较小的塔径，或者对某个生产中的精馏塔，就可以采用较小的塔径，或者对某个生产中的精馏塔，采用中段循环回流后可以提高塔的生产能力。图采用中段循环回流后可以提高塔的生产能力。图-2-17显示了采用中段循环回流前后塔内汽、液相负荷分显示了采用中段循环回流前后塔内汽、液相负荷分布的变化情况。布的变化情况。（2）石油精馏塔的回流热数量很大，如何合理回收）石油精馏塔的回流热数量很大，如何合理回收利用是一个节约能量的重要问题。利用是一个节约能量的重要问题。5/2/202453图图图图 -2-17-2-17 采用中段回流前后汽、液相负荷分布的变化采用中段回流前后汽、液相负荷分布的变化采用中段回流前后汽、液相负荷分布的变化采用中段回流前后汽、液相负荷分布的变化5/2/202454 设置中段循环回流时，还须考虑以下几个具体问设置中段循环回流时，还须考虑以下几个具体问题：题：（1）中段循环回流的数目。）中段循环回流的数目。（2）中段循环回流进出口的温差。）中段循环回流进出口的温差。（3）中段循环回流的进出口位置。）中段循环回流的进出口位置。由于以上两点考虑，大、中型石油精馏塔几乎都由于以上两点考虑，大、中型石油精馏塔几乎都采用中段循环回流。采用中段循环回流。思考题：为什么国内炼厂的常压塔过去几乎都只采用思考题：为什么国内炼厂的常压塔过去几乎都只采用塔顶冷回流？塔顶冷回流？5/2/202455表表 -2-5-2-5 几种常压塔的回流方案几种常压塔的回流方案几种常压塔的回流方案几种常压塔的回流方案 炼炼 厂厂上上 海海大大 庆庆胜胜 利利南南 京京日本某厂日本某厂加工原油加工原油大大 庆庆大大 庆庆胜胜 利利胜胜 利利轻质原油轻质原油各回流取各回流取热：热：塔顶冷回塔顶冷回流流21.246.544.756.7塔顶循环塔顶循环回流回流27.354.0一中循环一中循环回流回流31.031.023.610.825.8二中循环二中循环回流回流20.522.531.732.520.25/2/202456同学们上午好！l我们讲石油精馏塔操作条件的确定今天我们讲石油精馏塔操作条件的确定今天是是2007年年4月月9日，星期一日，星期一l第四教学周第四教学周 第第10次课。次课。l上次课我们讲了石油精馏塔的回流方式。上次课我们讲了石油精馏塔的回流方式。l今天今天。5/2/202457六、操作条件的确定六、操作条件的确定1.操作压力操作压力 原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。提高塔的操作压力的不利之处：提高塔的操作压力的不利之处：（1）精馏效率有所降低；）精馏效率有所降低；（2）塔顶冷凝冷却器的负荷增大；）塔顶冷凝冷却器的负荷增大；（3）由于加热炉的出口温度不能任意提高而使轻质油）由于加热炉的出口温度不能任意提高而使轻质油品的收率会受到影响。品的收率会受到影响。提高操作压力的有利之处提高操作压力的有利之处：（1）可以提高处理能力；可以提高处理能力；（2）操作温度提，有利于侧线馏分的热量的回收。）操作温度提，有利于侧线馏分的热量的回收。5/2/202458塔顶压力确定后，塔的各部位的压力也随之确定。塔顶压力确定后，塔的各部位的压力也随之确定。塔顶压力确定后，塔的各部位的压力也随之确定。塔顶压力确定后，塔的各部位的压力也随之确定。塔的各部位的操作压力与气流经塔板时所造成塔的各部位的操作压力与气流经塔板时所造成塔的各部位的操作压力与气流经塔板时所造成塔的各部位的操作压力与气流经塔板时所造成 的压的压的压的压降有关，油气自下而上流动，故塔内压力由下而上降有关，油气自下而上流动，故塔内压力由下而上降有关，油气自下而上流动，故塔内压力由下而上降有关，油气自下而上流动，故塔内压力由下而上逐渐降低，常压塔采用的各种塔板的压降大致如表逐渐降低，常压塔采用的各种塔板的压降大致如表逐渐降低，常压塔采用的各种塔板的压降大致如表逐渐降低，常压塔采用的各种塔板的压降大致如表7 71111所示。所示。所示。所示。由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压降由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压降由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压降由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压降通常为通常为通常为通常为0.034MPa0.034MPa，因此，由汽化段的压力即可推，因此，由汽化段的压力即可推，因此，由汽化段的压力即可推，因此，由汽化段的压力即可推算出炉出口的压力。算出炉出口的压力。算出炉出口的压力。算出炉出口的压力。5/2/202459表表表表 7 71111 各种塔板的压力降各种塔板的压力降各种塔板的压力降各种塔板的压力降塔塔 板板 类类 型型压压 力力 降，帕降，帕泡泡 罩罩500800浮浮 阀阀400 650筛筛 板板250 500舌舌 型型250 400金属破沫网金属破沫网150 2505/2/2024602.操作温度操作温度 从理论上说，在稳定操作的情况下，可以将精馏从理论上说，在稳定操作的情况下，可以将精馏塔内离开任一块塔板或汽化段的汽、液两相都看成处塔内离开任一块塔板或汽化段的汽、液两相都看成处于相平衡状态。于相平衡状态。汽相温度：该处油汽分压下的露点温度；汽相温度：该处油汽分压下的露点温度；液相温度：该处油汽分压下的泡点温度。液相温度：该处油汽分压下的泡点温度。实际上塔板上汽、液相未能达到相平衡状态。实际上塔板上汽、液相未能达到相平衡状态。汽相温度：高于露点温度；汽相温度：高于露点温度；液相温度：低于泡点温度。液相温度：低于泡点温度。求定各点的温度时要综合运用热平衡和相平衡两求定各点的温度时要综合运用热平衡和相平衡两个工具，用试差计算的方法。个工具，用试差计算的方法。5/2/202461（1）汽化段温度）汽化段温度 汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。已知汽化段和炉出口的操作压力，而且产品总收率或常压塔拔已知汽化段和炉出口的操作压力，而且产品总收率或常压塔拔出率和汽化率、汽提蒸汽量一定，就可以算出汽化段的油气分出率和汽化率、汽提蒸汽量一定，就可以算出汽化段的油气分压。进而作出图压。进而作出图751 图图751是进料在常压下的、在汽化段油汽分压下的以及是进料在常压下的、在汽化段油汽分压下的以及炉出口压力下的三条平衡汽化曲线。炉出口压力下的三条平衡汽化曲线。（2）塔底温度）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比汽化段温度低 510C5/2/202462图图图图 7 75151 进料的平衡汽化曲线进料的平衡汽化曲线进料的平衡汽化曲线进料的平衡汽化曲线5/2/202463（3）侧线温度）侧线温度 侧线抽出温度是未经汽提的侧线产品在该处的油汽分压下侧线抽出温度是未经汽提的侧线产品在该处的油汽分压下的泡点温度，它比汽提后的产品在同样条件下的泡点温度略低的泡点温度，它比汽提后的产品在同样条件下的泡点温度略低一点。一点。侧线温度的计算用猜算法。先假设侧线温度侧线温度的计算用猜算法。先假设侧线温度tm，作适当的隔，作适当的隔离体系热平衡，求出回流量，算得油气分压，在求出该油气分离体系热平衡，求出回流量，算得油气分压，在求出该油气分压下的泡点温度压下的泡点温度tm。tm应与假设应与假设tm相等否则重新假设。相等否则重新假设。a.计算侧线温度时，最好从最低的侧线开始；计算侧线温度时，最好从最低的侧线开始；b.须分析一下侧线抽出板上的汽相的组成情况。须分析一下侧线抽出板上的汽相的组成情况。5/2/202464（4）塔顶温度）塔顶温度 塔顶温度是塔顶产品在其本身油汽分压下的露塔顶温度是塔顶产品在其本身油汽分压下的露点温度。塔顶流出无包括塔顶产品、塔顶回流蒸汽、点温度。塔顶流出无包括塔顶产品、塔顶回流蒸汽、不凝气和水蒸汽。塔顶回流量需要通过假设塔顶温度不凝气和水蒸汽。塔顶回流量需要通过假设塔顶温度作全塔热平衡才能求得。算出油气分压后，求出塔顶作全塔热平衡才能求得。算出油气分压后，求出塔顶产品在此油气分压下的露点温度，以此校核假设的塔产品在此油气分压下的露点温度，以此校核假设的塔顶温度。原油初馏塔、常压塔的塔顶不凝气很少，可顶温度。原油初馏塔、常压塔的塔顶不凝气很少，可忽略不计。但是塔顶温度要乘以忽略不计。但是塔顶温度要乘以97作为塔顶温度。作为塔顶温度。在确定塔顶温度以后还要校核在塔顶温度下，水在确定塔顶温度以后还要校核在塔顶温度下，水蒸汽会不会冷凝，若水蒸气的分压高于水在塔顶的饱蒸汽会不会冷凝，若水蒸气的分压高于水在塔顶的饱和蒸汽压，水就会冷凝。和蒸汽压，水就会冷凝。5/2/202465（5）侧线汽提塔塔底温度）侧线汽提塔塔底温度 当用水蒸汽汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出当用水蒸汽汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低温度约低 8 10 C，有的也可能低得更多些。当需要，有的也可能低得更多些。当需要严格计算时，可以根据汽提出的轻组分的量通过热平严格计算时，可以根据汽提出的轻组分的量通过热平衡计算求取。衡计算求取。当用再沸器时，其温度为该处压力下侧线产品的当用再沸器时，其温度为该处压力下侧线产品的泡点温度，此温度有时可高出该侧线抽出板温度几十泡点温度，此温度有时可高出该侧线抽出板温度几十度。度。5/2/202466图图图图 -2-20-2-20 汽提蒸汽用量（四层汽提塔板）汽提蒸汽用量（四层汽提塔板）汽提蒸汽用量（四层汽提塔板）汽提蒸汽用量（四层汽提塔板）3.汽提水蒸汽用量汽提水蒸汽用量 汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，其关系大致如关，其关系大致如图图752。5/2/202467