石油蒸馏过程课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 石油蒸馏过程,Crude oil Distillation,辽宁石油化工大学,石油化工学院,赵德智,1,蒸馏,原理,：按其组分沸点的不同而达到分离的目的,一、蒸馏操作基本类型,炼厂蒸馏操作的三种基本类型,:,闪蒸,平衡汽化,简单蒸馏,渐次汽化,精馏：连续式和间歇式,2,1,闪蒸,平衡汽化,在闪蒸过程中，气、液两相有足够的时间密切接触，达到平衡状态，则称为平衡汽化,气相产物中含较多的低沸点组分，液相产物中含较多的高沸点组分。但所有组分都同时存在于气、液相中，而两相中的每一个组分都处于平衡状态，因此这种分离是比较粗略的,3,2,简单蒸馏,渐次气化,产生的微量蒸气的组成是不断变化的,釜底残液只与瞬时产生的汽相成平衡，而不是与前面产生的全部汽相成平衡。,从本质上看，简单蒸馏过程是由无数次平衡汽化所组成的，是渐次气化过程,简单蒸馏的分离精确度要高于平衡汽化,只能用于分离要求不太严格的场合,4,3,精馏,汽化段、精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔板或填料,塔顶冷回流：轻组分浓度高、温度低,塔底气相回流：轻组分浓度低、温度高,建立起浓度梯度和温度梯度,+,接触设施,精馏过程顺利进行的必要条件,5,二、,石油及石油馏分的蒸馏曲线,恩氏蒸馏,(ASTM),曲线,实沸点蒸馏,(BTP),曲线,平衡气化,(EFV),曲线,馏出温度和馏出体积百分率的关系曲线,6,1,、石油及其馏分蒸馏曲线,恩氏蒸馏,(ASTM),实沸点蒸馏,(TBP),平衡汽化,(EFV),本质,简单蒸馏,间歇精馏,闪蒸,测定,条件,规格化的仪器和在规定的实验条件下,规格化蒸馏设备,(17,块理论板,),中和规定条件下,在一定压力、温度下,分离,效果,基本无精馏作用，不能显示各组分的沸点,分离效果好，可大体反映各组分沸点的变化,受气液相平衡限制,分离效果差,仅相当于一块塔板的分离能力,用途,反映油品的汽化性能，用于计算其它物性参数,主要用于原油评价,可以确定在不同汽化率的温度或某温度的汽化率,7,2,、蒸馏曲线比较,TBP,曲线,ASTM,曲线,EFV,曲线,曲线斜率：,TBPASTMEFV,蒸馏方式分离效率差别,8,TBP,曲线,ASTM,曲线,EFV,曲线,要得到相同汽化率,t,TBP,t,ASTM,t,EFV,采用,EFV,减轻了加热设备的负荷,9,3,、蒸馏曲线换算,油品蒸馏所得三种蒸馏曲线的工作量有很大差别，平衡汽化的工作量最大，恩氏蒸馏最小,计算加热炉炉管和转油线中的汽化率；精馏塔的进料段温度和侧线抽出温度的确定等，还会遇到不同压力或减压下的平衡汽化问题，这方面数据则更缺乏,但在工艺过程的设计计算中常常会遇到平衡汽化的问题,三种蒸馏曲线的换算主要求助于经验方法,使用这些经验图表时必须严格注意它们的适用范围及可能的误差，尽量采用实测数据,换算图表一般都是以体积分数来表示收率,油料在较高温度下有裂化现象，凡恩氏蒸馏温度高于,246,，,必须进行温度校正,lg,t,实际,=t+D,10,（,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压力下平衡汽化曲线,（,5,）,常压与减压下平衡汽化曲线的换算,常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算,常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算,常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算,11,(1),常压蒸馏曲线的相互换算,恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线的互换常压下恩氏蒸馏曲线与实沸点曲线的互换可借助于图,7-12,和图,7-13,。这两张图适用于：特性因数,K,11.8,沸点低于,427,的油品。,12,换算步骤：,A,、对恩氏蒸馏数据作裂化校正；,B,、求恩氏蒸馏曲线各段温差,(0,10%,、,10,30%,、,90,100%),；,C,、由图,7-13,，将恩氏蒸馏曲线各段温差换算为实沸点蒸馏曲线各段温差；,D,、由图,7-12,，将恩氏蒸馏,50%,点温度换算为实沸点蒸馏,50%,点温度,;,E,、由实沸点蒸馏,50%,点为基点，求实沸点蒸馏曲线各点温度。,13,【,例,1】,某轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下：,将其换算为常压下实沸点蒸馏数据。,解：裂化校正，如,10%,馏出温度,246,，需校正。,lg,D,0.00852258-1.691,0.50716,t,10,258,D,258,1g0.50716,261.2,校正后恩氏蒸馏数据为：,馏出，,%(V),0,10,30,50,70,90,100,温度，,239,258,267,274,283,296,306,馏出，,%(V),0,10,30,50,70,90,100,温度，,239,261.2,270.8,278.4,288.3,302.8,314.2,14,由恩氏蒸馏温差从,Fig.7-13,求实沸点温差,曲线段,恩氏蒸馏温差，,实沸点蒸馏温差，,0,10%,22.2,38,10,30%,9.6,18.9,30,50%,7.6,13,50,70%,9.9,15.4,70,90%,14.5,18.6,90,100%,11.4,13,15,由,Fig.7-12,确定实沸点蒸馏,50%,点温度,得恩氏蒸馏,50%,温度与实沸点蒸馏,50%,温度差值为,4,则实沸点蒸馏,50%,点温度,278.4+4,282.4,由实沸点蒸馏,50%,温度推算其它各点温度,30%,点,282.4,13,269.4,10%,点,269.4,18.9,250.5,0%,点,250.5,38,212.5,70%,282.4,13.4,295.8,90%,295.8,18.6,314.4,100%,314.4,13,327.4,16,5.,油,-,水不互溶体系的气,-,液平衡,进入装置的原油总是带有或多或少的水分；,在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸汽以降低油气分压，帮助它汽化；,塔顶的汽相馏出物往往在水蒸汽的存在下冷却；,侧线汽提塔中吹入过热水蒸气汽提。,这些情况可归纳成三种类型：,过热水蒸汽存在下油的汽化；,饱和水蒸汽存在下油的汽化；,油气水蒸汽混合物的冷凝,17,1,、过热水蒸汽存在下油的汽化,特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在,作用：过热水蒸汽的作用在于降低油气分压以降低它的沸点。,P,P,A,P,S,只有,A,一个液相，且与汽相平衡，,P,A,P,A,o,P,P,A,o,P,S,如果体系,P,恒定，且无水蒸汽存在：,在,P,A,o,P,时,A,才沸腾,减压塔底、常压塔底吹入过热水蒸气；,常、减压塔的侧线汽提塔和某些溶剂回收过程所用汽提塔均属此类。,18,1,、过热水蒸汽存在下油的汽化,特点：水蒸汽始终于过热状态，液相无水存在,作用：过热水蒸汽的作用在于降低油气分压以降低它的沸点。,P,P,A,P,S,只有,A,一个液相，且与汽相平衡，,P,A,P,A,o,P,P,A,o,P,S,如果体系,P,恒定，且无水蒸汽存在：,在,P,A,o,P,时,A,才沸腾,减压塔底、常压塔底吹入过热水蒸气；,常、减压塔的侧线汽提塔和某些溶剂回收过程所用汽提塔均属此类。,19,如果体系中的物料不是纯物质,A,，而是石油馏分,P,o,0,f,(,T,0),当,T,一定时，,P,o,0,不是一个常数而是随着,e,的而，即,e,，汽,化每,1mol,油所需的水蒸汽,mol,数要,。,P,-,T,-,e,相图,20,若,p,o,0,1,p,不需要水蒸汽的帮助。,若,p,o,0,1,p,需要水蒸汽的帮助。,p,p,o,0,1,+,p,s,1,21,2,、,饱和水蒸汽存在下油的汽化,特点,：汽相为水蒸气和油气组成的均匀相；,液相中则是不互溶的水相和油相；,当温度升高到,t,0,时：,P,o,0,P,S,0,P,油和水同时开始气化,油汽化,蒸气压,t,0,不变,P,o,0,P,S,0,P,汽化无法继续,t,汽化又能继续进行,过程一直持续到液相中的水全部汽化为止,含水原油在换热器中加热气化,22,3,、油气水蒸气混合物的冷凝,若油气和水蒸气都处于过热状态：,P,0,P,S,P,；,t,=,t,1,，,P,o,P,o,0,， 开始出现,液相,(,油先冷凝,),当,t,t,2,时，,P,S,0,P,S,水汽开始冷凝,油气和水气在同一时间冷凝完毕,油气水蒸气混合物的冷凝实际上就是在水蒸气存在下油气化的逆过程,23,7.3,石油精馏塔,一、石油精馏过程的特点,1,、复杂系精馏,2,、产品也是复杂混合物,3,、处理量大,4,、严格要求安全可靠性,5,、尽可能降低生产成本,(1),原油是复杂的混合物,组成至今无法完全准确地测定，不可能按组分要求来分离产品。,(2),精馏原料的沸程很宽,对原油而言，甚至在高真空条件下，还有许多重组分不能汽化。,24,二、常减压蒸馏流程,常减压工艺动态流程,25,减压炉,常减压工艺流程,初馏塔,常压炉,常压塔,汽提塔,减压塔,26,三、石油精馏塔的工艺特征,27,1,、复合塔结构,2,、设置汽提段和汽提塔,3,、全塔热平衡,(1),限定最高入口温度,(2),基本固定的供热量,(3),进料应有适当的过汽化率,(4),恒分子回流的假定完全不适用,需要,n-1,个精馏塔才能把原料分割成,n,个产品,过量的汽化百分率称为过汽化率,使化段内有一定的内回流，以保证其分馏效果,28,四、分馏精确度,1,、表示方法,采用蒸馏曲线之间的间隔和重叠来表示,间隙，分馏精确度,重叠值，分馏精确度,29,2,、精确度与回流比、塔板数的关系,(1),分离难易程度的表示方法,对二元和多元物系：,分离的难易程度可以用组分间的相对挥发度来表示。,对石油馏分的精馏：,采用两馏分的恩氏蒸馏,50%,点温度之差,t,50,来表示。,(2),回流比和塔板数估算,图,7-39,和图,7-40,30,3,、实沸点切割点和产品收率,在原油的实沸点曲线上即可查得相应的产品收率。,31,五、石油精馏塔的汽液相负荷分布规律,(1),沿塔高的温度分布：自下而上有一个递减的温度梯度，随塔高度增加，需取走的回流热也增大。,(2),物性变化：沿塔高上升油品的密度逐渐减小，其摩尔汽化潜热也减小。,对热回流而言：,回流量回流热,/,油品,32,1,、塔顶气、液负荷,(1),进出体系的热量,先不考虑塔顶回流，则进入该隔离体的热量,Q,为,离开隔离体系的热量,Q,出为：,(2),塔顶回流量,令：,Q,Q,入,Q,出，,kJ/h.,33,Q-,全塔回流热,(3),塔顶气相负荷,V,1,L,0,D,S,，,Kmol/h,34,2,、气化段气、液负荷,如果忽略过气化量，则气化段液相负荷（精馏段最低一层塔板,n,流下的液相回流量）为：,气相负荷：,Ln=0,35,3,、,最低侧线抽出板下方的气、液负荷,如图,7-44,中隔离体系,I,，暂不计液相回流,L,n-1,。,(1),隔离体系,I,进出隔离体系,I,的热量,第,n,块板液相负荷,在精馏过程中，沿塔自下而上有一温度梯度，,t,F,t,n,Q,入，,n,Q,出，,n,令：,Q,n,=,Q,入,，,n,Q,出，,n,KJ/h,36,则,Q,n,就是液相回流,L,n-1,在第,n,板上气化取走的热量，称为,n,板上的回流热，所以其回流量为：,可见，即使在气化段处没有液相回流，气化段上方的塔板上已有回流出现，使,t,F,的上升蒸气在第,n,板上降低到,t,n,。,分母实际上是该回流在温度,tn,时的摩尔气化潜热和回流由,t,n-1,升温至,t,n,时吸收的显热所组成。,37,第,n,块板汽相负荷,于是，第,n,板上的气相负荷为,：,(2),隔离体系,进出体系,II,的热量,再取第,n,板上面，最低侧线下方一层塔板,m,，和隔离体系,，并作热平衡。进出该隔离体的热量如下：,Q,入，,m,Q,入，,n,kJ/h,38,第,m,块板的液相负荷,令：,Q,m,=,Q,入，,m,Q,出，,m,kJ/h,为,m,板上的热回流,而,Q,n,=,Q,入,，,n,Q,出，,n,kJ/h,因,t,m,t,n, Q,出，,m,Q,出，,n, Q,m,Q,n,由此可知：,自气化段开始，沿塔高上行，必由塔板上取走的回流热逐渐,。,从第,m-1,板流至第,m,板的液相回流量为,：,分母项仍可看作回流,L,m,1,的摩尔蒸发潜热与由,t,m,降至,t,m-1,显热之和,对比,L,n-1,和,L,m-1,两式的分母项，分母项基本上是该板上回流的千摩尔汽化潜热,39,烃类的摩尔气化潜热随着分子量和沸点的而，因此,，,L,n-1,式分母,L,m-1,式分母，故有：,L,m,1,L,n-1,第,m,块板气相负荷,自第,m,板上升的气相负荷应该为：,将式,V,n,与,V,m,相比，既然有,L,n-1t,0,46,式中,Q,1,、,Q,2,为第一层、第二层塔板上的回流热，如果未设中段循环回流,，,Q,1,等于全塔回流热,。,若相邻两层塔板的温降不大，回流热的增长不多，液相组成和蒸发潜热变化不会显著。可近似认为,：,t,1,t,2,Q,1,Q,2,h,V,L0,t1,h,L,L1,t2,但是，明显地有,t,0,t,1,，,所以比较,L,1,、,L,0,两式有,：,L,1,L,0,V,1,D,S,L,0,kmol/h V,2,D,S,L,1,kmol/h,V,2,V,1,在塔顶第一块板和第二块板之间，气、液负荷达到最大值，越过塔顶第一块板后，气、液负荷急剧。,47,6,、石油精馏内汽、液负荷分布规律,从汽化段开始，气、液负荷沿塔高而逐渐；,液相负荷在每经过一个侧线抽出板时有一个突增量，突增量等于侧线抽出量；而气相负荷仍然平缓；,气、液相负荷在塔顶第一块板和第二块板之间达到最大值，越过塔顶第一块板后，气、液负荷急剧。,48,石油精馏内汽、液负荷分布规律,实线是无中段回流；虚线是有中段回流,液相回流,汽相负荷,汽（液）相负荷,49,六、回流方式,1,、冷回流,(1),方式 ：,将部分塔顶产品以过冷液体,状态打入塔顶，提供塔内回,流，保证产品质量。冷回流,入塔后，吸热升温气化，再,从塔顶引出。,50,(2),特点：,冷回流的吸热量全塔总剩余热,(,回流热,),回流热一定，冷回流温度，用量。,一般汽油的冷回流温度为,30,40,。,2,、热回流,(1),方式：如图所示。,塔有部分冷凝器，将塔顶蒸气部分冷凝成液体作回流。,(2),特点：,回流温度塔顶温度,。,51,3,、塔顶二级冷凝冷却,(1),方式,二级冷凝冷却方式如图所示,(2),回流量,回流温度：热回流二级冷凝冷却冷回流,回流量：热回流二级冷凝冷却冷回流,(3),优点,总传热面积可以减少。,(4),缺点,流程复杂、回流液输送量大，操作费用增加。,一级冷凝时，因油气、水蒸气基本全部冷凝，集中大部分热负荷，,t,m,大，,K,高，,A,小。二级冷却时，虽,t,m,较小，但产品也少，,Q,减少，,A,也就小。,52,3,、塔顶循环回流,(1),方式：如图所示。,(2),优点,有利于热量的回收，减少塔顶换热设备的负荷；,可减少塔顶馏出管线的流动压降。,(3),缺点,降低了塔的分馏能力,53,5,、中段循环回流,(1),方式：如图所示。,(2),优点,回流热从高温部位取出，利用充分回收热能；,使分馏塔的气、液相负荷沿塔高均匀分布；,(3),缺点,流程复杂，设备投资增加；,降低了塔板效率；,流体输送量大，动力消耗增加。,54,有中段循环回流的塔内汽液相负荷,液相回流,汽相负荷,汽（液）相负荷,55,七、操作条件的确定,1,、气提蒸气用量,(1),目的,侧线产品汽提,常压塔底汽提,减压塔底汽提,(2),采用过热水蒸汽,驱除产品中的低沸点组分，产品的闪点，改善分馏精确度。,塔底重油中,350,以前馏分的含量，直馏轻质油品的收率，减压塔的负荷。,汽化段的油汽分压，尽量减压塔的拔出率。,56,原因,用过热水蒸汽的主要目的是防止冷凝水带入塔内。,工况条件,压力为,300,400kPa,；温度为,400,450,过热水蒸气。,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关，其关系大致如图,7-52,。,57,2,、操作压力,(1),压力对石油精馏过程的影响,(2),塔操作压力的确定,塔顶,塔顶压力产品罐内压力管线阻力管件阻力冷却设备阻力,塔内,塔内压力塔顶压力塔板的压力降,58,59,3,、操作温度,(1),汽化段,(,进料段,),温度,过汽化率常以进塔原料的百分数表示，一般推荐常压塔为,2,4,(,重,),，减压塔为,3,6,(,重,),。,汽化段的汽化率,e,F,(,体积汽化率,),汽化率塔顶产品产率侧线产品产率过汽化率,60,汽化段油气分压,P,O,61,作,p,-,T,-,e,相图,根据原料油的性质以及常压下的平衡汽化数据，在,p,-,T,-,e,坐标纸上作出原料油的,p,-,T,-,e,相图。,汽化段的,t,F,由,e,F,、,P,O,在,p,-,T,-,e,相图上求出汽化段的温度。,P,O,e,F,焦点,P,t,62,确定加热出口温度,A,、汽化段进料焓,B,、炉出口压力,t,1,t,2,h,1,h,2,h,F,t,出,h,t,63,C,、求炉出口温度,t,出,由经验假设两炉出口温度。,设炉出口温度,t1,：由,p,出、,t1,，求出汽化率,e1,和焓,h1,。,再设炉出口温度,t2,t1,(10,15),：由,p,出、,t2,，求出汽化率,e2,和焓,h2,利用图解法求出,t,出,64,校核炉出口温度,t,出,由原油的最高加热温度校核,t,出,是否在适宜的范围内。,若不在适宜的温度范围内，要调节汽提蒸汽的用量。,原料油,生产方案,适宜温度，,原油,(,常压蒸馏,),般煤,360,365,一般产品,265,370,重油,(,减压蒸馏,),润滑油型,390,400,燃料型,400,410,65,(2),塔底温度,一般采用经验数据：,常减压塔,塔底温度,T,汽化段温度,5,（,17,）,催化裂化分馏塔,塔底温度,T,375,380,66,(3),侧线温度,侧线温度的计算要用试差法：,假设侧线温度,t,m,；,作隔离体系，根据热平衡求内回流量；,求侧线产品的油气分压。,油品分馏塔侧线温度：是未经汽提的侧线产品在该侧线处油气分压下平衡汽化泡点温度,67,求该抽出板处油气分压下的泡点温度,tm,；,可由侧线抽出产品常压下的平衡汽化数据、侧线产品的性质，在,p,-,T,-,e,坐标纸上作出,p,-,T,-,e,相图。,泡点温度相当于汽化率为零时的温度。,比较,tm,、,tm,，若,tmtm,，则停止试差，否则用,tm,重复、等试差计算过程。,说明：,A,、计算侧线抽出温度时，最好从最低侧线开始，比较方便；,B,、侧线产品的油气分压即是该抽出板上内回流的蒸汽压；,C,、温度初值的取值原则,68,(4),塔顶温度,假设塔顶温度初值,t,t,；,作全塔热平衡，计算塔顶回流量；,求塔顶油汽化压；,求塔顶温度,t,t,；,由塔顶产品在常压下的平衡汽化数据、塔顶产品的性质，在,p,-,T,-,e,坐标纸上作出,p,-,T,-,e,相图。,塔顶产品在该处油气分压下平衡汽化的露点温度。,露点温度相当于汽化率为,100%,时的温度。,69,7.4,石油精馏塔的工艺计算,一、基础数据,1,、原料油的性质：相对密度、粘度、特性因数、实沸点蒸馏数据；,2,、处理量及年开工时间；,3,、加工方案及产品的质量要求；,4,、汽提蒸汽的温度及压力,工艺计算的主要任务是：,确定塔的主要操作条件；,计算塔的主要工艺尺寸。,70,二、设计计算步骤,1,、根据实沸点蒸馏数据绘出曲线，再按产品要求确定产品收率，作出物料平衡。,2,、根据产品切割方案，利用实沸点蒸馏曲线，计算各馏分的基础数据。,3,、选定各段塔板数，塔板型式，确定塔板压降。根据选定或结出的塔顶压力，定出汽化段压力。,71,4,、根据推荐的经验值确定过汽化率及塔底汽提蒸汽量，计算汽化段温度。,5,、根据经验值，假设塔底、侧线温度，作全塔热平衡估算回流取热量。,6,、确定回流形式、中段回流数目、位置及回流热分配比例。,72,7,、自下而上作各段热平衡，用猜算法计算测线及塔顶温度，如与上述假设值不符，则重算。,8,、核算产品分馏精确度，重新调整回流比或塔板数。,9,、由最大汽、液负荷计算塔径，作全塔汽、液负荷分布图。,73,7.5,减压蒸馏塔,减压蒸馏的核心设备：,减压精馏塔及其抽真空系统,减压塔的基本要求：,在尽量避免油料发生分解的前提下，尽可能多地提高成压拔出率。,一、减压精馏塔的工艺特征,1,、一般工艺特征,(1),降低从汽化段到塔顶的流动压降,(2),降低塔顶馏出管线的流动压降,(3),降低塔中的油气分压,(4),控制减压塔炉出口温度,74,7.5,减压蒸馏塔,(5),缩短渣油在塔内的停留时间,(6),采用多个中段循环回流,(7),塔板距大、数量少，汽化段和塔顶设有破沫网,(8),塔底液面与热油泵之间的高度差应大于,10,米,2,、润滑油型减压塔,(1),工艺特征,分离精确度要求较高,侧线数量多,75,7.5,减压蒸馏塔,(2),塔温的确定,侧线温度,取抽出板上总压的,30,50%,为该处的油气分压，计算该分压下侧线产品的泡点温度。,塔顶温度,一般比塔顶循环回流进塔温度高出,28,40,。,塔底温度,通常比汽化段的温度低,5,10,。,76,7.5,减压蒸馏塔,3,、,燃料型减压塔,燃料型减压塔只生产催化裂化或加氢裂化的原料。,(1),工艺特征,塔板数大幅度减少,内回流量大大减少, 不设侧线汽提塔,汽、液相负荷分布与常压塔有很大的不同,汽化段上面设有洗涤段,77,7.5,减压蒸馏塔,(2),塔温的确定,汽化段温度,塔底温度,侧线温度,二、抽真空系统,1,、抽真空系统的流程,78,7.5,减压蒸馏塔,三、蒸汽喷射器的工作原理,蒸气喷射器的基本工作原理：,利用高压水蒸气在喷射时形成,的抽力，将系统中的气体抽出形成,真空。,79,7.5,减压蒸馏塔,四、真空度极限,1,、真空极限产生的原因,水在其温度下有一定饱和蒸气压，所以冷凝器中总是会有若干水蒸气。,理论上冷凝器中的残压，最低等于该处温度下水的饱和蒸气压。,2,、塔顶实际残压,塔顶残压水饱蒸汽压不凝气分压管线、冷凝器压降,80,7.5,减压蒸馏塔,3,、增压喷射泵,(1),目的,打破水的饱和蒸汽的对塔顶残压的限制。,(2),方式,在减压塔顶馏出物进入第一个冷凝器之前，再安装一台蒸气喷射器使馏出气体增压,(3),原理,由于增压喷射器直接与减压塔顶馏出线直接联接，所以塔顶真空度就不受水温限制。,81,7.5,减压蒸馏塔,(4),效果,减顶残压等于增压泵所能形成的残压加上馏出线压降。,塔顶残压喷射器产生的残压馏出管线的压降,(5),缺点,所抽入的气体，除不凝气之外，还有水蒸气，故负荷很大。不仅使增压器的尺寸很大，更重要的是,工作蒸气耗量很大，大大增加了操作费用和能耗,。,82,7.5,减压蒸馏塔,五、干式减压蒸馏,传统的减压塔使用塔底水蒸汽汽提，并且在加热炉管中注入水蒸汽，其目的是在最高允许温度和汽化段能到达的真空度的限制条件下尽可能地提高减压塔的拔出率。,减压塔中使用水蒸汽的不利之处：,消耗蒸汽量大；,塔内汽相负荷增大；,增大塔顶冷凝负荷；,含油污水量增大。,83,7.5,减压蒸馏塔,1、实现干式减压蒸馏的技术措施,不依赖注入水蒸汽以降低油汽分压的减压蒸馏方式称为干式减压蒸馏，而传统使用水蒸汽的方式则称为湿式减压蒸馏,实现干式减压蒸馏主要是采取以下的技术措施：,使用增压蒸汽喷射器以提高减压塔顶的真空度；,降低从汽化段至塔顶的压降；,降低减压炉出口至减压塔入口间的压力降；,设洗涤和喷淋段。,84,7.5,减压蒸馏塔,2、使用干式减压蒸馏的效益,采用干式减压蒸馏与采用湿式减压蒸馏的结果比较。分析表中数据，可以看到以下几点：,由于汽化段真空度的提高，即使汽化段温度比湿式减压蒸馏低8,C，,仍然可以得到更高的拔出率；,（在同样的汽化段温度下，提高处理量至7089吨原油/天时，虽然汽化段的残压稍有升高，但仍可保持较高的拔出率；,抽真空系统消耗的水蒸汽量反而有所减少；,由于炉出口温度降低，在同样的处理量时，减压炉的热负荷降低，从而节约了燃料；,可以减少冷却水用量或减少风机（当用空冷时）的耗电量；,节约能耗约相当于5.36 104千焦/吨原油；,塔底渣油温位的提高有利于热量的回收利用。,85,初馏塔及常压炉流程图画面,86,常压塔及汽提塔流程图画面,87,减压炉流程图画面,加热炉动态画面（1）,；,加热炉动态画面（2）,88,减压塔流程图画面,89,7.6,蒸馏设备防腐,一、定义,指材料,(,特别是金属材料,),与周围介质作用生成相应化合物而丧失其原来性质的过程。,二、腐蚀的危害,1,、设备腐蚀将带来事故灾害,2,、设备腐蚀提高了能耗,3,、增加了检修次数和延长了停产检修时间,4,、设备腐蚀造成了经济损失,5,、设备腐蚀污染了产品,90,6,、设备腐蚀将影响催化剂的活性,7,、备腐蚀增加了钢材的消耗,三、,蒸馏设备腐蚀的分类,腐蚀按其作用的机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀三类。,1,、,化学腐蚀,（,chemical corrosion,）,(1)HCl,H,2,O,型,91,在蒸馏前虽原油经过脱盐脱水，但仍然含有一定量的无,机盐和水。如,NaCl,、,MgCl,2,、,CaCl,2,，,NaCl,不易受热水,解，但,MgCl,2,和,CaCl,2,在,120,时即开始水解生成,HCl,：,92,(2)H,2,S,HCl,H,2,O,型,(3),硫腐蚀,（,sulfur orrosion,）,低温,S,腐蚀,高温,S,腐蚀,(4),有机酸腐蚀,93,2RCOOH,Fe Fe(RCOO),2,H,2,2,、,电化学腐蚀,（,electrochemical corrosion,）,(1),析氢腐蚀,(2),耗氧腐蚀,3,、冲蚀（,erosion,）,四、防腐措施,94,选择合理的工艺流程和生产参数，以减少腐蚀介质和降低腐蚀速度；,选用耐腐蚀材料，采用涂料和衬里，采取适当的制造和施工方法；,在设备设计中，采用合理的结构形状、流速和必要的防腐裕度；,采用阴极保护和阳极保护；,使用中和剂和缓蚀剂等。,95,因原油蒸馏装置中，主要存在的是,H,2,S,、,HCl,，故主要讨论怎样解决,HCl,H,2,S,H,2,O,型腐蚀的问题。,国内外炼厂普遍采取“,一脱四注,”工艺：,原油脱盐,原油注碱,塔顶馏线注氨,注缓蚀剂,注水,96,“一脱四注”工艺如图所示。,97,电脱盐流程图画面,98,1,、,原油电脱盐,2,、原油注碱,3,、,塔顶馏出线注,NH,3,4,、塔顶馏出线注缓蚀剂,5,、,塔顶馏线注,H,2,O,99,6,、其它防腐措施,(1),高温硫腐蚀的防止和减轻主要靠耐腐蚀材料和衬里。,(2),为了减轻电化学腐蚀，可采取下列措施：,尽量采用负电势相近的两种金属；,两种金属进行电绝缘，防止腐蚀电流通过；,采用耐腐蚀的涂层。,(3),为了减轻冲蚀，应该选择合理的流速。,100,7.7,原油蒸馏装置工艺流程,一、流程设计内容,原油蒸馏工艺流程设计主要考虑以下几个问题：,(1),流程方案的制定,(2),汽化段数的确定,(3),回流方式的选择,(4),换热方案的确定,二、基本设计原则,101,1,、原油特性,作为加工对象，原油的特性是考虑问题的出发点。,原油的类型、化学组成的特点,(,如石蜡、沥青、硫含量等,),、馏分组成情况等，都必须在流程中反映出来。,2,、产品方案,原油加工的产品方案是设计和分析流程时另一个基本因素。,(1),燃料型,(2),燃料,-,化工型,(3),燃料,-,润滑油型,102,3,、装置处理量,4,、技术经济分析,三、汽化段数的确定,1,、汽化段数定义,在原油蒸馏流程中，原油经过加热汽化蒸馏的次数，称为汽化段数。,2,、原油蒸馏工艺,103,104,105,3,、影响预汽化塔设置的因素,(1),原油的轻馏分含量,(2),原油中溶解的气体烃含量,(3),原油脱水效果,(4),原油中含硫量和含盐量,(5),原油中重金属的含量,106,4,、设置预汽化塔的缺点,(1),流程复杂化,(2),常压塔汽化段温度提高,四、换热流程,1,、最优,(,换热,),方案的,(,判断,),标准,(1),设备费用,(2),操作费用,107,2,、,方案制定中的问题,(1),换回收率和原油预热温度,(2),热源的选择,温位和热容量,利用低温位热能,减压渣油的热能,本装置热源与外部热源,108,(3),换热流程,目的,:,在服从工艺要求的前提下经济合理地、最大限度地回收热量。,换热方式,换热路数,109,换热顺序,A,、若主要目的是将冷流加热时，一般总是先与温度较低的热源换热，然后再与温度较高的热源换热，这样总的平均温差比较大。,B,、对于热容量较小的热源，由于换热过程中温度下降很快，出口端温差小，即使是温位高，也应排在较前面。,C,、对于热容量大，温位又高的热源，应该多次换热，如减压渣油。,换热量及其分配,110,冷热流路程,五、换热流程的最优化,优化目标：,投资少、操作费用少、而回收热量的价值高，达到最好的经济效益,。,111,7.8,裂化产物分馏塔,一、催化裂化分馏塔,1,、催化裂化分馏塔的工艺特征,塔进料：干气（,H,2,、,C,1,、,C,2,烃以及少量,N,2,、,CO,、,CO,2,和,H,2,S,）；液化气（,C,3,、,C,4,烃）、汽油、柴油、高沸点残渣油。,进料状态：,460,510,的高温过热油气。,112,(1),分馏塔底部设有脱过热段,(2),采用塔顶循环回流,作用,A,、使上升油气温度到饱和温度以便进行精馏；,B,、将高沸点油浆和夹带的固体粉末冷凝或淋洗下来,结构：采用人字形换热板，而不用普遍塔板。,催化裂化分馏塔塔顶有大量不凝气存在；,裂化气还要进入富气压缩机压送至一个工序加工，压缩机入口压力过低不利于压缩机操作。,113,(3),大量采用循环回流,2,、分馏精确度,分馏精度和原油蒸馏一样，以相邻馏分间的,ASTM (5,95),脱空来表示。,3,、操作条件,分馏塔各温度的确定方法与原油常压精馏塔相同。,二、焦化分馏塔,114,1,、焦化分馏塔的工艺特征,(1),与催化裂化分馏塔相似，在塔底部设有一个换热段；,(2),减压渣油入口位置在塔底换热段上面。,(3),采用较多循环回流,(,中段循环回流、塔顶循环回流,),。焦化分馏塔的产品分离要求容易达到。,2,、分馏精确度,以相邻馏分间的,ASTM (5,95),脱空来表示,115,3,、操作条件,(1),塔顶压力通常为,300kPa,；,塔底至塔顶的压降约为,35kPa,；,(2),塔内各温度的计算方法与催化裂化分馏塔相似。,典型的焦化分馏塔各点温度：,塔顶,100,；轻柴油抽出板,215 ,；蜡油抽出板,370,；塔底,345,。,116,