第六章石油蒸馏过程

1、汽油机的爆震燃烧：未燃混合气的温度超过自燃点,发生爆炸性燃 烧,形成多个火焰点,温度高,压力高,对缸壁多次反射,敲击金属.
化学组成：

对同族烃类而言，分子量越小，沸点越低，抗爆性越好，即辛烷值越高； 分子量相近的各族烃类，辛烷值由大到小的排列顺序为：芳香烃＞异构烷 烃和异构烯烃＞正构烯烃及环烷烃＞正构烷烃 馏分组成：
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第二节 蒸馏类型和石油馏分的蒸馏曲线
• 一、蒸馏的基本类型 • 炼厂中的蒸馏操作可以归纳为三种基本类 型
– 闪蒸－平衡气化 – 简单蒸馏－渐次气化 – 精馏
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1、闪蒸－平衡气化
• 闪蒸
– 进料以某种方法被加热 至部分气化，经过减压 设施，在一个容器中 （如闪蒸罐、蒸发塔、 蒸馏塔的气化段等）， 在一定的温度和压力下， 气液两相迅即分离，得 到相应的气相和液相产 物
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一、流程方案的制定
• 原油蒸馏的流程方案，是根据原油的特性 和任务要求所制定的产品方案，也即原油 加工方案在工艺流程中的体现
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1、燃料型
• （1）常压蒸馏（拔头蒸馏）流程
– 产品：汽油、煤油、柴油等轻质燃料和常压渣油 – 方案简单，但效益不高，对石油资源的利用不充分
• （2）常减压蒸馏流程
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2、简单蒸馏－渐次气化
• 液体产物在蒸馏釜中被加 热，在一定压力下，当温 度达到混合物的泡点温度 时，液体即开始气化，生 成微量蒸气 • 如果生成的蒸气当即被引 出并经冷凝冷却后收集起 来，同时液体继续加热， 继续生成蒸气并被引出， 这种方式称之为简单蒸馏
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简单蒸馏
2、简单蒸馏－渐次气化
• 从本质上讲，简单蒸馏是由无穷多次平衡 气化组成的渐次气化过程 • 与平衡气化相比，简单蒸馏的分离效果要 好，但分离程度还是不高 • 恩氏蒸馏可以近似看作是简单蒸馏 • 简单蒸馏是实验室或小型装置常用于浓缩 物料或粗略分离油料的一种蒸馏方法
– 常压：直馏汽油、煤油、柴油 – 减压：减压馏分油，裂化原料（二次加工）
• （3）常压蒸馏－催化裂化
– 对金属含量少的原油（如大庆原油），常压渣油可直 接作为催化裂化原料
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2、燃料－化工型
• 除了轻重燃料以外，还提供化工原料 • （1）拔头蒸馏
– 直馏轻质油：裂解制烯烃
• （2）常减压蒸馏
– 常压60－140℃馏分：重整制芳烃 – 轻馏分油：燃料和裂解制烯烃（柴油） – 重馏分油：FCC原料，裂化气作为有机合成原料
4、蒸馏曲线的比较
• （2）液相温度
– 为了获得相同的气化率， 实沸点蒸馏要求达到的液 相温度最高，恩氏蒸馏次 之，而平衡气化则最低
1-实沸点蒸馏；2-恩氏蒸馏；3-平衡气化
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4、蒸馏曲线的比较
• （3）气液相温差
– 实沸点蒸馏是精馏过程。精馏塔顶的气相馏出温 度与蒸馏釜中的液相温度必然会有一定的温差， 这个温差在原油实沸点蒸馏时可达数十度之多 – 恩氏蒸馏基本上是渐次气化过程，但由于蒸馏瓶 颈散热产生少量回流，多少有一些精馏作用，因 而造成气相馏出温度与瓶中液相温度有几度至十 几度的温差 – 至于平衡气化，其气相温度与液相温度是一样的
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3、燃料－润滑油型
• 流程：常减压蒸馏 • 产品：轻重燃料、润滑油馏分 • 减压系统的流程比燃料型的复杂，减压一 般设4～5个侧线，且每个侧线均设汽提塔 • 减压炉管内的最高油温不超过395℃
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二、气化段数
• 在原油蒸馏流程中，原油经历的加热气化 次数称为气化段数 • 气化段数和流程中的精馏塔数是直接相关 的
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1、复合塔
– 为了节省投资，降低能耗和占地面积，通常把 几个塔合成一个塔－－复合塔 – 复合塔的分离精度不是很高
原油
常压整理排列方案
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重油
2、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 有精馏段而没有提馏段，侧线产品中必然会含有 相当数量的轻馏分，不仅影响侧线产品的质量， 而且降低了较轻馏分的收率 • 为此，在常压塔的外侧，为侧线产品设汽提塔， 在汽提塔底部吹入少量过热水蒸汽以降低侧线产 品的油气分压，使混入产品中的较轻馏分气化而 返回常压塔 • 侧线汽提用的过热水蒸汽量通常为例线产品的23%
• 1．根据原油的商品分类法，轻质原油的20℃密度 <0.852 ，重质原油20℃密度在 0.931~0.998 范围。 • 2．原油按硫含量分类，硫含量 <0.5% 为低硫原油， 硫含量 >2.0% 为高硫原油。 • 3．我们重质油国家重点实验室将 超临界溶剂萃取 技术 用于渣油评价。提出了特征化参数KH，并且KH>7.5为 二次 加工性能好 的减渣。 • 4．原油按照关键馏分分类，第一关键馏分是 250～275℃ 馏分， 第二关键馏分是 395～425℃ 馏分。 • 5．原油主要有三类 石蜡基 、 中间基 和 环烷 基 。
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3、平衡气化曲线
• 在实验室平衡气化设备中，将油品加热气 化，使气液两相在恒定的压力和温度下接 触一段足够长的时间后迅即分离，即可测 得油品在该条件下的平衡气化分率 • 在恒压下选择几个合适的温度（一般至少 要五个）进行试验，就可以得到恒压下平 衡气化率与温度的关系 • 根据平衡气化曲线，可以确定油品在不同 气化率时的温度、泡点温度、露点温度等
第六章
石油蒸馏过程
主讲：张睿
本章主要内容
• 第一节 概述
• 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第七节 • 第八节
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蒸馏类型和石油馏分的蒸馏曲线 原油蒸馏流程 精馏塔的工艺特征 精馏塔气液相负荷分布规律和回流方式 原油精馏塔工艺计算 原油的预处理
• 第六节 精馏塔操作条件的确定
第一节 概述
• 从原油中获得各种液体燃料、润滑油和其 它产品的基本途径是
– 首先将原油分割为不同沸程的馏分 – 然后按照油品的使用要求，除去其中的非理想 组分，或是经化学转化得到所需的组成，进而 获得合格的产品
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蒸馏过程的实际意义
• 炼油厂必须解决加工过程的分离问题 • 蒸馏是一种最经济、最容易实现的分离手 段，它能够将液体产物按所含组分的沸点 或蒸气压的差别分离成轻重不同的馏分或 近似纯的产物
气相产物
闪蒸
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1、闪蒸－平衡气化
• 如果气液两相有足够的 时间密切接触，达到了 平衡状态，则这种方式 成为平衡气化 • 平衡气化的逆过程是平 衡冷凝
平衡冷凝
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1、闪蒸－平衡气化
• 平衡气化和平衡冷凝都可以使混合物得到 一定程度的分离，气相产物中含较多的轻 组分，液相产物中含较多的重组分 • 闪蒸－平衡气化的分离过程是较为粗略的， 因为在平衡状态下，所有组分都同时存在 于气、液两相，且两相中的每一组分都处 于平衡状态
精 馏 段
Hale Waihona Puke 提 馏 段连续精馏塔
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3、精馏
• 由于塔顶回流和塔底再沸气的作用，沿精馏塔高 度建立了两个梯度
– （1）温度梯度，自上而下逐渐升高 – （2）浓度梯度，气液两相中轻组分浓度自塔底至塔顶 逐渐增大
• 正是由于这两个梯度的存在，通过气液相的接触， 进行传热、传质，经过多次的气液相逆流接触， 使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提 浓 • 塔顶得到较纯的轻组分，塔底得到较纯的重组分， 而且能保证较高的收率，其分离效果远优于平衡 气化和简单蒸馏
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3、精馏
• 精馏是分离液相混合物的很有效的手段， 有间歇式和连续式两种 • 间歇精馏是不稳定的过程，处理量小，只 用于小型装置和实验室，如实沸点蒸馏 • 在现代炼厂中都使用连续精馏
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3、精馏
• 图示是一连续的精馏 塔，它有两段：进料 段以上是精馏段，以 下是提馏段 • 塔内有供气液两相接 触的塔板或填料
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一、常压精馏塔的工艺特征
• 1、复合塔
– 原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴 油、重柴油和常压重油等四五种产品 – 按照一般的多元精馏办法，需要有N-1个精馏塔 才能把原料分割成N个产品 – 石油精馏中，各种产品本身也还是一种复杂混 合物，它们之间的分离精确度并不要求很高， 两种产品之间需要的塔板数并不多
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2、实沸点蒸馏曲线
• 实沸点蒸馏是一种实验室间歇蒸馏 • 实沸点蒸馏设备是一种规格化的蒸馏设备，规定 其精馏柱应相当于十七块理论扳，而且是在规定 的试验条件下远行，它不可能达到精密精馏那样 高的分离效率。另一方面，石油中所含组分数极 多，而且相邻组分的沸点十分接近，而每个组分 的含量却又很少。因此，油品的实沸点曲线只是 一条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
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蒸馏过程的实际意义
• 在所有的炼厂中，第一个加工装置就是蒸 馏装置，因此原油蒸馏又称炼厂的“龙头” • 所谓的一次加工，是指原油蒸馏，可将原 油分割成直馏汽油、煤油、轻柴油或重柴 油及润滑油馏分等 • 在二次加工过程中，蒸馏仍然是不可缺少 的组成部分
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蒸馏过程的实际意义
• 在天然气或炼厂气加工过程中，通常要把 其中的烃类逐个或按窄馏分进行分离，这 也常常借助蒸馏过程来实现 • 除了工业应用以外，蒸馏也是实验室常用 的方法，如原油评价中的实沸点蒸馏，油 品质量控制中的恩氏蒸馏等

同一原油的不同直馏馏分，馏分越轻，辛烷值越高。 不同原油沸程相同的馏分，由于各馏分的化学组成不同，辛烷值也不同。
2.柴油机的爆震燃烧：当柴油的自燃点过高时，会造成滞燃期过长，着 火前气缸中积累燃料太多，急燃期压力升高太猛，因而使燃烧粗暴，
导致敲缸，这种情况发生在燃烧阶段的初期；而汽油机的爆震则是由
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4、蒸馏曲线的比较
• （1）曲线斜率
– 平衡气化曲线最平缓，恩 氏蒸馏曲线比较陡一些， 而实沸点蒸馏曲线的斜率 则最大 – 这种差别正是这三种蒸馏 方式分离效率的差别的反 映，即实沸点蒸馏的分离 精确度最高，恩氏蒸馏次 之，而平衡气化的分离精确 度最差