常减压蒸馏工艺

为什么会出现“脱空”现象？ 恩式蒸馏本身是一个粗略的分离过程，并 不能严格反应各组分的沸点分布，因此才 会出现“脱空”现象。 如果用实沸点蒸馏曲线来表示两个相邻馏 分的相互关系，则只会出现重叠，而不可 能发生间隙。
影响分馏精确度的主要因素


组分之间分离的难易程度：纯组分物系用组分之 间的相对挥发度表示，对于石油馏分可以用两个 馏分的恩式蒸馏50%点温度差来表示即△t50来表 示。 回流比 塔板数 由于馏分组成复杂，同时馏分的分离精确度要求 不是非常高，石油精馏塔通常用经验方法来估计 达到分馏精度所需要的回流比和塔板数。
2、石油馏分分离精度
石油精馏塔两个相邻组分之间的分离精度 通常用两个馏分的组成或蒸馏曲线（一般 用恩式蒸馏曲线）的相互关系来表示。

恩式蒸馏（0~100）间隙=t0H-t100L
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“脱空”，称这两个馏分之间有一 定的间隙；间隙愈大，表示分馏精确度越高。 当t0H-t100L为负值时，则两个馏分之间存在重叠， 意味着一部分重馏分进入了轻馏分。重叠值（绝 对值）越大，表示分馏精确度越差。 在实际应用中，由于t0和t100不容易得到准确的数 值，通常是用较重馏分的5%点t5H和较轻馏分的 95%点t95L之间的差值来表示分馏精确度。 即恩式蒸馏（5~95）间隙= t5H - t95L
闪蒸过程示意图
平衡汽化的逆过程—平衡冷凝
②简单蒸馏—渐次汽化
是实验室或小型装置上应用的用于浓缩物 料或粗略分割油料的一种蒸馏方法。 液体混合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， 液体即开始汽化，生成微量蒸气。生成的 蒸气立即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 种蒸馏称为简单蒸馏或微分蒸馏。
精馏塔的两个梯度： 温度梯度---自塔底至塔顶温度逐级下降。 浓度梯度----气液相物流中的轻组分浓度 自塔底至塔顶逐级上升。 由于温度梯度和浓度梯度的存在，气液相 在塔板上经过多次的逆流接触，进行多次 的传质和传热，不断达到平衡和产生新的 气液相平衡，是气相中的轻组分和液相中 的重组分分别得到提浓，最终在塔顶得到 较纯的轻组分，塔底得到较纯的重组分。
一、常减压蒸馏在炼油 工业中的作用与地位

它的加工能力代表炼油厂的加工能力。
是原油的第一道加工过程，也叫做一次加
工。

它是用物理方法—蒸馏，将原油按不同的
沸点范围分离成不同的馏分，为炼油其他
装置提供原料。
二、常减压蒸馏装置构成及产品
常减压装置典型构成
重整料
根据原油中各组份 的沸点不同，将混 合物切割成不同沸 点的“馏份”。 煤油
③中段循环回流

使全塔气液相负荷分布比较均匀，有利于 减小塔径； 有利于节能：设置中段回流，可以从高温 部位取走回流热，有利于热量利用。
----- 采用两个中段回流 只有塔顶冷回流


中段回流数目：理论上数目越多，塔内气 液相负荷越均匀，但工艺流程越复杂，投 资也越高。一般有3、4个侧线的，推荐采用 两个中段回流；1、2个侧线的，采用一个中 段回流。 中段回流进出口温差：温差越大，需要的 换热塔板数越多，而且温度降低过多热量 也不好利用。国内设计采用的温差一般在 80~120℃。
三、原油脱盐脱水
原油中盐的危害

在管道、炉管、换热器内壁结垢，影响传 热，增加能耗，同时造成垢下腐蚀；
造成塔顶系统低温部位腐蚀严重、分馏塔 结盐等现象的发生，威胁装置安全稳定生 产； 对二次加工装置催化剂造成影响。

原油中水的危害
含水高增加能耗； 会导致冲塔、换热器泄漏等事故；

出于防腐的目的，可以要求脱后含盐 ≯5mg/L，但百度文库了保护二次加工装置催化剂， 则要求脱后含盐指标≯3mg/L； 脱后含水≯0.3%。
原油
初 馏 塔
加 热 炉
常 压 塔 加 热 炉
柴油
减 压 塔
蜡油（催 化原料）
减渣(催化、焦化)
常减压蒸馏装置的构成：

一般包括：电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔四部分 对于加工原油性质较轻的企业，也设置有轻烃回收系 统（回收液化气和塔顶不凝气）。 单套装置最大能力国内目前为1200万吨/年（惠 州），世界上为1650万吨/年（印度信任贾姆纳贾尔）

原油乳化液通过高压电场时，使分散相水 滴的两端带上不同极性的电荷，水滴按电 场的方向排列，其相邻两端的电荷相反， 具有相互吸引的静电吸引力—称为偶极聚 结力，使水滴相互靠近、接触、聚结成较 大的水滴，然后借助重力作用从原油中沉 降分离出来。 偶极聚结力公式


水滴在油中的沉降速度服从斯托克斯定律， 水滴直径越大、原油和水的相对密度差越 大、温度越高、原油粘度越小时，沉降速 度越快。其中水滴直径、油水相对密度差 是关键。
斯托克斯定律是颗粒半径与颗粒在静水中 自由沉降速率的关系式。

影响脱盐效果的主要操作因素
温度：温度越高，原油粘度越小，油水密 度差越大，有利于油水分离。原油越重， 需要的操作温度越高一些。 破乳剂：不同原油所需的破乳剂成分不同， 应对破乳剂进行选择。破乳剂品种、用量 应经过实验室筛选，并通过工业实践确定。 压力:应至少比脱盐温度下原油的饱和蒸汽 压高0.15MPa，以防止气化。
从本质上看，简单蒸馏过程是有无穷多次平衡 汽化所组成，是渐次汽化过程。 简单蒸馏所剩下的残液是与最后一个轻组分含 量不高的微量蒸气相平衡的液相，而平衡汽化剩 下的残液则是与全部气相处于平衡状态。因此简 单蒸馏所得到的液体中的轻组分含量会低于平衡 汽化得到的液体中的轻组分含量，也就是说简单 蒸馏的分离效果要优于平衡汽化。 简单蒸馏是一种间歇过程，一般只在实验室中 使用。用于测定油品馏程的恩式蒸馏可以近似看 作是简单蒸馏。
精馏过程的必要条件

温度梯度

浓度梯度 汽液两相接触的设施—塔板或填料

对于石油精馏，一般只要求其产品是一定沸程的馏分， 而不是某个组分纯度很高的产品。因此，通常在精馏塔的 精馏段抽出一个或几个侧线产品（称为复杂塔），有些精 馏塔只有精馏段或提馏段（称为不完全塔）。
如常减压装置的常压塔：除塔顶出汽油馏分外，在精 馏段还侧线抽出煤油、柴油等馏分；进料段以下与前述的 提馏段也不同，只是塔底通入一定量的过热蒸汽，降低塔 内油气分压，使得携带的轻组分蒸发回到精馏段。由于过 热蒸汽提供的热量有限，轻组分蒸发所需的热量主要依靠 物流本身温度降低获得，因此进料段以下是温度逐步降低 而不是逐步升高的。因此原油常压精馏塔是一个复杂塔， 同时也是个不完全塔。
3、石油精馏塔的回流方式
由于石油精馏塔处理量大，塔内气液相负 荷、温度沿塔高变化很大，石油精馏塔除 了采用惯常使用的冷回流方式外，还采用
以下几种回流方式:
①塔顶热回流--二级冷凝冷却

二级冷凝冷却是首先将塔顶气体（例如 105℃）基本上全部冷凝（一般冷到 55~90℃），将回流部分用泵打回塔顶，然 后将出装置的部分进一步冷却至安全温度 以下。 与冷回流的比较：传热温差大，所需传热面 积小得多，节省投资；流程复杂些，所需 回流量多，输送回流耗电多些。热回流适 合于大型装置或塔顶气体量大的场所。


注水：水质要求盐含量低，水量一般占原 油量的4~8%，过多对脱盐效果影响不大。 混合强度：保证原油、水、破乳剂充分混 合，数值需根据工业试验确定。


电场梯度：电场梯度越大，越有利于脱盐， 但不能超过临界分散梯度。文献介绍水滴 的临界分散梯度为4.7KV/cm，实际工业应 用值远低于这一数值。
脱盐脱水原理

原油中的盐类除一小部分以结晶状态悬浮于油中 外，绝大部分溶于水，并以微小的水滴状态分散 在油中，形成较稳定的油包水型乳化液。
电脱盐过程：在原油中注入一定氯含量比较低的 水（新鲜水、污水汽提净化水等），经充分混合， 溶解残留在原油中的盐类，同时稀释原有盐水， 形成新的乳化液。然后在破乳剂和高压电场的作 用下，使微小水滴逐渐聚集成大水滴，借助重力 从油中沉降分离出来，达到脱盐脱水的目的。
简单蒸馏过程示意图
③精馏 精馏是分离液相混合物的有效手段。 连续式精馏--- 工业装置 间歇式精馏--- 实验室或小型装置（如原 油评价的实沸点蒸馏）
连续式精馏塔示意图
上图显示的连续式精馏塔有两段：进料段 以上是精馏段，进料段以下是提馏段，因 此是个完全精馏塔。 精馏塔内装有供汽液两相接触的塔板或填 料。塔顶送入轻组分浓度很高的液相，称 为塔顶回流。塔顶馏出物冷凝后通常一部 分作塔顶回流，一部分作为塔顶产品。 塔底设有再沸器，加热塔底流出的液相以 产生一定量的气相由下至上流动，塔底的 气相是轻组分含量很低而温度较高的蒸气。
塔顶热回流示意图
②塔顶循环回流

循环回流是从塔内抽 出冷却至某个温度后 再送回塔中，物流在 整个过程中都处于液 相，只是在塔内塔外 循环流动，借助换热 器取走回流热。

塔顶循环回流应用场合： ①塔顶回流热较大时，采用塔顶循环回流有利于 回收热量，降低能耗； ②塔顶馏出物中含有较多不凝气（如催化分馏 塔），使塔顶冷凝冷却器传热系数降低，可使用 循环回流降低塔顶冷凝冷却负荷，减少塔顶冷凝 冷却器的数量； ③要求尽量降低塔顶馏出线及冷凝冷却系统压降， 以保证塔顶压力不致于过高（FCC的分馏塔）或 保证塔顶有尽可能高的真空度（减压塔）。 某些场合，塔顶循环回流和塔顶冷回流可以同 时采用。
原油蒸馏工艺流程按炼油厂类型不同，可大
致分为燃料型、燃料---润滑油型二大类。
常减压蒸馏主要产品：

常压系统：石脑油或重整原料、煤油、柴油等产
品

减压系统：润滑油馏分、催化裂化原料、加氢裂 化原料、焦化原料、沥青原料、燃料油等
燃料型常减压装置典型工艺流程
燃料型常减压装置流程特点


一般在常压塔前设置初馏塔或闪蒸塔。 作用：① 将换热升温过程中已气化的轻组分及时蒸出，使 其不进常压炉，降低加热炉负荷，减少换热系统 压降，从而降低能耗；②去除原油中的气体烃和 水分，稳定常压塔操作，有利于产品质量控制。 如果加工的原油轻馏分很少，也可不设置初馏塔 或闪蒸塔。 常压塔设3~4个侧线，生产重整料、溶剂油、航煤、 柴油等产品或调合组分。为调整各侧线产品的闪 点和馏程范围，侧线都设置汽提塔。
常减压蒸馏工艺
目录
作用与地位 装置构成及产品 原油脱盐脱水 蒸馏的基本概念回顾 装置腐蚀与控制 关键技经指标


石油是极其复杂的混合物，要想从中提炼 出所需要的产品，基本的途径就是要将其 分割为不同沸程的馏分，然后根据需要进 行进一步加工和精制。

蒸馏是石油炼制过程运用最广泛的单元操 作，是进行原油分割和二次加工产物分离 基本方法。
典型电脱盐工艺流程
电脱盐技术

交直流电脱盐：目前应用最广泛
高速电脱盐：是低速电脱盐罐体处理能力 的近2倍。 脉冲式电脱盐：节电 鼠笼式电脱盐
四、蒸馏的基本概念回顾
1、蒸馏的三种基本类型
①闪蒸—平衡汽化 进料以某种方式加热至部分汽化，经过减压设 施，在一个容器（闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏塔的汽 化段内）的空间内，于一定的温度和压力下，气、 液两相迅速分离，得到相应的气相和液相产物。 在有些场合下，也可以只有加热或减压设施。 上述过程中，如果气液两相有足够的时间密切 接触，达到了平衡状态，则称为平衡汽化。

减压塔出催化裂化或加氢裂化原料，产品 分离精度要求不高，一般设2~3个侧线且不 设汽提塔，为控制最下一个侧线的残炭和 重金属含量，一般在进料口和最下一个侧 线之间设置1~2个洗涤段。
减压塔一般按“干式”操作，三级抽真空， 以获得较高拔出率。

润滑油型常减压装置典型工艺流程
润滑油型常减压流程特点




常压塔相同。 减压系统流程复杂，减压侧线生产润滑油各种原 料组分，一般设4~5个侧线，每个侧线对粘度、色 度、馏程、残炭都有具体指标，要设有侧线汽提 塔控制各馏分的闪点并改善馏程范围。 减压炉管内最高点油温一般不大于400℃，以防止 油品局部过热而裂解。 减压一般采用炉管主汽和塔底吹汽的“湿式”工 艺。注汽是为了改变炉管内油品的流型，避免局 部过热而裂解，同时降低塔内油气分压以提高拔 出率。 减压塔进料口以上和最下一个侧线抽出之间，设 置轻、重洗涤段，以改善润滑油料的质量。