第七章石油蒸馏过程(简化)

二、原油常减蒸馏的工艺流程方案
① 燃料型
② 燃料-润滑油型
特 点：
1. 减压系统比燃料型复杂，一般设4～5个侧线，各侧线均 设汽提塔，以满足生产润滑油的要求；
2. 减压炉要严格控制加热温度，炉内最高不大于395℃； 3. 减压塔内和减压炉管内均需注入水蒸气，目的是改善炉
管内油流型式，避免局部过热和降低油品在炉管内的停 留时间，降低减压塔内油气分压； 4. 减压塔的进料段与最低侧线抽出口之间，设洗涤段，改 善润滑油的质量。
取热比例：
40%～60% （占全塔回流热）
中段循环回流
可以减小塔径， 提高处理量
优点：
使塔内汽、液相负荷分布均匀
可以更加合理地利用回流热量 不足：
打入冷回流，需增加换热板
是原油换热 的主要热源
循环回流段以上内回流减少了，塔板效率降低
投资高，制造工艺复杂
四、操作条件的确定
1．操作压力
3. 恒分子回流的假 设完全不适用
4. 全塔热平衡
二、常压精馏塔的汽、液相负荷分布规律
沿塔高自下而上，液相负 荷先缓慢增加，到抽出板，由 一个突增，然后再缓慢增加， 到抽出板又突增……至塔顶第 二块板达最大，到第一块板又 突然减小；而汽相负荷一直是 缓慢增加的，到第二块板达最 大，到第一块板又突然减小。
结论：塔顶第一、二块塔板间气、液负荷最大
三、回流方式
回流的目的： 保证精馏塔具有精馏的作用 取走塔内剩余热量 控制和调节塔内各点温度 保证塔内汽液相负荷分布均匀 保证各产品质量
1、塔顶冷回流
部分过冷液体从塔顶返回塔内，用于控制塔顶温 度，提供塔内精馏所需回流，并从塔顶取走剩余 热量；
第二节 原油蒸馏工艺流程
一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程 1、汽化段数的确定
一段蒸馏： 原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有一个精馏塔， 仅经过一次汽化，则就是一段蒸馏。
二段蒸馏：原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有两个精馏塔， 经过了两次汽化，就称为二段精馏。
三段蒸馏：在常减压蒸馏塔的最前面再设一个初馏塔，原 油加工流程方案中就有了三个精馏塔，则称为三段蒸馏。
过热水蒸气，就是指在整个过程中，水蒸气都不
会冷凝，在体系中，它始终以气相形式存在。
降低油气分压，使油在较低的温度下气化。
气相O+S 油的气液两相平衡时体系的压力：P=PO0+PS
P-体系总压；PS-过热水蒸气分压；PO0-油的饱和蒸气压
油相O
P一定， PS增加， PO0减小，即，增加水蒸气分压，可使 油在较低温度下气化。
闪蒸——平衡汽化
简单蒸馏——渐次汽化
精馏：连续式和间歇式
1．闪蒸—平衡气化
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。
平衡气化的逆过程称为平衡
冷凝。
平衡气化和平衡冷凝时，气
相产物中含有较多低沸组分， 液相产物中含有较多高沸组 分，因此都能使液体混合物 得到一定程度的分离。
在平衡状态下，所有组分都
同时存在于气、液两相中， 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。
2．简单蒸馏—渐次气化 在整个简单蒸馏过程中，所产生
2、初馏塔的作用
及时将原油在换热过程中已汽化的轻油和水蒸汽蒸出， 使其不进入常压炉，降低加热炉和常压塔的负荷； 降低原油换热系统的操作压力，节约装置能耗和操作 费用； 有利于常压塔的操作平稳，保证产品质量； 减轻常压塔顶、馏出管线和冷凝冷却设备的腐蚀。
3、原油加工方案中设初馏塔的情况
原油中轻馏分多，一般轻馏分>20%时，设初馏塔 原油乳化现象比较严重，脱盐、脱水都不充分时 原油部分杂原子含量高
③ 燃料-化工型
特 点： 1. 常压塔前一般只设置闪蒸塔，闪蒸塔油气进入常压塔中
部； 2. 常压塔产品作为裂解原料，分离要求不高，因此塔板数
可以减少； 3. 常压塔侧线一般设2～3个侧线，不设汽提塔； 4. 减压塔与燃料型相同。
第三节 原油常压精馏塔
一、原油常压精馏塔的工艺特征
1．复合塔
2. 汽提塔和汽提段
2、干式减压蒸馏 （1）实现干式减压蒸馏的措施： 使用增压喷射器，以提高塔的真空度； 利用填料代替塔板，达到降低汽化段到塔顶压降的目的； 为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器。
气相和液相中的组成保持稳定，不再变化。
混合物各组成同时存在于气-液两相中，每一组分都处于 平衡状态。
不同的外界条件，可以建立不同的相平衡状态。
泡点和露点
泡点和露点的特征：
处于泡点状态时的液体是饱和液体，而处于露点状态时 的气体是饱和气体。
纯物质，在一定压力下，泡点温度与露点温度相等，也就 是它的沸点。对于混合物，混合物的泡点温度低于露点温 度。
Fe + H2S → FeS + H2 FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
4、三段常减压蒸馏流程
370℃ 280℃
拔头原油
400℃
常压渣油，AR
减压渣油，VR
此流程主要由四个系统组成：
原油的精馏系统，如初馏塔、常压塔、汽提塔等 加热、换热系统，如换热器、加热炉等 产品的冷凝冷却系统 自动检测和控制系统
精
冷凝塔，板气或、填液料两。相通过多次的逆
馏 段
流接是触连，续进多行次换的热平和衡物气质化交。换，
进料段（气化段） 最后分达离到效有果效优分于离混平合衡物气的化过和程渐。
提
镏
次气化。
段
可得到纯度和收率都较高的
产品。
精馏的实质：
气、液两相进行连续多次的平衡汽化 和平衡冷凝。
4. 油-水不互溶体系的气-液平衡
Fra Baidu bibliotek第七章 石油蒸馏过程 Petroleum Distillation
蒸馏过程在石油加工过程中的重要性
原油
?
产品
基本途径一般为：将原油先按不同产品的沸点要求，分 割成不同的直馏馏分油，然后按照产品的质量标准要求，除 去这些馏分油中的非理想组分；或者通过化学反应转化，生 成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品。
1、湿式减压蒸馏 （1）实现湿式减压蒸馏的措施： 采用压降小，传热效率高的塔板； 减压炉逐级扩径，避免油流在炉管内出现高温裂解； 采用低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降； 进料口与最低侧线间设洗涤段。
（2）湿式减压蒸馏塔的不足之处： 消耗蒸汽量大 塔内汽相负荷大 增大了塔顶冷凝冷却器的负荷 含油污水量大
3、二级冷凝冷却
减少大处理量的塔顶冷却 器的传热面积；
塔顶油气（110℃）先冷却 到55~90 ℃ ，部分冷凝液 回流，其余部分再冷却到 40 ℃作为塔顶产品；
回流量大于冷回流，小于 热回流；
适用于大型塔。
上述三种回流方式都是从塔顶取走回流热量，仅 用这种回流取热方式的不利因素：
塔顶馏出物温度低，带出的热量很难回收利用，但却需要 很大的冷凝冷却设备（如空冷、水冷等）；
造成塔内上下汽液相负荷分布不均匀，影响了塔的处理量。
采用循环回流与塔顶回流相结合可以上述不足
循环回流：是从塔内某个位置抽出部分液体，经换热 冷却到一定温度后再返回塔内，物流在整 个过程中处于液相，只是在塔内外循环流 动，借助于换热器取走部分剩余热量。
4、循环回流 （1）塔顶循环回流
塔顶循环回流主要应用于以下情况： 塔顶回流热量大，考虑回收这部分热
的一系列微量蒸气的组成是不断 变化的。
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。
简单蒸馏是一种间歇过程，基本
无精馏效果，分离程度也不高， 一般只在实验室中使用。
3．精 馏
精馏可分为连续式和间歇式
两种。
汽在化特段定、设精备—馏精段馏、塔提中馏，段液、
体混塔合顶物冷连凝续冷多却次的设进备行、气再化沸和器、
高于露点温度的气体为过热气体，低于其泡点温度，称为 过冷液体。
二、蒸馏的方法
将液体混合物加热，使其部分气化，然后将蒸气引出冷凝 为冷凝液，这样就可以使液体混合物得到分离的过程称为蒸馏。 蒸馏是炼油工业中最常用和最基本的一种分离混合物的方法， 也是实验室常用方法。
根据所用设备和操作方法的不同，蒸馏方式可分为以下几类：
2、燃料型减压塔的工艺特征
(1) 工艺要求
尽量提高拔出率，对馏分组
成要求不是很严格；
(2) 工艺特征
塔板数尽量减少； 可以大大减少内回流量； 有2～3个侧线，侧线产品不
用汽提；
汽化段上方设洗涤段。
3、润滑油型减压塔的工艺特征
为后续加工过程提供润滑油
原料；
侧线产品要求粘度合适，色
度好，残炭值低，馏程较窄；
有4~5个侧线，需要汽提； 除具有减压塔的共同特征外，
其他工艺特征与常压塔相似。
三、湿式和干式减压蒸馏
湿式减压蒸馏：传统的减压塔使用水蒸气以降低油汽分 压，尽可能地提高减压塔的拨出率；多用于润滑油型减 压蒸馏。 塔顶残压一般在5.5～8.0kPa，常采用两级（喷射）抽真 空系统
干式减压蒸馏：不依赖注入水蒸气以降低油汽分压的减 压蒸馏方式；燃料型减压塔常用。 干式减压塔顶残压一般为1.3kPa左右，要用三级抽真空 系统
几乎所有炼油厂中原油的第一个加工过程就是蒸馏（俗 称为龙头），例如拔顶蒸馏和常减压蒸馏等。所谓原油一次 加工，即指原油蒸馏而言。
第一节 原油蒸馏原理
一、蒸馏的原理
蒸馏原理：按其组分沸点的不同而达到分离的目的。
了解三个概念：相平衡、泡点和露点
相平衡
气液相平衡的特征：
气相和液相温度相等。
处于气-液相平衡状态的气体和液体分别称为饱和蒸气和 饱和液体。饱和蒸气具有的压力称为饱和蒸气压。
量，以降低装置能耗； 塔顶馏出物中含有较多的不凝气，使
搭顶冷凝冷却器的传热系数降低； 要求尽量降低塔顶馏出线及冷却系统
的流动压力降，以保证塔顶压力不致 过高，或保证塔内有尽可能高的真空 度；
（2）中段循环回流
数量：
3～4个侧线：采用 2个循环回流
1～2个侧线：采用1
个循环回流
进出塔温差：
80℃～120℃
的流动压降；
对于湿式减压蒸馏，塔底采用大蒸汽量汽提； 控制减压炉出口温度，从而减少裂化反应。
采用多个中段循环，使塔内气相负荷均匀，减小
塔径，并且有利于回收利用回流热；
其它特征：
✓ 底部缩径，防止结焦 ✓ 塔底标高高 ✓ 设破沫网 ✓ 增加塔板间距
外观：高架在底座上的上粗下细的塔，比常压塔粗而矮
3．回流比
常压塔的回流比是工艺操作中最关键的因素，也是最 灵敏的调节手段。
回流比的大小需满足以下条件： 能取走全部的剩余热量，保证全塔进热与出热维持
平衡；
确保塔内各段的回流量大于各段产品分馏需要的最
小回流量；
使各塔板上的气、液负荷处于各塔板适宜操作范围
内，以保证平稳操作。
第四节 减压蒸馏塔
塔顶压力在数值上等于回流罐的压力再加上塔顶流出 物流经管线的压降和冷凝冷却设备的压降 ；
P顶=P回流罐+ΔP管线+ΔP冷
在我国，塔顶压力一般在1.3～1.6 atm之间； 塔内各点的压力可以由塔顶压力和塔板压降来确定。
2．操作温度
塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度； 气化段温度是进料的绝热闪蒸温度； 侧线汽提塔底温度约比侧线抽出口温度低8~10℃； 塔底温度一般比气化段低5~10℃。
3．塔底产品—减压渣油 (VR) 焦化、催化和加氢裂化等二次加工原料 经加工后生产重质润滑油 生产沥青 燃料油
二、减压蒸馏塔的工艺特征
1．减压蒸馏塔的一般工艺特征 减压塔也是一个复合塔； 塔顶设有抽真空系统； 塔顶不出产品，尽量减少馏出管线及冷却系统的压降； 采用低压降的塔板和较少的塔板数，以降低从汽化段到塔顶
当只采用塔顶冷回流时，冷回流的取热量应等于 全塔总剩余热量；
当回流热量一定时，冷回流的温度越低，冷回流 的流量就越低；
一般常压塔的汽油冷回流温度为30～40℃。
2、塔顶热回流
回流温度与塔顶温度相同，处于塔顶产品的露点 温度；
热回流只吸收气化热由液相变成气相； 取走相同的热量，热回流的回流量比冷回流大； 一般用于小型塔。
减压蒸馏的核心设备 是减压精馏塔和它的抽真空系统
减压精馏塔的基本要求：在尽量避免油料发生分解 的前提下，尽可能地提高 拔出率。
提高拔出率的关键：提高减压塔汽化段的真空度
一、减压蒸馏塔概述
1．类型 润滑油型：为后续的加工过程提供润滑油原料 燃料油型：为FCC和加氢裂化提供原料
2．侧线产品(也称之为馏分油) 润滑油原料 裂化原料