石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程

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恩氏蒸馏(简单蒸馏) 实沸点蒸馏(间歇精馏) 平衡汽化(闪蒸)
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
恩氏蒸馏(ASTM D86)曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
实沸点(TBP)蒸馏曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
平衡汽化(EFV)曲线
三种蒸馏曲线的比较
恩氏蒸馏:表征油品质量(馏程) 实沸点蒸馏:原油评价 平衡汽化:确定汽化率
焦点压力=2.72+0.78=3.5(MPa)
在P-T-e相图坐标纸上标出焦点和常压平衡汽化的 各点,联成一组直线,得P-T-e相图,见图6-21。 由图得220kPa平衡汽化数据: 汽化%V 10 30 50 70
温度℃
356
448
515
600
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
(2)常压与减压平衡汽化曲线换算
石 油 炼 制 工 程
主讲教师:刘英杰
石油化工学院
1
第六章
石油蒸馏过程
原油预处理
石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
原油蒸馏塔的操作特征 常减压蒸馏塔的流程 原油精馏塔工艺计算 其他石油蒸馏塔
6.1 原油预处理 必要性:原油中含有杂质
少量泥沙、铁锈等固体杂质。
含水(油田伴生水、开采过程中注水)
馏出%V 0
10
30
50 287.9
70
90
100
-5 温度℃
-11
-3.8
+4.5
+6.2
+3.2
268.1 273.1 284.1 287.9 292.4 298.6 301.8
1、常压蒸馏曲线的相互换算
3)将1)得到的实沸点蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线 。。。。。。

馏出%V 0 温度℃ 温度℃ 10 30 50 70
含盐(Na、K、Ca、Mg的氯化物,含量:Na盐>Ca盐,Mg
盐和K盐很少硫。酸盐、碳酸盐和油溶性有机酸盐)
6.1 原油预处理 含水、含盐的危害
(1)增加能量消耗 水汽化潜热大(2255 kJ/kg),增加燃料和冷却水消耗; 换热器、加热炉中,水蒸发后盐析出形成盐垢。 (2)干扰常压塔的平稳操作
1.090011 1.042533 1.017560 1.02259
1、常压蒸馏曲线的相互换算
(2)恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算 常压恩氏蒸馏50%点温度与平衡汽化50%点温度换算图
常压平衡汽化曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各段温差换算图
(3)实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算
常压实沸点蒸馏50%点温度与平衡汽化50%点温度换算图
6.1 原油预处理 油田破乳:含水量降到<0.5%,含盐量降至 <50 mg/l
由于油田脱盐脱水设施不完善或原油输送中混入水分,进入炼 油厂的原油仍含有不等量的盐和水分。
炼厂破乳:使含水量达0.1%~0.2%,含盐量 <5 mg/l。
对于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂,要求原油深度 脱盐,即原油含盐量<3 mg/l或含钠量<1 mg/l。
常压实沸点蒸馏曲线各段温差与平衡汽化曲线各段温差换算图
1、常压蒸馏曲线的相互换算
【例6-1】某轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下:
馏出%V 0 温度℃ 239 10 250 30 267 50 274 70 283 90 296 100 306
1)换算为实沸点蒸馏曲线 2)换算为平衡汽化曲线 3)将1)得到的实沸点蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线 4)假设恩氏蒸馏50%点温度没有得到,用概率坐标纸 法和模型法计算并比较结果
w -水(盐水)密度,kg/m3 ;
g
-重力加速度,9.81m/s2 ;
d -水滴直径,m -油密度,kg/m

-油粘度,Pa.s
3
6.1 原油预处理
热脱水
T升高,油品粘度下降,水的密度随温度升高而下降的幅 度比原油变化小,故油水密度差增加。
化学脱水 加入水包油型破乳剂,破坏乳化膜,使水滴聚集长大。 电脱水 采用高压电场使微小水滴合并成大水滴,增加水滴直径。
1、常压蒸馏曲线的相互换算
2)换算为平衡汽化曲线 校正恩氏蒸馏曲线: 将温度超过246 oC的数据进行换算,
lg D 0.00852t 1.691
馏出%V 0 温度℃ 239
10
30
50
70
90
100
252.8 270.8 278.4 288.3 302.8 314.2
13.8 18 7.6 9.9 14.5 11.4
三种蒸馏曲线的比较
分离精确度: 相邻两馏分,
1.实沸点蒸馏 2.恩氏蒸馏 3.平衡汽化
重馏分初馏点-轻馏分终馏点
斜率,分离精确度大
实沸点蒸馏
> 恩氏蒸馏 > 平衡汽化
三种蒸馏曲线的比较
1.实沸点蒸馏
2.恩氏蒸馏
3.平衡汽化
蒸馏曲线的外推和内插 恩氏蒸馏数据的外插和内推
概率坐标纸法 模型法
V b t t 0 a[ ln(1 )] 101
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡

蒸馏
沸点或蒸气压不同
原油 (混合物)

馏分
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡 石油加工中的蒸馏过程:
1、原油评价过程(恩氏蒸馏、实沸点蒸馏) 2、炼厂一次加工过程(常减压蒸馏) 3、炼厂二次加工过程(FCC分馏塔、焦化分馏塔…)
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡 一、常用的实验室蒸馏方法:
减压恩氏 减压实沸点
减压实沸点常压实沸点(3)减压恩氏蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线
减压恩氏 常压实沸点
常压实沸点
常压恩氏
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
(1)常压平衡汽化曲线和压力下平衡汽化曲线 焦点
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
【例6-4】某石油的常压平衡汽化数据如下: 汽化%V 10 温度℃ 302.5 30 405.0 50 492.0 70 579.5
概率坐标纸法:275 ℃
V b t t 0 a[ ln(1 )] 101
模型法:274.8 ℃
实测值:274 ℃
2、减压1.33KPa(残压10mmHg)蒸馏曲线的换算
(1)恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算 假设二者50%点温度相同
2、减压1.33KPa(残压10mmHg)蒸馏曲线的换算
其他性质为: 相对密度d420=0.9459;特性因数K=11.7;体积平均 沸点=468.5℃;恩氏蒸馏曲线 10%~90%的斜率= 6.0℃/%;临界温度=638℃;临界压力=2.72MPa, 求该原油在220kPa下的平衡汽化数据。
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
解:由图6-22和图6-23确定, 焦点温度=638+32=670(℃)
6.1 原油预处理-电脱盐脱水 电脱盐脱水原理:
Electrical Desalting
R 4 F 6 KE R ( ) L K-原油介电常数;
2 2
E-电场强度; R-水滴半径; L-两水滴中心距离
d (w ). g u 18
2
6.1 原油预处理
6.1 原油预处理
6.1 原油预处理 操作温度:100~120℃
不需温度修正
t tmp
体积 0%-5% 分数
5 9 [a( t D86 491.67) b 491.67] 9 5
30%
0.7249
10%
0.5277
50%
0.89303
70%
0.87051
90%
95-100%
a b
0.916668 1.001868
0.948975 0.80079 1.010955 1.03549
电场强度E↗,F↗,脱盐效果↗。 但提高E 有一定限度。当E≥电场临界分散梯度时,水滴受电分 散作用↗,大水滴易“爆裂”再度分散,且电耗也大。
R 4 F 6 KE R ( ) L
2 2
6.1 原油预处理 原油在强电场内的停留时间tm:
E= 0.7~1.0kV/cm时,合适的tm约为2min
时间过短:影响水滴的聚结;时间过长:增大电耗,且易于产 生电分散作用。
(2)恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算
2、减压1.33KPa(残压10mmHg)蒸馏曲线的换算
(2)实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算
3、减压1.33KPa蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线
(1)减压实沸点蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线
3、减压1.33KPa蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线
(2)减压恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线
1、常压蒸馏曲线的相互换算
1)换算为实沸点蒸馏曲线 将表数据代入式
t tmp
5 9 b [a( t D86 491.67) 491.67] 9 5
得到实沸点蒸馏数据:
馏出%V 0 温度℃ 10 30 50 278.3 70 292.8 90 100
202.3 238.2 251.5
309.6 320.4
1、常压蒸馏曲线的相互换算
换算50%点温度
恩氏蒸馏10%-70%点斜率 288.3 252.8 = 70 10
0.592 o C / %
查图得: 平衡汽化50%点温度 -恩氏蒸馏50%点温度 =9.5℃ 平衡汽化50%点温度 =278.4+9.5=287.9℃
FeS 2HCl FeCl2 H 2S
(4)影响二次加工过程
Na+对分子筛催化剂的晶格有破坏作用,造成催化剂永久性失活。
含盐高的渣油延迟焦化时,加热炉炉管结焦,石油焦中灰分增加。
6.1 原油预处理 原油脱盐脱水原理(脱水的同时脱盐)
d (w ). g u 18
2
u -水滴沉降速度,m/s;
6.1 原油预处理 注水水质: 氨氮含量<40mg/L,氯化物含量 <300mg/L,PH<8
6.1 原油预处理 注破乳剂:一般为:10~30 ug/g
具有较强的表面活性 具有良好的湿润性能 对破乳剂的要求 具有足够的絮凝能力
具有很高的凝结能力
6.1 原油预处理 电场强度:0.8~2.0kV/cm
二、蒸馏曲线的相互换算 测定蒸馏曲线工作量:
平衡汽化 > 实沸点蒸馏 > 恩氏蒸馏
经验方法——注意适用性!
1、常压蒸馏曲线的相互换算
当恩氏蒸馏温度超过246 oC,换算时需考虑热裂化影响
lg D 0.00852t 1.691
1、常压蒸馏曲线的相互换算
(1)恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算 API 1987法
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
【例6-5】某油料在1.33kPa(10mmHg)残压下的平衡 汽化数据如下: 汽化%V 10 温度℃ 158.3 30 190.2
31.9
50 214.2
24.0
70
90
232.7 263.4
18.5 30.7
确定它在13.33kPa(100mmHg)下的平衡汽化曲线。
恩氏蒸馏换算
90 100
268.1 273.1 284.1 287.9 292.4 298.6 301.8 259.4 268.4 269.4 281.8 286.8 292.6 295.0 实沸点蒸馏换算
1、常压蒸馏曲线的相互换算
4)假设恩氏蒸馏50%点温度没有得到,用概率坐标纸 法和模型法计算并比较结果
水的分子量小,塔内汽相负荷大,导致蒸馏过程波动,影响正常 操作,严重时会引起塔超压或出现冲塔事故。
6.1 原油预处理 含水、含盐的危害
(3)腐蚀设备
Fe H 2S FeS H 2 MgCl2 2H 2O Mg(OH )2 2HCl
CaCl2 2H 2O Ca(OH )2 2HCl
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
馏出%V 10
30
50 288
70
90
-31.9 温度℃ 232.1
-24.0 264.0 288
+18.5 30.7 306.5 337.2
三、石油体系的处理方法
1、实沸点切割和产品收率 实沸点蒸馏数据
窄馏分及性质
1、常压蒸馏曲线的相互换算
查平衡汽化曲线各段温差 曲线线段 恩氏蒸 平衡汽 馏温差 化温差
0%~10% 10%~30% 30%~50% 50%~70% 13.8 18 7.6 9.9 5 11 3.8 4.5
70%~90%
90%~100%
14.5
11.4
6.2
3.2
1、常压蒸馏曲线的相互换算
推算平衡汽化曲线各点温度
6.1 原油预处理 操作压力:0.8~2MPa(视轻组分含量和加 热温度而定)
让体系保持液相操作,避免轻组分和水汽化,引起油层搅动, 影响水的沉降分离。
6.1 原油预处理 注水量: 一级:原油5%~6% 二级:原油2%~3%
溶解悬浮于原油中的部分盐; 增大含水量很低的原油中的含水量,增大偶极聚结作用力。
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