石油蒸馏过程学习教案

1、会计学1石油石油(shyu)蒸馏过程蒸馏过程第一页，共49页。2 （3）在天然气或炼厂气加工过程中，通常要把其中的烃类逐）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与以分离，这也常常借助蒸馏过程来实现。个或按窄馏分与以分离，这也常常借助蒸馏过程来实现。 （4）除了工业应用以外，蒸馏也是实验室常用）除了工业应用以外，蒸馏也是实验室常用(chn yn)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。蒸馏等。第1页/共49页第二页，共49页。3一、蒸馏基本类型一、蒸馏基本类型(lixng) 炼厂中的蒸馏操作可以归纳

2、为三种基本类型炼厂中的蒸馏操作可以归纳为三种基本类型(lixng)： 1、闪蒸平衡气化、闪蒸平衡气化 第一节第一节 蒸馏类型蒸馏类型(lixng)和石油馏分的蒸馏曲线和石油馏分的蒸馏曲线第2页/共49页第三页，共49页。4 进料以某种方法被加热至部分进料以某种方法被加热至部分气化，经过减压设施，在一个容气化，经过减压设施，在一个容器中（如闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏器中（如闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏塔的气化段等），在一定的温度塔的气化段等），在一定的温度和压力下，气液两相迅即分离，和压力下，气液两相迅即分离，得到得到(d do)相应的气相和液相相应的气相和液相产物，此过程即称为闪蒸。产物，此过程即称为闪蒸。

3、第3页/共49页第四页，共49页。5 如果气液两相有足够如果气液两相有足够的时间密切接触，达到的时间密切接触，达到(d do)了平衡状态，则了平衡状态，则这种方式称为平衡气化这种方式称为平衡气化。 平衡气化的逆过程是平衡气化的逆过程是平衡冷凝。平衡冷凝。 第4页/共49页第五页，共49页。6 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。产物中含较多的轻组分，液相产物中含较多的重组分。 但在平衡状态下，所有组分都同时存在但在平衡状态下，所有组分都同时存在(cnzi)于气液两相中，于

4、气液两相中，因此这种分离是比较粗略的。因此这种分离是比较粗略的。 第5页/共49页第六页，共49页。72、简单蒸馏渐次气化、简单蒸馏渐次气化 液体产物在蒸馏釜中被加热，在一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定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体即开始温度时，液体即开始(kish)气化，生气化，生成微量蒸气。如果生成的蒸气当即被成微量蒸气。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液体继续加热，继续生成蒸气并被引出，这种方式称为简单蒸馏。出，这种方式称为简单蒸馏。第6页/共49页第七页，共

5、49页。8 从本质上讲，简单蒸馏是由无穷多次平衡气化组从本质上讲，简单蒸馏是由无穷多次平衡气化组成的渐次气化过程成的渐次气化过程(guchng)。 与平衡气化相比，简单蒸馏的分离效果要好，但与平衡气化相比，简单蒸馏的分离效果要好，但分离程度还是不高。分离程度还是不高。 恩氏蒸馏可以近似看作是简单蒸馏。恩氏蒸馏可以近似看作是简单蒸馏。 第7页/共49页第八页，共49页。93、多级闪蒸与精馏、多级闪蒸与精馏(jn li) （1）多级闪蒸）多级闪蒸 第8页/共49页第九页，共49页。10（2）精馏）精馏 精馏是分离液相混合物的很有效的手段精馏是分离液相混合物的很有效的手段(shudun)，有间歇式和

6、连续式两种。，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置和实验室，如实沸点蒸馏；在现代炼厂中都使用连续精馏。精馏。 第9页/共49页第十页，共49页。11 连续精馏塔有两段：进连续精馏塔有两段：进料段以上是精馏段，以下是料段以上是精馏段，以下是提馏段。提馏段。 塔顶有冷凝器，塔底有塔顶有冷凝器，塔底有再沸器。再沸器。 塔内有供气液两相接触塔内有供气液两相接触(jich)的塔板或填料。的塔板或填料。 第10页/共49页第十一页，共49页。12 由于塔顶回流和塔底再沸器的作用

7、由于塔顶回流和塔底再沸器的作用，沿精馏塔高度建立了两个，沿精馏塔高度建立了两个(lin )梯度：温度梯度，自上而下逐渐升梯度：温度梯度，自上而下逐渐升高；浓度梯度，气液两相中轻组分高；浓度梯度，气液两相中轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大。浓度自塔底至塔顶逐级增大。 经过多次的汽液相逆流接触，塔顶经过多次的汽液相逆流接触，塔顶得到较纯的轻组分，塔底得到较纯的得到较纯的轻组分，塔底得到较纯的重组分，而且能保证较高的收率，其重组分，而且能保证较高的收率，其分离效果远优于平衡汽化和简单蒸馏分离效果远优于平衡汽化和简单蒸馏。第11页/共49页第十二页，共49页。13二、石油馏分的蒸馏二、石油馏分的蒸馏(z

8、hngli)曲线曲线 1、平衡气化曲线、平衡气化曲线 第12页/共49页第十三页，共49页。142、恩氏蒸馏、恩氏蒸馏(zhngli)曲线曲线第13页/共49页第十四页，共49页。153、实沸点蒸馏、实沸点蒸馏(zhngli)曲线曲线 第14页/共49页第十五页，共49页。164、三种蒸馏曲线的比较、三种蒸馏曲线的比较（1）曲线斜率）曲线斜率 平衡气化曲线最平缓平衡气化曲线最平缓(pnghun)，恩氏蒸馏曲线比较，恩氏蒸馏曲线比较陡一些，而实沸点蒸馏曲线的斜陡一些，而实沸点蒸馏曲线的斜率最大。率最大。 3 3第15页/共49页第十六页，共49页。17（2）液相馏出温度）液相馏出温度 为了获得相

9、同的气化率为了获得相同的气化率，实沸点，实沸点(fidin)蒸馏要蒸馏要求达到的液相温度最高，求达到的液相温度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡气恩氏蒸馏次之，而平衡气化则最低。化则最低。 第16页/共49页第十七页，共49页。18（3）气液相温差）气液相温差 实沸点蒸馏：几十度；实沸点蒸馏：几十度； 恩氏蒸馏：几度、十几度；恩氏蒸馏：几度、十几度； 平衡气化：无。平衡气化：无。 在对分离在对分离(fnl)精确度没有严格要求的情况下，采用平衡气化可以精确度没有严格要求的情况下，采用平衡气化可以用较低的温度获得较高的气化率。用较低的温度获得较高的气化率。 工程意义：减轻加热炉负荷，降低油品热分解和结焦的

10、可能性。工程意义：减轻加热炉负荷，降低油品热分解和结焦的可能性。第17页/共49页第十八页，共49页。19第二节第二节 原油蒸馏原油蒸馏(zhngli)流程流程 一个完整的原油蒸馏流程包括：精馏塔、加热炉、换一个完整的原油蒸馏流程包括：精馏塔、加热炉、换热器、冷凝冷却器等设备机泵，设备之间按一定的关系用热器、冷凝冷却器等设备机泵，设备之间按一定的关系用工艺管线连接，设置自动检测和控制仪表，形成一个有机工艺管线连接，设置自动检测和控制仪表，形成一个有机(yuj)的整体。的整体。 评价一个工艺流程优劣的标准在于看它是否以最低的评价一个工艺流程优劣的标准在于看它是否以最低的投资和消耗达到生产的目的。

11、投资和消耗达到生产的目的。 第18页/共49页第十九页，共49页。20一、流程方案的制定一、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。的产品方案，也即原油加工方案在工艺流程中的体现。1、燃料型、燃料型（1）常压蒸馏（拔头蒸馏）流程）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重油（电厂和钢产品：汽油、煤油、柴油等轻质燃料和常压重油（电厂和钢厂的燃料油）。厂的燃料油）。 方案简单，但对石油资源的利用方案简单，但对石油资源的利用(lyng)不充分。不充分

12、。第19页/共49页第二十页，共49页。21（2）常减压蒸馏流程）常减压蒸馏流程 常压：直馏汽、煤、柴油；常压：直馏汽、煤、柴油； 减压：裂化原料（二次加工）减压：裂化原料（二次加工）（3）常压蒸馏催化裂化）常压蒸馏催化裂化 对金属含量少的原油（如大庆原油），常压渣油直接对金属含量少的原油（如大庆原油），常压渣油直接(zhji)作为催化裂化原料。作为催化裂化原料。 第20页/共49页第二十一页，共49页。222、燃料化工型、燃料化工型 除了轻重燃料以外，还提供化工原料。除了轻重燃料以外，还提供化工原料。（1）拔头蒸馏）拔头蒸馏 直馏轻质油供裂解制烯烃。直馏轻质油供裂解制烯烃。（2）常减压蒸馏）

13、常减压蒸馏 常压常压60140馏分：重整制芳烃；馏分：重整制芳烃； 轻馏分油（柴油）轻馏分油（柴油） ：燃料和裂解制烯烃；：燃料和裂解制烯烃； 重馏分油：重馏分油：FCC原料，裂化气作为原料，裂化气作为(zuwi)有机合成原料有机合成原料。 第21页/共49页第二十二页，共49页。233、燃料润滑油型、燃料润滑油型 流程：常减压蒸馏流程：常减压蒸馏 产品：轻重产品：轻重(qngzhng)燃料、润滑油馏分。燃料、润滑油馏分。第22页/共49页第二十三页，共49页。24二、气化段数二、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在原油蒸馏流程中，原油经历的加热气化次数称为(chn wi)

14、气化段数。气化段数。 气化段数和流程中的精馏塔数是直接相关的。气化段数和流程中的精馏塔数是直接相关的。1、两段气化、两段气化 常减压蒸馏就是两段气化，流程中有常压塔、减压塔。常减压蒸馏就是两段气化，流程中有常压塔、减压塔。 第23页/共49页第二十四页，共49页。25原油原油(yunyu)常减压蒸馏原常减压蒸馏原理流程理流程第24页/共49页第二十五页，共49页。262、三段气化、三段气化 在此流程中，在常压塔前再设置在此流程中，在常压塔前再设置(shzh)一个初馏塔（预气化塔）。一个初馏塔（预气化塔）。第25页/共49页第二十六页，共49页。27采用初馏塔的依据主要与原油性质有关采用初馏塔的

15、依据主要与原油性质有关: : a. a. 重整原料的含砷量重整原料的含砷量 b. b. 轻馏分含量轻馏分含量 c. c. 脱水脱盐效果脱水脱盐效果 d. d. 原油硫含量原油硫含量 e. e. 增加蒸馏操作增加蒸馏操作(cozu)(cozu)的灵活性的灵活性问题问题: : 流程复杂，投资增加，常压炉的温度要提高。流程复杂，投资增加，常压炉的温度要提高。 第26页/共49页第二十七页，共49页。28 精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程，而且也同样精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程，而且也同样适用于石油精馏过程，但石油精馏有其明显的特点，即：适用于石油精馏过程，但石油精馏有其明

16、显的特点，即： （1）石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是典型的复）石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是典型的复杂系精馏，对分馏精确度的要求一般不如化工产品的精馏要求高。杂系精馏，对分馏精确度的要求一般不如化工产品的精馏要求高。 （2）炼油工业是大规模生产的工业，其大的处理量会反映到石）炼油工业是大规模生产的工业，其大的处理量会反映到石油精馏在工艺油精馏在工艺(gngy)、设备、成本、安全等方面的要求。、设备、成本、安全等方面的要求。第三节第三节 精馏塔的工艺精馏塔的工艺(gngy)特征特征第27页/共49页第二十八页，共49页。29一、常压精馏塔的工艺一、常压精馏塔的工艺(gng

17、y)特征特征1、一次气化和多侧线、一次气化和多侧线(cxin)精馏段精馏段第28页/共49页第二十九页，共49页。302、汽提塔和、汽提塔和汽提段汽提段第29页/共49页第三十页，共49页。313、全塔热平衡、全塔热平衡 （1）进料的气化率至少等于塔顶和侧线产品的产率之）进料的气化率至少等于塔顶和侧线产品的产率之和，以保证和，以保证(bozhng)要求的拔出率和轻质油收率。要求的拔出率和轻质油收率。 （2）常压塔的回流比由全塔热平衡决定，变化的余地）常压塔的回流比由全塔热平衡决定，变化的余地不大。不大。 第30页/共49页第三十一页，共49页。32二、减压精馏塔的工艺特征二、减压精馏塔的工艺特

18、征 原油中原油中350以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化裂化、加以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化裂化、加氢裂化的原料，由于它们在高温下会发生分解反应，所以氢裂化的原料，由于它们在高温下会发生分解反应，所以(suy)在常压塔的操作条件下不能获得这些馏分，而只能在减在常压塔的操作条件下不能获得这些馏分，而只能在减压和较低的温度下通过减压蒸馏取得。压和较低的温度下通过减压蒸馏取得。 减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和抽真空系统。减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和抽真空系统。 第31页/共49页第三十二页，共49页。33 对减压塔的基本要求是对减压塔的基本要求是在尽量避免油料发生分解在尽量避免油料发生分

19、解的前提下尽可能多的拔出的前提下尽可能多的拔出(b ch)减压馏分油，关减压馏分油，关键在于提高气化段的真空键在于提高气化段的真空度。度。 第32页/共49页第三十三页，共49页。341、降低从气化段到塔顶的流动压降、降低从气化段到塔顶的流动压降 主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。 减压下操作减压下操作(cozu)，各组分之间的相对挥发度大为提高，各组分之间的相对挥发度大为提高，比较容易分离；而且减压馏分之间的分馏精确度要求低，比较容易分离；而且减压馏分之间的分馏精确度要求低，因此有可能采用较少的塔板而达到分馏要求，如因此有可能采用

20、较少的塔板而达到分馏要求，如35块塔板块塔板。 为了降低每层塔板的压降，减压塔内应采用压降较小的塔为了降低每层塔板的压降，减压塔内应采用压降较小的塔板或填料，如舌型塔板、网孔塔板、筛板等。板或填料，如舌型塔板、网孔塔板、筛板等。 第33页/共49页第三十四页，共49页。352、降低塔顶油气馏出管线的流动压降、降低塔顶油气馏出管线的流动压降 塔顶不出产品，塔顶管线只供抽出不凝气用，以减少塔顶塔顶不出产品，塔顶管线只供抽出不凝气用，以减少塔顶馏出管线的气体量。馏出管线的气体量。3、增大减压、增大减压(jin y)塔底气提蒸汽用量塔底气提蒸汽用量 主要目的是降低气化段中的油气分压。主要目的是降低气化

21、段中的油气分压。 4、减压、减压(jin y)炉出口采用低速转油线炉出口采用低速转油线 以降低转油线压降，降低加热炉出口压力，保证加热炉出以降低转油线压降，降低加热炉出口压力，保证加热炉出口的气化率。口的气化率。 第34页/共49页第三十五页，共49页。365 5、缩短渣油在减压塔底的停留时间、缩短渣油在减压塔底的停留时间 减压渣油在高温下停留时间过长，则分解、缩合反应加减压渣油在高温下停留时间过长，则分解、缩合反应加剧，一方面会生成更多的不凝气使减压塔真空度降低，另一剧，一方面会生成更多的不凝气使减压塔真空度降低，另一方面会造成塔内结焦方面会造成塔内结焦(jijio)(jijio)。 减压塔

22、底部的直径常常缩小以缩短渣油在减压塔底的停减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在减压塔底的停留时间。留时间。第35页/共49页第三十六页，共49页。376 6、减压塔直径大、减压塔直径大 在减压下，油气、水蒸气和不凝气的比容大，虽然减压塔内空塔在减压下，油气、水蒸气和不凝气的比容大，虽然减压塔内空塔线速是常压塔的两倍，但减压塔直径还是很大。线速是常压塔的两倍，但减压塔直径还是很大。 7 7减压塔内板间距大减压塔内板间距大 目的目的(md)(md)是减少泡沫携带，减少塔板数。是减少泡沫携带，减少塔板数。 第36页/共49页第三十七页，共49页。38三、减压蒸馏的抽真空系统三、减压蒸馏的抽真空系统(

23、xtng) 抽真空设备：蒸汽喷射器和机械真空泵。抽真空设备：蒸汽喷射器和机械真空泵。 蒸汽喷射器的结构简单，使用可靠，无需动力机械蒸汽喷射器的结构简单，使用可靠，无需动力机械，水蒸气安全易得。，水蒸气安全易得。 机械真空泵效率高、能耗低，但可靠性差，一次投机械真空泵效率高、能耗低，但可靠性差，一次投资大。资大。第37页/共49页第三十八页，共49页。391、抽真空系统的流程、抽真空系统的流程 抽真空系统的作用是将塔内产生抽真空系统的作用是将塔内产生的不凝气（主要是裂解气和漏入的的不凝气（主要是裂解气和漏入的空气空气(kngq)）和吹入的水蒸气抽）和吹入的水蒸气抽走以保证减压塔真空度的要求。走以

24、保证减压塔真空度的要求。第38页/共49页第三十九页，共49页。402、蒸汽喷射器的工作原理、蒸汽喷射器的工作原理 基本原理是利用高压水蒸汽在喷管内膨胀，使压力能转化为基本原理是利用高压水蒸汽在喷管内膨胀，使压力能转化为动能从而动能从而(cng r)达到高速流动，在喷管出口周围造成真空。达到高速流动，在喷管出口周围造成真空。第39页/共49页第四十页，共49页。41 原油预处理的目的：脱水脱盐。原油预处理的目的：脱水脱盐。 一般炼油厂都把原油预处理设施一般炼油厂都把原油预处理设施设在常减压蒸馏装置内。设在常减压蒸馏装置内。 原油含水的危害：原油含水的危害： （1）增加热能消耗和冷却水用量；）增

25、加热能消耗和冷却水用量； （2）造成蒸馏塔操作）造成蒸馏塔操作(cozu)不稳定，严重时造成冲塔事故。不稳定，严重时造成冲塔事故。第四节第四节 原油原油(yunyu)的预处理的预处理第40页/共49页第四十一页，共49页。42 原油原油(yunyu)含盐的危害：含盐的危害： （1）造成换热器和加热炉管壁结垢，降低传热系数，增大流）造成换热器和加热炉管壁结垢，降低传热系数，增大流动压降，严重时堵塞管路，造成停工；动压降，严重时堵塞管路，造成停工； （2）造成设备腐蚀；）造成设备腐蚀； （3）原油）原油(yunyu)中的盐类大多残留在重馏分和渣油中，直中的盐类大多残留在重馏分和渣油中，直接影响某些产品的质量。接影响某些产品的质量。第41页/共49页第四十二页，共49页。43 原油原油(yunyu)脱水脱盐的要求：脱水脱盐的要求： 含盐量含盐量:5mg/L 含水量含水量:0.10.2第42页/共49页第四十三页，共49页。44 一、原油脱水脱盐的原理一、原油脱水脱盐的原理 原油中的盐大多溶于水中，所以脱水脱盐同时进行。原油中的盐大多溶于水中，所以脱水脱盐同时进行。 1、油水两相的自由沉降、油水两相的