常减压蒸馏装置与设备

1、第二章 常减压蒸馏安装与设备AtmosphericandVacuumDistillationUnit. 原油 产品 ？ 根本途径普通为： 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规范要求，除去这些馏分油中的非理想组分； 经过化学反响转化，生成所需求的组分，进而得到一系列合格的石油产品。 几乎一切炼油厂中脱后原油的第一个加工过程就是蒸馏俗称为龙头。所谓原油一次加工，即指原油蒸馏而言。 .一、原油蒸馏的根本原理及特点一蒸 馏distillation 1.概念： 蒸馏是利用原油混合物中各个物质沸点的不同，将其分别的方法。 由于原油中物质的种类很多，而且很多物质的沸点相

2、差不大，这样就使得原油中各个组分的完全分别非常困难。 因此对原油加工来说，并不需求进展准确的分别，因此可以按一定的沸点范围，把原油分别成不同的馏分，再送往二次加工安装进展加工。.2.馏分：不同沸点范围的组分。 石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同 的沸点 用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如200、200350等，称为石油的一个馏分 馏分不等同于石油产品，馏分必需经过进一步加工，到达油品的质量规范，才干称为合格的石油产品3.直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它根本保管了石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等.4.石油馏分组成：

3、 从常压蒸馏开场馏出的温度初馏点到小于200的馏分为汽油馏分也称轻油或石脑油馏分常压蒸馏200350的馏分为煤、柴油馏分也称常压瓦斯油，AGO 由于原油从350开场有明显的分解景象，所以对于沸点高于350 的馏分，需在减压下进展分馏，在减压下蒸出馏分的沸点再换算成常压沸点。沸点相当于常压下350500的馏分为减压馏分也称减压瓦斯油,VGO 沸点相当于常压下大于500的馏分为减渣馏分(VR) Vacuum residuumVacuum gas oilAtmospheric gas oilnaphthaGasoline fraction. 不同原油的各馏分含量差别很大。与国外原油相比，我国主要油田

4、原油中500的减压渣油含量都较高，200的汽油馏分含量较少普通低于10%。.5.蒸馏的方式蒸馏有多种方式，可归纳为闪蒸平衡气化或一次气化、简单蒸馏渐次气化和精馏三种方式。简单蒸馏常用于实验室或小型安装上，如恩氏蒸馏；而闪蒸和精馏是在工业上常用的两种蒸馏方式，前者如闪蒸塔、蒸发塔或精馏塔的汽化段等，精馏过程通常是在精馏塔中进展的。.(1)闪蒸flash distillation加热某一物料至部分气化，经减压设备，在容器如闪蒸罐、闪蒸塔、蒸馏塔的气化段等的空间内，于一定温度和压力下，气、液两相分别，得到相应的气相和液相产物，叫做闪蒸。 闪蒸只经过一次平衡，其分别才干有限，常用于只需粗略分别的物料。

5、如石油炼制和石油裂解过程中的粗分。.(2)简单蒸馏simple distillation)作为原料的液体混合物被放置在蒸馏釜中加热。在一定的压力下，当被加热到某一温度时，液体开场气化，生成了微量的蒸气，即开场构成第一个汽泡。此时的温度，即为该液相的泡点温度，液体混合物到达了泡点形状。生成的气体当即被引出，随即冷凝，如此不断升温，不断冷凝，直到所需求的程度为止。这种蒸馏方式称为简单蒸馏。.在整个简单蒸馏过程中，所产生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，根本上无精馏效果，分别程度也还不高，普通只是在实验室中

6、运用 .(3)精馏rectification)精馏是分别液相混合物的有效手段，它是在多次部分气化和多次部分冷凝过程的根底上开展起来的一种蒸馏方式。炼油厂中大部分的石油精馏塔，如原油精馏塔、催化裂化和焦化产品的分馏塔、催化重整原料的预分馏塔以及一些工艺过程中的溶剂回收塔等，都是经过精馏这种蒸馏方式进展操作的。.延续精馏塔动画精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔板塔顶冷回流：轻组分浓度高、温度低塔底气相回流：轻组分浓度低、温度高.由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用，沿精馏塔高度建立了两个梯度： (1) 自塔底至塔顶逐级下降的温度梯度 ；(2) 气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的 浓度

7、梯度。 精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立及接触设备的存在是精馏过程得以进展的必要条件。 精馏原理. 由于两个梯度的存在，在塔中每一个气、液两相的接触级中，由下而上的较高温度和较低轻组分浓度的气相与由上而下的较低温度和较高轻组分部的液相存在差别，因此气、液两相在接触前处于不平衡形状，构成相间推进力，使气、液两相在接触过程中进展相间的传热和分散传质，最终使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提纯。经过多次气、液相逆流接触，最后在塔顶得到较纯的轻组分，在塔底得到较纯的重组分。 精馏的本质气、液两相进展延续多次的平衡汽化和平衡冷凝精馏的分别效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏。.二、常减压蒸馏安

8、装Atmosphericand VacuumDistillationUnit(一概述 常减压安装是对原油进展一次加工的蒸馏安装，即将原油分馏成汽油gasoline、煤油kerosene 、柴油diesel、蜡油(wax oil)、渣油(residual oil)等组分的加工安装。.二原油常压蒸馏及其特点 原油蒸馏普通包括常压蒸馏 Atmospheric distillation 和减压蒸馏Vacuum distillation两个部分。 所谓原油的常压蒸馏，即为原油在常压(或稍高于常压)下进展的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔(或称常压塔atmospheric tower)。.进料汽提塔

9、冷凝器. 1常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物2常压塔是一个复合塔构造3常压塔下部设置汽提段，侧线产品设汽提塔 汽提:向待蒸馏原油通入高温水蒸汽 作用：降低油气的分压，促使原油中的重质油在较低的温度下沸腾、汽化。 优点：操作简便，原料易得。 缺陷：需求耗费大量蒸汽，且添加了冷却水的用量。由于原油常压精馏塔的原料和产品不同于普通精馏塔，因此它具有以下工艺特点(其它的石油精馏塔也经常具有与之类似的工艺特点)：.对石油精馏塔，提馏段的底部经常不设再沸器，由于塔底温度较高，普通在350左 右，在这样的高温下，很难找到适宜的再沸器热源，因此，通常向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油 汽分压，使混

10、入塔底重油中的轻组分汽化即汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400450，约为3MPa的过热水蒸汽。 .在复合塔内，汽油、煤油、柴油等产品之间只需精馏段而没有提馏段，这样侧线产品中会含有相当数量的 轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置假设干个 侧线汽提塔，这些汽提塔重叠起来，但相互之间是隔开的，侧线产品从常压塔中部抽出，送入汽提塔上部，从 该塔下注入水蒸汽进展汽提，汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出前往主塔，侧线产品由汽提 塔底部抽出送出安装。 汽 提 塔 的 作 用.4常压塔常设置中段循环回流即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油(

11、或者是侧线产品)，经与其它冷流换热或冷却后再前往塔中，前往口比抽出口通常高23层塔板。作用：在保证各产品分别效果的前提下，取走精馏塔中多余的热量优点：在一样的处置量下可减少塔径，或者在一样的塔径下可提高塔的处置才干；可回收利用这部分温度较高的热源。.三减压蒸馏Vacuum distillation)及其特点 常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高，且在高温下易分解，使馏出的产品蜕变并消费焦炭，破坏正常消费。 因此，为了提取更多的轻质组分，往往经过降低蒸馏压力，使被蒸馏的原料油沸点范围降低。这一在减压下进展的蒸馏过程叫做减压蒸馏。. 减压蒸馏是在压力低于100KPa的负压形状下进展的蒸馏过程。由

12、于物质的沸点随外压的减小而降低，因此在较低的压力下加热常压重油，上述高沸点馏分就会在较低的温度下气化，从而防止了高沸点馏分的裂解。经过减压精馏塔可得到高沸点馏分，而塔底得到的是沸点在500以上的减压渣油。塔底产品减压渣油 Vacuum residuum 焦化原料、催化原料等二次加工原料 经加工后消费重质光滑油 消费沥青 做燃料油.减压蒸馏的中心设备 是减压塔和它的抽真空系统 减压塔的根本要求：尽量提高拔出率， 对馏分组成要求不是很严厉提高拔出率的关键：提高减压塔的真空度. 减压蒸馏的原理与常压蒸馏一样，关键是减压塔顶采用了抽真空设备，使塔顶的压力降到几千帕。 抽真空设备的作用是将塔内产生的不凝

13、气(主要是裂解气和漏入的空气)和吹入的水蒸气延续地抽走以保证减压塔的真空度要求。 减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽放射器(steam ejector，也称蒸汽吸射泵)或机械真空泵mechanical vacuum pump)。其中机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中采用，而广泛运用的是蒸汽放射器。. 与普通的精馏塔和原油常压精馏塔相比。减压精馏塔具有如下特点：1.减压精馏塔分燃料型和光滑油型两种燃料型减压塔主要消费二次加工如催化裂化、加氢裂化等原料，它对分别准确度要求不高，希望在控制杂质含量的前提下，如残炭值低、重金属含量少等，尽能够提高馏分油拔出率。 光滑油型减压塔以消费光滑油

14、馏分为主，希望得到颜色浅、残碳值低、馏程较窄、安定性好的减压馏分油，因此不仅要求拔出率高，而且具有较高的分别准确度。.2.减压精馏塔的塔径大、板数少、压降小、真空度高 由于对减压塔的根本要求是在尽量减少油料发生裂解反响的条件下，尽能够多地拔出馏分油，因此要求尽能够提高塔顶的真空度，降低塔的压降，进而提高气化段的真空度。塔内的压力低，一方面使气体体积增大，塔径变大；另一方面由于低压下各组分之间的相对挥发度变大，易于分别，所以与常压塔相比，减压塔的塔板数有所减少。如前所述，燃料型减压塔的塔板数可进一步减少，亦利于减少压降。. 3减小塔底塔径，缩短渣油在减压塔内的停留时间 减压塔底的温度普通在390

15、左右，减压渣油在这样高的温度下，假设停留时间过长，其分解和缩合反响会显著添加，导致不凝气添加，使塔的真空度下降，塔底部结焦，影响塔的正常操作。为此，减压塔底常采用减小塔径(即缩径)的方法，以缩短渣油在塔底的停留时间。.另外，由于在减压蒸馏的条件下，各馏分之间比较容易分别和分别准确度要求不高，加之普通情况下塔顶不出产品，所以中段循环回流取热量较多。减压塔的上部气相负荷较小，通常也采用缩径的方法，使减压塔成为一个中间粗、两头细的精馏塔。 由于上述各项工艺特征，从外形来看，减压塔比常压塔显得粗而短。.常减压蒸馏安装的处置量 为了提高原油的拔出深度，同时防止原油在高温时分解，现代化的原油蒸馏安装都采用

16、在常压和减压下操作，即常减压蒸馏。 由于常减压蒸馏是原油加工的第一步，并为以后的二次加工提供原料，所以常减压蒸馏安装的处置量也就是炼油厂的处置量。因此，常减压安装高效率的正常操作，对整个炼油厂的消费是至关重要的。.第一节 工艺流程. 原油蒸馏流程，就是用于原油蒸馏消费的炉、塔、泵、换热设备、工艺管线及控制仪表等按原料消费的流向和加工技术要求的内在联络而构成的有机组合。将此种内在的联络用简单的表示图表达出来，即成为原油蒸馏的流程图。原油蒸馏过程中，在一个塔内分别一次称一段汽化。原油经过加热汽化的次数，称为汽化段数。 汽化段数普通取决于原油性质、产品方案和处置量等。.原油蒸馏安装汽化段数可分为以下

17、几种类型： 一段汽化式：常压； 二段汽化式：初馏(闪蒸)常压 二段汽化式：常压减压； 三段汽化式：初馏常压减压三段汽化式：常压一级减压二级减压；四段汽化式：初馏常压一级减压二级减压；、主要适用于中、小型炼油厂，只消费轻、重燃料或较为单一的化工原料。、用于大型炼油厂的燃料型、燃料光滑油型和燃料化工型。、用于燃料一光滑油型和较重质的原油，以提高拔出深度或制取高粘度光滑油料。 原油蒸馏中，常见的是三段汽化.工 艺 流 程 图思索：本流程属于哪种汽化类型？.原油加工方案中设初馏塔(Primary tower)的作用及时蒸出原油在换热升温过程中曾经汽化的汽油，使其不进入常压加热炉atmospheric

18、heater)，以降低炉的热负荷和原油换热系统的操作压力，从而降低安装能耗和操作费用。.常减压蒸馏主要操作条件常压塔 温度：原油经换热后到达300左右，进入常压加热炉atmospheric heater) ，原油被加热到360380进入常压塔进展蒸馏。塔顶100130 ，常一线煤油200 左右，常二线柴油280 左右，常三线重柴油340 左右。 压力：塔顶在0.10.16MPa下操作。.减压塔温度：常压塔底油 350左右进入减压加热 炉vacuum heater) ，被加热到380400进入减压塔进展蒸馏。压力：减压塔顶残压普通在2060mmHg。.128346795.课堂小检验1判别此图属于

19、几段汽化式蒸馏？2.写出各标号的称号中英文3.根据此图写出该常减压蒸馏的流程。4.标号5旁边的虚线表示什么中英文？它有什么作用？5.设备7底部的蒸汽有何作用?6.设备4底部出来的产品馏分叫什么中英文？它是温度在哪个范围的馏分？.Primary towerElectrical desalting tankAtmospheric towerAtmospheric heaterVacuum heaterVacuum towerkerosenegasolinestripper.拔头原油230370常压渣油410减压渣油，VR.组成单元电脱盐单元初馏单元常压单元减压单元碱洗单元以上五个单元主要由三塔初馏

20、塔、常压塔、减压塔、两炉常压加热炉、减压加热炉、冷换设备及机泵组成。.流 程 框 图.原油Crude oil换热过程Heatexchangeprocess原油电脱盐Crude oilelectricaldesalting换热过程Heatexchangeprocess初馏塔Primary tower .常压塔atmospherictower减压塔vacuumtower轻柴油 light diesel oil煤油kerosene重柴油heavygasoil汽油gasoline气体gas轻减压粗柴油lightvacuumgasoil重减压粗柴油 heavy vacuumgasoil换热过程Heate

21、xchangeprocess残渣油residuum.三段汽化原油蒸馏工艺流程的特点有： 初馏塔顶产品轻汽油普通作催化重整安装进料。 由于原油中的含砷的有机物质，随着原油温度的升高而分解汽化，因此初馏塔顶汽油的砷含量较低，而常压塔顶汽油含砷量很高。砷是重整催化剂的有害物质，因此普通含砷量高的原油消费重整原料均采用初馏塔。 常压塔可设34个侧线，消费溶剂油、煤油(或喷气燃料)、轻柴油、重柴油等馏分。 . 减压塔侧线出催化裂化或加氢裂化原料，产品较简单，分馏精度要求不高，故只设23个侧线，可不设汽提塔。 减压蒸馏可以采用干式减压蒸馏工艺。它的主要特点是:塔内元件采用填料替代了塔盘,从而使全塔的压降大

22、大降低;抽真空系统普通采用带增压器的三级蒸汽放射器,可使闪蒸区的残压降到4 kpa(30mmHg)以下,低于湿式蒸馏时的烃分压,故没有必要向塔内吹入水蒸汽以降低油气的分压,实现了干式减压蒸馏的操作。 .二、原油性质及腐蚀介质含量 近年来，随着国内原油产地的增多，高酸值稠油原油不断添加，原油质量逐渐下降。稠油的高酸值，高含硫，高含盐加重了常减压安装的设备腐蚀。在我国，石化系统加工高酸值原油的厂家及炼油总量均占50以上。.我国原油的类型 根据原油中含硫及酸值的高低，可将我国原油分为以下四种类型： (1)低硫低酸值原油(原油含硫0105，酸值05mgKOHg)，如大庆原油；(2)低硫高酸值原油(原油

23、含硫0105，酸值05mgKOHg)，如辽河原油，新疆原油。(3)高硫低酸值原油(原油含硫05，酸值05mgKOHg)，如胜利原油。(4)高硫高酸值原油(原油含硫05，酸值05mgKOHg)，如孤岛原油和“管输原油。.三、蒸馏设备的腐蚀及防腐措施一腐蚀缘由1低温部位HClH2SH20型腐蚀脱盐不彻底的原油中残存的氯盐，在120以上发生水解生成HCl，加工含硫原油时塔内有H2S，当HCl和H2S为气体形状时只需细微的腐蚀性一旦进入有液体水存在的塔顶冷凝区，不仅因HCl生成盐酸会引起设备腐蚀，而且构成了HClH2SH20的介质体系，由于HCl和H2S相互促进构成的循环腐蚀会引起更严重的腐蚀，反响式

24、如下：这种腐蚀多发生在初馏塔、常压塔顶部和塔顶冷凝冷却系统的低温部位。.2高温部位硫腐蚀 原油中的硫可按对金属作用的不同分为活性硫化物和非活性硫化物。非活性硫在160开场分解，生成活性硫化物，在到达300以上时分解尤为迅速。高温硫腐蚀从250左右开场，随着温度升高而加剧，最严重腐蚀在340430。活性硫化物的含量越多，腐蚀就越严重。反响式如下： . 高温硫腐蚀常发生在常压炉出口炉管及转油线、常压塔进料部位上下塔盘、减压炉至减压塔的转油线、进料段塔壁与内部构件等。腐蚀程度不仅与温度、含硫量、H2S浓度有关，而且与介质的流速和流动形状有关。介质的流速越高，金属外表上由腐蚀产物FeS构成的维护膜越容

25、易被冲刷而零落，因界面不断被更新，金属的腐蚀也就进一步加剧，称为冲蚀。.3高温部位环烷酸腐蚀 原油中所含的有机酸主要是环烷酸。我国辽河、新疆、大港原油中的有机酸有95%以上是环烷酸，胜利原油中的有机酸有40%是环烷酸。环烷酸的相对分子质量为180350，它们集中于常压馏分油(相当于柴油)和减压馏分油中，在轻馏分和渣油中的含量很少。 环烷酸的沸点在两个温度区间：230300及330400。在第一个温度区间内。环烷酸与铁作用，使金属被腐蚀：. 在第二个温度区间，环烷酸与高温硫腐蚀所构成的FeS作用，使金属进一步遭到腐蚀，生成的环烷酸铁可溶于油被带走，游离出的H2S又与无维护膜的金属外表再起反响，反

26、响不断进展而加剧设备腐蚀： 环烷酸严重腐蚀部位大都发生在塔的进料段壳体、转油线和加热炉出口炉管等处，尤其是气液流速非常高的减压塔汽化段。由于这些部位遭到油气的冲刷最为猛烈，使金属外表的腐蚀产物硫化亚铁和环烷酸铁不能构成维护膜，显露的新外表又不断被腐蚀和冲蚀，构成恶性循环。所以在加工既含硫又含酸的原油时，腐蚀尤为猛烈，应该尽量防止含硫原油与含酸原油的混炼。. (二)防腐蚀措施 目前普遍采取的工艺防腐措施是：“一脱三注。一脱三注原油深度电脱盐； 注氨 注缓蚀剂； 注碱性水； 实际证明，这一防腐措施根本消除了氯化氢的产生，抑制了对常减压蒸馏馏出系统的腐蚀。.防腐原理：除去原油中的杂质，中和已生成的酸

27、性腐蚀介质，改动腐蚀环境，在设备外表构成防护屏障。 1原油深度电脱盐 充分脱除原油中氯化物盐类，减少水解后产生的HCl，是控制三塔塔顶及冷凝冷却系统Cl-1腐蚀的关键。. 2注氨塔顶馏出线硫化氢和剩余氯化氢会引起严重腐蚀,因此，可采用注氨中和这些酸性物质，进一步抑制腐蚀。注入位置应在水的露点以前，这样，氨与氯化氢气体充分混合才有理想的效果，生成的氯化铵被水洗后带出冷凝系统。注入量按冷凝水的PH值来控制，维持PH在79。. 3注缓蚀剂 缓蚀剂是一种外表活性剂，分子内部既有S、N、O等强极性基团，又有烃类构造基团。极性基团一端吸附在金属外表上，另一端烃类基团与油介质之间构成一道屏障，将金属和腐蚀性水相隔分开，从而维护了金属外表，使金属不受腐蚀。将缓蚀剂配成溶液，注入到塔顶管线的注氨点之后，维护冷凝冷却系统，也可注入塔顶回流管线内，以防止塔顶部腐蚀。. 4.塔顶馏出线注碱性水 注氨时会生成氯化氨堆积，既影响传热效果又会呵斥垢下腐蚀，因氯化铵在水中的溶解度很大，故可用延续注水的方法洗去。“一脱三注是目前在炼油厂普遍才去的防腐措施，已取代过去的“一脱四注，停顿向原油中注入纯碱碳酸钠和烧碱氢氧化钠，以减少对后续二次加工过程的不利影响，如钠离子会呵斥裂化催化剂中毒，使延迟焦化安装的炉管结焦、焦炭灰分添加、换热器结垢等。 原油深度电脱盐、向塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂和注碱性水