第三章 石油蒸馏过程

第三章石油蒸馏过程2023/6/21炼油工艺学1第一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四

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。

炼油厂首先必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工过程中的分离问题。蒸馏正是一种常用的最经济和最容易实现的分离手段。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。

第二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四常减压装置第三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四蒸馏原理：按其组分沸点的不同而达到分离的目的蒸馏操作的三种基本类型:闪蒸——平衡汽化简单蒸馏——渐次汽化精馏：连续式和间歇式蒸馏和精馏的理论基础：相平衡原理、相律、拉乌尔定律和道尔顿分压定律。第四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四相平衡：

置于密闭容器中的液体，在一定温度下，蒸发和冷凝同时存在，开始时蒸发速度大于冷凝速度，随着蒸发出的分子数增加，冷凝速度相应也增大，此过程进行到最后，蒸发速度等于冷凝速度，达到动态平衡，此状态即为气-液相平衡状态。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。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第五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四汽液平衡关系式的表示方法

汽液两相平衡组成常用相平衡常数或相对挥发的关系式来表达。相平衡常数（distributioncoefficient）Ki

表示i组分的相平衡常数，其定义为式中：yi和xi分别表示i组分在互为平衡的汽、液两相中的摩尔分数。对于易挥发组分，Ki>1，即yi>xi。Ki值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。

第六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四泡点和露点：在一定压力下，加热原油，使其温度升高到某一数值时，原油刚刚开始气化，即原油刚刚出现第一个气泡并保持相平衡状态，此时的温度，称为泡点温度，或称为平衡气化0%温度继续升高温度使原油不断气化，当原油刚刚全部气化并保持相平衡时的温度，称为露点温度，也称为平衡气化100%的温度。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，其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。高于露点温度的气体为过热气体，低于其泡点温度，称为过冷液体第十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四

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：

闪蒸——平衡汽化简单蒸馏——渐次汽化精馏：连续式和间歇式第十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1．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，达到了平衡状态，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、液相中第十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四闪蒸操作流程：一定组成的料液被加热后经节流阀减压进入闪蒸罐，液体因沸点下降变为过热而骤然汽化，汽化耗热使得液体温度下降，汽、液两相温度趋于一致，两相组成趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀第十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四在平衡汽化过程中，汽液两相总是处于平衡状态，因此可以利用相图或相平衡关系，依据相律，求定温度、压力、汽相组成、液相组成及气化率等参数中的未知量。第二十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四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第二十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2．简单蒸馏—渐次气化

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，液体开始气化，生成微量蒸气。生成的蒸气当即被引出并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。这种蒸馏方式称作简单蒸馏或微分蒸馏第二十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四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，所得的液体中的轻组分含量会低于平衡汽化所得的液体的轻组分含量简单蒸馏是一种间歇过程，基本上无精馏效果，分离程度也还不高，一般只是在实验室中使用

第二十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第二十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．精馏精馏可分为连续式和间歇式两种汽化段、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、温度高第二十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四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施的存在是精馏过程得以进行的必要条件

第二十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四

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相间差别，因此气、液两相在接触前处于不平衡状态，形成相间推动力，使气、液两相在接触过程中进行相间的传热和扩散传质，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。

精馏的实质气、液两相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝精馏的分离效果要远远优于平衡汽化和简单蒸馏。第二十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第二十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第二十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第三十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第三十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四石油及石油馏分的蒸馏曲线恩式蒸馏（ASTM)曲线实沸点蒸馏(BTP)曲线平衡气化(EFV)曲线馏出温度和体积之间的关系曲线

第三十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四恩氏蒸馏(ASTM)实沸点蒸馏(TBP)平衡气化(EFV)本质简单蒸馏间歇精馏平衡气化测定条件规格化的仪器和在规定的实验条件下规格化蒸馏设备(17块理论板)中和规定条件下在一定压力、温度下分离效果基本无精馏作用，不能显示各组分的沸点分离效果好，可大体反映各组分沸点的变化受气液相平衡限制,分离效果差,仅相当于一块塔板的分离能力用途用于计算其它物性参数主要用于原油评价第三十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四

三种蒸馏曲线的比较三种方法的分离效果是TBP>ASTM>EFV恩式蒸馏：反映在一定条件下的汽化性能实沸点蒸馏：大致反映油品中各组分沸点变化的连续曲线平衡气化：在一定条件下，可以确定在不同汽化率时的温度或某一温度下的汽化率第三十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四要得到相同的气化率，实沸点蒸馏所需温度最高，恩式蒸馏居中，平衡气化最低那就是在同样气化率的前提下，平衡气化所需的温度最低，这样就减轻了加热设备的负荷第三十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四蒸馏曲线的相互换算油品蒸馏所得三种蒸馏曲线的工作量有很大差别，平衡汽化的工作量最大，恩氏蒸馏最小三种蒸馏曲线的换算主要求助于经验方法使用这些经验图表时必须严格注意它们的适用范围及可能的误差，尽量采用实测数据换算图表一般都是以体积分数来表示收率

第三十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1．常压蒸馏曲线的相互换算常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的换算常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算

2．减压1.33kPa(残压10mmHg)蒸馏曲线的相互换算

第三十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．减压1.33kPa(残压10mmHg)蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线减压实沸点蒸馏曲线换算成常压实沸点蒸馏曲线减压1.33kPa(残压10mmHg)恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线1.33kPa(残压10mmHg)恩氏蒸馏曲线1.33kPa实沸点蒸馏曲线见图7-18；1.33kPa实沸点蒸馏曲线换算成常压实沸点蒸馏曲线，用本节3①方法减压1.33kPa(残压10mmHg)恩氏蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线减压1.33kPa(残压10mmHg)恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线，见本节3②；常压实沸点蒸馏曲线换算成常压恩氏蒸馏曲线，见本节1①第三十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四4．常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线不同的压力下相同汽化百分数的各点可以连成一条直线，而且不同汽化百分数连成的各P-T线都会聚于一点(焦点)焦点并没有实际意义，只是各条P-T线的会聚点本法只适用于临界温度以下的温度第三十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四5．常压与减压下平衡汽化曲线的换算

常压平衡汽化曲线与减压平衡汽化曲线的换算以及减压下不同压力平衡汽化曲线的换算用图7-26。由图查得所需残压下平衡汽化50%的温度(或30%温度)然后假设减压下平衡汽化曲线各线段温度差不随压力而变化，从而推算出其他各点温度。误差一般不超过14℃

第四十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四油-水不互溶体系的气-液平衡

1.P-T-e相图的用途

有了石油馏分的P-T-e相图，便可以从P，T，e三者中的两者求得第三者：①若已知P，e，求T，可直接从图中查得T；②若已知T，e，求P，也可直接从图中查得P；③若已知P，T，求e，需用试差法；先假设e为某一数值e’，求得对应压力Po’，然后由Po’、T→e”，若e’=e”，则假设即为所求；否则，重新假设，重复此过程，直至假设与所求相同为止第四十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2.过热水蒸气存在下油的汽化①水蒸气的作用降低油气分压，使油在较低的温度下气化水蒸气存在下体系的压力：P=Po+Ps

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Ps<Pso

第四十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四②水蒸气存在下油的汽化

气相A+S油相A此时有：P=PA°+Ps根据分压定律：由上式可以看出：P一定，如要求A的汽化量也一定，则：NS↗，PA°↙，汽化温度↙；P，T一定，则(P/PA°-1)不变，故NS/NA一定，则汽化A的量越大，水蒸气的量也越大第四十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3、饱和水蒸气存在下油的汽化A+SAS当气液两相达到平衡时：PO=PO0：PS=PS0体系的总压力为：P=PS+PO=PS0+PO0气相中的水蒸气与油气的摩尔数之比为：第四十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四含水原油在换热器中被加热：T↗→PS0↗，PO0↗，但PS0+PO0<P→不汽化到达某点，PS0+PO0=P，油水同时汽化但PO0↙→PS0+PO0<P→T↗→PS0+PO0=P→进一步汽化→重复上述过程→水全部汽化→过热水蒸气存在下油的汽化第四十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四油水同时开始汽化点O和汽化后油的汽化分率的计算：①对于油水同时开始汽化点O的确定，采用猜算法：假设同时开始汽化的温度为t0，由t0查图表得PS0和PO0，若两者之和PS0+PO0=P，则假设之t0正确，否则再假设t0，重复进行计算，直至PS0+PO0=P②对于开始汽化后，油在不同温度下的汽化分率的计算：由t→PS0→PO0=P-PS0→查P-T-e相图得t时的汽化率e③对于水完全汽化时的温度的求法，可由前面的方法算得第四十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四4、油气-水蒸气混合物的冷凝①油气、水蒸气都处于过热状态，仅是单相冷却过程；②油气是饱和状态，水蒸气是过热状态；③油气、水蒸气都处于饱和状态；④油和水同时冷凝完毕；⑤油和水是单相的冷却过程第四十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四例：某原油含水0.4%(w)，经一组换热器换热后进入初馏塔，测得初馏塔汽化段温度为250℃，压力为2.0atm，请计算初馏塔汽化段原油和水的汽化率。已知：①1atm下原油的平衡汽化数据：汽化%(v)010203040汽化温度，℃160230300350380②原油的焦点温度为450℃，焦点压力为45atm；③250℃时水的饱和蒸气压为41atm。为简化计算，可以假设：①原油的重量汽化分率与体积汽化分率相同；②令油气的分子量为100；③原油含水0.4%可以认为是100g原油外加0.4g水，而不是油水共100g。

第四十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四解：汽化段的温度为250℃，压力是2.0atm，而250℃时水的饱和蒸气压PS0=41atm，由此我们可以得到：∵P=PS0+PO0=2.0atm∴PS<2.0atm，而PS0=41atm∴PS<<PS0因此，水处于过热状态，也就是说水已完全汽化，e水=100%。

需用试差法求油的汽化率，假定汽化率为10%：由分压定律：NS/NO=PS/PO=PS/PO0又：P=2atm=PS+PO0可求得：PO0=1.64atm第四十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第二节原油常压精馏塔一、原油常压精馏塔的工艺特征第五十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第五十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1．原料和产品都是复杂的混合物不能采用单组分的百分数表示进料组成和控制产品质量，而只能控制馏程、抽出温度等

产品都满足一定的质量指标，但不能像二元或多元精馏塔一样得到较纯的化合物当产品多于两个时，如出汽油、煤油、柴油等时，要用复合塔，且往往是半截塔，也就是说这个塔没有提馏段，但为了保证分馏的精确度，采用汽提段弥补第五十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2．石油精馏塔是复合塔和不完全塔侧线产品设汽提塔或再沸器用汽提段代替提留段（用过热蒸汽代替再沸器）汽提蒸汽的作用由塔底通入少量的过热水蒸气，以降低油气分压，有利于轻组分的汽化；侧线汽提的目的是使混入产品中的较轻组分汽化再返回常压塔，即保证了轻质产品的收率，又保证了本产品的质量

第五十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第五十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四侧线采用再沸器的原因：侧线油品汽提时，产品中会溶解微量水分，影响产品质量，尤其是要求低凝点低结晶点的产品，如航煤等汽提水蒸气的质量分数虽小（2%～3%），但体积流量大使塔内汽相负荷增加水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器可以降低塔顶冷凝冷却器的负荷采用再沸器提馏有利于减少蒸馏装置的含油污水量第五十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．恒摩尔（分子）回流的假定不成立

各组分之间的汽化潜热和沸点相差很大4．原油进塔进料要有适量的过汽化度

使进料段上最低一个测线下几层塔板上有足够的液相回流以保证最低侧线产品的质量过汽化度一般为2～4%

5．热量基本上全靠进料带入，回流比是由全塔热平衡决定的，调节余地很小

第五十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四6.常压塔中，进料段温度最高，塔顶最低7．沿塔高自下而上，液相负荷先缓慢增加，到抽出板，有一个突增，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第五十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四侧线抽出第一、二板之间第五十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四二、分馏精确度的表示方法1．分馏精确度的表示方法对于二元或多元系：用组成来表示（A或B组分的含量表示）对于石油馏分分馏精确度的表示方法：用ASTM(0～100)间隙=t0H-t100L表示t0H-t100L>0，馏分间有间隙，间隙越大，分离精确度越高t0H-t100L<0，馏分间有重叠，重叠越大，分馏精确度越差通常用t5H和t95L之间的差值来表示

用ASTM(5～95)间隙=t5H-t95L表示第五十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四间隙：分馏效果好重叠：分馏效果差第六十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2、分馏精确度的决定因素

石油馏分的分馏精确度主要由物系中组分之间的分离难易程度、回流比和塔板数决定

分馏精确度与回流比、塔板数的关系：回流比和塔板数一般是凭经验估算得到的第六十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四三、石油精馏塔的汽、液相负荷分布规律精馏塔内汽、液相负荷分布规律的分析工具是热平衡选择几个有代表性的截面，做适当的隔离体系，进行热平衡计算，求出塔板上汽液相负荷

1．塔顶汽、液相负荷第六十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四F、D、M、G、W：分别代表进料、塔顶汽油、侧线煤油、柴油和塔底重油的流量，Kmol/hrtD、tM、tG、tW：分别为D、M、G、W的抽出温度t1、t0、tG：分别为塔顶抽出温度、塔顶回流返塔温度和进料进塔温度L0、e：分别为塔顶回流量和进料汽化率h：各物流的焓值，上角V代表气相，L代表液相。第六十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第六十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第六十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2．汽化段至G抽出板下方各板的V、L(1)汽化段的V、L过汽化量为0时：Ln=0Kmol/hrVF=D+M+G+S+Ln

(2)第n板上的L、V

第六十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四图7-44汽化段与精馏段隔离体系图FFGF,tFGMDSIIILn-1Lm-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnSWⅢ第六十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．第m板的L、V(侧线抽出板下)下面分析一下Lm-1和Ln-1及Vm与Vn的大小：∵沿塔由低到高温度逐渐降低，∴tm<tn∴Q出,m<Q出,n又∵Q入,m=Q入,n∴Qm>Qn分析可得：Lm-1>Ln-1从而有：Vm>Vn

第六十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四4．经过侧线抽出板时的L、V的变化第六十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四5．塔顶第一、二层塔板之间的L、VQ1≈Q2

HVL1,t2≈HVL0,t1

HLL0,t0<HLL1,t1

L0<L1

∵V1=D+S+L0

V2=D+S+L1∴V1<V2

第七十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四

结论：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第七十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四6．有中段回流时气液相负荷的变化

7．汽提段的气液相负荷变化规律在汽提段，由上而下，液相和气相的负荷越来越小；温度有所下降第七十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四四、回流方式采用各种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第七十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1、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；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℃第七十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2．塔顶油气二级冷凝冷却

冷却时分两次，它首先将塔顶油气冷到基本冷凝，仅把回流部分用泵送回塔顶，而降剩下的产品部分送到下一个冷却器冷却到所需的安全温度

第七十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四在第一级油气和水蒸气基本上被冷凝冷却，这里集中了绝大部分的热负荷，由于传热温差大，即热源比冷源的温度高得多，因此传热面积不会太大在第二级冷凝冷却中，仅冷却产品部分，虽然传热温差小，但其热负荷占总热负荷的比例小，所以总起来看，二级冷凝冷却所需的总传热面积要比一级冷凝冷却小缺点：返回塔顶的是热回流，也就是说返回温度比一级冷凝冷却时高，因而造成内回流量增大，另外流程也更复杂第七十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四塔顶馏出物温度低，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上述两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：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第七十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四循环回流：塔顶循环回流中段循环回流第七十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第七十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．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

第八十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四4．中段循环回流优点：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，制造工艺复杂设计塔：可以减小塔径正在生产的塔：可以提高处理量是原油换热的主要热源第八十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四数量：

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℃取热比例：

40%～60%（占全塔回流热）第八十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四五、操作条件的确定1．操作压力(1)回流罐压力P

回流罐的压力至少要大于产品在该温度下的泡点压力，即P≥P泡，一般P≥0.1～0.25MPa

压力第八十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四(2)塔顶压力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1.3～1.6atm之间(3)塔内各点的压力

塔内各点的压力可以由塔顶压力和塔板压降来确定第八十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2．操作温度塔顶温度为塔顶油气分压下产品的露点温度各侧线抽出板温度为侧线板油气分压下产品的泡点温度汽化段温度为在汽化段油气分压下，汽化率为eF时的温度塔底温度为在塔底油气分压下塔底产品的泡点温度计算各点温度需综合运用热平和相平两个工具采用试差法第八十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2023/6/21炼油工艺学86第八十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四先假定一个温度t热平衡求得内回流量例汽油

油气分压平衡汽化曲线(EFV)t’？试差法如：塔顶查该油气分压汽化率100%的温度第八十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四①塔顶温度塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸气在塔顶是否会冷凝②侧线温度通常是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的泡点温度来计算③汽化段温度汽化段温度是指进料的绝热闪蒸温度第八十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四④塔底温度轻馏分气化所需的热量，绝大部分由液相油料本身的显热提供，油料的温度由上而下逐板下降，塔底温度比汽化段温度低不少原油常、减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5～10℃⑤侧线汽提塔底温度当用水蒸气汽提时，汽提塔底温度比侧线抽出温度约低8～10℃或更低当用再沸器提馏时，温度为塔底压力下侧线产品的泡点温度，此温度可高出侧线抽出温度十几度

第八十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3．汽提蒸汽用量汽提蒸汽一般都是用温度为400～450℃的过热水蒸气目的侧线汽提：驱除低沸点组分，提高产品闪点，改善分馏精确度；常压塔底汽提：降低塔底重油中<350℃的馏分含量，以提高轻质油收率，同时也减轻了塔的负荷；减压塔底汽提：降低汽化段的油气分压，尽量提高减压塔的拔出率用量汽提蒸汽一般要占汽提油品重量的2～4%第九十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第三节原油精馏塔工艺计算

一、应收集、整理的基础数据

1、原料油性质2、装置处理量及正常生产时间3、产品方案、产品性质（密度、ASTM数据）及产率4、汽提水蒸气的温度、压力5、同类型装置的操作数据第九十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四二、工艺设计计算主要内容及步骤

1、整理、计算原料油、产品的常用性质数据2、确定原料油及产品的物料平衡3、选择合适的汽提方案及其用量4、选择合适的塔板型式及塔板数5、画出精馏塔简图6、确定各部位压力和炉出口压力第九十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四7、确定进料的过气化率，计算汽化段温度8、确定塔底温度9、确定塔顶、各侧线抽出温度及回流热分配10、做出全塔气液相负荷分布图11、确定塔径和塔高12、进行塔板水力学计算，决定塔板工艺结构尺寸13、画出委托工艺设计草图第九十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第四节减压蒸馏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：尽量提高拔出率，对馏分组成要求不是很严格提高拔出率的关键：提高减压塔汽化段的真空度第九十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1．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

3．塔底产品—减压渣油

焦化原料、催化原料等二次加工原料经加工后生产重质润滑油生产沥青做燃料油

第九十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四一、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和不完全塔塔顶设有抽真空系统采用塔顶循环回流，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，从而减少裂化反应第九十六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四其它特征：

塔径大，采用多个中段回流底部缩径，防止结焦塔底标高高

设破沫网

第九十七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2、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第九十八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第九十九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3、润滑油型减压塔的工艺特征

为后续加工过程提供润滑油料粘度合适、残炭值低、色度好，馏程要窄有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第一百页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第一百零一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四二、减压蒸馏的抽真空系统抽真空系统

蒸汽喷射器

机械真空泵

采用蒸汽喷射器-机械真空泵组合抽真空系统，具有较好的经济效益真空度=大气压-塔内残压，残压越低，真空度越高

结构简单，没有运转部件，使用可靠，水蒸气安全第一百零二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第一百零三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四作用是将塔内产生的不凝气和吹入的水蒸气连续地抽走以保证减压塔的真空度的要求。冷凝器在真空下操作的。为了使冷凝水顺利地排出，通常此排液管的高度至少应在10m以上，大气腿蒸汽喷射器是利用高压水蒸气在喷管内膨胀，使压力能转化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围造成真空

理论上冷凝器中所能达到的残压最低只能达到该处温度下水的饱和蒸气压（真空度的极限）减压塔顶的残压，则应在上述的理论极限值上加上不凝气的分压、塔顶馏出管线的压降、冷凝器的压降，故减压塔顶残压比冷凝器中水的饱和蒸气压高得多水温为20℃时，冷凝器所能达到的最低残压为2.3kPa，减压塔顶的残压就可能高于4.0kPa抽真空的级数根据减压塔所要求的真空度来确定第一百零四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第一百零五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四增压喷射泵上游没有冷凝器，所以塔顶真空度就能摆脱水温的限制，减压塔的残压相当于增压喷射器所能造成的残压加上馏出线压降。

第一百零六页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四三、干式和湿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第一百零七页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四实现湿式减压蒸馏采用的主要技术措施有：采用压降小、传质传热效率高的塔板减压炉管逐级扩径，以避免油流在管内出现高温而裂解减压塔进料口与最低侧线抽出口之间设洗涤段，以控制油品的残碳值和胶质含量第一百零八页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四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第一百零九页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四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采用低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器

第一百一十页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四使用干式减压蒸馏的效益：提高了拔出率和处理量减压炉的负荷减小，节省燃料减少冷凝冷却器负荷，减少含油污水量能耗下降（可以降低炉出口温度、冷却负荷小，水蒸气用量少等）第一百一十一页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四第五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汽化段数：在原油蒸馏流程中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数原油的脱盐脱水系统原油的精馏系统，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第一百一十二页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四拔头原油280℃370℃常压渣油，AR400℃减压渣油，VR第一百一十三页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四1、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，则称为三段蒸馏第一百一十四页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四2、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的含砷量高，又要出重整原料时适应原油性质变化需要原油含硫量高

Fe+H2S→FeS+H2FeS+2HCl→FeCl2+H2S第一百一十五页，共一百三十一页，编辑于2023年，星期四3、炼厂蒸馏装置的工艺流