石油炼制工程全套课件

石油炼制工程石油炼制工程1第一章绪论

一、中国炼油工业发展现状1、中国炼油工业发展简史中国炼油工业是从建国以后开始建立的；在此之前仅有几个很小的炼油厂，而且工艺技术落后，设备简陋，大部分石油产品依靠进口。1958年，在兰州建成了中国第一座现代化炼油厂；1960年，大庆油田的开发，为我国炼油工业的发展奠定了基础；1963年，实现了石油产品基本自给；1960年代初，开始我国能自行设计，先后建成常减压蒸馏、催化裂化、催化重整等炼油生产装置，基本掌握了当时世界上的一些主要的炼油工艺技术。1978年后，由于先进技术的引进，使我国的炼油工艺技术基本或接近世界炼油技术水平。第一章绪论

一、中国炼油工业发展现状1、中国炼油工业发22、中国炼油工业现状1）原油产量

1959年建成第一个石油基地大庆油田，年产量140万吨，占当时产量50%；1963年生产原油439万吨，占当时石油产量68%；1974年大庆生产原油5000万吨；1978年我国原油产量突破1亿吨，成为世界产油大国；现在，全国共在陆地、海上建油气田25个；1998年生产原油1.6亿吨，天然气217亿立方米；近年来，减小开采量，逐步增加进口量。发现全国第二大油田，大北油气田。50年来，累计产原油35亿吨，4000亿立方米天然气；按当前价则算约合人民币40000亿元；累计出口原油4.61亿吨，成品油1.22亿吨，创汇851亿美元；目前已探明原油储量197亿吨，天然气2万亿立方米；

2、中国炼油工业现状32）原油加工能力我国第一座炼油厂在兰州；到1998年全国有大小炼油厂194座，年原油加工能力2.7亿吨，生产成品油1亿多万吨，主要油品基本满足需要。其中，处理能力大于250万吨/年，占近90%；2001年，原油加工量近2.1亿吨，汽油产量4124万吨，柴油产量7404万吨，煤油产量789万吨，液化气产量1065万吨，天然气产量303亿立方米。炼油规模逐渐加大，节省能源、人力、设备资金和占地面积。国外最大的炼油厂规模高达4085万吨/年，平均规模540万吨/年，我国最大的炼油厂规模高达1600万吨/年，平均规模378万吨/年。2）原油加工能力4国内外主要原油的性质

特点和加工方案1、我国主要原油的性质和特点2、主要进口原油的性质和特点3、几种类型原油加工特点4、原油加工方案国内外主要原油的性质

特点和加工方案1、我国主要原油的性51、我国主要原油的性质和特点我国产量较大的原油可分为三种类型：1）石蜡基原油2)中间基与石蜡—中间基原油3)环烷和环烷—中间基原油1、我国主要原油的性质和特点我国产量较大的原油可分为三种类型61）石蜡基原油油田：大庆、吉林、中原、青海等。特点：含硫低，镍和钒含量不高，残炭低，沥青质低，含蜡高，凝固点高。1）石蜡基原油油田：72)中间基与石蜡—中间基原油油田：胜利、辽河、大港等。特点：蜡含量低，镍含量高2)中间基与石蜡—中间基原油油田：胜利、辽河、大港等。特点83)环烷和环烷—中间基原油油田：孤岛、单家寺、羊三木、高升等。特点：密度大，含蜡低，凝点低，胶质、残炭、酸值、镍含量高。3)环烷和环烷—中间基原油油田：孤岛、单家寺、羊三木、92、主要进口原油的性质和特点1）

中东原油：轻质油收率高，氮含量低，硫含量高，蜡含量低，凝点低，金属含量高，钒高镍低，胶质含量低，残炭和沥青质高。基本属于：含硫和高硫中间基原油。适于多产柴油和沥青。2）

亚太地区原油：轻质油收率高，硫含量低。3）

西非原油：一般属于低硫石蜡基原油，轻质油收率高，硫含量低。4）

独联体原油：轻质油收率高，凝点低。2、主要进口原油的性质和特点1）

中东原油：103、几种类型原油加工特点1）

低硫石蜡基原油

以大庆原油为代表，其加工特点：（1）由于原油含硫少，氮含量不高，轻质直馏产品基本不需要精制。（2）减压馏分油是催化裂化的好原料，是生产润滑油好原料。（3）由于含蜡高，是生产石蜡的好原料。（4）由于轻馏分油饱和烃含量高，作为裂解原料，乙烯收率高。（5）由于减压渣油的残炭低，杂质少，可以作为催化裂化原料。

3、几种类型原油加工特点1）

低硫石蜡基原油112）

中间基原油以胜利、辽河等原油代表，其加工特点：（1）直馏汽油芳烃潜含量较高，适于作为催化重整原料。其直馏产品酸度高，一般需要精制。（2）减压馏分油中，烷烃含量低，作为催化裂化原料，生焦量大，柴油十六烷值低，需要改质，各馏分的芳烃含量都较高，不适合作裂解原料。（3）

渣油可以生产沥青。2）

中间基原油以胜利、辽河等原油代表，其加工特点：123）

含硫和高硫原油

以中东原油为代表，其加工特点：（1）产品含硫高，需要精制脱硫。（2）柴油收率高，凝点低，十六烷指数高，适合于生产低凝优质柴油。（3）减压渣油蜡含量低，饱和烃含量少，是生产高等级沥青的优质原料。

3）

含硫和高硫原油13炼油厂的构成和工艺流程一、炼油生产装置原油分离装置重质油轻质化装置油品改质及油品精致装置油品调和装置气体加工装置制氢装置化工产品生产装置炼油厂的构成和工艺流程一、炼油生产装置14二、辅助设施供电系统供水系统供水蒸气系统供气系统原油和产品储运系统三废处理系统二、辅助设施15催化裂化：以较重原油为原料，用硅酸铝或在硅酸铝上加入分子筛为催化剂来生产汽油、柴油和液化气等轻质产品。一般用减压馏分油、脱沥青油、焦化蜡油为原料。催化重整：以石脑油为原料，在催化剂和氢气作用下进行的重整过程，用于生产芳烃或高辛烷值的汽油。催化裂化：以较重原油为原料，用硅酸铝或在硅酸铝上加入分子筛为16加氢精制：各种直馏的或二次加工的油，靠加氢方法来脱除硫、氮、氧、金属等杂质，统称为加氢精制。加氢裂化：在一定温度和氢压下，靠催化剂的作用，使重质原料油发生裂化、加氢、异构化等反应，生产各种轻质油品或润滑油料的二次加工方法。加氢精制：各种直馏的或二次加工的油，靠加氢方法来脱除硫、氮、17加工能力原油加工能力：常压蒸馏重质油轻质化能力：催化裂化加氢裂化焦化过程的处理能力与原油加工能力之比生产汽油的能力：催化裂化（数量）催化重整烷基化异构（质量）加工含硫原油的能力：加氢能力加工能力原油加工能力：常压蒸馏18第七章石油蒸馏过程蒸馏是将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分，或者是分离为近似纯的产物。在炼厂中，可以遇到多种形式的蒸馏操作，但可以把它们归纳为三种基本类型。第七章石油蒸馏过程191、闪蒸——平衡汽化进料以某种方式被加热至部分汽化，经过减压设施，在一个容器（如：闪蒸罐、蒸发塔、蒸馏塔的汽化段等）的空间内，在一定的温度、压力下，气液两相迅即分离，得到相应的气相和液相产物，此过程即为闪蒸。上述过程中，如果气、液两相有足够的时间密切接触，达到平衡状态，则这种汽化方式称为平衡汽化。平衡汽化的逆过程称为平衡冷凝。1、闪蒸——平衡汽化202.简单蒸馏——渐次汽化简单蒸馏是实验室或小型装置上常用于浓缩物料或粗略分割油料的一种蒸馏方法。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，液体即开始汽化，生成微量蒸气。生成的蒸气当即被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出。这种蒸馏方式称为简单蒸馏或微分蒸馏。在简单蒸馏中，每个瞬间形成的蒸气都与残存液相处于平衡状态，在整个蒸馏过程中，所产生的一系列微量蒸气的组成是不断变化的。2.简单蒸馏——渐次汽化213.精馏精馏有连续式和间歇式两种，现代石油加工装置中都采用连续式精馏；沿着精馏塔高度建立了两个梯度：①温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐级下降。②浓度梯度，即气、液相物流的轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大。借助于精馏过程，可以得到一定沸程的馏分，也可以得到纯度很高的产品。对于石油精馏，一般只要求其产品是有规定沸程的馏分，在炼油厂中，常常有些精馏塔在精馏段抽出一个或几个侧线产品，也有一些精馏塔只有精馏段或提馏段。3.精馏22第一节石油及其馏分的气一液平衡一、气一液相平衡及相平衡常数当体系中气、液两相呈平衡时，整个相平衡体系的温度和压力都是均匀的。按热力学第二定律有：式中

——气相和液相中组分i的化学位。

对于非理想溶液，则组分的逸度应当代以活度来处理相平衡关系，在气液传质过程中，气液平衡时某组分在气相中的浓度与其在液相中浓度的比值称为相平衡常数。

第一节石油及其馏分的气一液平衡式中——气相和液相231．P—T—K列线图法图7—5是轻质烃的P—T—K列线图，反映了相平衡常数与压力和温度的关系。此法求得的相平衡常数值只是温度和压力的函数，而与混合物的组成无关。显然，此法只适用于气相和液相都是理想溶液的体系。此法的精确度虽然不是很高，但是对一般工程计算是适用的，而且方法简捷。1．P—T—K列线图法242．会聚压法

对于非理想溶液，混合物的组成对相平衡常数有影响。对于这个影响，在用热力学参数计算的方法中是借助于活度系数来进行“校正”的。此外，还有另一种解决办法，就是引进一个新的参数——会聚压。2．会聚压法25

为便于说明什么是体系的会聚压，以一个由组分A(低沸组分)和B(高沸组分)组成的二元混合物为例。将A和B在恒温下的相平衡常数K随压力P的变化予以标绘，得到如图7—6所示的logK—logP关系曲线。如果是理想溶液，则A和B是两条互不相关的直线(如虚线所示)，它们不会交汇。然而在高压条件下，实际混合物必然是非理想溶液，表现出与理想溶液有明显的差别：A、B两条曲线互相趋近，最后于K=1.0处会聚于一点。对应于这个会聚点的压力就称为混合物的会聚压或收敛压Pcv，如果所选的温度条件正好是混合物的临界温度Tc，则此时的会聚压就等于体系的临界压力PC。只要温度不高于混合物中最重组分的临界温度，就会出现会聚现象，只是温度不同时，体系的会聚压数值也不相同。

为便于说明什么是体系的会聚压，以一个由组分263.K值的内插和外延在缺乏所需相平衡常数资料的情况下，可以考虑根据已有的数据进行内插和外延，但应注意限度。同样分子特征的化合物，如同系物，在温度和压力一定时，它们的logK与相对分子质量M的关系是一条直线。因此，已知几个同系物的K值，可以用内插法或在不大的范围内外延的办法来求取其他同类化合物的K值。在恒温下，将logK对总压作图，也可得一直线，在对比压力Pr<0.4的范围内，可以延长直线以估定其他压力下的K值。在恒压下，将logK对温度作图所得的曲线，可外延到对比温度Tr=0.5处，从而得到其他温度下的K值。3.K值的内插和外延27二、石油及石油馏分的蒸馏曲线1.恩氏蒸馏曲线恩氏蒸馏是一种简单蒸馏，它是以规格化的仪器和在规定的实验条件下进行的，故是一种提条件性的试验方法。将馏出温度（气相温度）对馏出量（体积百分率）作图，得到恩氏蒸馏曲线。恩氏蒸馏的本质是渐次汽化，基本上没有精馏作用，因而不能显示油品中各组分的实际沸点，但能反映油品在一定条件下的汽化性能，简单易行，所以，广泛用作反映油品汽化性能的一种规格试验。二、石油及石油馏分的蒸馏曲线282.实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏是一种实验室间歇蒸馏。油品的实沸点蒸馏曲线大体上反映各组分沸点变迁情况的连续曲线。2.实沸点蒸馏曲线293.平衡汽化曲线在实验室平衡汽化设备中，将油品加热汽化，使气液两相在恒定的压力和温度下密切接触一段足够长的时间迅即分离，即可得到油品在该条件下的平衡汽化率。在恒压下选择几个合适的温度（至少五个）进行试验，就可得到恒压下平衡汽化率与温度的关系。以汽化温度对汽化率作图，即可得油品的平衡汽化曲线。根据平衡汽化曲线，可以确定油品在不同汽化率时的温度（如精馏塔进料段的温度），泡点温度（如精馏塔侧线温度和塔底温度），露点温度（精馏塔顶温度）等。3.平衡汽化曲线304.三种蒸馏曲线的比较同一种油品的三种蒸馏曲线，就曲线的斜率而言，平衡汽化曲线最平缓，恩氏蒸馏曲线比较陡，而实沸点蒸馏曲线的斜率最大。这种差别正是这三种蒸馏方式分离效率的差别的反映，即实沸点蒸馏的分离精确度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡汽化最差。这是由三种蒸馏的本质所决定。4.三种蒸馏曲线的比较315.蒸馏曲线的相互换算1）常压蒸馏曲线的互相换算a）常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换互换时，可利用实沸点蒸馏50%馏出温度与恩氏蒸馏50%馏出温度的关系图Ⅰ和实沸点蒸馏曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各段温差的关系图Ⅱ。这两张图适用于特性因素=11.8，沸点低于427℃的油品。计算馏出温度与实验相差约5.5℃，偏离规定条件时可能产生重大误差。b）常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换互换时，可利用常压恩氏蒸馏50%点与平衡汽化50%点的换算图Ⅰ和平衡汽化曲线各段温差与恩氏蒸馏曲线各段温差的关系图Ⅱ。这两张图适用于特性因素=11.8，沸点低于427℃的油品，计算馏出温度与实验偏差在8.3℃以内。5.蒸馏曲线的相互换算32c）常压实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换互换时，可利用经验图表—常压实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线的换算Ⅰ。该图引进了参考线的概念，所谓参考线是指通过实沸点蒸馏或平衡汽化曲线的10%点与70%点的直线。c）常压实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互换332）减压1.33kPa（残压10mmHg）蒸馏曲线的互换残压1.33kPa（10mmHg）的各种蒸馏曲线的互相换算可以采用经验图表：3）减压1.33kPa（残压10mmHg）蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线4）常压平衡汽化曲线换算为压力下平衡汽化曲线5）常压与减压平衡汽化曲线的换算2）减压1.33kPa（残压10mmHg）蒸馏曲线的互换34三、复杂体系汽—液平衡的“假多元组分”处理方法假多元系法：把石油或石油馏分按沸程分为一系列窄馏分，每个窄馏分都被看作一个组分，称为假组分或虚拟组分，同时以窄组分的平均沸点、密度、平均相对分子质量等表征各假组分的性质。这样，石油馏分这一复杂混合物就可以看成是由一定数量假组分构成的假多元系混合物，然后按多元系气液平衡的处理方法进行计算。这种处理方法称为假组分法或假多元系法。三、复杂体系汽—液平衡的“假多元组分”处理方法35四、油一水不互溶体系的气一液平衡水在油中的溶解度很微小，一般情况下都把水和油的混合物看作是不互溶体系。至于气相，则任何气体都能均匀混合。因此，所谓不互溶只是指液相而言。在石油蒸馏塔中，常常吹入一定量的过热水蒸气以降低油气分压而帮助它汽化；塔顶的气相馏出物往往在水蒸气的存在下冷凝冷却等等。这些情况司以归纳成三种类型，即：过热水蒸气存在下油的汽化；饱和水蒸气存在下油的汽化；油气—水蒸气混合物的冷凝。四、油一水不互溶体系的气一液平衡361.过热水蒸气存在下油的汽化在这种情况下，水蒸气始终处于过热状态，即没有液相水的存在。在气相中(7-50)式中P——体系总压；PA——A蒸气的分压；PS——水蒸气的分压。由于只有A一个液相，而且与汽相呈平衡，故式中为纯A的饱和蒸气压。1.过热水蒸气存在下油的汽化37当体系总压一定时，而且没有水蒸气存在，则液体A要在时才能沸腾。可是在水蒸气存在时，只要，A就能沸腾。或者说，过热水蒸气的存在使A的沸点下降了。下面再分析一下过热水蒸气的数量的影响。根据分压定律，在气相中，式中，NS和NA分别为水蒸气和A蒸气的摩尔数。当体系总压一定时，而且没有水蒸气存在，则液体A要在时才能沸腾38①当P一定、要求A的汽化量NA一定，则NS增大时，PA0可降低，换言之，增加NS可以在更低的温度下得到相同数量的NA。②当P和T都一定时，方程式的右方为一常数，则增大NS时，NA会按比例增大。如果体系中的物料不是纯物质A而是石油馏分O，上述的基本原理仍然适用，但是由于石油馏分不是纯物质而是一种混合物，在具体计算中会带来一些重要的差别。①当P一定、要求A的汽化量NA一定，则NS增大时，PA0可降392.饱和水蒸气存在下油的汽化对于这种情况，在气相中是水蒸气和油气组成的均匀相，在液相中则有不互溶的两相——水相和油相。在平衡时，2.饱和水蒸气存在下油的汽化40

3．油气一水蒸气混合物的冷凝油气一水蒸气混合物的冷凝实际上就是前边两种情况的逆过程。在实际过程中，油气一水汽混合物是在流动中被冷凝冷却，在流动中会有流动压降，因此，混合物的冷凝过程也不是一个恒压过程。但是，此过程的基本原理仍然是一样的，只是问题变得稍为复杂一些罢了。在系统压降不太大时，为方便起见，常可把它当作恒压过程来对待。3．油气一水蒸气混合物的冷凝41第二节原油精馏塔一、常减压蒸馏流程一个生产装置的设备、机泵、工艺管线和控制仪表按生产的内在联系而形成的有机组合称为工艺流程。在图中只列出主要设备、机泵和主要的工艺管线，称为原理流程图。图7—33是典型的原油常减压蒸馏原理流程图。它是以精馏塔和加热炉为主体而组成蒸馏装置。第二节原油精馏塔42原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到230～240℃进初馏塔（又称预汽化塔），塔顶出轻汽油馏分或重整原料。塔底为拔头原油经常压炉加热至360～370℃进入常压分馏塔，塔项出汽油。侧线自上而下分别采出煤油、柴油以及其它油料，常压塔底油经减压炉加热到405－410℃送入减压塔，为了减少管路压力降和提高减压塔顶真空度，减压塔项一般不出产品而直接与抽空设备联接，并采用塔顶循环回流方武。减压塔开有3～4个侧线，根据炼油厂的加工类型（燃料型或润滑油型）不同可生产催化裂化原料或润滑油料。从原油的处理过程来看，上述常减压蒸馏装置分为原油初馏（预汽化）、常压蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在每一部分都经历了一次加热－汽化－冷凝过程，故称之为“三段汽化”原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到23043采用初馏塔的好处是：（l）可显著减小换热系统压力降，避免原油泵出口压力过高，减少动力消耗和设备泄漏的可能性。（2）可避兔或减小当原油脱盐脱水不好时引起的流动阻力增大及系统操作不稳。（3）减轻主塔（常压塔）塔项系统腐蚀，初馏塔可得到含砷量低的重整原料。此外，设置初馏塔有利于装置处理能力的提高。※一段汽化：指的是原油经过一次的加热一汽化一冷凝完成了将原油分割为符合一定要求馏出物的加工过程。二段汽化：常压蒸馏－减压蒸馏三段汽化：预汽化－常压蒸馏－减压蒸馏采用初馏塔的好处是：44一脱四注一、一脱原油中含有盐类，与水发生水解反应生成盐酸，有腐蚀性。炼油厂采用电脱盐的方法，盐类溶解在水中，脱盐和脱水是同时进行的。一脱四注一、一脱45二、四注注氨：中和盐酸和硫化氢，增强缓蚀剂的作用。注缓蚀剂：使金属不被腐蚀。注水：增加水滴的密度使使水滴更易聚结，溶解溶解悬浮在油中的盐。注碱：把油中的盐转化为不易水解的氯化钠。二、四注46二、原油常压精馏塔的工艺特征1.复合塔原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四五种产品。在石油精馏中，各产品本身是一种复杂混合物，产品的分离精度并不要求很高，若采用多塔串联，太不经济。实际上把几个简单精馏塔重叠起来，它的精馏段相当于原来四个简单塔的四个精馏段的组合，而其下段则相当于第一个塔的提馏段，这样的塔称为复合塔或复杂塔。二、原油常压精馏塔的工艺特征472.汽提塔和汽提段在复合塔内，在汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，侧线产品中必然含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响侧线产品的质量（如轻柴油的闪点等），而且降低了较轻馏分的产率。为此，在常压塔的外侧，为侧线产品设汽提塔，在汽提塔低部吹入少量过热水蒸气以降低侧线产品的油气分压，使混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。这种汽提塔和精馏塔的提馏段在本质上是不同的。2.汽提塔和汽提段48有些情况侧线的汽提塔不采用水蒸气，而使用再沸器，原因是：产品中会溶解微量水分，对有些要求低凝点或低冰点的产品，有影响。水的用量增加了塔内的气相负荷。水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器的能降低塔顶冷凝器的负荷。有助于减少装置的含油污水量。有些情况侧线的汽提塔不采用水蒸气，而使用再沸器，原因是：493.全塔热平衡常压塔塔底不设再沸器，热量来源几乎完全靠原油本身带入，全塔热平衡引出的结果如下：（1）常压塔进料应有适当的过汽化率（2）常压塔的回流比是由全塔热平衡决定的，变化的余地不大。多元系精馏与原油精馏不同：多元系精馏的回流比是由分离精确度要求决定，全塔热平衡是通过调节再沸器负荷来达到。常压塔产品要求的分离精确度不高，只要塔板数选择适当，在一般情况下，由全塔热平衡所确定的回流比已完全能满足精馏的要求；操作中，如回流比过大，则必然会引起塔的各点温度下降，馏出产品变轻，拔出率降低。3.全塔热平衡504.恒分子流的假定完全不适用石油是复杂的混合物，各组分之间的性质有很大差别，它们的摩尔汽化潜热相差很远，沸点之间的差别甚至可相差几百度，如常压塔塔顶和塔底之间温差可达250℃左右。显然，以精馏塔上下温差不大、塔内各组分的摩尔汽化潜热相近为基础所作出的恒摩尔流假设对常压塔完全不适用。4.恒分子流的假定完全不适用51三、分馏精确度1.分馏精确度的表示方法对于石油精馏塔中相邻两个馏分之间的分馏精确度，则通常用该两个馏分的馏分组成或蒸馏曲线(一般是恩氏蒸馏曲线)的相互关系来表示

恩氏蒸馏（0～100）间隙=t0H－t100L在实际应用中，恩氏蒸馏的t0%和t100%不易得到准确数值，通常是用较重馏分的5％点t5H与较轻馏分的95％点t95L之间的差值来表示分馏精确度，即，

恩氏蒸馏（5～95）间隙=t5H－t95L上式结果为负值时表示重叠。三、分馏精确度522.分馏精确度与回流比、塔板数的关系影响分馏精确度的主要因素是物系中组分之间分离的难易程度、回流比和塔板数。对二元和多元物系，分离的难易程度可以组分之间的相对挥发度来表示；对于石油馏分则可以用两馏分的恩氏蒸馏50％点温度之差△t50来表示。石油精馏塔的塔板数主要靠经验选用，表7—7、表7—8是常压塔板数的参考值。2.分馏精确度与回流比、塔板数的关系533．实沸点切割点和产品收率在实际工作中，已知各产品所要求的恩氏蒸馏数据，要求确定实沸点切割点和产品收率。此时可以用下述的方法。将产品的恩氏蒸馏初馏点和终馏点换算为实沸点蒸馏初馏点和终馏点。这个换算可以采用本章第一节介绍的方法，也可以用图7—41作近似换算。取为实沸点切割温度3．实沸点切割点和产品收率54四、石油精馏塔的气、液相负荷分布规律精馏塔中的气、液相负荷是设计塔径和塔板水力学计算的依据。我们所用的分析工具就是热平衡。为了分析石油精馏塔内气、液相负荷沿塔高的分布规律，可以选择几个有代表性的截面，作适当的隔离体系，然后分别作热平衡计算，求出它们的气、液负荷，从而了解它们的沿塔高的分布规律。下面我们以常压精馏塔为例进行分析。四、石油精馏塔的气、液相负荷分布规律551．塔顶气、液相负荷对常压精馏塔作热平衡。为简化计，侧线汽提蒸汽量暂不计入。先不考虑塔顶回流，则进入该隔离体系的热量，离开隔离体系的热量，

=1．塔顶气、液相负荷离开隔离体系的热量，=56Q是为了达到全塔热平衡必须由塔顶回流取走的热量，亦即全塔回流热。所以，

塔顶回流量，塔顶气相负荷(kmol／h)=Lo+D+SQ是为了达到全塔热平衡必须由塔顶回流取走的热量，亦即全塔回流572．汽化段气、液相负荷如果将过汽化度忽略，则汽化段液相负荷(亦即从精馏段最低一层塔板n流下的液相回流量)为

实际计算中应将过汽化量计入，此时不等于零。气相负荷(亦即从汽化段进入精馏段的气相流量)为，2．汽化段气、液相负荷实际计算中应将过汽化量计入，此时不等583．最低侧线抽出板下方的气、液相负荷

作隔离体系I，并对隔离体系I作热平衡。暂不计液相回流在n板上汽化时焓的变化，则进出隔离体系I的热量，

在精馏过程中，沿塔高自下而上有一个温度梯度，故，因此，3．最低侧线抽出板下方的气、液相负荷在精馏过程中，59可见，即使在汽化段处没有液相回流的情况下，汽化段上方的塔板上已有回流出现，

就是第n-1板下的液相负荷。第n板上的气相负荷，Vn(kmol／h)=D+M+G+S+

可见，即使在汽化段处没有就是第n-1板下的液相负荷。第60

现在考察柴油抽出板(第m—1板)下的，在图7—44作隔离体系Ⅱ，并作体系Ⅱ的热平衡。进出隔离体系Ⅱ的热量如下令m板上的回流热为

从第m－1板流至第m板的液相回流量为现在考察柴油抽出板(第m—1板)下的，在图7—461前面提到：

即自汽化段以上，沿塔高上行，须由塔板上取走的回流热逐板增大。由此可得出结论：沿着石油精馏塔自下而上，各层塔板上的油料愈来愈轻，平均相对分子质量愈来愈小，其摩尔汽化潜热也不断减小，但是每层板上的回流热却愈来愈大。由此可以判断：以摩尔表示的液相回流量沿塔高自下而上是逐渐增大的．即．前面提到：即自汽化段以上，沿塔高上行，须由塔板上取走62现再分析气相负荷，自第n板上升的气相负荷应为，(kmol／h)=D+M+G+S+自第m板上升的汽相负荷应为，(kmol／h)=D+M+G+S+既然<和液相回流的变化规律相同，以摩尔流量表示的气相负荷也是沿塔的高度自下而上地增加的。显然Vm>Vn现再分析气相负荷，自第n板上升的气相负荷应为，<和液相回流634．经过侧线抽出板时气、液相负荷的变化

以柴油侧线抽出板m—1板为例。仍用图7—44对隔离体系Ⅲ作热平衡。先不计回流则：第m—1板上的回流热，故由第m—2板流至第m—1板的液相回流量为，4．经过侧线抽出板时气、液相负荷的变化第m—1板上的回流热，64由此又可得一结论：沿塔高自下而上，每经过一个侧线抽出塔板，液相回流量除由于塔板温降所造成的少量增加外，另有一个突然的增加。这个突增量可以认为等于侧线抽出量。至于侧线抽出板上的气相负荷，则情况与液相负荷有所不同。柴油抽出板上的气相负荷为相比较，中减少了G，但是比却除了因塔板温降而引的少量增加外，还增加了一个突增量，这个突增量正好相当于式(7—66)中的G。因此，在经过侧线抽出板时，虽然液相负荷有一个突然的增量，而气相负荷却仍然只是平缓地增大。由此又可得一结论：沿塔高自下而上，每经过一个侧线抽出塔板，液65

5．塔顶第一、二层塔板之间的汽、液相负荷前面讨论的从汽化段往上的液相回流分布情况所涉及的回流都是热回流。到了塔顶第一板上，情况发生了变化，进入塔顶第一板上的液相回流不是热回流而是冷回流，即是温度低于泡点的液体。因此，在第一板上的回流量的变化不同于其下面各板上回流变化的规律。下面我们分析一下回流量在一、二层板之间的变化情况。令为第2板上的回流热，为第1板上的回流热。在不设循环回流时，也就是全塔回流热。从第一板流至第二板的回流量为，5．塔顶第一、二层塔板之间的汽、液相负荷66塔顶冷回流量为由于相邻两板的温差不大，为方便比较，可近似地认为，又因相邻两板上液体的组成和性质，相近，因而又可以简化地认为即，沿塔高自下而上，液相回流逐板增大，至第二板上达到最大，而到第一板上则有一明显的突降。

塔顶冷回流量为由于相邻两板的温差不大，为方便比较，可近似，又67精馏塔内的气、液相负荷分布规律可归纳如下(不考虑汽提水蒸气)：原油进入汽化段后，其气相部分进入精馏段。自下而上，由于温度逐板下降引起液相回流量(kmol／h)逐渐增大，因而气相负荷(kmol／h)也不断增大。到塔顶第一、二层塔板之间，气相负荷达到最大值。经过第一板后，气相负荷显著减小。从塔顶送入的冷回流，经第一板后变成了热回流(即处于饱和状态)，液相回流量有较大幅度的增加，达到最大值。在这以后自上而下，液相回流量逐板减小。每经过一层侧线抽出板，液相负荷均有突然的下降，其减少的量相当于侧线抽出量。到了汽化段，如果进料没有过汽化量，则从精馏段末—层塔板流向汽化段的液相回流量等于零。通常原油入精馏塔时都有一定的过汽化度，则在汽化段会有少量液相回流，其数量与过汽化量相等。进料的液相部分向下流入汽提段。如果进料有过汽化度，则相当于过汽化量的液相回流也一齐流入汽提段。由塔底吹入水蒸气，自下而上地与下流的液相接触，通过降低油汽分压的作用，使液相中所携带的轻质油料汽化。因此，在汽提段，由上而下，液相和气相负荷愈来愈小，其变化大小视流入的液相携带的轻组分的多寡而定。轻质油料汽化所需的潜热主要靠液相本身来提供，因此液体向下流动时温度逐板有所下降。精馏塔内的气、液相负荷分布规律可归纳如下(不考虑汽提水蒸气)682．塔顶循环回流塔顶循环回流从塔内抽出经冷却至某个温度再送回塔中，物流在整个过程中都是处于液相，而且在塔内流动时一般也不发生相变化，它只是在塔里塔外循环流动，借助于换热器取走回流热。循环回流的量可由下式计算：为了保证塔内精馏过程的正常进行，在采用循环回流时必须在循环回流的出入口之间增设2～3块换热塔板，以保证其在流入下一层塔板时能达到要求的相应的温度。2．塔顶循环回流为了保证塔内精馏过程的正常进行，在采用69塔顶循环回流主要是用在以下几种情况：①塔顶回流热较大，考虑回收这部分热量以降低装置能耗。②塔顶馏出物中含有较多的不凝气(例如催化裂化主分馏塔)③要求尽量降低塔顶馏出线及冷凝冷却系统的流动压降，以保证塔顶压力不致过高(如催化裂化主分馏塔)，或保证塔内有尽可能高的真空度(例如减压精馏塔)。塔顶循环回流主要是用在以下几种情况：70

3．中段循环回流循环回流如果设在精馏塔的中部，就称为中段循环回流。石油精馏塔采用中段循环回流主要是出于以下两点考虑：①在塔的中部取走一部分回流热，从而使全塔沿塔高的气、液相负荷分布比较均匀。②石油精馏塔的回流热数量很大，合理回收利用.对常压塔，中段回流取热量一般以占全塔回流热的40％～60％为宜。3．中段循环回流71设置中段循环回流时，还须考虑以下几个具体问题：①中段循环回流的数目：对有三、四个侧线的精馏塔，用两个中段回流；对只有一、二个侧线的塔，以采用一个中段回流为宜。塔顶和一线之间，一般不设中段回流。②中段循环回流进出口的温差：国外采用的温差常在60～80℃上下，国内则多用80—120℃。③中段循环回流的进出口位置。中段回流的进塔口一般设在抽出口的上部。在两个侧线之间。设置中段循环回流时，还须考虑以下几个具体问题：72六、操作条件的确定⒈操作压力原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制于塔顶产品接受罐的温度下的塔顶产品的泡点压力。为了克服塔顶流出物流经管线和设备的流动阻力，常压塔顶的压力应稍高于产品接受罐的压力。在确定塔顶产品接受罐或回流罐的操作压力后，加上塔顶流出物流经管线、管件和冷凝冷却设备的压降即可计算得塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换热器壳程包括连接管线在内的压降一般约为0.02MPa，使用空冷器时的压降可能稍低些国内多数常压塔得塔顶操作压力大约在0.13～0.16MPa之间。塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算的。塔的各部位的操作压力与油气流经塔板时所造成的压降有关。油气由上而下流动，故塔内压力又下而上逐渐降低。由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压力降通常为0.034MPa，因此，由汽化段的压力即可推算出炉出口压力。六、操作条件的确定73⒉操作温度先假设某处温度为t，做热平衡以求得该处的回流量和油气分压，再利用相平衡关系——平衡汽化曲线，求得相应的温度(泡点、露点或一定气化率的温度)。与t的误差应小于1%，否则须另设温度t，重新计算直至达到要求的精度为止。假设温度的初值：①在塔内有水蒸气存在的情况下，常压塔顶汽油蒸气的温度可以大致定为该油品的恩氏蒸馏60%点温度。②当全塔汽提水蒸气用量不超过进料量的12%时，侧线抽出板温度大致相当于该油品的恩氏蒸馏5%点温度。⒉操作温度74各部位操作温度⑴汽化段温度汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。已知汽化段和炉出口的操作压力，而且产品总收率或常压塔拔出率和过汽化度、汽提蒸气量等也已确定，就可以算出汽化段的油气分压。进而可以作出进料（在常压塔的情况下即为原油）在常压下的、在汽化段油气分压下的以及炉出口压力下的三条平衡汽化曲线，如图7—15。根据预定的汽化段中的总汽化率，由该图查得汽化段温度，由和可算出汽化段内进料的焓值。在汽化段内发生的是绝热闪蒸过程。如果忽略转油线的热损失，则加热炉出口处进料的焓应等于汽化段内进料的焓。加热炉出口温度必定高于汽化段温度，而炉出口处汽化率则必然低于汽化段的汽化率。各部位操作温度75⑵塔底温度一般均采用经验数据。原油蒸馏装置的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5～10℃℃⑶侧线温度侧线抽出温度应该是未经汽提的侧线产品在该处的油气分压下的泡点温度。侧线温度的计算要用猜算法。先假设侧线温度，作适当的隔离体和热平衡，求出回流量，算得油气分压，再求得该油气分压下的泡点温度。应与假设的相符，否则重新假设，直至达到要求的精度为止。这里要说明两点：①计算侧线温度时，最好从最低的侧线开始，这样计算比较方便。②为了计算油气分压，所谓的侧线产品的油气分压即是指该处内回流蒸气的分压。⑵塔底温度76⑷塔顶温度塔顶温度是塔顶产品在其本身油气分压下的露点温度。算出油气分压后，求出塔顶产品在此油气分压下的露点温度，以此校核所假设的塔顶温度。原油初馏塔、常压塔的塔顶不凝气量很少，可忽略不计。忽略不凝气以后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出3％，可将计算所得的塔顶温度乘以系数0.97作为采用的塔顶温度。在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸气在塔顶是否会冷凝。若水蒸气的分压高于塔顶温度下水的饱和蒸气压，则水蒸气就会冷凝。⑷塔顶温度77⑸侧线汽提塔塔底温度当用水蒸气汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低8～10C，有的也可能低得更多些。当需要严格计算时，可以根据汽提出的轻组分的量通过热平衡计算求取。当用再沸提馏时，其温度为该处压力下侧线产品的泡点温度，此温度有时可高出该侧线抽出板温度十几度。⑸侧线汽提塔塔底温度783．汽提水蒸气用量石油精馏塔的汽提蒸汽一般都是用温度为400～450℃的过热水蒸气(压力约为0．3MPa)，用过热蒸气的主要原因是防止冷凝水带入塔内。侧线产品汽提的目的主要是驱除其中的低沸组分，从而提高产品的闪点和改善分馏精确度；常压塔底汽提主要是为了降低塔底重油中350℃以前馏分的含量以提高直馏轻质油品的收率，同时也减轻了减压塔的负荷，减压塔底汽提的目的则主要是降低汽化段的油气分压，从而在所能达到的最高温度和真空度之下尽量提高减压塔的拔出率。3．汽提水蒸气用量79

第四章减压蒸馏塔根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油性和燃料型两种。在一般情况下，无论是哪种类型的减压塔，都要求有尽可能高的拔出率。减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它的抽真空系统。第四章减压蒸馏塔80一、减压精馏塔的工艺特征减压精馏塔的一般工艺特征对减压塔的基本要求是在尽量避免油料发生分解反应的条件下尽可能多地拔出减压馏分油。做到这一点的关键在于提高汽化段的真空度，为了提高汽化段的真空度，除了需要有一套良好的塔顶抽真空系统外，一般还采取以下几种措施：一、减压精馏塔的工艺特征81①降低从汽化段到塔顶的流动压降。这一点主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。②降低塔顶油气流出管线的流动压降。现代减压塔塔顶都不出产品，塔顶管线只供抽真空设备抽出不凝气之用，采用塔顶循环回流而不采用塔顶冷回流。③一般的减压塔塔底汽提蒸汽用量比常压塔大，其主要目的是降低汽化段中的油气分压。当汽化段的真空度比较低时，要求塔底汽提蒸汽量较大。近年来，少用或不用汽提蒸汽的干式减压蒸馏技术有较大的发展。①降低从汽化段到塔顶的流动压降。这一点主要依靠减少塔板数和降82④减压塔汽化段温度并不是常压重油在减压蒸馏系统中所经受的最高温度，此最高温度的部位是在减压炉出口。为了避免油品分解，对减压炉出口温度要加以限制，在生产润滑油是不得超过395℃，在生产裂化原料是不超过400～420℃，同时在高温炉管内采用较高的油气流速以减少停留时间。⑤缩短渣油在减压塔内的停留时间。塔底减压渣油是最重的物料，如果在高温下停留时间过长，则其分解、缩合等反应会进行的比较显著。其结果，一方面生成较多的不凝气使减压塔的真空度下降；另一方面会造成塔内结焦。因此，减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在塔内的停留时间。④减压塔汽化段温度并不是常压重油在减压蒸馏系统中所经受的最高83除了上述为满足“避免分解、提高拔出率”这一基本要求而引出的工艺特征外，减压塔还由于其中的油、气的物性特点而反映出另一些特征。①在减压下，油气、水蒸气、不凝气的比容大，比常压塔中油气的比容要高出十余倍。尽管减压蒸馏时允许采用比常压塔高的多（通常约两倍）的空塔线速，减压塔的直径还是很大。为此，减压塔一般采用多个中段循环回流，常常是在每两个侧线之间都设中段循环回流。这样做也有利于回收利用回流热。除了上述为满足“避免分解、提高拔出率”这一基本要求而引出的工84②减压塔处理的油料比较重、粘度比较高，而且还可能含有一些表面活性物质。加之塔内的蒸气速度又相当高，因此蒸气穿过塔板上的液层时形成泡沫的倾向比较严重。为了减少携带泡沫，减压塔内的板间距比常压塔大。加大板间距同时也是为了减少塔板数。此外，在塔的进料段和塔顶都涉及了很大的气相破沫空间，并设有破沫网等设施。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。此外，减压塔的底座较高，塔底液面与塔底油抽出泵入口之间的高差在10m左右，这主要是为了给热油泵提供足够的灌注头。②减压塔处理的油料比较重、粘度比较高，而且还可能含有一些表面85

润滑油型减压塔的工艺特征润滑油型减压塔为后续的加工过程提供润滑油料，对润滑油型减压塔的分馏精确度的要求与原油常压分馏塔差不多，故它的设计计算也与常压塔大致相同。由于减压下馏分之间的相对挥发度较大，而且减压塔内采用较大的板间距，故两个侧线馏分之间的塔板数比常压塔少，一般3～5块塔板即能满足要求。有的减压塔的侧线抽出板采用升气管式（或称烟囱形）抽出板。这种抽出板形式对于集油和抽油操作比较好，但是它没有精馏作用，其压降约为0.13～0.26kPa。润滑油型减压塔的工艺特征86中段回流可以采用图7—58的形式，也可以采用图7—59的形式，后者是把中段回流抽出与侧线抽出结合在一起，这样可使塔板效率受循环回流的影响小些，以减少由于中段回流而加设的塔板的数目，有利于降低精馏段的总压降。对减压塔的温度条件常按如下经验来求定：侧线温度：取抽出板上总压的30～50%作为油气分压计算侧线油品的泡点：塔顶温度：一般比塔顶循环回流进塔温度高出28～40℃；塔底温度—通常比汽化段温度低5～10℃，也有多达摄氏十几度者。中段回流可以采用图7—58的形式，也可以采用图7—59的形式87

燃料型减压塔的工艺特征燃料型减压塔的主要任务是为催化裂化和加氢裂化提供原料。对燃料型减压塔的基本要求是在控制馏出油中的胶质、沥青质和重金属含量的前提下尽可能提高馏出油的拔出率。为达到这个基本要求，燃料型减压塔具有以下的特点。燃料型减压塔的工艺特征88①可以大幅度地减少塔板数以降低从汽化段至塔顶的压降。②可以大大减少内回流量，在某些塔段，甚至可使内回流量减少到零。这可以通过塔顶循环回流和中段循环回流做到。③为了降低馏出油的残碳值和重金属含量，在汽化段上面设有洗涤段。洗涤段中设有塔板和破沫网。所用的回流油可以是最下一个侧线馏出油，也可以设循环回流。为了保证最低侧线抽出板下有一定的回流量，通常应用1%～2%的过汽化度。对裂化原料要求严格时，过汽化度可高达4%。一般来说，过汽化度不要过高。④燃料型减压塔的气、液相负荷分布与常压塔或润滑油型减压塔有很大的不同。在燃料型减压塔内，除了汽化段上面的几层板上有内回流以外，其余塔段里基本上没有内回流。因此，它的气、液相负荷分布无须借助于热平衡和猜算而可以通过分析直接算出。①可以大幅度地减少塔板数以降低从汽化段至塔顶的压降。89除了上述特点外，燃料型减压塔的侧线产品对闪点没有要求，可以不设侧线气提。燃料型减压塔的温度条件的确定方法如下：因为对油品的分解反应的限制不如对润滑油料那样严格，故进料的加热最高允许温度可提高至410～420℃。塔底温度比汽化段温度一般低5～10℃。侧线温度是该处油气分压下侧线产品的泡点温度。由于在洗涤段以上的塔段中没有内回流，因此，侧线抽出板上的油气分压的计算时将所有油料蒸气计算在内，只将水蒸气和不凝气看作是惰性气。在计算油气分压时，有时也可以根据经验，取抽出板上总压的30%～50%近似地作为该处的油气分压。近年来，对燃料型减压塔倾向于用填料取代塔板并采用干式减压蒸馏技术。除了上述特点外，燃料型减压塔的侧线产品对闪点没有要求，可以不90

二、减压蒸馏的抽真空系统减压精馏塔的抽真空设备可以用蒸汽喷射器（也称蒸汽喷射泵或抽空器）或机械真空泵。蒸汽喷射器的结构简单，没有运转部件，使用可靠而无需动力机械，而且水蒸气在炼厂中也是既安全又容易得到的。因此，炼油厂中的减压塔广泛地采用蒸汽喷射器来产生真空。二、减压蒸馏的抽真空系统91

常减压蒸馏装置常用的抽真空系统的流程减压塔顶出来的不凝气、水蒸气和由它们带出的少量油气首先进入一个管壳式冷凝器。水蒸气和油气被冷凝后排入水封池，不凝气则由喷射器抽出从而在冷凝器中形成真空。由一级喷射器抽来的不凝气再排入一个中间冷凝器，将一级喷射器排出的水蒸气冷凝。不凝气再由二级喷射器抽走而排入大气。为了消除因排放二级喷射的蒸汽所产生的噪音以及避免排出的蒸汽的凝结水洒落在装置平台上，常常再设一个后冷器将水蒸气冷凝而排入水阱，而不凝气则排入大气。图7—62中的冷凝器是采用间接冷凝的管壳式冷凝器，故通常称为间接冷凝式二级抽真空系统。常减压蒸馏装置常用的抽真空系统的流程92石油炼制工程全套ppt课件93常减压蒸馏在炼油工业中

的重要作用与地位它的加工能力代表炼油厂的加工能力。是原油的第一道加工过程，也叫做一次加工。它是用物理方法—蒸馏，将原油按不同的沸点范围分离成不同的馏分。炼油其他装置的原料均由蒸馏提供原料。常减压蒸馏在炼油工业中

的重要作用与地位它的加工能力代表炼油94石油精馏的特点石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是复杂系精馏，分馏精度要求不高。炼油工业是大规模的工业，处理量大，对精馏在工艺、设备、成本、安全等方面有一定要求。石油精馏的特点石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是复杂95常减压蒸馏工艺流程常减压蒸馏工艺流程96采用初馏塔的因素原油的含砷量，使铂重整催化剂中毒。原油的轻馏分含量，减小通过换热器和管路的阻力。原油脱水效果。原油的含硫量和含盐量，减少对常压塔的腐蚀。采用初馏塔的因素原油的含砷量，使铂重整催化剂中毒。97原油蒸馏塔的工艺特征1、复合塔2、汽提塔和汽提段（在沸器）3、全塔热平衡4、恒分子回流的假定完全不适用原油蒸馏塔的工艺特征1、复合塔98原油蒸馏工艺流程的类型我国原油蒸馏工艺流程按炼油厂类型不同，可大致分为三大类。（一）燃料型（二）燃料--润滑油型（三）燃料--化工型原油蒸馏工艺流程的类型我国原油蒸馏工艺流程按炼油厂类型不同，99常减压蒸馏原料及产品特点原油在进入常减压蒸馏装置前，首先进行脱盐脱水。在常压塔得到：常压塔顶：石脑油（汽油馏分）：

因为辛烷值低可以作为溶剂油；催化重整原料；常一线：航空煤油（煤油）：

根据原油性质不同，生产不同的煤油。常二线：柴油一般生产0#柴油常三线：重柴油：20#重柴油常减压蒸馏原料及产品特点原油在进入常减压蒸馏装置前，首先进行100在减压塔得到：馏分范围为（350～500℃）的蜡油1、在不同的侧线得到各个馏分，作为生产润滑油原料。或将各个馏分混合，特点：凝固点高，分子量大，作为：催化裂化原料，加氢裂化原料。2、在减压塔底得到渣油，根据原油的性质可以作为：燃料油，延迟焦化原料，生产沥青的原料。在减压塔得到：101常减压蒸馏主要操作条件常压塔温度：原油经换热后达到300℃左右，进入常压加热炉，原油被加热到360～380℃进入常压塔进行蒸馏。塔顶100～130℃，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0.1～0.16Mpa下操作。

常减压蒸馏主要操作条件常压塔102减压塔温度：常压塔底油350℃左右进入减压加热炉，被加热到380～400℃进入减压塔进行蒸馏。压力：减压塔顶残压一般在20～60mmHg。减压塔103减压塔的工艺特点塔顶和塔底缩径塔底缩径：缩短渣油在塔内的停留时间塔顶缩径：使塔内气相负荷均匀一般使用填料燃料型减压塔有2—3个侧线润滑油型减压塔有4—5个侧线减压塔的工艺特点塔顶和塔底缩径104减压精馏塔的一般工艺特征1.降低从汽化段到塔顶的流动压降2.降低塔顶油气流出管线的流动压降3.控制减压炉出口温度4.减压塔的塔底气提量比常压塔大5.缩短渣油在减压塔内的停留时间减压精馏塔的一般工艺特征105“干式”减压特点塔顶残压在10—20mmHg一般在塔底不注水蒸汽塔用填料炉管扩径大直径低速转油线燃料型减压塔使用该技术“干式”减压特点塔顶残压在10—20mmHg106催化裂化分馏塔分馏塔底部设有脱过热段，使上升至上部的油气温度降低到饱和温度，以便进行精馏，同时避免高沸点的油浆使塔板结焦。催化裂化分馏塔107焦化分馏塔分馏精确度要求不高。焦化分馏塔分馏精确度要求不高。108第八章热加工过程焦炭化过程减粘裂化热裂化临氢热转化第八章热加工过程焦炭化过程109石油烃类的热反应渣油热加工过程的反应温度一般在400－550℃之间，主要有两类反应：裂解反应（吸热），缩合反应（放热反应）。烷烃：C-C键断裂生成较小分子的烷烃和烯烃。C-H键断裂生成碳原子数保持不变的烯烃和氢。环烷烃：烷基侧链的断裂和环烷环的断裂。芳香烃：脱氢缩合反应，生成环数较多的芳烃，直至生成焦炭。石油烃类的热反应110环烷芳香烃：环烯烃，芳香烃，高分子的多环芳香烃。烯烃：与其他烃类交叉反应。胶质和沥青质：主要发生缩合反应生成焦炭。烃类的热反应是一种复杂的平行顺序反应，这些平行的反应不会停留在某一阶段上，而是继续不断地进行下去，随着反应时间的延长，一方面，由于裂解反应生成分子越来越小，沸点越来越低的烃类，另一方面，由于缩合反应生成分子越来越大的稠环芳香烃。高度缩合的结果就产生胶质、沥青质，最后生成碳氢比很高的焦炭。环烷芳香烃：环烯烃，芳香烃，高分子的多环芳香烃。111渣油热反应的特点：渣油热反应比单体烃更能能反映出平行－顺序反应的特征。渣油热反应时容易生焦，除了由于渣油自身含有较多的胶质和沥青质外，还因为不同族的烃类之间的相互作用促进了生焦反应。渣油在热分解过程中的相分离问题。热反应通常表现为吸热。（分解反应占主导）反应深度小时，为一级反应，反应深度较大时，不再符合一级反应规律。渣油热反应的特点：112焦炭化过程焦炭化过程是以渣油为原料，在高温（500－550℃）下进行深度热裂化反应的一种热加工过程。反应产物有，气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。减压渣油经焦化过程可以得到70％－80％的馏分油，焦化汽油和焦化柴油中不饱和烃含量高，而且含硫、含氮等非烃类化合物的含量也高，因此，安定性差，必须经过加氢精制才能作为发动机燃料。焦化蜡油主要是作为加氢裂化或催化裂化的原料，有时也用于调和燃料油，焦炭除作为燃料外，还可用作高炉炼钢用。焦化气体作燃料或石油化工原料。焦炭化过程113特点：是渣油轻质化过程，可以加工残炭值及重金属含量很高的各种劣质渣油，过程简单、投资和操作费用低。但焦炭产率高、液体产物的质量差。主要工业形式有延迟焦化和流化焦化。延迟焦化的工艺流程：特点：是渣油轻质化过程，可以加工残炭值及重金属含量很高的各种114减粘裂化是一种以渣油为原料的浅度热裂化过程。把重质高粘度渣油通过浅度热裂化反应转化为较低粘度和较低倾点的燃料油。工艺流程：减粘裂化115渣油减粘过程的反应深度：液相条件下进行反应，容易产生缩合产物。渣油是胶质分散体系，热转化过程中会导致分散相和分散介质间的相容性变差。是减粘裂化反应深度的主要限制因素。采用芳香性强的催化裂化柴油或澄清油作为稀释剂。在减粘裂化初期，渣油的粘度随着转化率的增大而逐渐降低，当降低至某一最低值时，渣油的粘度反而随着转化率的进一步增大而急剧上升。渣油减粘过程的反应深度：116其他渣油热转化过程：热裂化：以重馏分油或重油为原料，主要目的产品是汽油。运转周期受炉管内结焦制约，已被催化裂化和焦炭化所代替。临氢热转化过程：有氢气存在下的热转化过程。氢能抑制缩合反应的发生。其他渣油热转化过程：117催化裂化工艺第一节概述第二节烃类的催化裂化反应第三节催化裂化的原料和产品特点第四节催化裂化催化剂第五节流态化基本原理第六节催化裂化工艺流程第七节渣油催化裂化催化裂化工艺第一节概述118第一节概述催化裂化在炼油工业中的地位和作用催化裂化的工业型式催化裂化技术发展的趋势第一节概述催化裂化在炼油工业中的地位和作用119催化裂化在炼油工业中的地位和作用

一般原油经常减压蒸馏后可得到10～40％的汽油，煤油及柴油等轻质油品，其余的是重质馏分和残渣油。如果不经过二次加工它们只能作为润滑油原料或重质燃料油。但是国民经济和国防上需要的轻质油量是很大的，由于内燃机的发展对汽油的质量提出更高的要求．而直馏汽油（辛烷值较低40）则一般难以满足这些要求。原油经简单加工所能提供的轻质油品的数量和质量同生产发展所需要的轻质油品的数量和质量之间的矛盾促使了催化裂化过程的产生和发展。促进催化裂化发展的因素中除了继续解决上述的矛盾以外，还有像如何满足石油化工原料的需要，如何节约能源以及减少环烷污染等新的因数对促进催化裂化发展也起重要作用。催化裂化在炼油工业中的地位和作用一般原油经常120裂化产物：在一般工业条件下，气体产率约10－20％，其中主要是C3、C4，汽油产率约20－60％，汽油的辛烷值90左右，柴油产率约10－40％，柴油的十六烷值较直馏柴油的低，焦炭产率约5－10％，焦炭是裂化反应的缩合产物，催化裂化气体含烯烃多，所以可作为化工原料。催化裂化的主要作用是将重质油品转化成高质量的轻质油。催化裂化几乎在所有的炼油中都是最重要的二次加工手段。裂化产物：在一般工业条件下，气体产率约10－20％，其中121催化裂化的工业型式催化裂化的工业型式122催化裂化技术发展的趋势自1936年工业化以来．催化裂化技术发展很快。目前，在许多国家催化化裂化已成为最重要的二次加工手段之一。我国商品汽油中70%来自催化，柴油中30%来自催化。加工重质原料：目前以加工常压和减压渣油为主。降低能耗：催化裂化装置的能耗较大，降低能耗的潜力也很大。减少环境污染：过程模拟和计算机应用。催化裂化技术发展的趋势自1936年工业化以来．催化裂化技术发123反应—再生系统和分馏系统反应—再生系统和分馏系统1241.反应一再生系统新鲜原料油经换热后与回炼油混合，经加热炉加热至200～400℃后至提升管反应器下部的喷嘴，原料油由蒸汽雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂(600～750℃)接触，随即汽化并进行反应。油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。积有焦炭的催化剂(称待生催化剂)由沉降器落入下面的气提段。气提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气。待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间的油气被水蒸气置换出而返回上部。经气提后的待生剂通过待生斜管进入再生器。1.反应一再生系统125再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。再生用空气由主风机供给，空气通过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进入流化床层。对于热平衡式装置，辅助燃烧室只是在开工升温时才使用，正常运转时并不烧燃烧油。再生后的催化剂(称再生催化剂)落入淹流管，再经再生斜管送回反应器循环使用。再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排入大气。再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的1262.分馏系统由反应器来的反应产物油气从底部进入分馏塔，经底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品：塔顶为汽油及富气，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油和重柴油分别经气提后，再经换热、冷却后出装置。催化裂化装置的分馏塔有几个特点：①进料是带有催化剂粉尘的过热油气。②一般设有多个循环回流：塔顶循环回流、一至两个中段循环回流、油浆循环回流。③塔顶回流采用循环回流而不用冷回流。2.分馏系统1273.吸收一稳定系统吸收一稳定系统主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有C3、C4组分。吸收一稳定系统的作用就是利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气(≤C2)、液化气(C3、C4)和蒸汽压合格的稳定汽油。3.吸收一稳定系统128第二节烃类的催化裂化反应烃类正碳离子反应机理单体烃的催化裂化反应石油馏分的催化裂化反应催化裂化反应的热效应影响催化裂化的主要因素第二节烃类的催化裂化反应烃类正碳离子反应机理1291.各类单体烃的反应行为

⑴烷烃烷烃主要是发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃。例如：

1.各类单体烃的反应行为130

⑵烯烃烯烃的主要反应也是分解反应。①分解反应烯烃的分解反应速率比烷烃的高得多。与烷烃分解反应的规律相同。②异构化反应烯烃的异构化反应有两种，一种是分子骨架改变，正构烯烃变成异构烯烃；另一种是分子中的双键向中间位置转移。例如：⑵烯烃烯烃的主要反应也是分解反应。131③氢转移反应氢转移反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主要原因。环烷烃或环烷一芳烃(如四氢萘、十氢萘等)放出氢使烯烃饱和而自身逐渐变成稠环芳烃。两个烯烃分子之间也可以发生氢转移反应。④芳构化反应烯烃环化并脱氢生成芳烃。③氢转移反应氢转移反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主132（3）环烷烃环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进行上述各项反应。（4）芳香烃芳香烃的芳核在催化裂化条件下十分稳定，但是连接在芳核上的烷基侧链则很容易断裂生成较小分子的烯烃，而且断裂的位置主要是发生在侧链和芳核连接的键上。多环芳香烃的裂化反应速率很低，它们的主要反应是缩合成稠环芳烃，最后成为焦炭同时放出氢使烯烃饱和。（3）环烷烃环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进行上述133烃类催化裂化正碳离子反应机理烃类在裂化催化剂上进行反应的历程，或称反应机理。正碳离子：缺少一对价电子的碳所形成的烃离子。正碳离子来源：由烯烃分子获得一个氢离子而形成。氢离子来源：酸性催化剂。通过正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离子学说。叔正碳离子﹥仲正碳离子﹥伯正碳离子烃类催化裂化正碳离子反应机理烃类在裂化催化剂上进行反应的历程134通过正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离子学说。①正十六烯从催化剂表面或已生成的正碳离子获得一个氢离子而生成正碳离子：通过正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离子学说。135②大的正碳离子不稳定，容易在β位置上断裂：③生成的正碳离子是伯正碳离子，不够稳定，易于变成仲正碳离子，然后又接着在β位置上断裂：②大的正碳离子不稳定，容易在β位置上断裂：③生成的正碳离子是136④正碳离子的稳定程度依次是叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳离子，因此生成的正碳离子趋向于异构叔正碳离子。⑤正碳离子将氢离子还给催化剂，本身变成烯烃。

④正碳离子的稳定程度依次是叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳离子137烃类催化裂化是个气—固非均相反应(1)原料分子自主气流中向催化剂扩散；(2)接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散；(3)靠近催化刑表面的原料分子被催化剂吸附；(4)被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应；(5)生成的产品分子从催化剂上脱附下来；(6)脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；(7)产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中。然后离开反应器。烃类催化裂化是个气—固非均相反应(1)原料分子自主气流中向催138各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用吸附能力：稠环芳烃﹥稠环环烷烃﹥烯烃﹥单烷基侧链的单环芳烃﹥环烷烃﹥烷烃化学反应速率：烯烃﹥大分子稠环芳烃小分子单烷基侧链的单环芳烃和稠环芳烃吸附能力强而化学反应速率却最低，首先占据了催化剂表面，反应很慢且不易脱附，阻碍了催化裂化反应的进行。﹥各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用﹥139烃类催化裂化反应的热力学特征反应热：烃类的分解反应、脱氢反应等是吸热反应，而氢转移反应、缩合反应等是放热反应。在一般条件下，分解反应是催化裂化中最重要的反应，而且它的热效应比较大，所以催化裂化反应总是表现为吸热反应。烃类催化裂化反应的热力学特征140烃类催化裂化反应的动力学特征转化率总转化率单程转化率烃类催化裂化反应的动力学特征转化率141空速和反应时间空速:每小时进入反应器的原料油量与反应器藏量之比。如果进料量和藏量都以质量单位计，称为质量空速；以体积单位计，则称为体积空速。质量空速＝总进料量（t/h）÷藏量（t）体积空速＝总进料量（m3/h）÷藏量（m3）在提升管反应器内，催化剂的密度很小，催化剂本身占有的空间很小，因此在计算反应时间时常按油气通过空的提升管反应器的时间来计算。考虑到油气的体积流量不断在变化，计算时采用提升管入口和出口两处的体积流量的对数平均值。其计算方法如下：

空速和反应时间142产品分布原料裂化所得各种产品产率的总和为100％，各产率之间的分配关系即为产品分布。一般来说是希望尽量提高目的产物“汽油和柴油”的产率而限制副产品“气体和焦炭”循环裂化产品分布143影响催化裂化反应速度的基本因素（1）催化剂活性对反应速度的影响提高催化剂的活性有利于提高反应速度，提高催化剂的活性还有利于促进氢转移和异构化反应，所得裂化产品的饱和度较高、含异构烃类较多。（2）反应温度对反应速度的影响提高反应温度，则反应速度增大。当反应温度提高时，热裂化反应的速度提高的比较快；但是在500℃这样的温度下，主要的反应仍是催化裂化反应而不是热裂化反应。影响催化裂化反应速度的基本因素144（3）原料性质对反应速度的影响在族组成相似时，沸点范围越高越容易裂化。但对分子筛催化剂来说，沸程的影响并不重要，而当沸点相似时，含芳烃多的原料则较难裂化。（4）反应压力对反应速度的影响即反应器内的油气分压对反应速度的影响。油气分压的提高意味着反应物浓度提高，因而反应速度加快。但提高反应压力也提高了生焦的反应速度。（3）原料性质对反应速度的影响145第三节催化裂化的原料和产品特点催化裂化原料催化裂化原料的范围很广泛，大体可分为馏分油和渣油两大类。馏分油（1）直馏重馏分油（蜡油350～500℃）：大多数直馏重馏分含芳烃较少，容易裂化，轻油收率较高，是理想的催化裂化原料。第三节催化裂化的原料和产品特点催化裂化原料146（2）热加工产物：焦化蜡油、减粘裂化馏出油等。由于它们是已经裂化过的油料，其中烯烃、芳烃含量较多，裂化时转化率低、生焦率高，一般不单独使用，而是和直馏馏分油掺合作为混合进料。（3）润滑油溶剂精制的抽出油：此抽出油中含有大量难以裂化的芳烃，尤其是含稠环化合物较多，极易生焦。（2）热加工产物：焦化蜡油、减粘裂化馏出油等。由于它们是已经147渣油：渣油是原油中最重的部分，它含有大量胶质、沥青质和各种稠环烃类，因此它的元素组成中氢碳比小，残炭值高，在反应中易于缩合生成焦炭，这时产品分布和装置热平衡都有很大影响。原油中的硫、氮、重金属以及盐分等杂质也大量集中在渣油中。在催化裂化过程中会使催化剂中毒，进而也会影响产品分布，同时将加重对环境的污染。由于渣油的残炭、重金属、硫、氮等化合物的含量比馏分油高得多，增加了催化裂化的难度。渣油：渣油是原油中最重的部分，它含有大量胶质、沥青质和各种稠148衡量原料性质的指标馏分组成化学组成残炭含氮含硫化合物重金属衡量原料性质的指标馏分组成149产品特点产品分布：气体：10～20%；汽油：40～60%；柴油：20～40%；焦炭：5～10%。1．气体产品：在一般工业条件下，气体产率约为10～20％，催化裂化气体中大量的是C3、C4(称为液态烃或液化气)，约占90％(重)，其中液态烃中C4含量约为C3含量的1.5—2.5倍，而且烯烃比烷烃多C3中烯烃约为70％左右，C4烯烃约为55％左右。由于上述特点至使催化裂化所产气体成为石油化工的宝贵原料。产品特点产品分布：1502．液体产品催化裂化汽油产率为40一60％(重)。由于其中有较多烯烃(一般50%以上）、异构烷烃和芳烃，所以辛烷值较高，一般为90左右(RON)。柴油产率为20一40％(重)，因其中含有较多的芳烃约为40一50％，所以十六烷值较直馏柴