文献综述

1.文献综述

1.1石油资源

石油是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。“石油”这个中文名称是由北宋大科学家沈括第一次命名的。

石油的性质因产地而异，密度为0.8-1.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30-60摄氏度），沸点范围为常温到500摄氏度以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。不过不同的油田的石油的成分和外貌可以区分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年组成世界上最重要的二次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。2012年开采的石油88%被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。实际上，石油是一种不可再生原料。

世界海洋面积3.6亿平方千米，约为陆地的2.4倍。大陆架和大陆坡约5500万平方千米，相当于陆上沉积盆地面积的总和。地球上已探明石油资源的1/4和最终可采储量的45%，埋藏在海底。世界石油探明储量的蕴藏重心，将逐步由陆地转向海洋。

原油的颜色非常丰富，有红、金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明；原油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量，含的越高颜色越深。我国重庆黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油，克拉玛依石油呈褐至黑色，大庆、胜利、玉门石油均为黑色。无色石油在美国加利福尼亚、原苏联巴库、罗马尼亚和印尼的苏门答腊均有产出。无色石油的形成，可能同运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。但是不同程度的深色石油占绝对多数，几乎遍布于世界各大含油气盆地。

原油的成分主要有油质（这是其主要成分）、胶质（一种粘性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳质（一种非碳氢化合物）。石油是由碳氢化合物为主混合而成的，具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。天然气是以气态的碳氢化合物为主的各种气体组成的，具有特殊气味的、无色的易燃性混合气体。在整个的石油系统中分工也是比较细的。构成石油的化学物质，用蒸馏能分解。原油作为加工的产品，有煤油、苯、汽油、石蜡、沥青等。严格地说，石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子量最小的4种烃，全都是煤气。

石油主要是碳氢化合物。它由不同的碳氢化合物混合组成，组成石油的化学元素主要是碳（83%-87%）、氢（11%-14%），其余为硫（0.06%-0.8%）、氮（0.02%-1.7%）、氧（0.08%-1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%-99%，各种烃类按其结构分为烷烃、环烷烃、芳香烃。一般天然石油不含烯烃而二次加工产物中常含有数量不等的烯烃和炔烃。含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。

1.2世界石油工业发展与现状

1.2.1石油炼制工业的发展

石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并逐渐形成石油炼制（简称炼制）工业始于19世纪30年代，到20世纪40-50年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之一。19世纪30年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主要是灯用煤油，汽油没有用途当废料抛弃。19世纪70年代建造了润滑油厂，并开始把蒸馏得到的高沸点油作锅炉燃料。19世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的需求猛增，仅靠原油的蒸馏（即原油的一次加工）不能满足需求，于是诞生了以增产汽、柴油为目的，综合利用原由各种成分的原油二次加工工艺。如1913年实现了热裂化，1930年实现了焦化，1930年实现了催化裂化，1940年实现了催化重整，此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。20世纪50年代以后，石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料，形成了现代的石油化学工业。1996年全世界的石油加工能力为38亿吨，我国为1.4亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过1000万吨。

1.2.2 九十年代以来世界石油发展特点

（1）油价水平在供需双方能接受的范围内浮动更多地取决于供求关系的变动。

（2）供给量是充足的，石油供应更加依赖中东国家。目前剩余的探明可采储量，中东地区占2/3左右。而且中东地区油田规模大，单产高，开发成本低。因此当其他国家因资源逐渐枯竭，开发成本大幅度上升之时，中东产油国所占有的资源优势和开发优势也就越大。

（3）沙特阿拉伯利用其在OPEC的领导支配地位，影响和操纵国际石油市场。

（4）美国奉行更稳妥的石油战略安全政策

重新夺取海湾石油控制权。利用海湾战争和巴以冲突，大举陈兵，并直接操纵中东地区和谈，以达到重新控制海湾地区石油资源，进而控制西欧、日本，维护其霸主地位。在巩固沙特阿拉伯等亲美势力的基础上，不断逼迫伊拉克和伊朗，最后达到完全控制的企图。

巩固“后院”石油基地。伊拉克入侵科威特后，布什政府向委内瑞拉、墨西哥、加拿大提供一项加强能源合作的方案，以保证不至因海湾危机导致石油供应中断。

试图开辟新的海外石油供应地。近几年来，美国石油公司已频频向前苏联势力范围渗透，并将里海地区视为其未来石油供应的接替地区。进一步开发国内油田。1990年9月，美国政府决定加快阿拉斯加地区石油开发，取消对其石油开采的环保限制。继续实行节能政策，稳步提高汽油消费税率。

1.2.3石油工业发展趋势

世界石油工业诞生一百多年以来，发生的两个最大的变化。第一、20世纪初特别是70年代开始石油从19世纪的一种普通矿物能源变成了一种战时关系到一国胜败存亡、平时关系到一国经济发展和人民生活的最重要的战略物资。第二、第三世界产油国在20世纪70年代摧毁了西方发达国家的旧石油租让制，收回了自己的石油主权，并在世界石油工业里形成厂目前的建立在独立国家主权基础上的平等互利的国际石油合作开发制度。

在这两个变化因素的作用下，20世纪直至21世纪初的石油工业在其发展过程中派生出一系列重要的特点。(1)世界石油资源尤其是第三世界的石油资源已成了

各西方大国拼死争夺的重要对象；(2)石油变成各西方大国在争霸和处理国际事物中用以打击、制约和控制对方的重要工具；(3)世界各主要国家的石油工业都是在各国政府的直接、间接支持甚至参与下建立和发展起来的，其主要活动往往构成了本国对外战略的一个重要组成部分并在本国政府的直接指导下逐步推行；

(4)OPEC国家既相互合作又相互竞争，维持一种经常变化的动态平衡，非OPEC国家在世界石油工业中的地位和影响日益壮大，已在相当程度上削弱甚至威胁OPEC 国家在世界石油工业中的垄断地位，促使OPEC国家与非OPEC国家之间在石油工业方面的合作愈来愈密切，愈来愈多样化；(5)国际石油市场的格局一直紧随世界总的政治、经济格局尤其是各大国的实力对比和关系的变化而变化。随着西方大石油公司在全世界范围内不断积极寻找联合、合并和兼并的对象，世界各国石油工业将出现上、下游日益—体化，石油公司规模日益大型化、经营日益跨国化的趋势。

1.3原油蒸馏

1.3.1 原油预处理

应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。

采用电化学分离时，在原油中要加几到几十ppm破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场（电场强度1.2-1.5kV/cm），使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用（二级脱盐）以提高脱盐效果。

1.3.2原油常压蒸馏技术

常压蒸馏指在常压条件下操作的蒸馏过程。在石油炼制中习惯上是专指原油的常压蒸馏。常压蒸馏是在接近大气压的压力下完成原油的分馏，从而将原油切割成石脑油、溶剂油、煤油、柴油及变压器油料等不同产品。常压塔一般设3-5

个侧线，侧线的多少是根据产品种类的多少来确定的。同时为了优化取热、均衡常压塔的汽液负荷，常压塔一般设置2-4个中段回流，以按不同温位回收全塔的过剩热量。原油经加热炉加热到360-370℃，进入常压蒸馏塔（塔板数36-48），塔顶操作压力为0.05MPa（表压）左右，塔顶得到石脑油馏分, 与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热，蒸发出轻组分，以控制轻组分含量（用产品闪点表示）。通常常一线为煤油馏分，常二线和常三线为柴油馏分，常四线为过汽化油塔底为常压重油（>350℃）。

预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置的初馏塔，蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360-370℃，进入常压蒸馏塔（塔板数36-48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热，蒸发出轻组分，以控制轻组分含量（用产品闪点表示）。通常，侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油（即重油）。

由于常压蒸馏在原油蒸馏装置流程中起着“承上启下”的作用，因而要稳定及操作好常压蒸馏，首先就要求预蒸馏要稳定操作、适应性强。例如，原油流量

及电脱盐操作的波动要在预蒸馏部分平稳下来，以防止造成常压蒸馏进料量及性质的大幅波动，进而影响常压蒸馏操作的稳定性及常压侧线产品的质量。常压蒸馏系统主要过程是加热、蒸馏和汽提，主要设备有加热炉、常压塔和汽提塔。常压蒸馏操作的目标为提高分馏精确度和降低能耗为主。影响这些目标的工艺操作条件主要有温度、压力、回流比、塔内蒸气线速度、水蒸气吹人量以及塔底液面等。

常压蒸馏处于减压蒸馏的上游，常压渣油作为减压蒸馏的进料，就要求柴油和轻于柴油的馏分尽量应在常压蒸馏部分蒸馏出来，即生产上要严格控制常压重油中小于350℃馏分的含量。否则将造成减压塔顶部负荷的增加，影响减压蒸馏的操作。

1.3.3 原油蒸馏技术的发展历史

19世纪20年代主要石油产品为灯用煤油，原油加工量较少，原油蒸馏用釜式蒸馏法（原油间歇送入蒸馏釜，在釜下加热）进行。19世纪80年代，随着原油加工量逐渐增加，将4-10个蒸馏釜串联起来，原油连续送入，称为连续釜式蒸馏。1912年，美国M.T.特朗布尔应用管式加热炉与蒸馏塔等加工原油，形成了现代化原油连续蒸馏装置的雏形，原油加工量越来越大。近30年来，原油蒸馏沿着扩大处理能力和提高设备效率的方向不断发展，逐渐形成了现代化大型装置（见彩图）。中国现有40余套原油蒸馏装置，年总加工能力超过100Mt。

原油蒸馏产率主要取决于原油的性质。中国大庆原油的汽油馏分（130℃前）产率约为4.2%，喷气燃料馏分（130-240℃）约为9.9%，轻柴油馏分（240-350℃）约为14.5%，重质馏分油（350-500℃）约为29.7%，其余为减压渣油（约为41.7%）。

胜利原油的汽油馏分（200℃前）约为7%，轻柴油馏分（200-350℃）约为18%，重质油馏分（350-525℃）约30%，减压渣油约为45%。

原油蒸馏装置是石油炼厂中能耗最大的装置，采用化工系统工程规划方法，使热量利用更为合理。此外，利用计算机控制加热炉燃烧时的空气用量以及回收利用烟气余热，可使装置能耗显著降低。

1.3.4 原油常压蒸馏技术的原理

液体的分子由于分子运动有从表面溢出的倾向。这种倾向随着温度的升高而增大。如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子继续不断地溢出而在液面上部形成蒸气，最后使得分子由液体逸出的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的饱和蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。这是指液体与它的蒸气平衡时的压力，与体系中液体和蒸气的绝对量无关。

将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程的联合操作称为蒸馏。很明显，蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。但液体混合物各组分的沸点必须相差很大（至少30℃以上）才能得到较好的分离效果。在常压下进行蒸馏时，由于大气压往往不是恰好为0.1MPa，因而严格说来，应对观察到的沸点加上校正值，但由于偏差一般都很小，即使大气压相差2.7KPa，这项校正值也不过±1℃左右，因此可以忽略不计。

当一个非挥发性物质加入到一个纯液体时，非挥发性物质会降低液体的蒸气压。由于杂质的存在，使任何一温度的蒸汽压都以相同数值下降，导致液体化合

物沸点升高。但是在蒸馏时，蒸汽的温度与纯液体的沸点一致，因为温度计的水银球外面会凝结一滴纯液体的液滴，所以温度计指示的是化合物的蒸汽和冷凝液平衡时的温度，而不是沸腾液体的温度。所以进过蒸馏可以将非挥发性杂质除去。

1.3.5 原油常压蒸馏及其特点

所谓原油的常压蒸馏，即为原油在常压（或稍高于常压）在复合塔下进行的蒸馏。在塔的侧部开若干侧线以得到如汽、煤、柴等轻质馏分和常压重油等多个产品。常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔，侧线产品从常压塔中部抽出送入汽提塔上部，从汽提塔和复合塔下部注入水蒸气进行汽提。以降低油气分压使更多的轻组分从塔底蒸出。

原油是不同沸点的复杂组分组成的混合物，我们所说的常减压蒸馏就是指在常压状态下和真空状态下，根据原油中各组分的沸点不同，将原油切割成不同馏出物的过程。不同沸点范围的馏出物称之为“馏分”，在一定温度下蒸馏出来的馏分也是混合物。

原油蒸馏是原油加工的第一道工序。原油通过蒸馏分离成各种成品油和需要二次加工的半成品。我国的原油蒸馏装置一般包括初馏塔(或闪蒸塔)、常压塔和减压塔。其中常压塔一般开3-4个侧线。除开侧线外,常压塔还设有一至三个中段循环回流,使塔的负荷分布均匀,同时使回流热得到了充分的利用。[14]

1.3.6 减压蒸馏

减压蒸馏也称真空蒸馏。原油中重馏分沸点约370-535℃，在常压下要蒸馏出这些馏分，需要加热到420℃以上，而在此温度下，重馏分会发生一定程度的裂化。因此，通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2-8kPa的绝对压力下，使在不发

生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380-400℃送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油型和燃料油型两类。前者各馏分的分离精确度要求较高，塔板数24-26；后者要求不高，塔板数15-17。

通常用水蒸气喷射泵（或者用机械抽真空泵）抽出不凝气，以产生真空条件。发展的干式全填料减压塔采用金属高效填料代替塔板，可以使全塔压力降减少到1.3-2.0kPa，从而可以提高蒸发率，并减少或取消塔底水蒸气用量。

为了在同一炉出口温度下使常压渣油有最大的汽化率，减压蒸馏都将炉出口至塔的管线设计成大管径的形式，以减少压降，进而降低炉出口压强。减压塔顶分出的馏分减（压、拔）顶油，一般作为柴油混入常压三线中，减压一线至四线作为裂化原料或润滑油原料，塔底为减压渣油，可作为生产残渣润滑油（见溶剂脱沥青）和石油沥青的原料，或作为石油焦化的原料，或用作燃料油。

1.4 常压蒸馏装置

1.4.1 加热炉

加热炉是一种直接燃烧燃料、加热工艺介质的设备,常用于炼油化工生产。从外型上分有箱式炉、圆筒炉、立式炉等,在我国的化工企业中应用较多的是立式炉和圆筒炉,其中圆筒炉的数量约占65%。其发展方向是:大型化、高效化,采用各种形式的余热回收系统以提高加热炉的热效率;采用大烟囱以减少公害;采用大能量燃烧器及长周期运转。由于加热炉在石油化工企业中是主要的单元设备,也是各化工装置的最大耗能设备,所以加热炉控制的优化,是加热炉平稳、长周期运行及节能的重要手段。[20]

常减压蒸馏装置加热炉出口温度是决定汽化率、塔内各点温度和热平衡的关键．是炉用空气预热温度、过热蒸汽温度及原油换热的重要影响因素。维持加热炉出口温度和原油流量的恒定是保证蒸馏塔平稳操作的关键。原油处理量恒定时．加热炉出口温度如果偏低将直接影响进塔油料的汽化量和带人的热量。塔顶和侧线温度都要相应降低，造成轻组分比例减小。重油比例增大。反之导致轻组分比例增大，重组分焦化、结焦。因此，加热炉出口温度对装置的安全、长周期运行十分重要。[2]

1.4.2 加热炉的优化控制方案

（1）控制空气-燃料比。通过控制空气燃料比保持烟道中规定的氧含量可实现加热炉的优化控制。将燃料流量和氧含量调节器的输出经过一种运算,得到的结果作为空气流量调节的设定值,来调节空气流量的大小,当炉出口温度出现波动时,炉出口温度调节器的输出将发生变化,于是改变了燃料流量控制回路的设定值,使得燃料流量发生变化,使炉出口温度保持在规定的范围内。同时,由于燃料流量与氧含量调节器的输出经过运算作为空气流量调节器的设定值,尽管在燃料流量变化的瞬间,由于氧含量测量的滞后,还没有检测到烟气中氧含量的变化,但燃料流量的变化改变了空气调节器的设定值,从而相应地改变空气流量的大小,达到了空气流量随燃料流量变化而及时成比例变化的目的,消除了空气流量随燃料流量变化的滞后,使加热炉烟气中氧含量保持在规定的范围内,改善了燃料流量变化过程中加热炉的燃烧效果,使燃烧达到最佳状态,提高了加热炉的热效率。同样,我们把空气流量和炉膛压力设定值作一种运算,其结果作为炉膛压力调节回路的设定。当空气流量变化时,势必引起炉膛压力的变化,但从空气流量变化到膛压力变送器检

测到炉膛压力的改变后,再去调节烟道挡板角度,存在一定的滞后。现在把空气流量直接作为炉膛压力调节回路设定的一部分,空气流量改变,炉膛压力调节回路的设定跟着改变,能及时调整烟道挡板的角度,稳定炉膛压力,保证了加热炉运行在最佳状态。

（2）补充燃料。采用补充燃料即油-气混合燃烧,多烧瓦斯少烧油方案,当瓦斯量不足时,再补充价格较贵的燃料油,实现加热炉优化控制,其典型流程如图3所示。瓦斯的可用性通过低值选择器受到背压调节器(PC)的限制,其流量经压力补偿之后,在加法器中与燃料油量相加。加法器的刻度是基于事先计算好且考虑了这两种燃料的发热值以及它们的流量范围。加法器的输出表示进入系统的总的热流量,该信号作为流量调节器(FC)的测量值,受炉子出口温度调节器的控制,同时FC的测量值也作为空气流量控制系统的输入。当背压调节器将瓦斯的可用性限制在流量调节器所需的燃料量之下时,及时打开燃料油阀门,增加燃料油量,从而保证了炉出口温度在规定的范围内。同时,燃料流量的变化作为空气流量控制的输入,及时地改变了空气流量大小,又保证了加热炉烟气中氧含量的稳定。达到了多烧瓦斯少烧油,降低了能耗,提高了加热炉热效率。

（3）先进控制。把整个加热炉作为一个对象,采用多变量控制器来进行优化控制。加热炉所有的被控变量:加热炉出口温度,炉堂压力,烟气中氧含量,排烟温度等送入多变量控制器。所有的控制变量:被加热介质流量、燃料流量、空气流量、雾化蒸汽流量等同时送入多变量控制器。在多变量控制器中设定好各个被控变量与控制变量的运算关系,划分各个变量的重要等级,在多变量控制器中为各个变量赋加权值,这样,当一个扰动出现时,多变量控制器就会根据预先设定好的运算控

制方案来协调各个被控变量和控制变量,平衡各个控制指标,使整个加热炉达到满意的控制效果。以前使用二次仪表进行优化控制时,由于二次仪表功能少,运算简单,实现优化控制有很大困难,也很繁琐。现在DCS的广泛应用,先进控制的出现给我们提供了强有力的优化控制手段。有理由相信不单是一台加热炉,大至装置的一个区域甚至整套装置的优化控制也一定能够实现。那时能以最低的能耗,最佳的控制,生产出最大量的合格产品,将给企业带来可观的经济效益。[20]

1.4.3 取消常压塔顶循环回流

回顾几十年来原油常减压蒸馏技术的进步与发展，对于常压蒸馏塔顶部流程，上世纪70年代之前，基本未考虑增设顶循环回流来提高装置的余热回收。进入80年代，对装置节能的迫切需求，人们注意到了常压塔顶油汽的冷凝潜热，希望其能够参与原油换热，但又考虑到严重的低温硫氯腐蚀会导致换热器的内漏而污染石脑油，遂采取增设顶循环回流回收一部分热量，塔顶回流取热由不小于全塔总取热量的30％降低到不高于10％，取得了很好的节能效果。随着技术的进步和经济的发展，21世纪为了进一步节能，在装置广泛采用热联合的情况下，常顶油汽又参与原油换热。

目前，常压塔顶油汽参与原油换热回收这部分低温热，已经得到广泛应用。技术人员有必要重新审视最初的常顶油汽两段冷凝冷却流程。同时，笔者建议尽量提高回流温度，以防止回流带水和常压塔顶部几层塔盘出现局部过冷现象。

对于两段冷凝的第一冷凝段，可以采用与原油换热回收油汽的冷凝潜热，在满足取热要求的同时，为进一步回收塔顶油汽的冷凝潜热可考虑适当降低温度，以水蒸汽不被冷凝下来为宜。这一方面有利于缓解常压塔顶部和第一段冷凝系统

的硫氯腐蚀，另一方面取消常压塔顶循环回流，简化了流程，也有利于降低装置投资。值得注意的是，取消塔顶循环回流会带来常压塔顶部低温热回收的减少，需要考虑这种变化对装置加工能耗的影响。[16]

1.4.4 立体传质塔板(CTST)结构与操作工况

立体传质塔板是河北工业大学化学工程研究所研制开发的新型高效喷射型塔板，已获国家专利，该塔板已在炼油、石油化工、维尼纶、化工、制药等行业的近500多座塔中成功应用，过程涉及精馏、吸收、解吸、气体分馏、汽提等。2001年，中国石油天然气股份有限公司大连分公司的Ⅱ套常减压蒸馏装置扩产改造要求处理能力由2.8 Mt/a提高到4.5Mt/a(最好达到5.0Mt/a)，经过论证和精心设计，装置改造达到了预期目标。在塔外壳不变的前提下，常压蒸馏装置采用立体传质塔板实现了更换塔板扩能的目的。同时节约了大量的设备及附属设施的投资，也大大缩短改造施工时间。目前运行正常，各项经济技术指标达到国际先进水平。

立体传质塔板(CTST)结构和其在塔内的排布，它由矩形开孔塔板、设有筛孔的梯形喷射罩和分离板组成。CTST为气液并流喷射型塔板，气体自板孔进入喷射罩中，液体由喷射罩底隙进入喷射罩内，在整个板上气液经历提升拉膜，破碎，碰顶折返，喷射，对喷，分离六个过程。在这六个过程中气液两相的接触包括了塔板至喷射罩及分离板的整个空间，打破了传统塔板传质区域为平面型式的局限，对于塔板间距在350-550m m的板式塔，CTST的空间利用率可达到2O％-60％。

由于CT ST的气体通道——塔板开孔为矩形，便于开孔排列，同时单孔面积很大，一般矩形孔大于40×120mm，工业应用中最大已达70×350mm，所以其开孔率可以超过20％，其它塔板难以达到。由于分离板的作用，使得喷射出的气液能

够有效分离，大幅度减小了雾沫夹带，提高了操作上限。若以雾沫夹带为10％作为操作上限，即在相同的塔板开孔率时，c T的操作上限比F 1浮阀高1倍。[12] 1.4.5 常压蒸馏装置生产运行中存在的主要问题

常压蒸馏装置是一种能够在一个大气压下进行蒸馏操作的仪器装置，该装置可以通过蒸馏来提取和分离各种有机物和化合物，也能够在实验室环境中测定特定物质的沸点。在如今的工业生产中，常压蒸馏装置主要用于石油工业中原油的分离生产。由于其涉及到能源的原料生产，因此是我国能源提供商生产活动中重点使用的装置，但是现今的常压蒸馏装置在实际的生产运行中始终存在着几点问题，主要体现在以下几点。

（1）能源消耗大。由于我国的常压蒸馏装置相比国外的同类装置具有很大的产能差距，国外的最好装置产能可达到10 M t／a，而我国的最高产能装置远远不及这样的水平，因此装置开工成本高，各种能源消耗也就大，实际生产中能耗主要来自于蒸汽、燃料和水电。该企业能耗水平已经远远高于国外正常水平，因此生产过程中势必会带来生产成本的增加，装置的损耗与产能的效率低下。具体的高能耗来源可归结于加热炉部位的加热效率不高，造成燃料的大量使用，加热后的排放烟气温度较高，不能回收利用；蒸馏装置的器件老化与烟气的侵扰造成热传导效率低下；蒸馏装置的不合理维护造成内部清洁与保养工作不到位，实际器件工作时收到灰尘积聚，器件运转收到很大阻碍，这样也增加了实际的能耗水平。除此之外，蒸汽使用效率低下，蒸馏底部的给汽部位和中间的提汽阶段压力都远大于使其要求，在设置的用汽位置与蒸汽使用效率方面都有改进的空间。还有生产装置中的电机等工业电气设备的选择由于企业的生产成本考虑不能够按照实际

装置生产参数进行匹配购买，因此很容易造成电气设备负荷过重的情况，这些都在整体上增加了整个企业的能耗水平。

（2）分离精度低。馏装置的塔盘数量众多，侧线抽出时分离精度不够高，为了提高产出质量，企业往往采用浮阀塔盘，这样一来当产能增加时，二线以下的分离出的气液负荷大，上层浮阀塔盘的分离精度降低，各种侧线抽出的气液成分容易重叠，造成分馏效率不高。

（3）电脱盐效率低。电脱盐是原油进行分馏前最重要的一部预处理工艺，由于原油中含有水分盐分等众多不利于原油分馏的成分，因此要在常压蒸馏装置前将盐分与水分进行脱离。实际运行过程中的问题主要有脱盐的破乳剂添加不能跟油量相匹配，电脱盐的产生标准不能跟油品成分相匹配，电脱盐生产规模不能与后期蒸馏生产量相匹配，脱盐的实际成品没有进行实际的考量与反馈，这些因素造成了整个电脱盐工序的效率低下。[7]

1.4.6 针对生产运行中存在的问题所应采取的解决方法

针对常压蒸馏装置在实际生产运行过程中存在的问题，国内的各个企业都在积极寻求方法，针对企业自身的生产特点进行相应的改进，但是总结看来，解决以上这些问题的措施主要有以下三个方面。

（1）降低能耗水平。从加热炉方面来讲，企业应提高加热炉的效率，对加热装置和导热装置进行全面更新维护，对于排放的烟气热量进行有效的回收利用，对于设备表面最好定时的灰尘清理，运转部位进行润滑维护，易腐蚀部位进行全面防腐蚀保护，建立长效监督巡查机制，定时对加热炉部位的运转情况进行数据统计和反馈。同时，在蒸汽的使用上，企业应该合理减少蒸汽的使用点，合理分

配用汽量，在每个点根据生产需求适当减少蒸汽使用量，优化蒸汽管道运输结构，使蒸汽能够得到科学利用。还有，在电力设备的使用上，企业应全面考量自身的生产能力，置换新的相匹配的电气设备，或者根据自身现今状况，对大功率电机等具体设备进行改造优化，如将油泵的涡轮面积进行适当增加或者削减，调整油泵的压力和正常工作电流，使整个电气设备都能按照实际生产需求进行运转。

（2）优化分馏精度。在石油资源如此紧张的今天，一些对分馏精度要求高的油产品如石脑油等仍然面临着十分紧张的局面，因此企业需要在现有条件下通过改进生产工艺，提高分馏精度。首先企业可以更换分馏塔上的塔盘，选用效率更高的产品；其次，在是有进行汽化的过程中可以适当提高原油汽化的程度；最后，在使用蒸汽的时候，可以根据各个层次提取的需求量和油品要求合理改变汽提的量，避免蒸汽的过度使用。

（3）改善电脱盐效果。电脱盐的改进方向主要在于用料和管理，在破乳剂和洗涤水的使用过程中，应严格按照不同产地、不同成分和不同油品需求来使用，不合理的用量都会造成生产效率的下降和生产成本的提高，同时企业应积极研发油溶性破乳剂，既能提高破乳剂效果也能避免对环境造成污染。[7]

1.5 石化行业的安全与环保

1.5.1 石油与石化行业的改革与环保

改革与环保是2015年石化行业两条投资主线。我们对2015年石化行业的投资策略可以概括为一个价格、两条主线。一个价格主要是原油价格、两条投资主线主要是改革与环保。

改革主线分为两方面。（1）垄断领域继续向民企放开。垄断领域放开的改革重点在上游业务,低油价将是上游业务改革和放开的好时机,同时油气进口权也有望进一步放开。（2）国企改革。石化行业的国企改革主要方式包括子公司专业化重组、亏损国企整合重组、其他(引入战投、股权激励等)。重点关注中石化、中石化下属上市公司的专业化重组,以及亏损国企的改革进展。

环保主线同样分为两方面。（1）机动车尾气排放及成品油升级。降低汽柴油硫含量、提高成品油质量是减轻雾霾的有效手段之一。我们认为石化行业中与提高油品质量、降低硫排放有关的几类上市公司值得关注。（2）清洁能源天然气的应用。在环保越来越受到重视的背景下,天然气作为一种清洁能源,产量以及下游需求将有进一步提高。关注非常规天然气开采企业以及天然气下游应用企业。1.5.2 环保设施管理制度

范围本制度适用于“三废”治理、综合利用以及与生产装置连接的环保设施和装置（以下统称环保设施）的管理。环保设施的范围有废气、废水、废渣、噪声的处理设施及设备。（1）废水处理装置、废水处理回收装置。（2）废气处理装置，除尘装置、废气回收装置。（3）废渣贮存场，固体废弃物堆放场。（4）噪音防治设施。

综合利用设施。（1）以“三废”为主要原料生产产品的综合利用装置及该装置的废物处理设施。（2）回收利用废水、废气、废渣中的有用物质生产产品的装置。（3）废油、废热、废水回收设施。

其职责分为，（1）收合格投运的环保设施，转入生产单位固定资产体系，由所在部门（单位）负责环保设施的运行和管理，建立本部门（单位）环保设施台

帐；每月将环保设施的运行情况报安全环保部。（2）技术部负责环境保护设施工艺条件的控制管理，以确保环境保护设施正常运行。（3）环保部负责监督、检查各部门（单位）环保设施的管理，并建立公司环保设施台帐。（4）中心按照年度环境监测计划对有关环保设施的运行情况进行监督性监测，监测结果报调度室、安全环保部、环保设施所属部门（单位），并留存一份。（5）车间和电仪车间负责对环保设施的维护、检修，以确保环保设施的长周期稳定运行。

管理内容。（1）环保设施所属单位要执行生产技术部下发的生产设备管理和运行相关指标，确保环保设施与主体生产设施同时投入运行。（2）对环保设施的运行，必须严格工艺条件，严肃工艺纪律，建立健全岗位责任制、操作规程等各项规章制度，要有原始记录和数据台帐。对误操作造成处理效果差或污染环境的，要纳入考核，污染严重的追究操作人员和管理人员的责任。（3）环保设施所属单位要建立设备、装置运行、处理效果、操作记录等管理和统计台帐。并前将环保设施的运行情况及存在的问题每月按时报安全环保部。（4）任何单位、个人不得擅自停运、拆除、闲置环保设施。除公司年度计划检修外，环保设施停运，由环保设施所在部门（单位）填写《环保设施停运申请表》，并说明停运原因、恢复时间及停运期间采取的污染预防的措施，由本部门（单位）领导、安全环保部领导、公司主管环保领导审批后，方可停运。拖延报告或隐瞒不报以致造成损失或污染事故的，应纳入公司综合考核。（5）环保设施所在部门（单位）应制定环保设施故障时的紧急应急措施。环保设施需要停运时，环保设施所属单位应首先采取切实可行的措施，避免因设施停运造成环境污染，并及时向调度室、安全环保部及主管领导电话报告，填写《环保设施停运申请表》，完善手续。（6）环保设

施需要拆除、闲置，由环保设施所在部门（单位）填写《环保设施停运申请表》，报告安全环保部，由安全环保部向地方环境保护局报告并办理有关手续，经批准同意后，方可拆除或闲置环保设施。（7）停运、拆除、闲置环保设施，拖延报告或隐瞒不报一经检查发现，纳入公司综合考核，造成严重损失或污染事故的，按有关规定追究责任。

石油化工行业是高危险行业，要深刻认识安全发展、清洁发展的内涵，进一步增强责任感和紧迫感，把‘安全第一’、‘环境友好’落到实处，努力实现可持续发展。在工作中，必须抓好本质安全，本质安全是一个设备、系统或人所具有的最佳安全品质，不会因为自身原因造成事故。要增强全员安全意识和安全责任心，不断提高安全素质。把责任制落到实处，抓好职工的基本功训练，把各种复杂状态下的应急操作变成人的本能反应，使广大职工把各种安全须知、生产流程、设备系统和应急操作深深地印在脑子里，养成‘我要安全’的好习惯。