原油蒸馏及常减压蒸馏

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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
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
常压渣油,AR
减压渣油,VR
3、炼厂蒸馏装置的工艺流程
① 燃料型
② 燃料-润滑油型
③ 燃料-化工型
第三节
原油常压精馏塔
一、原油常压精馏塔的工艺特征
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
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,
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
3.恒摩尔(分子)回流的假定不成立
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℃
2.塔顶油气二级冷凝冷却
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
3.精馏
精馏可分为连续式和间歇式

F F
m-1,tm-1 Lm-1
G
m,tm
D
M
G
S
II
Ln-1 n-1,tn-1
I
n,tn
F ,tF
W S
图7-44 汽化段与精馏段隔离体系图
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
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
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
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
4.中段循环回流
优点:
设计塔:可以减小塔径 正在生产的塔:可以提高 处理量
通常用t5H和t95L之间的差值来表示
用ASTM(5~95)间隙 = t5H-t95L 表示
间隙:分馏效 果好
重叠:分馏效 果差
9 8 7 6 5
T
T
7 6 5 4 3 2 1 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 v% 4 4.5 5 5.5 6 1 1.5 2 2.5 3 3.5 v% 4 4.5 5 5.5 6
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Fra Baidu bibliotek底油气分压下塔顶产品的泡点温度 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
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
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+H2
FeS+2HCl→FeCl2+H2S
400℃ 280℃ 370℃
拔头原油
原油蒸馏
Crude oil Distillation
第一节 蒸馏与精馏原理
原油 ? 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。
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:
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
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,
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
循环回流:
塔顶循环回流 中段循环回流
QC LC L L H t1 H t2
3.塔顶循环回流
塔顶循环回流主要应用于以下情况:
取热比例:
40%~60% (占全塔回流热)
五、操作条件的确定
1.操作压力
(1)回流罐压力P
压力
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
(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+Δ P管线+Δ P冷 在我国,塔顶压力一般在1.3~1.6 atm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
第一、二板之间
侧线抽出
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
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
4 3 2 1 0
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
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
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
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:
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
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
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
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
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
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
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
侧线采用再沸器的原因:
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: 是原油换热 的主要热源
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
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℃
闪蒸——平衡汽化
简单蒸馏——渐次汽化
精馏:连续式和间歇式
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
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
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。
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