【正文】 00℃ 以上，相對 分子質(zhì)量范圍從數(shù)十到數(shù)千。 石油主要是由炭和氫兩種元素所組成， 它占石油總量的 90～ 99%，其中碳占83～ 87%，氫占 11～ 14%，除此之外，還含有氧、硫、氮等元素。在石油灰分中， 2 還發(fā)現(xiàn)有氯、碘、磷、鉀、鈉、鈣、鐵等元素 。 石油的餾分組成 研究原油餾分組成的方法是原油的真沸點(diǎn)蒸餾。原油的真沸點(diǎn)蒸餾是先把原油放在蒸餾釜內(nèi)，然后用電爐加熱，此時沸點(diǎn)最低的組分先蒸餾出來，當(dāng)蒸到占原油的 3%左右時， 把它收集到一起，這樣收集到的餾分，沸點(diǎn)范圍很窄，稱為窄餾分。將窄餾分一個個收集起來，釜低溫度就會逐步升高。當(dāng)釜 底溫度升到 350℃時，停止蒸餾，因?yàn)樵诩訜?，釜底所剩下的油就會分解。在這過程中就是常壓下原油的餾分。 我國石油蒸餾的發(fā)展情況及應(yīng)用 原油的一次加工能力即原油蒸餾裝置的處理能力，常視為一個國家煉油水平的標(biāo)志。我國現(xiàn)有原油加工能力已超過 200Mt/a，居世界第四位。 1999 年，在中國石化鎮(zhèn)海化工股份公司（鎮(zhèn)海煉化）建成 8Mt/a 的常減壓蒸餾裝置， 20xx 年該裝置改造后達(dá)到 10Mt/a，并開車一次成功，成為我國第一套加工能力為 10Mt/a 的常減壓蒸餾裝置，這標(biāo)志著我國常減壓蒸餾裝置大型化技術(shù)已經(jīng)走向成熟。 20xx年，我國共有單套能力在 5Mt/a 以上的常減壓蒸餾裝置十套，其中中國石化 7 套，中國石油 2 套，國外最大已達(dá)到 。未來幾年，隨著煉油裝置的結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，大型常減壓蒸餾裝置還將得到進(jìn)一步發(fā)展，因此我國已進(jìn)入發(fā)展大型化蒸餾裝置的重要時期。 實(shí)踐證明，我國的大型常減壓蒸餾裝置已經(jīng)達(dá)到了較高的運(yùn)行水平，中國石化茂名分公司 5Mt/a 常減壓蒸餾裝置從進(jìn)油到全部產(chǎn)品合格僅用時 ；鎮(zhèn)海煉化 8Mt/a 開車一次成功，裝置能耗為 3 8Mt/a 常減壓蒸餾裝置達(dá)到三 年一修，能耗為 [2]。 原油蒸餾的產(chǎn)品及使用要求 石油產(chǎn)品現(xiàn)約有 800 余種，一般不包括以石油為原料合成的石油化工產(chǎn)品，主要分為六大類：燃料、潤滑油、石油瀝青、石油蠟、石油焦、溶劑和化工原料。 燃料包括汽油、柴油和噴氣燃料油等發(fā)動機(jī)燃料以及燈用煤油、燃料油等我國的石油燃料約占石油產(chǎn)品的 80%，其中，約 60%為各種發(fā)動機(jī)燃料。潤滑劑品種最多，品種達(dá)到百種以上，但產(chǎn)量不高，僅占石油產(chǎn)品總量的 2%左右，溶劑和化工原料包括生產(chǎn)乙烯的裂解原料、石油芳?xì)浼案鞣N溶劑油，約占石油產(chǎn)品總量的10%左 右。石油瀝青、石油蠟和石油焦約占石油產(chǎn)品總量的 5%～ 6%。 （ 1） 汽油 汽油 作為點(diǎn)燃時發(fā)動機(jī)燃料的石油輕質(zhì)餾分，車用汽油按該油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優(yōu)劣區(qū)分，標(biāo)記為 RON 辛烷值 90、 9 97 或更高 ,標(biāo)號越大，性能越好。 汽油好壞有兩個主要指標(biāo)：第一個是汽油的餾程。 10%流出溫度表示汽油含輕組分的多少。 50%流出溫度表示汽油的平均蒸發(fā)性能。 90%流出溫度和干點(diǎn)是控制車用汽油中重質(zhì)組分的指標(biāo)。第二個重要指標(biāo)是辛烷值，就是人們一般所說的汽油的牌號值。我國車用汽油的牌號有 90 號、 93 號、 97 號等。 （ 2） 柴油 發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)是熱功率高，耗油省，所以在工業(yè)上大功率的運(yùn)輸工具和固定式動力機(jī)械都采用柴油機(jī)，例如拖拉機(jī)、重型車輛等。柴油機(jī)是壓燃式發(fā)動機(jī)的石油輕餾分，其使用要求適應(yīng)具有：良好的霧化性能、蒸發(fā)性能和燃燒性能；良 4 好的燃料供給性能等 。 輕柴油的牌號按凝點(diǎn)劃分，分為 10 號輕柴油、 5 號輕柴油、 0 號輕柴油、 10號輕柴油、 20 號輕柴油、 30 號輕柴油和 50 號輕柴油等 7 個牌號。 （ 3） 潤滑油 潤滑油按其使用場合一般分為四類，即內(nèi)燃機(jī)潤滑油，包括汽油機(jī)油、柴油機(jī)油等；齒輪油；液壓油及液力傳動油；工業(yè)設(shè)備潤滑油，包括 機(jī)械油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油、汽缸油以及電絕緣油等。其中內(nèi)燃機(jī)潤滑油用量最大，約占潤滑油總量的一半。 潤滑油的質(zhì)量要求黑多，有黏度、黏溫性質(zhì)、抗氧化安定性、清凈分散性、低溫流動性和抗磨性等指標(biāo)。 （ 4） 燃料油 燃料油是家用或工業(yè)燃燒器上所用的液體燃料，要求具有良好的霧化性能和底腐蝕性能主要性能指標(biāo)有黏度、低溫性能含硫量及安定性等。 5 第 2 章 蒸餾系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蒸餾的基本概念和原理 蒸餾的基本概念 蒸流操作廣泛應(yīng)用于煉油過程之中。蒸餾是是液體混合物分離為一定純度組分的重要方法。常減 壓蒸餾是原油加工的第一道工序。在此工序中，通過加熱、汽化、分餾、冷凝和冷卻等過程將原油分割成一定沸點(diǎn)范圍的餾分。如汽油、煤油、柴油、裂化原料或潤滑油等原料。因此，將會影響到全廠各加工工序。 原油蒸餾的定義及特點(diǎn) 原油蒸餾使用的是常壓蒸餾和減壓蒸餾的方法，即用常減壓裝置對原油進(jìn)行分餾出石油產(chǎn)品。煉油工業(yè)的主要目的是從原油中提煉出各種燃料、潤滑油、化工原料、和其他石油產(chǎn)品（例如，石油焦、瀝青等）。 常壓蒸餾的定義及特點(diǎn)： 常壓蒸餾是指將脫鹽脫水后的原油在常壓下進(jìn)行蒸餾。所謂蒸餾，就是將原油或其他液體混 合物加熱使之氣化，氣化了的各種不同沸點(diǎn)的組分先后分別冷凝下來，從而分離成為各個不同沸點(diǎn)范圍的餾分，達(dá)到使原油或其他液體混合物連續(xù)分餾成各種餾分的目的。 其主要特點(diǎn)是： ； ； ，側(cè)線產(chǎn)品設(shè)汽提塔； 減壓蒸餾的定義及特點(diǎn) ： 液體的沸點(diǎn)是指它的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度，因此液體的沸點(diǎn)是隨外 6 界壓力的變化而變化的，如果借助于真空泵降低系統(tǒng)內(nèi)壓力，就可以降低液體的沸點(diǎn)， 這個過程就叫做減壓蒸餾。 其主要特點(diǎn)是： 分燃料型和潤滑油型兩種； 、板數(shù)少、壓降低、真空度高； [2]； 原油蒸餾的原理 原油蒸餾的原理是根據(jù)組成石油的各種烴類等化合物沸點(diǎn)的不同，利用換熱器、加熱爐和分餾塔等設(shè)備，把原油加熱后，在蒸餾塔中進(jìn)行多次部分氣化和部分冷凝，使氣、液兩相進(jìn)行反復(fù)充分的物質(zhì)交換和熱交換，從而達(dá)到將原油分離成不同沸程的汽油、柴油、煤油、潤滑油餾分或各種二次加工原料及渣油的加工過程。 原油蒸餾一般包括常壓蒸餾和減壓蒸餾兩個部分。所謂常壓蒸餾，即為原油在常壓（或稍高于常壓 ）下進(jìn)行蒸餾，所用的蒸餾設(shè)備叫做常壓蒸餾塔（簡稱常壓塔）。減壓蒸餾就是在壓力低于 100kPa 的負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行的蒸餾過程。常壓蒸餾和減壓蒸餾都屬于精餾過程。 與一般的精餾蒸餾和原油常壓精餾相比，減壓精餾塔有如下特點(diǎn)： ，設(shè)有 2 至 3 個中斷循環(huán)回流，與常壓 蒸餾不同的是塔頂不出產(chǎn)品，也就沒有冷回流，塔頂回流的是減一線油； ，減壓精餾塔分燃料型與潤滑油型兩種 ； ，壓降小，真空度高，塔徑大 ； 7 ，塔底減壓渣又是 重要的物料，如果在高溫下停留時間過長，則其分解、縮合等反應(yīng)會加劇進(jìn)行，導(dǎo)致不凝氣增加使塔的真空度下降，塔底部分結(jié)焦，影響塔的正常操作 ； 蒸餾的方式 蒸餾有多種形式，可歸納為閃蒸（平衡氣化或一次氣化），簡單蒸餾（漸次氣化）和精餾三種 [2]。 （ 1） 閃蒸 —— 平衡汽化 閃蒸過程是將液體混合物料加熱至部分氣話，經(jīng)過減壓閥，在一個容器（閃蒸罐、蒸發(fā)塔）的空間內(nèi)，于一定溫度壓力下，使氣液兩相迅速分離，得到相應(yīng)的氣相和液相產(chǎn)物。 （ 2） 簡單蒸餾 —— 漸次計(jì)劃 液體混合物在蒸餾釜中被加熱，在定壓力下溫度達(dá)到混合物 的泡點(diǎn)溫度時，液體即開始汽化，生產(chǎn)微量蒸汽，生成的蒸汽當(dāng)即被引出并經(jīng)冷凝冷卻后收集起來，同時液體繼續(xù)加熱，繼續(xù)生成蒸汽并被引出。這種蒸餾方式稱為簡單蒸餾或微分蒸餾。 （ 3） 精餾 精餾是分離混合物的有效手段，精餾有連續(xù)式和間歇式兩種，施工石油加工中裝置中采用連續(xù)式精餾而間歇式一般用于小型裝置和實(shí)驗(yàn)室。 精餾過程主要是依靠多次汽化和多次冷凝的方法，實(shí)現(xiàn)對液體混合物的分離，精餾過程沿著精餾塔高度需建立兩個梯度：溫度梯度和濃度梯度，即自塔底到塔頂溫度逐級降低，氣液相物流的輕組分濃度逐級增大。由于這兩個梯度的存在， 8 在 每個氣液接觸級中，由下而上的較高溫度和較低輕組分的氣相與由上而上的較低溫度和較高輕成分的液相相互接觸實(shí)現(xiàn)氣液相的傳熱和傳質(zhì)，因此溫度梯度和濃度梯度的建立以及氣液相接觸的設(shè)施是精餾過程中進(jìn)行的必要條件 [1]。 原油蒸餾工藝 流程 簡述 在原油蒸餾過程中，精餾塔是最重要的設(shè)備，除此之外，還有原油的預(yù)處理、加熱爐、換熱器和冷凝冷卻器等設(shè)備以及機(jī)原、工藝管線自控儀表等，這些設(shè)備按一定的關(guān)系和次序組成一個有機(jī)的整體就形成常減壓裝置的工藝流程，工藝流程體現(xiàn)了原油的加工方案。 40℃左右的原油由罐區(qū)進(jìn)入裝置，由原油泵 升壓后經(jīng)過換熱器換熱至 130℃左右，首先進(jìn)入電脫鹽裝置（原油預(yù)處理設(shè)施），在電場、破乳劑作用下進(jìn)行脫鹽脫水，要求脫鹽后原油含鹽量小于 3mg/L，含水小于 %；脫鹽后的原油在經(jīng)過換熱器換熱至 200～ 240℃進(jìn)入初餾塔頂流出汽油組分或重整原料，經(jīng)塔頂泵一部分送回初餾塔頂打回流控制塔頂溫度令一部分作為產(chǎn)品送出裝置。初餾塔頂油由初餾塔底泵升壓經(jīng)換熱后送至常壓加熱爐，加熱到 360～ 370℃進(jìn)入常壓蒸餾塔。 原油在常壓塔進(jìn)行分餾塔頂餾出汽油組分或重整原料，其中一部分打回流，側(cè)線抽出根據(jù)生產(chǎn)要求可生產(chǎn)溶濟(jì)油、分子篩脫 蠟原料、煤油、噴氣原料以及輕重柴油等側(cè)線餾分，經(jīng)汽提塔汽提后進(jìn)入換熱網(wǎng)絡(luò)換熱至 60℃左右送出裝置。常壓塔一般設(shè)置兩個中段循環(huán)回流，一是可以使全塔的氣液相負(fù)荷分布更加均勻，二是更合理的利用高溫位的熱源，提高能量利用效果，降低裝置能耗。 常壓塔底是高于 350℃的組分，稱為常壓重油，常壓重油用泵輸送至減壓加熱爐加熱后進(jìn)入減壓分餾塔，通過抽真空系統(tǒng)，使常壓重油在減壓條件下進(jìn)行蒸餾， 9 為防止常壓重油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)在高溫下發(fā)生分解、結(jié)焦反應(yīng)、一般控制減壓爐出口溫度不大于 420℃。減壓塔頂餾出的主要是裂解氣、蒸汽、及少量 的油氣、減壓蠟油由側(cè)線抽出，根據(jù)原油性質(zhì)和生產(chǎn)方案可作為催化裂化、加氫裂化的原料，也可以作為潤滑油原料減壓渣油因富含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，一般作為燃料油、焦化原料，也可以進(jìn)一步加工成高黏度潤滑油、瀝青或催化裂化原料 [1]。 蒸餾裝置主要設(shè)備的構(gòu)造和性能 分餾塔 塔是整個常壓裝裝置的核心。原油在分餾塔通過傳熱、傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)分餾作用，最終將原油分離成不同的產(chǎn)品。三段汽化流程的常減壓裝置中的塔包括初餾塔或閃蒸塔、常壓汽提塔和減壓塔 。 （ 1） 初餾塔及閃蒸塔 原油經(jīng)換熱至 220～ 240℃左右，進(jìn)入初餾塔分餾或 閃蒸塔，流入塔部分送至常壓爐，氣相上升至塔頂，在初餾塔頂分餾出重整原料或輕汽油（也稱石腦油）。初餾塔主要有以幾點(diǎn)作用 。 （ 2） 常壓塔 常壓塔的作用是在接近常壓狀態(tài)下分離出原油中的部分組分，獲得汽油，煤油和柴油等產(chǎn)品。 初餾塔底油經(jīng)常壓爐加熱至 370℃左右進(jìn)入常壓塔。分餾出常頂汽油、常一線煤油、常二線輕柴油和常三線柴油或蠟油等，塔底油經(jīng)泵進(jìn)至減壓爐 。 （ 3） 汽提塔 由于常壓塔是復(fù)合塔，只有精餾段而無提餾段，因此每一個側(cè)線產(chǎn)品一般還 10 需設(shè)一個汽提塔作為提餾段，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。汽提塔的目的是對側(cè)線產(chǎn)品用蒸汽汽提或熱 虹吸的方法，以除去側(cè)線產(chǎn)品中的低沸點(diǎn)組分，使產(chǎn)品的閃點(diǎn)和餾程符合質(zhì)量要求。最常用的汽提方法是采用溫度比側(cè)線抽出溫度高的水蒸氣進(jìn)行直接汽提。汽提塔頂?shù)臍怏w則返回到側(cè)線抽出層的氣相部位。 （ 4） 減壓塔 減壓塔的作用是在減壓狀態(tài)下，對經(jīng)常壓分餾后的常底油繼續(xù)進(jìn)行分餾，獲得重柴、蠟油或者基礎(chǔ)油等產(chǎn)品。 常底油經(jīng)減壓爐加熱到 385℃左右進(jìn)入減壓塔，塔頂接抽真空系統(tǒng)，一般不直接出產(chǎn)品。抽真空系統(tǒng)抽出的油氣冷凝后并入常二線或常三線作為柴油出裝置。減一線出重柴油組分，部分可做裝置機(jī)泵封油；減二、減三線出蠟油。蠟油可作催化裂 化和加氫裂化原料。減壓塔一般設(shè)有多個回流，即減一中回流、減二中回流和減三中回流及洗滌油回流等 [2]。 加熱爐 加熱爐是常減壓蒸餾裝置取得精餾操作所需熱量的基本設(shè)備。在加熱爐的爐膛內(nèi)，燃料燃燒產(chǎn)生高溫火焰，通過輻射和對流的傳熱方式，把熱量傳遞給爐管內(nèi)的油品，從而把油品加熱至一定溫度。以防止輻射傳熱的部分成為輻射室；以對流傳熱的部分稱對流室。另外，加熱爐還附有加熱飽和水蒸氣以提供精餾過程中所需的過熱水蒸氣的任務(wù)。加熱爐一般有圓筒爐、立式爐、雙斜頂爐、方箱爐、箱式直立爐、無焰爐等。 換熱器 換熱器是煉油廠用以加熱原料、回收熱量、冷卻產(chǎn)品的重要設(shè)備。在一個大 11 型煉油裝置中往往需要許多臺換熱器才能完成換熱和冷卻的任務(wù)。原油常減壓蒸餾裝置中，一般換熱器約占建設(shè)總投資的 20%，占工藝設(shè)備重量的 40%左右。 按其作用可分為：換熱器、冷凝器、冷卻器、加熱器、蒸發(fā)器、和重沸器等。 減壓塔抽空裝置 為了造成減壓塔的真空，在塔頂餾出線上安裝真空設(shè)備。由于抽真空方式有間接冷凝和直接冷凝兩種，所以需要的設(shè)備也不同。在直接冷凝中，有大氣冷凝器、混合冷凝器和蒸汽噴射抽空器 ；在間接冷凝中有管殼式冷凝器和蒸汽噴 射抽空器。 機(jī)泵 在化工生產(chǎn)中，為滿足工藝條件的要求，常需要把液體從一處送往另一處，有時還需要提高液體的壓力或?qū)⒃O(shè)備抽成真空，這就需要為流體提供能