【導讀】我們所說的原油是指地下開采出來的未經(jīng)加工的石油。國沈北混合原油高達54℃，而新疆克拉瑪依原油則低于-50℃。組成原油主要元素是碳、氫、硫、氧，其中碳的含量占83～87%，氫含量占11～14%，制工藝過程影響很大?；衔锏男问酱嬖?。硫、氮、氧這些元素則以各種含硫、含氧化合物以及兼含有硫、氮、氧多種元素的高分子的膠狀和瀝青狀物質(zhì)存在于原油中，它們統(tǒng)稱為非烴類化合物。有少量易揮發(fā)的液態(tài)烴如戊烷、己烷直至辛烷蒸汽，還可能有少量的芳香烴及環(huán)烷烴存在。產(chǎn)地的原油伴生氣中，常有硫化氫的存在。原油含的液體狀態(tài)按其沸點不同，可分為低沸點餾分、中間餾分以及高沸點餾分。們主要是分子量很大的正構(gòu)烷烴，少量的異構(gòu)烴、環(huán)烷及極少量芳香烴。原油中含有相當數(shù)量的非烴化合物，尤其在原油重餾分中其含量更高。中性氧化物有醛、酮等，它們在原油中含量極少。我國目前各主要原油中，含有大約百分之之十幾至四十幾的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。

　　

【正文】 及堿。 直餾汽油的脫臭在我國是用固定床脫臭法，經(jīng)過預堿洗的汽油與空氣混合后進入裝有磺化菁鈷堿液的活性碳床層上進行吸附氧化反應，使汽油中的硫醇轉(zhuǎn)化為二硫化物，其反應式可表示如下： OHR S N a 2N a O HR S H ?? ??? 2N a O H RS S R OH O21 2RS N a 22 ??? ???? 催化劑 經(jīng)堿洗及脫臭后的汽油硫醇，脫除率可達 96%以上。對于燈用煤油的精制采用 CaY型分子篩（如南京煉油廠），利用分子篩易吸附硫、氧、氮和芳烴等極性化合物分子或可極化的化合物分子。吸附雜質(zhì)后的分子篩用水蒸氣脫附，南京煉油廠的燈油經(jīng)上述精制后，含硫由 1200ppm 降至 560ppm，符合規(guī)格要求。 大慶原油生產(chǎn)的航煤國內(nèi)有采有以 CuX 分子篩脫硫醇的方法，即將航煤與壓縮風在文氏管混合進脫硫醇反 應器，反應產(chǎn)物冷卻到 40～ 50 度后再經(jīng)活性碳脫色，玻璃棉過濾器過濾的流程。經(jīng)上述精制后，航煤中的硫醇可降至 10ppm 以下。 常減壓蒸餾技術(shù)問答 25 第四章 蒸餾原理 32 什么叫飽和蒸汽壓？飽和蒸汽壓的大小與哪些因素有關(guān)？ 在某一溫度下，液體與在它液面上的蒸汽呈平衡狀態(tài)時，由此蒸汽所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。蒸汽壓的高低表明了液體中的分子離開液體中汽化或蒸發(fā)的能力，蒸汽壓越高，就說明液體越容易汽化。 在煉油工藝中，經(jīng)常要用到蒸汽壓的數(shù)據(jù)。例如，當計算平衡狀態(tài)下烴類汽相組成，以及在不 同 壓力下烴類及其混合物的沸點換算或計 算烴類液化條件等都以烴類蒸汽壓數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。 蒸汽壓的大小首先與物質(zhì)的本性：分子量大小、化學結(jié)構(gòu)等有關(guān)。同時也和體系的溫度有關(guān)。在低于 的壓力條件下，對于有機化合物常采用安托因（ Antoine）方程來求取蒸汽壓，其算式如下： iii CTBiALnP ???0 式中 0iP i組分的蒸汽壓， Pa。 Ai、 Bi、 Ci安托因常數(shù)； T系統(tǒng)溫度， K 安托因常數(shù) Ai、 Bi、 Ci可由有關(guān)的熱力學手冊中查到，對于 同一物質(zhì)其飽和蒸汽壓的大小主要與系統(tǒng)的溫度 T 有關(guān)，溫度越高，飽和蒸汽壓也越大。 33 什么是拉烏爾定律和道爾頓定律？它們有何用途？ 拉烏爾 (Raoult)研究稀溶液的性質(zhì)，歸納了很多實驗的結(jié)果，于 1887 年發(fā)表了拉烏爾定律“在定溫定壓下的稀溶液中，溶劑在氣相的蒸汽壓等于純?nèi)軇┑恼羝麎撼艘匀軇┰谌芤褐械哪柗致省?。其?shù)學表達式如下： AAi XPP ?? 0 式中 AP 溶劑 A在氣相的蒸汽壓； 0AP 在定溫條件下的純?nèi)軇?A的蒸汽壓； AX 溶液中 A的摩爾分率 以后大量的科學研究實踐證明，拉烏爾定律不僅適用于稀溶液，而且也適用于化學結(jié)構(gòu)相似，分子量接近的不同組分所形成的理想溶液。 常減壓蒸餾技術(shù)問答 26 道爾頓 (Dalton)根據(jù)大量試驗結(jié)果，歸納為“系統(tǒng)的總壓等于系統(tǒng)中各組分分壓之和”。以上結(jié)論發(fā)表于 1801 年，通常稱之為道爾頓定律。 道爾頓定律有兩種數(shù)學表達式： n21 PPPP ?????????? (1) ii yPP ?? (2) 式中 P1， P2?? Pn─代表下標組分的分壓， Pa。 yi─任一組分 i在氣相中的摩爾分率。 經(jīng)以后的大量科學研究證實，道爾頓定律能準確地用于壓力低于 的氣體的混合物。 當我們把著兩個定律進行聯(lián)解時，很容易得到以下算式： i0i xy ?? PPi 根據(jù)此算式很容易由某一相的組成，求取與其相平衡的另一相的組成。 34 汽液相平衡以及相平衡常 數(shù)的物理意義是什么？ 汽液相平衡是指汽、液兩種不同相狀態(tài)的混合物，存在于一個系統(tǒng)中，在兩相之中進行物質(zhì)傳遞，最終系統(tǒng)的溫度、壓力保持恒定，各相的組成保持不變，這樣的狀態(tài)稱之為汽液平衡。在石油蒸餾過程中汽液相平衡主要研究溫度、壓力等操作參數(shù)與汽液組成之間的聯(lián)系。 汽液相平衡常數(shù) Ki是指汽液兩相達到平衡時，在系統(tǒng)的溫度壓力條件下，系統(tǒng)中某一組分 i在汽相中的摩爾分率 yi與液相中的摩爾分率 xi的比值。即 iixy?iK 相平衡常數(shù)是石油蒸餾過程相平衡計算時最重要的參數(shù)，對于壓力低于 的理想溶液，相平衡常數(shù)可以用下式計算： PPi0iK ? 式中 0iP —— i組分在系統(tǒng)溫度下的飽和蒸汽壓， Pa； P—— 系統(tǒng)壓力， Pa 對于石油或石油餾分，可用實沸點蒸餾的方法切割成為沸程在 10℃到 30℃的若干個窄餾分，把每個窄餾分看成為一個組分──假組分，借助于多元系統(tǒng)汽液相平衡計算的方法，進行石油蒸餾過程的汽液相平衡的計算。 因為石油或石油餾分沸程一般都比較寬，切割出來的假組分數(shù)量比較多，而且過去缺乏假組分相平衡常數(shù)可靠的 計算方法。盡管早在卅年代就有人提出了石油餾分假多元系汽液相平衡計算的想法，未被設(shè)計人員所采用而是采取三種蒸餾曲線關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗方法進行石 常減壓蒸餾技術(shù)問答 27 油蒸汽過程的相平衡計算。自從 1982 年以來中國石油化工公司發(fā)展我國主要原油及餾分油汽液相平衡常數(shù)的測試和計算方法的研究，已取得了一定的成果并在有關(guān)的專業(yè)雜志中發(fā)表，可供設(shè)計及生產(chǎn)部門使用。 35 什么叫泡點，露點？什么是泡點方程和露點方程？ 泡點溫度是在恒壓條件下加熱液體混合物，當液體混合物開始汽化出現(xiàn)第一個氣泡的溫度。 泡點壓力是在恒溫條件下逐步降低系統(tǒng)壓力，當液體混合物開始 汽化出現(xiàn)第一個氣泡的壓力。 露點溫度是在恒壓條件下冷卻氣體混合物，當汽體混合物開始冷凝出現(xiàn)第一個液滴的溫度。 露點壓力是在恒溫條件下壓縮氣體混合物，當汽體混合物開始冷凝出現(xiàn)第一個液滴的壓力。 石油精餾塔內(nèi)側(cè)線抽出溫度則可近似看作為側(cè)線產(chǎn)品在抽出塔板油氣分壓下的泡點溫度。塔頂溫度則可近似看作塔頂產(chǎn)品在塔頂油氣分壓下的露點溫度。 泡點方程是表示液體混合物組成與操作溫度、壓力條件關(guān)系的數(shù)學表達式，其算式如下： 11 ???ci iixK 露點方程是代表氣體混合物組成與操作溫度、壓力條件關(guān)系的數(shù) 學表達式，其算式如下： 11 ???ci iiKy 其中 xi， yi分別代表 i組分在液相或氣相的摩爾分率， C 代表系統(tǒng)中的組分數(shù)目。 36 什么叫揮發(fā)度和相對揮發(fā)度？ 液體混合物中任一組分汽化傾向的大小可以用揮發(fā)度 vi來表示，其數(shù)值是相平衡常數(shù)與壓力的乘積，即： P)/x(yPKv iiii ???? 對于理想體系 /P)(PK ioi ? ，液體混合物中 i組分的揮發(fā)度顯然就等于它的飽和蒸汽壓，即 ioi Pv? 。 相對揮發(fā)度是指系統(tǒng)中，任一組分 i與對比組分 j 揮發(fā)度之比值，即： jijiij KKvv ??? 常減壓蒸餾技術(shù)問答 28 對于理想體系： ioioij PP?? 對于低壓非理想溶液物系： iojioiij PP??? ? 其中 ri， rj─i， j 組分在系統(tǒng)組成及溫度條件下的活度系數(shù)。 37 精餾過程的必要條件有哪些？ 精餾過程主要是依靠多次汽化及多次冷凝的方法，實現(xiàn)對液體混合物的分離，因此，液體混合物中各組 分的相對揮發(fā)度有明顯差異是實現(xiàn)精餾過程的首要條件，在混合物揮發(fā)度十分接近（如 C4餾分混合物）的條件下，可以用加入溶劑形成非理想溶液，以恒沸精餾或萃取精餾的方法來進行分離，此時，所形成的非理想溶液中各組分的相對揮發(fā)度已有顯著的差異。 塔頂加入輕組分濃度很高的回流液體，塔底用加熱或汽提的方法產(chǎn)生熱的蒸汽。 塔內(nèi)要裝設(shè)有塔板或填料，使下部上升的溫度較高、重組分含量較多的油汽與上部下降的溫度較低、輕組分含量較多的液體相接觸，同時進行傳熱和傳質(zhì)過程。油汽中的重組分被液體冷凝下來。其釋放出的熱量使液體中的輕組分得以汽化 。塔內(nèi)的氣流自下而上經(jīng)過多次冷凝過程，使輕組分濃度越來越高，在塔頂可以得到高濃度的輕質(zhì)餾出物，液體在自上而下的流動過程中，輕質(zhì)組分不斷汽化，輕組分含量越來越低，在塔底可以得到高濃度的重質(zhì)產(chǎn)品。 38 石油精餾塔與簡單精餾塔相比有哪些不同之處？ 簡單精餾塔原料由塔的中部送入，在塔的上部 —— 精餾段經(jīng)過多次的汽液接觸傳質(zhì)，使輕組分得以提濃。在塔頂獲得純度較高的輕組分。塔的下部 —— 提餾段經(jīng)過多次汽液接觸，使重組分得以提濃，在塔底獲得純度較高的重組分。 常減壓蒸餾技術(shù)問答 29 圖 4 －1 原油塔示意圖重油汽油、輕石腦油、煤油及粗柴油原油汽油、輕石腦油及煤油汽油及輕石腦油汽油塔Ⅰ粗柴油煤油塔Ⅱ塔Ⅲ塔Ⅳ輕石腦油 石油精餾塔從外觀來看比較復雜（見圖 4－ 1），但仔細分析其結(jié)構(gòu)很容易看出，石油蒸餾塔進料以上事實是把幾個簡單精餾塔的精餾段逐個重疊起來，塔頂餾出最輕的產(chǎn)品 —— 汽油。塔底引出最重產(chǎn)品 —— 重油。介于其間的其他產(chǎn)品則在塔側(cè)作為側(cè)線產(chǎn)品抽出分別進入各自的提餾段。汽提塔則是側(cè)線產(chǎn)品提餾段逐個重疊而成的。石油精餾塔進料以下是重油的提餾段。這種石油精餾塔根據(jù)其結(jié)構(gòu)原理，一般又把它稱為復合塔。 39 石油精餾塔提餾段采取了哪些不同的提餾方式？ 提餾段的主要作用是把塔底或側(cè)線產(chǎn)品中的輕餾分蒸出，從而改善產(chǎn)品的分割，并能滿足某些 產(chǎn)品對閃點的要求。石油精餾塔多數(shù)的提餾段都采取水蒸氣汽提的方法，其主要原理是通入過熱水蒸氣，在汽提段的塔板上與油品接觸，降低了油氣分壓而使被提餾的油品中的輕餾分汽化，從而達到提餾的目的。煉廠過熱水蒸氣容易取得而且常壓塔、減壓塔塔底以及下部側(cè)線的溫度很高，如果采用重沸器很難找到合適的熱源。故而水蒸氣汽提得到了廣泛的應用。 近年來常壓塔上部側(cè)線采用再沸器提餾的方式日益增加，這種做法是基于以下考慮： 側(cè)線產(chǎn)品汽提時，產(chǎn)品中會溶解微量水分，會使航空煤油的冰點或燈用煤油的濁點上升，采用再沸器進行提餾，可以免除這個弊病 。 水的分子量較油品分子量小得多，故少量的水蒸氣具有很大的體積。相當于同樣重量的煤油或輕柴油餾分蒸氣體積的十倍。在相當大的程度上加大了塔的汽液負荷，用再沸器代替?zhèn)染€汽提有利于提高蒸餾塔的處理能力。 水蒸氣的冷凝潛熱很大，側(cè)線再沸提餾有助于降低塔頂冷凝器的熱負荷，降低能耗，并且減少含油污水的生成量。 常減壓蒸餾技術(shù)問答 30 此外有個別煉廠采用干式減壓蒸餾來生產(chǎn)潤滑油時，側(cè)線抽出物在汽提塔內(nèi)用減壓閃蒸撥出其中較輕餾分的辦法來進行提餾。 40 什么叫回流比？它的大小對精餾操作有何影響？ 回流比是指回流量 Lo與塔頂產(chǎn)品 D之比，即： DLR O? 回流比的大小是根據(jù)各組分分離的難易程度（即相對揮發(fā)度的大?。┮约皩Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求而定，對于二元或多元物系它是根據(jù)精餾過程的計算而定的。石油精餾過程國內(nèi)主要用經(jīng)驗或半經(jīng)驗的方法設(shè)計，回流比主要由全塔熱量平衡確定。 在生產(chǎn)過程中精餾塔內(nèi)的塔板數(shù)或理論塔板數(shù)是一定的，增加回流比會使塔頂輕組分濃度增加，質(zhì)量變好。對于塔頂、底分別得到一個產(chǎn)品的簡單塔，在增加回流比的同時要注意增加塔底重沸器的蒸發(fā)量，而對于有多側(cè)線產(chǎn)品的復合石油蒸餾塔在增加回流比的同時要注意調(diào)整各側(cè)線的開度，以 保持合理的物料平衡和側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量。 41 蒸餾塔板或填料在蒸餾過程中有何作用？ 蒸餾塔板或填料在蒸餾過程中主要提供汽液相良好的接觸條件，以便于傳熱，傳質(zhì)過程的進行。在蒸餾塔板上或填料表面自上而下流動的輕組分含量較多、溫度較低的液體與自下而上流動溫度較高的蒸氣相接觸，回流液體的溫度升高、其中輕組分被蒸發(fā)到氣相中去，高溫的蒸氣被低溫的液體所冷卻，其中重組分被冷凝下來轉(zhuǎn)到回流液體中去。從而使回流液體每經(jīng)過一塊塔板其中重組分有所上升，而上升蒸氣每經(jīng)過一塊塔板的作用輕組分含量也有所上升，這就是蒸餾塔板或填料的傳質(zhì)過 程也叫提濃效應。液相的輕組分汽化需要熱量 —— 汽化熱，這熱量是由汽相中重組分冷凝時放出的冷凝熱直接提供的。因此在蒸餾塔板上進行傳質(zhì)過程的同時也進行著熱量傳遞過程。 蒸餾塔板或填料設(shè)計的一個重要的指導思想，在于提供汽、液充分接觸的傳熱、傳質(zhì)表面積。面積越大越有利于過程的進行。 42 循環(huán)回流有什么作用和優(yōu)缺點？如何設(shè)置中段循環(huán)回流？ 循環(huán)回流的作用首先是可以從下部高溫位取出回流熱，這部分回流熱幾乎可以全部用于滿足裝置本身加熱的需求。如果不是采用循環(huán)回流取熱，那么這些熱量將在塔頂全部以冷回流的形式取出。由于溫位很 低，這部分熱量很難回收，還需要耗用較多的能量去把它們冷卻取熱，因此，采用循環(huán)回流對裝置的節(jié)能起了重要的作用。 其次，采用循環(huán)回流之后塔內(nèi)汽液相負荷比較均勻，對新設(shè)計的蒸餾塔可以減小塔徑、節(jié)約投資。對于已有的精餾塔，采取了中段回流之后，一般可以較大幅度的提高其處理能 常減壓蒸餾技術(shù)問答 31 力。 國內(nèi)循環(huán)回流一般采用下方抽出從上方打回塔內(nèi)的方式，每個循環(huán)回流一般要占用2～ 3 塊塔板作為換熱塔板，因此塔的板數(shù)應相應有所增加。為了減低由于采用中段循環(huán)回流后使其上方內(nèi)回流減少、對分餾效果不利的影響，中段循環(huán)回流應設(shè)置在盡