第三节 原油蒸馏工艺流程全Word文档下载推荐.docx
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如果进入重整装置的原料的含砷量超过200µ
g／g，则仅依靠预加氢精制是不能使原料达到要求的。
此时，原料应在装置外进行预脱砷，使其含砷量小于200µ
g/g以下后才能送入重整装置。
重整原料的含砷量不仅与原油的含砷量有关，而且与原油被加热的温度有关。
例如在加工大庆原油时，初馏塔进料温度约230℃，只经过一系列换热，温度低且受热均匀，不会造成砷化合物的热分解，由初馏塔顶得到的重整原料的含砷量小于200µ
g／g。
若原油加热到370℃直接进入常压塔，则从常压塔顶得到的重整原料的含砷量通常高达1500µ
重整原料含砷量过高不仅会缩短预加氢精制催化剂的使用寿命，而且有可能保证不了精制后的含砷量降至1µ
g/g以下。
因此，国内加工大庆原油的炼油厂一般都采用初馏塔，并且只取初馏塔顶的产物作为重整原料。
（4）原油的含硫量和含盐量
当加工含硫原油时，在温度超过160－180℃的条件下，某些含硫化合物会分解而释放出H2S，原油中的盐分则可能水解而析出HCl，造成蒸馏塔顶部、汽相馏出管线与冷凝冷却系统等低温部位的严重腐蚀。
设置初馏塔可使大部分腐蚀转移到初馏塔系统，从而减轻了主塔一常压塔顶系统的腐蚀，这在经济上是合理的。
但是这并不是从根本上解决问题的办法。
实践证明，加强脱盐、脱水和防腐蚀措施，可以大大减轻常压塔的腐蚀而不必设初馏塔。
原油蒸馏过程中，在一个塔的进口段要经历一次汽化过程（实际为闪蒸过程，只是一次汽化的近似过程）。
原油经过加热汽化的次数，称为汽化段数。
实际上，有几个塔，就称之为几段汽化。
汽化段数一般取决于原油性质、产品方案和处理量等。
原油蒸馏装置汽化段数可分为以下几种类型：
①一段汽化式：
常压。
②二段汽化式：
初馏（闪蒸）一常压；
常压一减压。
③三段汽化式：
初馏一常压一减压；
常压—一级减压一二级减压。
④四段汽化式：
初馏一常压—一级减压一二级减压。
一段汽化式和初馏（闪蒸）一常压二段汽化式主要适用于中、小型炼油厂，只生产轻、重燃料或较为单一的化工原料。
常压一减压二段汽化式和初馏一常压一减压三段汽化式主要用于大型炼油厂的燃料型、燃料一润滑油型和燃料一化工型。
常压—一级减压一二级减压三段汽化式和初馏一常压—一级减压一二级减压四段汽化式用于燃料一润滑油型和较重质的原油，以提高拔出深度或制取高粘度润滑油料。
原油蒸馏中，最常见的是初馏一常压一减压三段汽化型式。
我国原油蒸馏工艺流程按产品用途不同，可大致分为燃料型、燃料—滑油型及化工型三类。
1.燃料型
（1）工艺流程
燃料型原油蒸馏的典型流程见图2—14。
图2—14燃料型原油蒸馏的典型流程
（2）流程特点
①初馏塔顶产品轻汽油一般作催化重整装置原料。
由于原油中的金属有机化合物特别是砷的有机物质，随着原油温度的升高而分解气化，因而初馏塔顶汽油含砷量较低，而常压塔顶汽油则含砷量很高。
例如，大庆原油的初馏塔顶汽油中的含砷量一般小于200PPb，而常压塔顶汽油则高达1500PPb以上。
砷是重整催化剂的有害物质，因而一般从大庆原油生产重整原料均采用初馏塔。
反之，若加工大庆原油不要求生产重整原料，或所加工原油含砷量低，则可采用闪蒸塔，以节省设备和操作费用。
如果加工的原油含轻馏分很少，也可不设初馏塔或闪蒸塔。
②常压塔设3～4个侧线。
生产汽油、溶剂油、煤油（或喷气燃料）、轻、重柴油等产品或调合组分。
为了调整各侧线产品的闪点和馏程范围，各侧线都设汽提塔。
③减压塔侧线出催化裂化或加氢裂化原料，产品较简单、分馏精度要求又不高，故只设2～3个侧线，且可不设汽提塔。
如对最下一个侧线产品的残炭值和重金属含量有较高要求，则需在塔进口与最下一个侧线抽出口之间设1～2个洗涤段。
④尽可能提高拔出率。
在“干式”减压蒸馏工艺中，减压塔顶的不凝气体负荷小，可采用三级蒸汽抽空器，建立残压很低的减压系统，以获得较高的拔出率。
（3）主要操作指标
以鲁宁管输原油为例，脱盐温度110～130℃，进初馏塔温度215～230℃，进常压塔温度350～365℃，进减压塔温度380～390℃。
减压塔顶残压1.33～2.66kPa。
换热终温280～300℃。
2.燃料——滑油型
燃料—滑油型原油蒸馏的典型流程见图2——15。
图2—15燃料—润滑油型原油蒸馏的典型流程
经过严格脱盐脱水的原油换热到230－240℃，进入初馏塔，从初馏塔塔顶分出轻汽油或催化重整原料油，其中一部分返回塔顶作顶回流。
初馏塔侧线不出产品，但可抽出组成与重汽油馏分相似的馏分，经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（常压塔侧一线、侧二线之间），这样，可以减轻常压炉和常压塔的负荷；
另一部分则送回初馏塔作循环回流。
初馏塔底油称作拔头原油（初底油）经一系列换热后，再经常压炉加热到360－370℃进入常压塔，它是原油的主分馏塔，在塔顶冷回流和中段循环回流作用下，从汽化段至塔顶温度逐渐降低，组分越来越轻，塔顶蒸出汽油。
常压塔通常开3－5根侧线，煤油（喷汽燃料与灯煤）、轻柴油、重柴油和变压器原料油等组分则呈液相按轻重依次馏出，这些侧线馏分经汽提塔汽提出轻组分后，经泵抽出，与原油换热，回收一部分热量后经冷却到一定温度才送出装置。
常压塔底重油又称常压渣油，用泵抽出送至减压炉，加热至400℃左右进入减压塔。
塔顶分出不凝气和水蒸气，进入冷凝器。
经冷凝冷却后，用二至三级蒸气抽空器抽出不凝气，维持塔内残压0.027－0.1MPa，以利于馏分油充分蒸出。
减压塔一般设有4－5根侧线和对应的汽提塔。
经汽提后与原油换热并冷却到适当温度送出装置。
减压塔底油又称减压渣油，经泵升压后送出与原油换热回收热量，再经适当冷却后送出装置。
润滑油型减压塔在塔底吹入过热蒸汽汽提，对侧线馏出油也设置汽提塔，因为塔内有水蒸气而称为湿式操作。
对塔底不吹过热蒸汽、侧线油也不设汽提塔的燃料型减压塔，因塔内无水蒸气而称为干式操作。
它的优点是降低能耗和减少含油污水量，它的缺点是失去了水蒸气汽提降低油气分压的作用，对减少减压渣油＜500℃馏分含量和提高拔出率不利，对这一点即使采用提高塔顶真空度和以全填料层取代塔盘降低全塔压降也难以完全弥补，所以还要保留一些蒸汽。
近年来有些炼油厂对燃料型减压塔采用微湿汽提的操作方式，即在减压加热炉入口注入一些过热蒸汽，以提高油在炉管内的流速，对粘度大、残炭值高的原油可起到提高传热效率、防止炉管结焦、延长操作周期的作用，在塔底也吹入少量过热蒸汽，有助于渣油中轻组分的挥发，将渣油中＜500℃含量降到5％以下。
炉管注汽和塔底吹汽两者总和不超过1％，此量大大低于常规的塔底2％－3％的汽提量。
①常压系统在原油和产品要求与燃料型相同时，其流程亦相同。
②减压系统流程较燃料型复杂。
减压塔要出各种润滑油原料组分，故一般设4～5个侧线，而且要有侧线汽提塔以满足对润滑油原料馏分的闪点要求，并改善各馏分的馏程范围。
③控制减压炉管内最高油温不大于395℃，以免油料因局部过热而裂解。
④减压蒸馏系统一般采用在减压炉管和减压塔底注入水蒸气的操作工艺。
注水蒸气的目的在于改善炉管内油流的流型，避免油料因局部过热而裂解；
降低减压塔内油气分压，以提高减压馏分油的拔出率。
⑤减压塔进料段以上、最低侧线抽出口以下，设轻、重油洗涤段（或仅设一个重油洗涤段），以改善重质润滑油料的质量。
以加工大庆原油为例，脱盐温度90～110℃，减压塔顶残压3.3～4.0kPa。
其他条件与燃料油型基本相同。
3.化工型
化工型原油蒸馏的典型流程见图2——16。
图2—16化工型原油蒸馏的典型流程
①化工型流程是三类流程中最简单的。
常压蒸馏系统一般不设初馏塔而设闪蒸塔。
闪蒸塔顶油气引入常压塔中上部。
②常压塔设2～3个侧线，产品作裂解原料，分离精度要求低，塔板数可减少，不设汽提塔。
③减压蒸馏系统与燃料型基本相同。
主要操作指标与燃料型基本相同。
二、影响原油蒸馏主要操作因素
影响原油蒸馏操结果及效益的因素主要有原油的组成性质、处理量；
工艺流程选择；
操作条件；
设备结构等。
1．常压系统
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高分馏精确度和低能耗。
影响这些目标的工艺操作条件主要有温度、压力、回流比、塔内蒸汽线速度、水蒸气吹入量以及塔底液面等。
（1）温度
常压蒸馏系统主要控制的温度点有：
加热炉出口、塔顶、侧线温度。
加热炉出口温度高低，直接影响进塔油料的汽化量和带入热量，相应地塔顶和侧线温度都要变化，产品质量也随之改变。
一般控制加热炉出口温度和流量恒定。
同样如果炉出口温度不变，回流量、回流温度、各处馏出物数量的改变，也会破坏塔内热平衡状态，引起各处温度条件的变化，其中最灵敏地反映出热平衡的变化的是塔顶温度。
加热炉出口温度和流量是通过加热炉系统和原油泵系统控制来实现。
塔顶温度是影响塔顶产品收率和质量的主要因素。
塔顶温度高，则塔顶产品收率提高，相应塔顶产品终馏点提高，即产品变重。
反之则相反。
塔顶温度主要通过塔顶回流量和回流温度控制实现。
侧线温度、侧线产品收率和质量的主要因素，侧线温度高，侧线馏分变重。
侧线温度可通过侧线产品抽出量和中段回流进行调节和控制。
（2）压力
油品馏出所需温度与其油气分压有关。
如塔顶温度是指塔顶产品油气（汽油）分压下的露点温度；
侧线温度是指侧线产品油气（煤油、柴油等）分压下的泡点温度。
油气分压越低，蒸出同样的油品所需的温度则越低。
而油气分压是设备内的操作压力与油品分子分数的乘积，当塔内水蒸气吹入量不变时，油气分压随塔内操作压力降低而降低。
操作压力降低，同样的汽化率要求进料温度可低些，燃料消耗可以少些。
因此，在塔内负荷允许的情况下，降低塔内操作压力，或适当地多吹入汽提用水蒸气量，有利于进料油气的蒸发。
（3）回流比
回流提供气、液两相接触的条件，回流比的大小直接影响分馏的好坏，对一般原油分馏塔，回流比大小由全塔热平衡决定。
随着塔内温度条件等的改变，适当调节回流量，是维持塔顶温度平衡的手段，以达到调节产品质量的目的。
此外，要改善塔内各馏出线间的分馏精确度，也可借助于改变回流量（改变馏出口流量，即可改变内回流量）。
但是由于全塔热平衡的限制，回流比的调节范围是有限的。
（4）气流速度
塔内上升气流由油气和水蒸气两部分组成，在稳定操作时，上升气流量不变，上升蒸气的速度也是一定的。
在塔的操作过程中，如果塔内压力降低，进料量或进料温度增高，吹入水蒸气量上升，都会使蒸气上升速度增加，严重时，雾沫夹带现象严重，影响分馏效率。
相反，又会因蒸气速度降低，上升蒸气不能均衡地通过塔板，也要降低塔板效率，这对于某些弹性小的塔板（如舌型）就需要维持一定的蒸气线速。
在操作中，应该使蒸气线速在不超过允许速度（即不致引起严重雾沫现象的速度）的前提下，尽可能地提高，这样既不影响产品质量，又可以充分提高设备的处理能力。
对不同塔板，允许的气流速度也不同，以浮阀塔板为例，常压塔一般为0.8～.1m/s。
减压塔为1.0～3.5m/s。
（5）水蒸气量
在常压塔底和侧线吹入水蒸气起降低油气分压的作用，而达到使轻组分汽化的目的。
吹入量的变化对塔内的平衡操作影响很大，改变吹入蒸汽量，虽然是调节产品质量的手段之一，但是必须全面分析对操作的影响，吹入量多时，增加了塔及冷凝冷却器的负荷。
（6）塔底液面
塔底液面的变化，反映物料平衡的变化和塔底物料在蒸馏塔的停留时见取决于温度、流量、压力等因素。
我国典型原油常压蒸馏主要工艺条件见表2—18。
2．减压系统
减压蒸馏操作的主要目标是提高拔出率和降低能耗。
因此，影响减压系统操作的因素，除与常压系统大致相同外，还有真空度。
在其他条件不变时，提高真空度，即可增加拔出率。
对拔出率直接有影响的压力是减压塔汽化段的压力。
如果上升蒸气通过上部塔板的压力降过大，那么要想使汽化段有足够高的真空度是很困难的。
影响汽化段的真空度的主要因素如下。
①塔板压力降。
塔板压力降过大，当抽空设备能力一定时，汽化段真空度就越低，不利于进料油汽化，拔出率降低，所以，在设计时，在满足分馏要求的情况下，尽可能减少塔板数，选用阻力较小的塔板以及采用中段回流等，使蒸汽分布尽量均匀。
②塔顶气体导出管的压力降。
为了降低减压塔顶至大气冷凝器间的压力降，一般减压塔顶不出产品，采用减一线油打循环回流控制塔顶温度，这样，塔顶导出管蒸出的只有不凝气和塔内吹入的水蒸气，由于塔顶的蒸汽量大为减少，因而降低了压力降。
③抽空设备的效能。
采用二级蒸汽喷射抽空器，一般能满足工业上的要求。
对处理量大的装置，可考虑用并联二级抽空器，以利抽空。
抽空器的严密和加工精度、使用过程中可能产生的堵塞、磨损程度，也都影响抽空效能。
④在上述设备条件外，抽空器使用的水蒸气压力、大气冷凝器用水量及水温的变化，以及炉出口温度、塔底液面的变化都影响汽化段的真空度。
我国典型原油减压蒸馏主要工艺条件见表2—l9。
3．调节策略
以上只是定性地讨论了影响常减压蒸馏装置的操作因素及调节的一般方法，这些因素对操作的影响都不是孤立的，在实际生产中，原料性质及处理量、装置设备状况、操作中使用的水蒸气、水、燃料等都处于不断变化之中，影响正常操作的因素是多方面的。
平稳操作只能是相对的，不平稳是绝对的，平稳操作只是许多本来就互相矛盾、不断变化的操作参数，在一定条件下统一起来，维持暂时的、相对的平衡。
（1）原油组成和性质变化
原油组成和性质的变化包括原油含水量的变化和改炼不同品种的原油。
原油含水量增大时，通常表现为换热温度下降，原油泵出口压力增高，预汽化塔内压力增高、液面波动，以致造成冲塔或塔底油泵抽空等，此时应针对发生的情况，进行调节。
改炼不同品种原油时，操作条件应按原油的性质重新确定。
如新换原油轻组分多，常压系统负荷将增大，此时，应改变操作条件，保证轻组分在常压系统充分蒸出，扩大轻质油收率，并且不致因常压塔底重油中轻组分含量增高，使减压塔负荷增大，因而影响减压系统抽真空。
当常压塔将轻组分充分拔出时，减压系统进料量会相应减少，会出现减压塔底液面及馏出量波动等现象，不易维持平稳操作。
此时，应全面调整操作指标。
相反，原油变重时，常压重油多，减压负荷大，应适当提高常压炉出口温度或加大常压塔吹汽量，以便尽可能加大常压拔出率，同时，因原料重，减压渣油量也相应地增多，需特别注意减压塔液面控制，防止渣油泵抽出不及时，造成侧线出黑油，以致冲塔。
这种依据原油性质不同，调整设备之间负荷分配的方法，应该根据设备负荷的实际情况加以采用。
例如常压塔负荷已经很大时，改炼轻组分多的原油，就必须将常压炉出口温度控制得低些，否则，大量轻油汽化，雾沫夹带严重，影响分离精确度，炉子也会因为负荷的增加，炉管表面热强度超高，引起炉管局部过热，甚至烧坏。
（2）产品质量变化
产品质量指标是很全面的，但是由于蒸馏所得的多为半成品，或进一步加工的原料。
因此，在蒸馏操作中，主要控制的是与分馏好坏有关的指标，包括馏分组成、闪点、熟度、残炭等。
馏分前部轻，表现为初馏点低，对润滑油馏分表现为闪点低、鼓度低，说明前一馏分未充分蒸出，不仅影响这一油品的质量，还会影响上一油品的收率。
处理方法是提高上一侧线油品的馏出量，使塔内下降的回流量减少，馏出温度升高或加大本线汽提蒸汽量，均可使轻组分被赶出，解决前部轻、闪点低的问题。
馏分后部重，表现为干点高，凝固点高（冰点、浊点高）润滑油表现为残炭高，说明下一馏分的重组分被携带上来，不仅本线产品不合格，也会影响下一线产品的收率。
处理方法是降低本线油的馏出量，使回到下层去的内回流加大，温度降低，或者减少下一线的汽化量，均可减少重组分被携带的可能性，使干点、凝固点、残炭等指标合格。
（3）产品方案变化
原油蒸馏加工方案的改变，大的方面例如有燃料型、化工型和润滑油型不同蒸馏方案。
小的方面例如有航空煤油和灯用煤油蒸馏方案。
但这些方案的改变，都可以通过改变塔顶和抽出侧线的温度和抽出量实现。
（4）处理量的变化
当原油组成和性质及加工方案没有改变的情况下，处理量的变化，整个装置的负荷都要变化，在维持产品收率和确保质量的前提下，必须改变操作条件，使装置内各设备的物料和热量重新建立平衡。
一般提量时，应先将炉出口温度升起来，开大侧线馏出线，泵流量按比例提高，各塔液面维持在较低位置，做好增加负荷的准备工作。
提量过程中，应随时注意各设备和各设备间的物料平衡和热量平衡，要设法控制炉出口温度平稳，以利于调整其他操作。
处理量的变化，塔顶、侧线等处温度条件也应改变，例如当处理量增大时，塔内操作压力必然升高，油气分压也要升高，此时塔顶、侧线温度也要相应提升，否则产品就要变轻。
三、减压蒸馏及抽真空系统
1.减压蒸馏的目的和减压塔类型
原油中的350℃以上的高沸点馏分是馏分润滑油和催化裂化、加氢裂化的原料。
但是由于在高温下会发生分解反应，所以不能通过提高温度（超过350℃）的办法在常压塔获得这些馏分，而只能在减压和较低的温度下通过减压蒸馏取得。
在现代技术水平下，通过减压蒸馏可以从常压重油中蒸馏出沸点约550℃以前的馏分油。
减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它的抽真空系统。
根据生产任务的不同，减压塔可分为燃料型和润滑油型两种。
两种类型减压塔的简图如图2.4.22和图2.4.23所示。
抽真空系统在后面专门讨论。
图2.4.22燃料型减压塔图2.4.23润滑油型减压塔
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。
因为馏分油的残碳值较低，重金属含量很少，更适宜于制备润滑油和作裂化原料。
减压塔底的渣油可用于作燃料油、焦化原料、渣油加氢原料或经过加工后生产高粘度润滑油和各种沥青。
在生产燃料油时，有时为了照顾到燃料油的规格要求（如粘度）也不能拔得太深。
但是在一些大型炼厂则多采用尽量深拔以取得较多的直馏馏分油，然后根据需要，再在渣油中掺入一些质量较差的二次加工馏分油的方案，以获得较好的经济效益。
2.减压精馏塔的一般工艺特征
（1）优化减压塔操作的工艺措施
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：
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低气相通过每层塔板的压降。
减压塔在很低的压力（几千帕）下操作，各组分间的相对挥发度比在常压条件下大为提高，比较容易分离；
另一方面，减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求为低，因此，有可能采用较少的塔板而达到分离的要求。
通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3～5块精馏塔板就能满足分离的要求。
为了降低每层塔板的压降，减压塔内应采用压降较小的塔板，常用的有舌型塔板、网孔塔板、筛板等。
近年来，国内外已有不少减压塔部分地或全部用各种型式的填料以进一步降低压降。
例如在减压塔操作时，每层舌形塔板的压降约为0.2kPa，用矩鞍环（英特洛克斯）填料时每米填料层高的压降约0.2kPa，而每米填料高的分离能力约相当于1.5块理论塔板。
②降低塔顶油气馏出管线的流动压降。
现代减压塔塔顶都不出产品，塔顶管线只供抽②降低塔顶油气馏出管线的流动压降。
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，以减少通过塔顶馏出管线的气体量。
因为减压塔顶没有产品馏出，故只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。
因此，从总的经济效益来看，减压塔的操作压力与汽提蒸汽用量之间有一个最优的配合关系，在设计时必须具体分析。
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，关于这个问题将在后面再讨论。
④降低减压塔转油线的压降。
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，在生产润滑油时不得超过395℃，在生产裂化原料时不超过400～420℃，同时在高温炉管内采用较高的油汽流速以减少停留时间。
如果减压炉到减压塔的转油线的压降过大，则炉出口压力高，使该处的汽化率降低而造成重油在减压塔汽化段中由于热量不足而不能充分汽化，从而降低了减压塔的拔出率。
降低转油线压降的办法是降低转油线中的油气流速。
以往采用的转油线中流速为0.9M，近年来转油线多采用低流速。
在减压炉出口之后，油气先经一段不长的转油线过渡段后进入低速段，在低速段采用的流速约为35～50m／s，国内则多采用较低值。
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、缩合等反应会进行得比较显著。
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。
例如一座直径为6.4m的减压塔，其气提段的直径只有3.2m。
此外，有的减压塔还在塔底打入急冷油以降低塔底温度，减少渣油分解、结焦的倾向。
（2）减压塔中的油、气的物性特点及减压塔特征
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减压塔一般采用多个中段循环回流。
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得多（通常约两倍）的空塔线速，减压塔的直径
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