常减压蒸馏装置技术讲座1

1中国石化集团洛阳石油化工工程公司常减压蒸馏技术交流2常减压蒸馏装置概况国外蒸馏技术发展趋势国内蒸馏装置技术现状LPEC蒸馏装置采用的技术简介3常减压蒸馏装置概况4常减压蒸馏装置概况炼油厂原油加工的第一道工序什么是常减压蒸馏装置？根据原油中各组分沸点的不同，利用蒸馏的方法将原油切割成石脑油、航煤、柴油、蜡油以及减压渣油馏分的装置5常减压蒸馏装置概况原油原油是指地下开采出来的未经加工的石油石油通常是氮黄色到黑色的、流动或半流动的粘稠液体，比重一般小于1，在0.8~0.98之间组成石油的元素主要是碳、氢、硫、氮、氧，还有钒、镍、铁、铜、铅、钙、钠、镁、钴、锌、钛等金属元素和氯、硅、磷、砷等非金属元素。其中碳的含量占83～87％，氢含量占11～14％原油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳香烃原料6常减压蒸馏装置概况CDU_PLOTFeedChart29.2738.3459.4161.960100200300400500600700800900100005101520253035404550556065707580859095100CumalativeLiquidVolume(%)Temperature(ºC)VacuumFeed7常减压蒸馏装置概况原油的分类特性因数分类特性因数K12.1称为石蜡基原油特性因数K为11.5～12.1称为中间基原油特性因数K为10.5～11.5称为环烷基原油关键馏分分类关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分（250～275℃）D20/40.8210D20/4=0.8210~0.8562D20/40.8562第二关键馏分（395～425℃）D20/40.8210D20/4=0.8723~0.9305D20/40.9305原料8常减压蒸馏装置概况工业分类按密度分类密度小于830kg/m3称为轻质原油密度在830～904kg/m3称为中质原油密度在904～966kg/m3称为重质原油密度大于966kg/m3称为超重质原油按硫含量分类原油中S0.5％称为低硫原油原油中0.5S1.5％称为含硫原油原油中S1.5％称为高硫原油原油中酸值TAN0.5%称为低酸原油，TAN0.5%称为含酸原油原料9常减压蒸馏装置概况蒸馏、精馏（分馏）蒸馏——将液体混合物加热，使它全部或部分地汽化，并将形成的蒸汽部分地或全部冷凝。这样得到的凝液其组成会与原始混合物有一定的甚至相当大的差别，从而使原始物料中有关的组成部分得到一定程度的分离或提纯蒸馏的三种形式闪蒸——平衡汽化简单蒸馏——渐次汽化精馏（分馏）加工方法10常减压蒸馏装置概况闪蒸（平衡汽化）——进料以某种方式被加热至部分汽化，经过减压设施，在一个容器的空间内，于一定的温度和压力下，汽液两相迅即分离，得到相应的汽相和液相产物。此过程称为闪蒸。如果在加热汽化过程中，汽液两相有足够的时间密切接触，汽液两相产物在分离时达到了平衡状态，则这种汽化称为平衡汽化。加工方法11常减压蒸馏装置概况简单蒸馏（渐次汽化）——原料在混合物在在蒸馏釜中加热，在一定的压力下，当加热到某一温度时，液体开始汽化，生成了微量蒸汽。生成的气体当即被引出，并继续加热液体，则其温度不断上升，蒸汽不断的形成并迅即被引出，冷凝冷却并收集其液体。一直蒸到所需的程度为止。假设每次微量蒸汽与全部残存的液体达到相平衡状态，这种汽化方式称为渐次汽化，或者叫微分汽化加工方法12常减压蒸馏装置概况精馏（分馏）——是蒸馏的最高级形式。它的特点就在于，在提供回流的条件下，汽液相多次逆流接触，进行相间扩散传质传热，使挥发性混合物中各组分有效的分离加工方法13常减压蒸馏装置概况馏分在炼油厂中，没有必要将石油分割成单个组分，而是把整个石油“切割”成几个馏分，“馏分”意即馏出的部分，它是一个混合物，只不过它包含的组分比原油少多了馏分通常冠以汽油、煤油、柴油等石油产品名称。馏分不是最终产品汽油馏分：200℃航煤馏分：150～280℃灯煤馏分：200～300℃柴油馏分：200～350℃蜡油馏分：350～550℃产品14常减压蒸馏装置概况气体C1、C2经脱硫后去工厂燃料气管网/装置自用燃料液化气C3、C4经脱硫后去工厂液化气罐区石脑油200℃去催化重整原料或作为乙烯裂解原料根据催化重整装置是否设预分馏，有时可将石脑油分为轻石脑油和重石脑油轻石脑油去工厂罐区作汽油调和组分重石脑油去催化重整装置作原料产品15常减压蒸馏装置概况航煤150～280℃(230℃)去煤油加氢精制装置柴油200～350℃去柴油加氢精制装置或作为乙烯裂解料蜡油350～550℃催化裂化/加氢裂化装置/润滑油基础油料减压渣油550℃去渣油加氢脱硫/延迟焦化/溶剂脱沥青/重油催化裂化产品16常减压蒸馏装置概况产品产品性质指标干气总硫(mg/Nm3)22液化气C2+C2-(Mole%)C5+C5+(Mole%)37.8℃下饱和蒸汽压531380轻石脑油40℃下饱和蒸汽压（Psia）12.5重石脑油ASTMD86,IBP86~89粗石脑油ASTMD8695%160~170℃煤油凝点闪点ASTMD8695%≤-47℃≥43℃≤230℃柴油（LGO+HGO混合物）ASTMD8695%闪点凝点≤365℃≥60℃冬季-10夏季+5混合蜡油ASTMD116095%C7沥青质(%wt)Ni+V(ppmwt)CCR(%wt)≤575≤0.05≤2.0≤0.9减压渣油500℃馏分含量≤5％~17常减压蒸馏装置概况对于润滑油型蒸馏装置，减压侧线产品一般应满足以下要求：馏份宽度（D11602%~97%）减二：70℃减三：70℃减四：80℃减五：90℃比色（GB6540）减三≤2.0减四≤3.5减五≤5.0残碳（康氏）减三≤0.15减四≤0.25减五≤0.35产品18常减压蒸馏装置概况常压蒸馏部分原油加热后进入分馏塔，此塔在接近大气压力下操作，故称为常压塔，相应的加热炉称为常压炉，整个过程称为常压蒸馏。减压蒸馏部分由于常压塔一般只能拔出实沸点360℃左右的馏分，若要进一步提高拔出率，则必须要有更高的汽化温度，这就会导致油品的裂解。为降低汽化温度，则需降低汽化压力，实行减压操作轻烃回收部分利用吸收－脱吸的方法回收原油中轻烃组分装置组成19常减压蒸馏装置概况一脱三注（四注）部分一脱指的是原油电脱盐原油中含有一定量盐和水，所含盐除有一小部分以结晶盐的状态悬浮于油中外，绝大部分溶于水，并以微粒状态分散在油中，形成稳定的油包水型乳化液。原油电脱盐过程是在原油中注入一定量的含氯低的新鲜水，经充分混合，溶解残留在原油中的盐类，同时稀释原有盐水，形成新的乳化液。然后在破乳剂和高压电场的作用下，使微小水滴逐步聚集成较大的水滴，借重力从油中沉降分离，达到脱盐脱水的目的的过程三注（四注）指的是塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂、注水（以及原油注碱）装置组成20常减压蒸馏装置概况热量回收（换热）部分原油要分离为产品，必须加热到一定的温度产品在分馏塔抽出温度为该产品的泡点温度，该产品在进入下游装置或罐区前，需要冷却将产品与原油换热，回收产品的热量，减少加热炉燃料的消耗装置组成21常减压蒸馏装置概况类型燃料型、燃料—润滑油型、化工型流程特点燃料型流程特点一般在常压塔前设置初馏塔或闪蒸塔常压塔设置3～4个侧线。生产汽油（石脑油）、溶剂油、煤油（喷气燃料）轻、重柴油等产品或调和组分。为调整各侧线产品的闪点和馏程范围，各侧线一般都设汽提塔减压塔侧线出催化裂化料或加氢裂化料，产品较简单，分馏精度要求不高，故只设2～3侧线，且不设汽提塔，对最下一个侧线，为保证金属和参炭合格，故设洗涤段减压一般采用三级抽真空蒸馏装置类型22常减压蒸馏装置概况燃料——润滑油型流程特点常压系统在原油和产品要求与燃料型相同，流程相同减压系统流程较复杂，减压塔要出各种润滑油原料组分，一般设4～5各侧线，侧线设置汽提塔，改善各馏分的馏程范围控制减压炉管内最高油温不大于395℃，以免油料局部过热而裂解减压炉和减压塔注入水蒸汽，改善炉管内流行和降低闪蒸段油气分压进料段以上设置洗涤段，改善产品质量采用两级抽真空系统蒸馏装置类型23常减压蒸馏装置概况化工型流程特点化工型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常压塔设置2～3个侧线，产品最为裂解原料，分离精度要求低，塔板数可减少，不设汽提塔减压蒸馏系统与原料型基本相同蒸馏装置类型24常减压蒸馏装置概况分馏精度低石油产品是一种馏程范围较宽的馏分，因此它的分馏精度较一般的蒸馏系统要求低经验方法计算石油本身是一种含有上千中组成的复杂烃类混合物，因此其计算（例如理论塔盘计算、最小回流比的求取、产品的分割要求等）不能应用二元和多元的计算方法，而只能采用经验的方法原料直接供热原油分馏塔的提馏段中气相回流的产生和热量供应的方式与二元或多元精馏不同基本特征25常减压蒸馏装置概况原油精馏塔底的温度很高，由于热源的限制和高温裂解的影响，不能象一般蒸馏系统那样采用重沸器供热，而只能靠原油加热炉将进料加热到尽可能高的温度，热量由进料带入在进料段以下采用直接蒸汽汽提并降低油气分压从而帮助塔底重油中较轻的油料汽化，提高进料在汽化段中的气化率原油分馏塔进塔热量一般较固定，没有调节的余地塔的回流热由全塔热平衡决定，而不是根据产品分馏进度要求计算确定如果不靠虑塔的热平衡情况过大或过小的增减回流比都会引起产品收率的下降或质量不合格基本特征26常减压蒸馏装置概况根据产品的要求，分馏操作分级进行原油先进初馏塔，拔出最轻的组分，然后经加热后进入常压塔，切取常压各线馏分，然后在进行减压蒸馏可均匀塔的汽液相负荷，便于能量的分级利用基本特征27常减压蒸馏装置概况减压塔塔径大减压蒸馏要求尽可能高的真空度以使拔出率最大，由于残压低，气相密度小，气相负荷远比常压塔大，故减压塔塔径相应较常压塔大减压塔塔盘数少在减压操作下，由于组分间的相对挥发度较大，因此要求的塔板数相对较少。加上燃料型减压塔对产品分馏精度基本无要求，塔盘数远较常压塔少，对润滑油型减压塔，虽然分馏要求较高，但受压降限制，塔盘数也较少采用循环回流为减少塔顶系统压降及冷凝热负荷，减压塔顶采用循环回流，而不采用塔顶冷回流减压中段回流取热根据侧线产品收率确定，不能随意变更减压和常压蒸馏的区别28常减压蒸馏装置概况工艺流程29常减压蒸馏装置概况工艺流程30常减压蒸馏装置概况工艺流程31常减压蒸馏装置概况工艺流程32常减压蒸馏装置概况项目单位数值初馏塔压力MPa(g)0.40~0.6初馏塔进料温度℃232常压炉入口温度℃290~300常压炉出口温度℃355~70常压塔顶压力MPa(g)0.05~0.10减压炉进料温度℃350减压炉出口温度℃390~410减压塔顶压力mmHg20~40减压塔蒸发层压力mmHg30~60主要操作条件33常减压蒸馏装置概况项目单位数值脱丁烷塔顶压力MPa(g)1.15~1.5脱丁烷塔进料温度℃138脱丁烷塔顶温度℃66脱丁烷塔底温度℃188脱乙烷塔压力MPa(g)2.5~2.7脱乙烷塔进料温度℃89脱乙烷塔顶温度℃77脱乙烷塔底温度℃107主要操作条件34国外蒸馏技术发展方向35单套蒸馏装置的能力国外蒸馏技术的发展方向按2004年12月20美国《油气杂志》统计，全世界主要国家和地区共有674座炼油厂，总加工能力41.2045亿吨/年能力在2000万吨/年以上的炼厂16座目前，世界上最大的炼厂是帕拉瓜纳炼油中心，为4700万吨/年单套蒸馏装置的加工规模也日益大型化。单套蒸馏装置的规模一般都在500万吨/年以上，不少装置已达到1000万吨/年以上目前，世界上最大的常减压装置为印度贾拉加炼油厂，其单套加工能力为1500万吨/年美国ExxonMobil公司贝汤炼油厂的一套蒸馏装置规模为1300万吨/年，常压塔直径9.75米，2003对其进行改造，能力扩大为1500万吨/年36国外部分大型常减压蒸馏装置处理能力序号炼厂位置所属公司名称处理能力1韩国，蔚山SKBPSD270,0002韩国，蔚山SKBPSD265,0003台湾地区台塑BPSD230,0004新加坡