1石油煉制工程

(上篇)2第五章原油評價本章主要內容原油評價方法概述原油的分類方法渣油的評價原油加工方案的確定煉油廠的構成煉油裝置工藝流程煉油過程的結構分析3第一節原油評價方法概述

確定一種原油的加工方案是煉廠設計和生產的首要任務。人們根據所加工原油的性質、市場對產品的需求、加工技術的先進性和可靠性，以及經濟效益等方面的大量信息，進行全面的綜合分析、研究對比，方能制訂出合理的加工方案。在上述的諸多考慮因素中，原油性質是最基本的因素。原油評價就是通過各種實驗、分析，取得對原油性質的全面的認識。5一、原油的一般性質在測定原油性質之前，應先測定原油的含水量、含鹽量和機械雜質。若原油含水量大于0.5%應先脫水。6原油脫水脫水原油一般性質分析實沸點蒸餾平衡蒸發1.各窄餾分(3%)的性質測定2.不同深度的重油、渣油的性質測定1.直餾產品的性質分析2.二次加工原料的性質分析3.瀝青性質的分析汽油、柴油和重餾分的烴族組成分析潤滑油、石蠟和地蠟的潛含量測定7二、原油實沸點蒸餾及窄餾分性質

實沸點蒸餾是用來考察石油餾分組成的實驗方法。原油實沸點蒸餾所用的試驗裝置和操作條件都有一定的規定。該試驗裝置是一種間歇式釜式精餾設備，精餾柱的理論板數為15～17，精餾過程在回流比為5：1的條件下進行。餾出物的最終沸點一般為500～520℃，釜底殘留物則為渣油。為避免原油的裂解，蒸餾時釜底溫度不得超過350℃。因此，整個蒸餾過程分為三段進行：常壓蒸餾，減壓蒸餾（10mmHg），二段減壓蒸餾（1～2mmHg,不帶精餾柱）。810根據列表統計的數據可繪制原油的實沸點蒸餾曲線和中比性質曲線，見圖5—1。12

原油中比性質曲線表示了窄餾分的性質隨沸點的升高或累計餾出百分數增大的變化趨勢。通過此曲線，也可以預測任意一個窄餾分的性質。例如欲了解餾出率在23.0%至27.0%之間的窄餾分的性質，可從圖5—1中橫坐標為（23.0%+27.0%）/2=25%時對應的性質曲線上查得該窄餾分的20℃密度為0.828g/cm3,20℃運動粘度為8.7×10-6m2/s,等。絕大多數的原油物理性質都沒有加成性（密度除外），因此，這種預測方法只適用于窄餾分，對寬餾分是不適用的。餾分越寬，預測結果的誤差越大。14確定原油加工方案的原則原油性質：不僅需要基本性質，更需要詳細的原油評價的數據。目的產品是什么？是汽、煤、柴？還是汽、煤、柴、潤？是否供乙烯裂解的原料？是否發展化工？產品質量要求：現在一般要求都很高，只是一些地方煉廠，因市場是中小城市及農村，要求略低一些；資金影響：有時分幾期進行，或一次規劃、分步實施。環保要求：主要是含硫氣體的排放；其次是廢水；再次是固廢。15第二節原油的分類方法不同地區和不同地層所開采的石油，從化學組成和物理性質來看，有一些原油彼此很相似，在加工方案和加工中所遇到的問題也很相似。因此人們研究原油的合理分類方法，以便按一定的指標把原油分類。一旦知道原油的類別后，可以大致推測它的性質和加工方案，判斷它適宜于生產哪些產品，產品質量大致如何等等。16可見科學的分類方法對認識石油和利用石油是十分必要的。但石油的組成十分復雜，對原油的確切分類是十分困難的。概括地說，原油可以按工業、地質、化學等的觀點來區分，每一大類中又有多種分類法。例如，化學分類法中就有關鍵餾分特性分類法、特性因數分類法、相關系數分類法、結構族組成分類法等。本節主要介紹關鍵餾分特性分類法和商品分類法。17一、化學分類法1、關鍵餾分特性分類法1935年，美國礦務局提出了對原油的關鍵餾分特性分類法。此分類法能較好地反映原油的化學組成特性，在我國也被推薦使用。用原油簡易蒸餾裝置在常壓下蒸餾得250～275℃餾分作為第一關鍵餾分，殘油用沒有填料柱的蒸餾瓶在40mmHg殘壓下蒸餾，切取275—300℃餾分(相當于常壓395～425℃)作為第二關鍵餾分。分別測定上述兩個關鍵餾分的密度，對照表5—6中的密度分類標準，決定兩個關鍵餾分的屬性，最后按照表5—7確定該原油屬于所列七種類型中的哪一類。18表5-6關鍵組分的分類標準關鍵餾分石蠟基中間基環烷基第一關鍵餾分d420<0.8210比重指數>40(K>11.9)d420=0.8210～0.8562比重指數=33～40(K=11.5～11.9)d420>0.8562比重指數<33(K<11.5)第二關鍵餾分d420<0.8723比重指數>30(K>12.2)d420=0.8723～0.9305比重指數=20～30(K=11.5～12.2)d420>0.9305比重指數<20(K<11.5)202、特性因數分類法

富含烷烴石油餾分值K為12.5～13.0，富含芳香烴的石油餾分值K為10.0～11.0，這說明特性因數K也可以用來大致表征石油及其餾分的化學組成的特性。K原油基屬K原油基屬﹥12.111.5～12.1石蠟基中間基﹤11.5環烷基（瀝青基）21石蠟基原油的特點是：密度較小、含蠟量高、凝點高、粘度小，含硫、膠質、瀝青質低，汽油辛烷值低，柴油十六烷值高，例如大慶原油就是典型的石蠟基原油。環烷基原油的特點：含蠟量低，密度較大，凝點低，粘度大，含硫，膠質、瀝青質高，汽油辛烷值相對高，柴油十六烷值相對低，可產優質瀝青。例如孤島原油屬于環烷基原油。中間基原油特性介于二者之間。23二、商品分類法

國際石油市場對原油按密度和硫含量分類并計算不同原油的價格。原油密度低有較高的輕質油的收率，而硫含量高則提高加工成本。1．按密度分類輕質原油：>34°API；<0.852(20℃密度)。中質原油：34～20°API；0.852～0.930(20℃密度)。重質原油：20～10°API；0.931—

0.998(20℃密度)。特稠原油：<10°API；>0.998(20℃密度)。242．按硫含量分類低硫原油：硫含量﹤0.5%。含硫原油：硫含量0.5～2.0%。高硫原油：硫含量>2.0%264、按膠質含量分類原油種類硅膠膠質含量%原油種類硅膠膠質含量%低膠原油含膠原油﹤55～15多膠原油>1527第三節

渣油的評價

石油是非再生能源。世界石油市場上的原油趨重，而交通運輸和石油化工的發展對輕質油品的需求不斷增長，近年來，渣油輕質．化問題已成為煉油技術發展中的最重要的問題之一。我國原油偏重，多數原油含大于500℃減壓渣油達40%～50%，渣油輕質化問題更為突出。因此，如何對渣油進行正確的評價并對其性質有一個較深入的認識對于合理加工渣油有很重要的實際意義。28渣油是十分復雜的混合物，但由于沸點很高、高溫下又易分解，不能用蒸餾等一般的分離方法作進一步的分離。因此，多年來對渣油的認識只限于把它作為一個整體測定其平均性質，或者進一步用色譜法測定其SARA族組成(saturates，aromatics，resin，asphaltene)。30根據目的產品的不同，原油加工方案大體上可以分為三種基本類型：（1）燃料型主要產品是用作燃料的石油產品。除了生產部分重油燃料油外，減壓餾分油和減壓渣油通過各種輕質化過程轉化為各種輕質燃料。（2）燃料—潤滑油型除了生產用作燃料的石油產品外，部分或大部分減壓餾分油和減壓渣油還被用于生產各種潤滑油產品。（3）燃料—化工型除了生產燃料產品外，還生產化工原料及化工產品，例如某些烯烴、芳烴、聚合物的單體等。這種加工方案體現了充分合理利用石油資源的要求，也是提高煉廠經濟效益的重要途徑，是石油加工的發展方向31舉例：一、大慶原油的燃料—潤滑油加工方案大慶原油是低餾石蠟基原油，其只要特點是含蠟量高、凝點高、瀝青質含量低、重金屬含量底、硫含量低。其主要的直餾產品的主要性質特點如下：初餾～200℃直餾汽油的辛烷值低，僅有37，應通過催化重整提高其辛烷值。直餾航空煤油的密度較小、結晶點高，只能符合2號航空煤油的規格指標。直餾柴油的十六烷值高、有良好的燃燒性能，但其收率受凝點的限制。32煤、柴油餾分含烷烴多，是制取乙烯的良好裂解原料。350～500℃減壓餾分的潤滑油潛含量（烷烴+環烷烴+輕芳烴）約占原油的15%，而粘度指數可達90～120，是生產潤滑油的良好原料。減壓渣油硫含量低，瀝青質和重金屬含量低、飽和分含量高，可以摻入減壓餾分油作為催化裂化原料，也可以經丙烷脫瀝青及精制生產殘渣潤滑油。由于渣油含瀝青質和膠質較少而蠟含量較高，難以生產高質量的瀝青產品。3334二、勝利原油的燃料加工方案

勝利原油是含硫中間基原油，硫含量在1%左右，在加工方案中應充分考慮原油含硫的問題。直餾汽油的辛烷值為47，初餾～130℃餾分中芳烴潛含量高，是重整的良好原料。航煤餾分的密度大、結晶點低，可以生產1號航空煤油，但必須脫硫醇，而且由于芳烴含量較高，應注意解決符合無煙火焰高度的規格要求的問題。直餾柴油的柴油指數較高、凝點不高，可以生產-20號、-10號、0號柴油及艦艇用柴油。由于含硫及酸值較高，產品須適當精制。35減壓餾分油的脫蠟油的粘度指數低，而且含硫及酸值較高，不宜生產潤滑油，可以用作催化裂化或加氫裂化的原料。減壓渣油的粘溫性質不好、而且含硫，也不宜用來生產潤滑油，盡管膠質、瀝青質含量較高，但并不適于生產瀝青產品。勝利減壓渣油的殘炭值和重金屬含量都較高，只能少量摻入減壓餾分油中作為催化裂化原料，最好是先經加氫處理后再送去催化裂化。由于加氫處理的投資高，一般多用作延遲焦化的原料。由于含硫，所得的石油焦的品級不高。3637三、燃料—化工型加工方案

為了合理利用石油資源和提高經濟效益，許多煉油廠的加工方案都考慮同時生產化工產品，只是其程度因原油性質和其他具體條件不同而異。有的是最大量地生產化工產品，有的則只是予以兼顧。關于化工產品的品類，多數煉油廠主要是生產化工原料和聚合物的單體，有的也生產少量的化工產品。圖5—16例舉了一個燃料—化工型加工方案。3839四、稠油的加工方案全世界的稠油儲量很大。我國探明的稠油儲量也不小，其產量也逐年增加，近年已達千萬噸以上。如何合理加工稠油是煉油技術發展中的一個難題。稠油的特點是密度和粘度大、膠質及瀝青質含量高、凝點低，多數稠油的硫含量較高，其渣油的殘炭值高、重金屬含量高。稠油的輕質油含量很低，減壓渣油一般占原油的60%以上。稠油的加工方案問題主要是如何合理加工其渣油的問題。稠油的渣油的蠟含量低、膠質及瀝青質含量高，是生產優質瀝青的好原料。例如單家寺稠油的減壓渣油不需復雜的加工就可以生產出高等級道路瀝青。因此，對稠油的加工應優先考慮生產優質瀝青。由于受瀝青市場的限制，除了生產瀝青外，還須考慮渣油的輕質化問題。40稠油的渣油的殘炭值高、重金屬含量高，不宜直接用作催化裂化的原料，比較好的辦法是先經加氫處理后再送去催化裂化。但是渣油加氫處理的投資和操作費用高。采用溶劑萃取脫瀝青過程可以抽出渣油中的較輕部分作為催化裂化的原料，但須解決抽提殘渣的加工利用問題。采用延遲焦化過程可以得到部分餾分油，經加氫和催化裂化可得到輕質油品，但同時得到相當多的含硫石油焦。稠油的凝點低，在制定加工方案時應考慮如何利用這個特點。例如，考慮生產低凝點柴油、對粘溫性要求不高的較低凝點的潤滑油產品等。41第五節煉油廠的構成煉廠主要由兩大部分組成，即：煉油過程和輔助設施。從原油生產出各種石油產品一般須經過多個物理的及化學的煉油過程。通常，每個煉油過程相對獨立地自成為一個煉油生產裝置。在某些煉油廠，從有利于減少用地、余熱的利用、中間產品的輸送、集中控制等考慮，把幾個煉油裝置組合成一個聯合裝置。為了保證煉油生產的正常進行，煉油廠還必須有完備的輔助設施，例如供電、供水、廢物處理、儲運等系統。下面對這兩部分分別作簡要介紹。42一、煉油生產裝置

各種煉油生產裝置大體上可以按生產目的分為以下幾類：1.原油分離裝置原油加工的第一步是把原油分離為多個餾分油和殘渣油，因此，每個正規的煉廠都應有原油常壓蒸餾裝置或原油常減壓蒸餾裝置。在此裝置中，還應設有原油脫鹽脫水設施。2.重質油輕質化裝置為了提高輕質油品收率，須將部分或全部減壓餾分油及渣油轉化為輕質油，此任務由裂化反應過程來完成，如催化裂化、加氫裂化、焦炭化等。433.油品改質及油品精制裝置

此類裝置的作用是提高油品的質量以達到產品質量指標的要求，如催化重整、加氫精制、電化學精制、溶劑精制、氧化瀝青等。加氫處理，減粘裂化也可歸入此類。4.油品調和裝置為了達到產品質量要求，通常需要進行餾分油之間的調和（有時也包括渣油），并且加入各種提高油品性能的添加劑。油品調和方案的優化對提高現代煉廠的效益也能起重要作用。445.氣體加工裝置如氣體分離、氣體脫硫、烷基化、C5/C6異構化、合成甲基叔丁基醚（MTBE）等。6.制氫裝置在現代煉廠，由于加氫過程的耗氫量大，催化重整裝置的副產氫氣不敷使用，有必要建立專門的制氫裝置。7.化工產品生產裝置如芳烴分離、含硫化氫氣體制硫、某些聚合物單體的合成等。45二、輔助設施

輔助設施是維持煉油廠正常生產所必需的。主要的輔助設施如下：1.供電系統多數煉廠使用外來高壓電源，煉廠應有降低電壓的變電站及分配用電的配電站。為了保證電源不間斷，多數煉廠備有兩個電源。為了保證在斷電時不發生安全事故，煉廠還自備小型的發電機組。2.供水系統新鮮水的供應系統主要由水源、泵站和管網組成，有的還需水的凈化設施。大量的冷卻用水需循環使用，故應設有循環水系統。463.供水蒸氣系統主要由蒸汽鍋爐和蒸汽管線網組成。供應全廠的工藝用蒸汽、吹掃用蒸汽、動力用蒸汽等。一般都備有1MPa和4MPa兩種壓力等級的蒸汽鍋爐。4.供氣系統如壓縮空氣站、氧氣站（同時供應氮氣）等。475.原油和產品儲運系統如原油及產品的輸油管或碼頭或鐵路或裝卸站、原油儲罐區、產品儲罐區等。6.三廢處理系統如污水處理系統、有害氣體處理（如含硫化氫、二氧化硫氣體）、廢渣處理（如廢堿渣、酸渣）等。三廢的排放應符合環境保護的要求。此外，多數煉廠還設有機械加工維修、儀表維護、研究機構、消防隊等設施。48第六節煉油裝置工藝流程一個煉油廠或一個煉油裝置的構成和生產程序是用來描述。煉油生產是自動化程度較高的連續生產過程，正確設計的工藝流程不僅對保證正常生產，而且對提高效益有重要作用。根據使用目的和描述范圍的不同，煉廠的工藝流程大體上可分為以下三類。491.全廠生產工藝流程此圖反映了煉廠的生產方案、各生產裝置之間的關系。2.生產裝置工藝原理流程圖此圖反映了一個煉油生產裝置所采用的技術方案、裝置內各主要設備之間的關系和物流之間的關系。503.煉油裝置工藝管線—自動控制流程圖此圖的作用主要是作為繪制工藝管線及儀表安裝圖的依據。在此圖中繪出了裝置內的所有管線和儀表。工藝流程圖是煉油廠和煉油裝置的最基本的技術文件，無論是欲了解一個煉油廠或煉油裝置，或是進行設計及技術改造，都必須首先考慮此技術文件。51第七節煉油過程的結構分析本章第一節概述了煉油過程的大致分類及各類煉油過程的作用。在本節，主要是通過對一個煉廠或一個國家的煉油過程的結構討論如何進一步分析某個國家或某個煉廠對原油的加工能力及其特點。這里所說的加工能力除了指原油的年加工量外，更主要的是指從不同性質的原油生產出市場所需的各種產品（包括品種、質量、數量）是適應能力。521.重質油輕質化的能力指將減壓餾分油和渣油轉化為輕質油的能力。通常以催化裂化、加氫裂化和焦化三種過程的處理能力之和與原油加工能力之比來表示此能力。在美國等國家，把此比值稱為轉化指數C.I.（ConversionIndex）。全世界的C.I.平均值約為26%。由表可見，中國和美國是深度加工型的國家，其C.I.值分別為56%和57.4%。日本和韓國則是淺度加工型的國家，其C.I.分別為25.8%和12.7%，主要原因是他們都是原油進口大國，需從原油生產大量的重質燃料油和中間餾分油。西歐幾個主要國家的C.I.值約在30%左右。532.生產汽油的能力此能力包括生產汽油的數量和質量水平。除了直餾汽油外，催化裂化是最主要的生產汽油的過程，因此，催化裂化的處理能力在很大程度上反映了在數量上的生產汽油的能力。催化重整、烷基化、異構化、含氧化合物合成（主要的醚類）等過程的主要作用是提高汽油的辛烷值，同時也改善汽油的其他性能，這些過程的生產能力反映了在質量上的生產汽油的能力。54中國和美國的催化裂化處理量對原油處理量的比例都較大，達30%左右。美國是個汽油消費大國。中國的汽油消費量雖不算太大，但中國的原油偏重，需要通過催化裂化來生產較多的汽油和柴油，故催化裂化的處理能力也較大，但我國在催化重整等提高汽油質量的煉油過程方面，上述四類過程的總比值只有4.9%，明顯偏低。日本的催化裂化處理量對原油處理量的比值雖較低，只有15.2%，但催化重整的比值卻相對地很高。西歐諸國的催化裂化處理能力不算很大，其比值在20%左右，但催化重整等提高汽油質量水平的過程的比值卻較高。553.加工含硫原油的能力國際石油市場上中東原油占有很大的比例，原油進口國所進口的原油主要是中東原油，而中東原油多數含硫較高。加工含硫原油的主要問題是設備腐蝕和產品質量，近年來由于環境保護的要求日益嚴格，對汽油、柴油等的含硫量的限制更苛刻，使加工含硫原油的問題更顯突出。加工含硫原油的主要手段是加氫過程，包括加氫裂化、加氫精制、加氫處理等過程。因此，加氫過程處理能力與原油處理能力的比值可以反映加工含硫原油的能力。56

日、德、美三國的加氫能力都很強，三種加氫過程的總比值達75%～85%，這三個國家都是原油進口大國。西歐諸國的加氫能力也較強，其比值在50%～60%。我國的加氫能力比值只有11.6%，明顯偏低，這一方面是由于國產原油多數含硫量較低，另一方面，更重要的是受到資金和技術的限制。實際上，加氫過程能力的大小除了反映加工含硫原油的能力以外，還反映了對市場需要的適應能力和提高產品質量的能力。57在發達國家的加氫過程能力中，加氫裂化的比例都較小，而加氫處理的比例卻很高。其主要原因是加氫裂化過程的投資及操作費用都很高，加氫處理過程的反應較緩和、投資及操作費用相對較低，而加氫處理過程與其他過程的組合能很好地解決含硫原油加工的問題。584.潤滑油生產能力潤滑油的品種很多，在國民經濟中的作用也很重要，但是其產量對原油處理量的比例并不大，世界平均比值只有1.2%，幾個煉油大國的比值比世界平均值稍大些。59規定原油常壓蒸餾裝置的復雜程度為1.0，按以下公式計算各煉油裝置的復雜程度：煉油裝置的復雜程度=（本裝置的投資×本裝置處理量占原油處理量的百分數）/原油常壓蒸餾裝置的投資各煉油裝置的復雜程度值之和再乘以系數a,即為煉油廠的總復雜程度。系數a的值與煉廠的復雜性有關，煉廠越復雜則a值越小，a值在1.77～3.25之間。根據此法計算，1990年全世界的煉油廠的平均復雜程度值為13.2，北美、西歐、中東地區煉廠的平均復雜程度值依次分別為15.9、13.2、11.1，亦即其生產各種產品的能力依次由大到小。上述的復雜程度值雖能定量地反映煉廠的生產各種產品的能力，但計算比較復雜，而且其中的裝置投資及系數a值不易準確確定，因此，其使用受到很大的限制60第六章石油蒸餾過程

蒸餾是將液體混合物按其所含組分的沸點或蒸汽壓的不同而分離為輕重不同的各種餾分，或者是分離為近似純的產物。在煉廠中，可以遇到多種形式的蒸餾操作，但可以把它們歸納為三種基本類型。611、閃蒸——平衡汽化進料以某種方式被加熱至部分汽化，經過減壓設施，在一個容器（如：閃蒸罐、蒸發塔、蒸餾塔的汽化段等）的空間內，在一定的溫度、壓力下，氣液兩相迅即分離，得到相應的氣相和液相產物，此過程即為閃蒸。上述過程中，如果氣、液兩相有足夠的時間密切接觸，達到平衡狀態，則這種汽化方式稱為平衡汽化。平衡汽化的逆過程稱為平衡冷凝。第一節蒸餾概述622.簡單蒸餾——漸次汽化簡單蒸餾是實驗室或小型裝置上常用于濃縮物料或粗略分割油料的一種蒸餾方法。液體混合物在蒸餾釜中被加熱，在一定壓力下，當溫度達到混合物的泡點溫度時，液體即開始汽化，直到溫度達到混合物的露點，蒸餾釜中液體全部汽化為止，生成的蒸氣當即被引出并經冷凝冷卻后收集起來。這種蒸餾方式稱為簡單蒸餾或微分蒸餾。在簡單蒸餾中，每個瞬間形成的蒸氣都與殘存液相處于平衡狀態，在整個蒸餾過程中，所產生的一系列微量蒸氣的組成是不斷變化的。633．精餾汽化段、精餾段、提餾段、塔頂冷凝冷卻設備、再沸器、塔板或填料塔頂冷回流：輕組分濃度高、溫度低塔底氣相回流：輕組分濃度低、溫度高建立起濃度梯度和溫度梯度

+接觸設施精餾過程順利進行的必要條件64

由于塔頂液相回流和塔底氣相回流的作用，沿精餾塔高度建立了兩個梯度：

(1)自塔底至塔頂逐級下降的溫度梯度；

(2)氣、液相中輕組分自塔底至塔頂逐級增大的濃度梯度。

精餾塔內沿塔高的溫度梯度和濃度梯度的建立及接觸設施的存在是精餾過程得以進行的必要條件

65

由于兩個梯度的存在，在塔中每一個氣、液兩相的接觸級中，由下而上的較高溫度和較低輕組分濃度的氣相與由上而下的較低溫度和較高輕組分濃度的液相存在相互差別，因此氣、液兩相在接觸前處于不平衡狀態，形成相互推動力，使氣、液兩相在接觸過程中進行相間的傳熱和擴散傳質，最終使氣相中的輕組分和液相中的重組分分別得到提純。經過多次氣、液相逆流接觸，最后在塔頂得到較純的輕組分，在塔底得到較純的重組分。66

精餾的實質:不平衡的氣、液兩相逆向流動，多次密切接觸，進行傳質和傳熱，使輕重組分達到精確分離的過程。67第二節石油及其餾分的氣一液平衡石油及其石油餾分的汽液平衡關系不是以化學組成來表示，而是以宏觀的方法通過實驗室蒸餾來測定的。所得的結果可以餾分組成數據來表示，也可以蒸餾曲線來表示。68一、石油及石油餾分的蒸餾曲線恩氏蒸餾(ASTM)曲線實沸點蒸餾(BTP)曲線平衡氣化(EFV)曲線餾出溫度和餾出體積百分率的關系曲線69二、石油及石油餾分的蒸餾曲線1.恩氏蒸餾曲線恩氏蒸餾是一種簡單蒸餾，它是以規格化的儀器和在規定的實驗條件下進行的，故是一種提條件性的試驗方法。將餾出溫度（氣相溫度）對餾出量（體積百分率）作圖，得到恩氏蒸餾曲線。恩氏蒸餾的本質是漸次汽化，基本上沒有精餾作用，因而不能顯示油品中各組分的實際沸點，但能反映油品在一定條件下的汽化性能，簡單易行，所以，廣泛用作反映油品汽化性能的一種規格試驗。70恩氏蒸餾曲線712.實沸點蒸餾曲線實沸點蒸餾是一種實驗室間歇蒸餾。油品的實沸點蒸餾曲線大體上反映各組分沸點變遷情況的連續曲線。實沸點蒸餾曲線723.平衡汽化曲線在實驗室平衡汽化設備中，將油品加熱汽化，使氣液兩相在恒定的壓力和溫度下密切接觸一段足夠長的時間迅即分離，即可得到油品在該條件下的平衡汽化率。在恒壓下選擇幾個合適的溫度（至少五個）進行試驗，就可得到恒壓下平衡汽化率與溫度的關系。以汽化溫度對汽化率作圖，即可得油品的平衡汽化曲線。根據平衡汽化曲線，可以確定油品在不同汽化率時的溫度（如精餾塔進料段的溫度），泡點溫度（如精餾塔側線溫度和塔底溫度），露點溫度（精餾塔頂溫度）等。73平衡汽化曲線平衡汽化曲線74恩氏蒸餾(ASTM)實沸點蒸餾(TBP)平衡汽化(EFV)本質簡單蒸餾間歇精餾閃蒸測定條件規格化的儀器和在規定的實驗條件下規格化蒸餾設備(17塊理論板)中和規定條件下恒壓下選擇幾個合適的溫度分離效果基本無精餾作用，不能顯示各組分的沸點分離效果好，可大體反映各組分沸點的變化受氣液相平衡限制,分離效果差,僅相當于一塊塔板的分離能力用途反映油品的汽化性能，用于計算其它物性參數主要用于原油評價可以確定在不同汽化率的溫度或某溫度的汽化率754.三種蒸餾曲線的比較同一種油品的三種蒸餾曲線，就曲線的斜率而言，平衡汽化曲線最平緩，恩氏蒸餾曲線比較陡，而實沸點蒸餾曲線的斜率最大。這種差別正是這三種蒸餾方式分離效率的差別的反映，即實沸點蒸餾的分離精確度最高，恩氏蒸餾次之，而平衡汽化最差。這是由三種蒸餾的本質所決定。76曲線斜率：TBP>ASTM>EFV

蒸餾方式分離效率差別恩式蒸餾：反映在一定條件下的汽化性能實沸點蒸餾：大致反映油品中各組分沸點變化的連續曲線平衡氣化：在一定條件下，可以確定在不同汽化率時的溫度或某一溫度下的汽化率TBP曲線ASTM曲線EFV曲線77EFV曲線ASTM曲線TBP曲線要得到相同汽化率tTBP>tASTM

>tEFV采用EFV減輕了加熱設備的負荷785、蒸餾曲線換算油品蒸餾所得三種蒸餾曲線的工作量有很大差別，平衡汽化的工作量最大，恩氏蒸餾最小計算加熱爐爐管和轉油線中的汽化率；精餾塔的進料段溫度和側線抽出溫度的確定等，還會遇到不同壓力或減壓下的平衡汽化問題，這方面數據則更缺乏但在工藝過程的設計計算中常常會遇到平衡汽化的問題三種蒸餾曲線的換算主要求助于經驗方法使用這些經驗圖表時必須嚴格注意它們的適用范圍及可能的誤差，盡量采用實測數據換算圖表一般都是以體積分數來表示收率油料在較高溫度下有裂化現象，凡恩氏蒸餾溫度高于246℃，必須進行溫度校正lgD=0.00852t-1.691t實際=t+D79（1）．常壓蒸餾曲線的相互換算（2）．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線的相互換算（3）．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線換算為常壓蒸餾曲線（4）．常壓平衡汽化曲線換算為壓力下平衡汽化曲線（5）．常壓與減壓下平衡汽化曲線的換算常壓恩氏蒸餾曲線和實沸點蒸餾曲線的換算

常壓恩氏蒸餾曲線和平衡汽化曲線的換算常壓實沸點蒸餾曲線與平衡汽化曲線的換算805.蒸餾曲線的相互換算(1)常壓蒸餾曲線的互相換算a.常壓恩氏蒸餾曲線和實沸點蒸餾曲線的互換互換時，可利用實沸點蒸餾50%餾出溫度與恩氏蒸餾50%餾出溫度的關系圖Ⅰ和實沸點蒸餾曲線各段溫差與恩氏蒸餾曲線各段溫差的關系圖Ⅱ。這兩張圖適用于特性因素=11.8，沸點低于427℃的油品。計算餾出溫度與實驗相差約5.5℃，偏離規定條件時可能產生重大誤差。81b）常壓恩氏蒸餾曲線和平衡汽化曲線的互換互換時，可利用常壓恩氏蒸餾50%點與平衡汽化50%點的換算圖Ⅰ和平衡汽化曲線各段溫差與恩氏蒸餾曲線各段溫差的關系圖Ⅱ。這兩張圖適用于特性因素=11.8，沸點低于427℃的油品，計算餾出溫度與實驗偏差在8.3℃以內。c）常壓實沸點蒸餾曲線和平衡汽化曲線的互換互換時，可利用經驗圖表—常壓實沸點蒸餾曲線與平衡汽化曲線的換算Ⅰ。該圖引進了參考線的概念，所謂參考線是指通過實沸點蒸餾或平衡汽化曲線的10%點與70%點的直線。82（2）減壓1.33kPa（殘壓10mmHg）蒸餾曲線的互換殘壓1.33kPa（10mmHg）的各種蒸餾曲線的互相換算可以采用經驗圖表：（3）減壓1.33kPa（殘壓10mmHg）蒸餾曲線換算為常壓蒸餾曲線（4）常壓平衡汽化曲線換算為壓力下平衡汽化曲線（5）常壓與減壓平衡汽化曲線的換算83三、復雜體系汽—液平衡的“假多元組分”處理方法

假多元系法：把石油或石油餾分按沸程分為一系列窄餾分，每個窄餾分都被看作一個組分，稱為假組分或虛擬組分，同時以窄組分的平均沸點、密度、平均相對分子質量等表征各假組分的性質。這樣，石油餾分這一復雜混合物就可以看成是由一定數量假組分構成的假多元系混合物，然后按多元系氣液平衡的處理方法進行計算。這種處理方法稱為假組分法或假多元系法。84四、油一水不互溶體系的氣一液平衡

水在油中的溶解度很微小，一般情況下都把水和油的混合物看作是不互溶體系。至于氣相，則任何氣體都能均勻混合。因此，所謂不互溶只是指液相而言。在石油蒸餾塔中，常常吹入一定量的過熱水蒸氣以降低油氣分壓而幫助它汽化；塔頂的氣相餾出物往往在水蒸氣的存在下冷凝冷卻等等。這些情況可歸納成三種類型，即：過熱水蒸氣存在下油的汽化；飽和水蒸氣存在下油的汽化；油氣—水蒸氣混合物的冷凝。851.過熱水蒸氣存在下油的汽化在這種情況下，水蒸氣始終處于過熱狀態，即沒有液相水的存在。在氣相中式中P——體系總壓；PA——A蒸氣的分壓；PS

——水蒸氣的分壓。由于只有A一個液相，而且與汽相呈平衡，故式中為純A的飽和蒸氣壓。86當體系總壓一定時，而且沒有水蒸氣存在，則液體A要在時才能沸騰。可是在水蒸氣存在時，只要A就能沸騰。或者說，過熱水蒸氣的存在使A的沸點下降了。下面再分析一下過熱水蒸氣的數量的影響。根據分壓定律，在氣相中，式中，NS和NA分別為水蒸氣和A蒸氣的摩爾數。87①當P一定、要求A的汽化量NA一定，則NS增大時，PA0可降低，換言之，增加NS可以在更低的溫度下得到相同數量的NA。②當P和T都一定時，方程式的右方為一常數，則增大NS時，NA會按比例增大。如果體系中的物料不是純物質A而是石油餾分O，上述的基本原理仍然適用，但是由于石油餾分不是純物質而是一種混合物，在具體計算中會帶來一些重要的差別。882.飽和水蒸氣存在下油的汽化對于這種情況，在氣相中是水蒸氣和油氣組成的均勻相，在液相中則有不互溶的兩相——水相和油相。在平衡時，89

3．油氣一水蒸氣混合物的冷凝油氣一水蒸氣混合物的冷凝實際上就是前邊兩種情況的逆過程。在實際過程中，油氣一水汽混合物是在流動中被冷凝冷卻，在流動中會有流動壓降，因此，混合物的冷凝過程也不是一個恒壓過程。但是，此過程的基本原理仍然是一樣的，只是問題變得稍為復雜一些罷了。在系統壓降不太大時，為方便起見，常可把它當作恒壓過程來對待。903、油氣－水蒸氣混合物的冷凝若油氣和水蒸氣都處于過熱狀態：P0＋PS＝P；t=t1，Po＝Po0，開始出現液相(油先冷凝)當t＝t2時，PS0＝PS,水汽開始冷凝油氣和水氣在同一時間冷凝完畢油氣－水蒸氣混合物的冷凝實際上就是在水蒸氣存在下油氣化的逆過程91第二節原油精餾塔一、常減壓蒸餾流程929394原油在蒸餾前必須進行嚴格的脫鹽、脫水，脫鹽后原油換熱到230～240℃進初餾塔（又稱預汽化塔），塔頂出輕汽油餾分或重整原料。塔底為拔頭原油經常壓爐加熱至360～370℃進入常壓分餾塔，塔項出汽油。側線自上而下分別采出煤油、柴油以及其它油料，常壓塔底油經減壓爐加熱到405－410℃送入減壓塔，為了減少管路壓力降和提高減壓塔頂真空度，減壓塔項一般不出產品而直接與抽空設備聯接，并采用塔頂循環回流方式。95減壓塔開有3～4個側線，根據煉油廠的加工類型（燃料型或潤滑油型）不同可生產催化裂化原料或潤滑油料。從原油的處理過程來看，上述常減壓蒸餾裝置分為原油初餾（預汽化）、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分，油料在每一部分都經歷了一次加熱－汽化－冷凝過程，故稱之為“三段汽化”

96采用初餾塔的好處是：（1）可顯著減小換熱系統壓力降，避免原油泵出口壓力過高，減少動力消耗和設備泄漏的可能性。（2）可避免或減小當原油脫鹽脫水不好時引起的流動阻力增大及系統操作不穩。（3）減輕主塔（常壓塔）塔項系統腐蝕.(4)初餾塔可得到含砷量低的重整原料。此外，設置初餾塔有利于裝置處理能力的提高。97“一脫三注”一、“一脫”原油中含有鹽類，與水發生水解反應生成鹽酸，有腐蝕性。煉油廠采用電脫鹽的方法，鹽類溶解在水中，脫鹽和脫水是同時進行的。98二、“三注”1.注氨：中和鹽酸和硫化氫，增強緩蝕劑的作用。2.注緩蝕劑：使金屬不被腐蝕。3.注堿：把油中的鹽轉化為不易水解的氯化鈉。99二、原油常壓精餾塔的工藝特征1.復合塔原油通過常壓蒸餾切割成汽油、煤油、輕柴、重柴和重油等四五種產品。在石油精餾中，各產品本身是一種復雜混合物，產品的分離精度并不要求很高，若采用多塔串聯，太不經濟。實際上把幾個簡單精餾塔重疊起來，它的精餾段相當于原來四個簡單塔的四個精餾段的組合，而其下段則相當于第一個塔的提餾段，這樣的塔稱為復合塔或復雜塔。1001、復合塔需要n-1個精餾塔才能把原料分割成n個產品1012.汽提塔和汽提段（1）側線產品設汽提塔或再沸器在復合塔內，在汽油、煤油、柴油等產品之間只有精餾段而沒有提餾段，側線產品中必然含有相當數量的輕餾分，這樣不僅影響側線產品的質量（如輕柴油的閃點等），而且降低了較輕餾分的產率。為此，在常壓塔的外側，為側線產品設汽提塔，在汽提塔低部吹入少量過熱水蒸氣以降低側線產品的油氣分壓，使混入產品中的較輕餾分汽化而返回常壓塔。這種汽提塔和精餾塔的提餾段在本質上是不同的。102有些情況側線的汽提塔不采用水蒸氣，而使用再沸器，原因是：產品中會溶解微量水分，對有些要求低凝點或低冰點的產品，有影響。（航空煤油）水的用量增加了塔內的氣相負荷，采用再沸提餾代替水蒸氣汽提有利于提高常壓塔的處理能力。水蒸氣的冷凝潛熱很大，采用再沸器的能降低塔頂冷凝器的負荷。有助于減少裝置的含油污水量。（2）用汽提段代替提餾段（用過熱蒸氣代替再沸器）汽提蒸氣的作用由塔底通入少量的過熱水蒸氣，以降低油氣分壓，有利于輕組分的汽化；側線汽提的目的是使混入產品中的較輕組分汽化再返回常壓塔，即保證了輕質產品的收率，又保證了本產品的質量

1043.恒分子流的假定完全不適用石油是復雜的混合物，各組分之間的性質有很大差別，它們的摩爾汽化潛熱相差很遠，沸點之間的差別甚至可相差幾百度，如常壓塔塔頂和塔底之間溫差可達250℃左右。顯然，以精餾塔上下溫差不大、塔內各組分的摩爾汽化潛熱相近為基礎所作出的恒摩爾流假設對常壓塔完全不適用。1054.全塔熱平衡常壓塔塔底不設再沸器，熱量來源幾乎完全靠原油本身帶入，全塔熱平衡引出的結果如下：（1）常壓塔進料應有適當的過汽化率

原料油進塔后的汽化率比塔上部各種產品的總收率高出的部分，稱為過汽化率。過汽化率=汽化率-（塔頂產品+側線產品）收率精餾段最低一個側線至進料段之間塔段內的塔板上要有足夠的液相回流以保證最低側線產品的質量。（2）過汽化率越高，側線產品質量越好，但加熱爐的熱負荷越高，加工能耗也越高，過汽化率一般為2～4%。（3）常壓塔的回流比是由全塔熱平衡決定的，變化的余地不大。多元系精餾與原油精餾不同：多元系精餾的回流比是由分離精確度要求決定，全塔熱平衡是通過調節再沸器負荷來達到。常壓塔產品要求的分離精確度不高，只要塔板數選擇適當，在一般情況下，由全塔熱平衡所確定的回流比已完全能滿足精餾的要求；操作中，如回流比過大，則必然會引起塔的各點溫度下降，餾出產品變輕，拔出率降低。107三、分餾精確度1.分餾精確度的表示方法

對于石油精餾塔中相鄰兩個餾分之間的分餾精確度，則通常用該兩個餾分的餾分組成或蒸餾曲線(一般是恩氏蒸餾曲線)的相互關系來表示:

恩氏蒸餾（0～100）間隙=t0H－t100L

在實際應用中，恩氏蒸餾的t0%和t100%不易得到準確數值，通常是用較重餾分的5％點t5H與較輕餾分的95％點t95L之間的差值來表示分餾精確度，即，

恩氏蒸餾（5～95）間隙=t5H－t95L上式結果為負值時表示重疊。108相鄰餾分蒸餾中出現的“間歇”和“重疊”現象1092.分餾精確度與回流比、塔板數的關系

影響分餾精確度的主要因素是物系中組分之間分離的難易程度、回流比和塔板數。（1）對二元和多元物系，分離的難易程度可以組分之間的相對揮發度來表示；（2）對于石油餾分，則可以用兩餾分的恩氏蒸餾50％點溫度之差△t50來表示。1103．實沸點切割點和產品收率

在實際工作中，已知各產品所要求的恩氏蒸餾數據，要求確定實沸點切割點和產品收率。此時可以用下述的方法。將產品的恩氏蒸餾初餾點和終餾點換算為實沸點蒸餾初餾點和終餾點。這個換算可以采用本章第一節介紹的方法，也可以用圖7—41作近似換算。取為實沸點切割溫度111四、石油精餾塔的氣、液相負荷分布規律精餾塔中的氣、液相負荷是設計塔徑和塔板水力學計算的依據。我們所用的分析工具就是熱平衡。

(1)沿塔高的溫度分布：自下而上有一個遞減的溫度梯度，隨塔高度增加，需取走的回流熱也增大。(2)物性變化：沿塔高上升油品的密度逐漸減小，其摩爾汽化潛熱也減小。112為了分析石油精餾塔內氣、液相負荷沿塔高的分布規律，可以選擇幾個有代表性的截面，作適當的隔離體系，然后分別作熱平衡計算，求出它們的氣、液負荷，從而了解它們的沿塔高的分布規律。下面我們以常壓精餾塔為例進行分析。1、塔頂氣、液負荷1131141、塔頂氣、液負荷(1)進出體系的熱量先不考慮塔頂回流，則進入該隔離體的熱量Q為離開隔離體系的熱量Q出為：(2)塔頂回流量令：Q＝Q入－Q出，kJ/h.115Q----全塔回流熱(3)塔頂氣相負荷

V1＝L0＋D＋S，Kmol/h1162、氣化段氣、液負荷如果忽略過氣化量，則氣化段液相負荷（精餾段最低一層塔板n流下的液相回流量）為：氣相負荷：Ln=03、最低側線抽出板下方的氣、液負荷117圖7-44汽化段與精餾段隔離體系圖FFGF,tFGMDSIIILn-1Lm-1m-1,tm-1m,tmn-1,tn-1n,tnSWⅢ1183、最低側線抽出板下方的氣、液負荷如圖7-44中隔離體系I，暫不計液相回流Ln-1。(1)隔離體系I①進出隔離體系I的熱量②第n塊板液相負荷在精餾過程中，沿塔自下而上有一溫度梯度，∴tF﹥tn,∴Q入，n﹥Q出，n令：Qn=Q入，n－Q出，n

KJ/h119

則Qn就是液相回流Ln-1在第n板上氣化取走的熱量，稱為n板上的回流熱，所以其回流量為：可見，即使在氣化段處沒有液相回流，氣化段上方的塔板上已有回流出現，使tF的上升蒸氣在第n板上降低到tn。分母實際上是該回流在溫度tn時的摩爾氣化潛熱和回流由tn-1升溫至tn時吸收的顯熱所組成。120③第n塊板汽相負荷于是，第n板上的氣相負荷為：(2)隔離體系Ⅱ①進出體系II的熱量再取第n板上面，最低側線下方一層塔板m，和隔離體系Ⅱ，并作熱平衡。進出該隔離體的熱量如下：Q入，m＝Q入，nkJ/h121②第m塊板的液相負荷令：Qm=Q入，m－Q出，mkJ/h

為m板上的熱回流而Qn=Q入，n－Q出，nkJ/h因tm﹤tn→Q出，m﹤Q出，n→Qm﹥Qn由此可知：自氣化段開始，沿塔高上行，必由塔板上取走的回流熱逐漸↗。從第m-1板流至第m板的液相回流量為：分母項仍可看作回流Lm－1的摩爾蒸發潛熱與由tm降至tm-1顯熱之和對比Ln-1和Lm-1兩式的分母項，分母項基本上是該板上回流的千摩爾汽化潛熱122烴類的摩爾氣化潛熱隨著分子量和沸點的↗而↗，因此，Ln-1式分母﹥Lm-1式分母，故有：

Lm－1﹥Ln-1③第m塊板氣相負荷自第m板上升的氣相負荷應該為：將式Vn與Vm相比，既然有Ln-1<Lm-1,則

Vm＞Vn

123(3)小結

沿塔高油品愈來愈輕，平均分子量↙，摩爾氣化潛熱也不斷↙，而沿塔高每層塔板上的回流熱↗，液相回流量沿塔高是逐漸↗，即：Ln＜Ln-1＜Lm＜Lm-1氣相負荷與液相回流一樣，以摩爾流量表達的氣相負荷也沿塔高自下而上↗。1244、經過側線抽出板時的氣、液負荷

以柴油抽出板m-1為例，按圖作隔離體系III。①進出體系III的熱量Q

入，m-1=Q

入，n=Q

入，m

,kJ/h

125②第m-1塊板液相負荷第m-1板上的回流熱：Qm－1＝Q入，m-1－Q出，m-1，kJ/h由第m-2板流至第m-1板的液相回流量為：

故經過柴油抽出板m-1時：除了因塔板溫度下降而引起的回流熱的少量增加外，回流熱還有一個突然的增長。126與此情況相應，從上一層流到柴油抽出板的液相回流量Lm-2也要比自該抽出板流下去的液相回流量Lm-1要多出一個較大的突增。多出的回流量是由兩部分組成：A、由于塔板自下而上的溫降所要回流量這一部分和沒有側線抽出口的塔板是類似的。B、相當于上述回流熱的突變側線餾分的冷凝潛熱由回流氣化帶走。因這個突增回流的變化，才使柴油餾分蒸氣在抽出板上冷凝下來。127③第m-1塊板汽相負荷對于氣相負荷,與Vm相比，Vm-1中減少了G，但是Lm-2比Lm-1除了因塔板溫度↙而引起的少量↗外。還有個突增量，相當于G。結論：沿塔高自上而下，每經過一個側線抽出板，液相回流量除由于塔板溫降所造成的少量增加外，另有一個突然的增加，增加量可以認為等于側線抽出量。而氣相負荷卻仍然只是平緩地增大。1285、塔頂一、二層塔板之間的氣、液負荷到了塔頂第一層時，進入此塔板的為冷回流（即溫度低于泡點的液體），其變化規律有別于其它塔板。如圖6-42所示，塔頂回流量為L0，溫度為t0，塔頂第一層塔板溫度為t1，而t1>t0

129式中Q1、Q2為第一層、第二層塔板上的回流熱，如果未設中段循環回流，Q1等于全塔回流熱。

若相鄰兩層塔板的溫降不大，回流熱的增長不多，液相組成和蒸發潛熱變化不會顯著。可近似認為：t1≈t2Q1≈Q2hVL0,t1≈hLL1,t2

但是，明顯地有t0＜t1，所以比較L1、L0兩式有：L1＞L0∵V1＝D＋S＋L0kmol/hV2＝D＋S＋L1kmol/h∴V2＞V1沿塔高自下而上，氣液相回流逐板增大，至第二層板上達到最大，而到第一層板上則有一個明顯的突降。130

6、石油精餾內汽、液負荷分布規律①從汽化段開始，氣、液負荷沿塔高而逐漸↗；②液相負荷在每經過一個側線抽出板時有一個突增量，突增量等于側線抽出量；而氣相負荷仍然平緩↗；③氣、液相負荷在塔頂第一塊板和第二塊板之間達到最大值，越過塔頂第一塊板后，氣、液負荷急劇↙。131石油精餾內汽、液負荷分布規律

——實線是無中段回流；虛線是有中段回流液相回流汽相負荷汽（液）相負荷132五、回流方式1、冷回流(1)方式：將部分塔頂產品以過冷液體狀態打入塔頂，提供塔內回流，保證產品質量。冷回流入塔后，吸熱升溫氣化，再從塔頂引出。133(2)特點：冷回流的吸熱量＝全塔總剩余熱(回流熱)回流熱一定，冷回流溫度↙，用量↙。一般汽油的冷回流溫度為30～40℃。2、熱回流(1)方式：如圖所示。塔有部分冷凝器，將塔頂蒸氣部分冷凝成液體作回流。(2)特點：回流溫度＝塔頂溫度。1343、塔頂二級冷凝冷卻(1)方式二級冷凝冷卻方式如圖所示(2)回流量回流溫度：熱回流＞二級冷凝冷卻＞冷回流回流量：熱回流＞二級冷凝冷卻＞冷回流第一級油氣和水蒸氣基本上被冷凝冷卻，這里集中了絕大部分的熱負荷，由于傳熱溫差大，即熱源比冷源的溫度高得多，因此傳熱在面積不會太大。在第二級冷凝冷卻中，僅冷卻產品部分，雖然傳熱溫差小，但其熱負荷占總熱負荷的比例小，所以總起來看，二級冷凝冷卻所需的總傳熱面積要比一級冷凝冷卻小。

缺點：返回塔頂的是熱回流，也就是說返回溫度比一級冷凝冷卻時高，因而造成內回流量增大，另外流程也更復雜135136

上述兩種回流方式都是從塔頂取走回流熱量，僅用這種回流取熱方式的不利因素：塔頂餾出物溫度低，帶出的熱量很難回收利用，但卻需要很大的冷凝冷卻設備（如空冷、水冷等）造成塔內上下汽液相負荷分布不均勻，影響了塔的處理量采用循環回流與塔頂回流相結合可以彌補上述不足1372．塔頂循環回流塔頂循環回流從塔內抽出經冷卻至某個溫度再送回塔中，物流在整個過程中都是處于液相，而且在塔內流動時一般也不發生相變化，它只是在塔里塔外循環流動，借助于換熱器取走回流熱。

循環回流的量可由下式計算：138為了保證塔內精餾過程的正常進行，在采用循環回流時必須在循環回流的出入口之間增設2～3塊換熱塔板，以保證其在流入下一層塔板時能達到要求的相應的溫度。塔頂循環回流主要是用在以下幾種情況：①塔頂回流熱較大，考慮回收這部分熱量以降低裝置能耗。②塔頂餾出物中含有較多的不凝氣(例如催化裂化主分餾塔)③要求盡量降低塔頂餾出線及冷凝冷卻系統的流動壓降，以保證塔頂壓力不致過高(如催化裂化主分餾塔)，或保證塔內有盡可能高的真空度(例如減壓精餾塔)。優點：①有利于熱量的回收，減少塔頂換熱設備的負荷；②可減少塔頂餾出管線的流動壓降。缺點：降低了塔的分餾能力1403．中段循環回流循環回流如果設在精餾塔的中部，就稱為中段循環回流。石油精餾塔采用中段循環回流主要是出于以下兩點考慮：①在塔的中部取走一部分回流熱，從而使全塔沿塔高的氣、液相負荷分布比較均勻。②石油精餾塔的回流熱數量很大，合理回收利用.對常壓塔，中段回流取熱量一般以占全塔回流熱的40％～60％為宜。141設置中段循環回流時，還須考慮以下幾個具體問題：①中段循環回流的數目：對有三、四個側線的精餾塔，用兩個中段回流；對只有一、二個側線的塔，以采用一個中段回流為宜。塔頂和一線之間，一般不設中段回流。②中段循環回流進出口的溫差：國外采用的溫差常在60～80℃上下，國內則多用80—120℃。③中段循環回流的進出口位置。中段回流的進塔口一般設在抽出口的上部。在兩個側線之間。142優點：使塔內汽、液相負荷分布均勻可以更加合理地利用回流熱量不足：①流程復雜，設備投資增加；②降低了塔板效率；③流體輸送量大，動力消耗增加設計塔：可以減小塔徑正在生產的塔：可以提高處理量是原油換熱的主要熱源143有中段循環回流的塔內汽液相負荷液相回流汽相負荷汽（液）相負荷144六、操作條件的確定⒈操作壓力原油常壓精餾塔的最低操作壓力最終是受制于塔頂產品接受罐的溫度下的塔頂產品的泡點壓力。為了克服塔頂流出物流經管線和設備的流動阻力，常壓塔頂的壓力應稍高于產品接受罐的壓力。在確定塔頂產品接受罐或回流罐的操作壓力后，加上塔頂流出物流經管線、管件和冷凝冷卻設備的壓降即可計算得塔頂的操作壓力。根據經驗，通過冷凝器或換熱器殼程包括連接管線在內的壓降一般約為0.02MPa，使用空冷器時的壓降可能稍低些國內多數常壓塔得塔頂操作壓力大約在0.13～0.16MPa之間。145塔頂操作壓力確定后，塔的各部位的操作壓力也隨之可以計算的。塔的各部位的操作壓力與油氣流經塔板時所造成的壓降有關。油氣由上而下流動，故塔內壓力又下而上逐漸降低。由加熱爐出口經轉油線到精餾塔汽化段的壓力降通常為0.034MPa，因此，由汽化段的壓力即可推算出爐出口壓力。146①塔頂塔頂壓力在數值上等于回流罐的壓力再加上塔頂流出物流經管線的壓降和冷凝冷卻設備的壓降P頂=P回流罐+ΔP管線+ΔP冷在我國，塔頂壓力一般在1.3～1.6atm之間②塔內塔內壓力＝塔頂壓力＋塔板的壓力降1472．操作溫度塔頂溫度為塔頂油氣分壓下產品的露點溫度各側線抽出板溫度為側線板油氣分壓下產品的泡點溫度汽化段溫度為在汽化段油氣分壓下，汽化率為eF時的溫度塔底溫度為在塔底油氣分壓下塔頂產品的泡點溫度計算各點溫度需綜合運用熱平和相平兩個工具采用試差法149先假設某處溫度為t，做熱平衡以求得該處的回流量和油氣分壓，再利用相平衡關系——平衡汽化曲線，求得相應的溫度(泡點、露點或一定氣化率的溫度)。與t的誤差應小于1%，否則須另設溫度t，重新計算直至達到要求的精度為止。假設溫度的初值：①在塔內有水蒸氣存在的情況下，常壓塔頂汽油蒸氣的溫度可以大致定為該油品的恩氏蒸餾60%點溫度。②當全塔汽提水蒸氣用量不超過進料量的12%時，側線抽出板溫度大致相當于該油品的恩氏蒸餾5%點溫度。150各部位操作溫度⑴汽化段溫度汽化段溫度就是進料的絕熱閃蒸溫度。已知汽化段和爐出口的操作壓力，而且產品總收率或常壓塔拔出率和過汽化度、汽提蒸氣量等也已確定，就可以算出汽化段的油氣分壓。進而可以作出進料（在常壓塔的情況下即為原油）在常壓下的、在汽化段油氣分壓下的以及爐出口壓力下的三條平衡汽化曲線，如圖7—15。根據預定的汽化段中的總汽化率，由該圖查得汽化段溫度，由和可算出汽化段內進料的焓值。在汽化段內發生的是絕熱閃蒸過程。如果忽略轉油線的熱損失，則加熱爐出口處進料的焓應等于汽化段內進料的焓。加熱爐出口溫度必定高于汽化段溫度，而爐出口處汽化率則必然低于汽化段的汽化率。151⑵塔底溫度一般均采用經驗數據。原油蒸餾裝置的初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低5～10℃℃⑶側線溫度側線抽出溫度應該是未經汽提的側線產品在該處的油氣分壓下的泡點溫度。側線溫度的計算要用猜算法。先假設側線溫度，作適當的隔離體和熱平衡，求出回流量，算得油氣分壓，再求得該油氣分壓下的泡點溫度。應與假設的相符，否則重新假設，直至達到要求的精度為止。這里要說明兩點：①計算側線溫度時，最好從最低的側線開始，這樣計算比較方便。②為了計算油氣分壓，所謂的側線產品的油氣分壓即是指該處內回流蒸氣的分壓。152⑷塔頂溫度塔頂溫度是塔頂產品在其本身油氣分壓下的露點溫度。算出油氣分壓后，求出塔頂產品在此油氣分壓下的露點溫度，以此校核所假設的塔頂溫度。原油初餾塔、常壓塔的塔頂不凝氣量很少，可忽略不計。忽略不凝氣以后求得的塔頂溫度較實際塔頂溫度約高出3％，可將計算所得的塔頂溫度乘以系數0.97作為采用的塔頂溫度。在確定塔頂溫度時，應同時校核水蒸氣在塔頂是否會冷凝。若水蒸氣的分壓高于塔頂溫度下水的飽和蒸氣壓，則水蒸氣就會冷凝。153⑸側線汽提塔塔底溫度當用水蒸氣汽提時，汽提塔塔底溫度比側線抽出溫度約低8～10C，有的也可能低得更多些。當需要嚴格計算時，可以根據汽提出的輕組分的量通過熱平衡計算求取。當用再沸提餾時，其溫度為該處壓力下側線產品的泡點溫度，此溫度有時可高出該側線抽出板溫度十幾度。1543．汽提水蒸氣用量

石油精餾塔的汽提蒸汽一般都是用溫度為400～450℃的過熱水蒸氣(壓力約為0．3MPa)，用過熱蒸氣的主要原因是防止冷凝水帶入塔內。側線產品汽提的目的主要是驅除其中的低沸組分，從而提高產品的閃點和改善分餾精確度；常壓塔底汽提主要是為了降低塔底重油中350℃以前餾分的含量以提高直餾輕質油品的收率，同時也減輕了減壓塔的負荷，減壓塔底汽提的目的則主要是降低汽化段的油氣分壓，從而在所能達到的最高溫度和真空度之下盡量提高減壓塔的拔出率。155第四章減壓蒸餾塔根據生產任務的不同，減壓塔可分為潤滑油性和燃料型兩種。在一般情況下，無論是哪種類型的減壓塔，都要求有盡可能高的拔出率。減壓蒸餾的核心設備是減壓精餾塔和它的抽真空系統。一、減壓蒸餾塔的工藝特征

156減壓塔也是一個復合塔和不完全塔塔頂設有抽真空系統采用塔頂循環回流，盡量減少餾出管線及冷卻系統的壓降采用低壓降的塔板和較少的塔板數，以降低從汽化段到塔頂的流動壓降對于濕式減壓蒸餾，塔底采用大蒸汽量汽提控制減壓爐出口溫度，從而減少裂化反應

157其它特征：

塔徑大，采用多個中段回流底部縮徑，防止結焦塔底標高高塔底液面與熱油泵之間的高度差應大于10米設破沫網

158對減壓塔的基本要求是在盡量避免油料發生分解反應的條件下盡可能多地拔出減壓餾分油。做到這一點的關鍵在于提高汽化段的真空度，為了提高汽化段的真空度，除了需要有一套良好的塔頂抽真空系統外，一般還采取以下幾種措施：159①降低從汽化段到塔頂的流動壓降。這一點主要依靠減少塔板數和降低氣相通過每層塔板的壓降。②降低塔頂油氣流出管線的流動壓降。現代減壓塔塔頂都不出產品，塔頂管線只供抽真空設備抽出不凝氣之用，采用塔頂循環回流而不采用塔頂冷回流。③一般的減壓塔塔底汽提蒸汽用量比常壓塔大，其主要目的是降低汽化段中的油氣分壓。當汽化段的真空度比較低時，要求塔底汽提蒸汽量較大。近年來，少用或不用汽提蒸汽的干式減壓蒸餾技術有較大的發展。160④減壓塔汽化段溫度并不是常壓重油在減壓蒸餾系統中所經受的最高溫度，此最高溫度的部位是在減壓爐出口。為了避免油品分解，對減壓爐出口溫度要加以限制，在生產潤滑油是不得超過395℃，在生產裂化原料是不超過400～420℃，同時在高溫爐管內采用較高的油氣流速以減少停留時間。⑤縮短渣油在減壓塔內的停留時間。塔底減壓渣油是最重的物料，如果在高溫下停留時間過長，則其分解、縮合等反應會進行的比較顯著。其結果，一方面生成較多的不凝氣使減壓塔的真空度下降；另一方面會造成塔內結焦。因此，減壓塔底部的直徑常常縮小以縮短渣油在塔內的停留時間。⑥采用較大的塔板直徑⑦采用較大的塔板間距⑧提高塔座162除了上述為滿足“避免分解、提高拔出率”這一基本要求而引出的工藝特征外，減壓塔還由于其中的油、氣的物性特點而反映出另一些特征。①在減壓下，油氣、水蒸氣、不凝氣的比容大，比常壓塔中油氣的比容要高出十余倍。盡管減壓蒸餾時允許采用比常壓塔高的多（通常約兩倍）的空塔線速，減壓塔的直徑還是很大。為此，減壓塔一般采用多個中段循環回流，常常是在每兩個側線之間都設中段循環回流。這樣做也有利于回收利用回流熱。163②減壓塔處理的油料比較重、粘度比較高，而且還可能含有一些表面活性物質。加之塔內的蒸氣速度又相當高，因此蒸氣穿過塔板上的液層時形成泡沫的傾向比較嚴重。為了減少攜帶泡沫，減壓塔內的板間距比常壓塔大。加大板間距同時也是為了減少塔板數。此外，在塔的進料段和塔頂都涉及了很大的氣相破沫空間，并設有破沫網等設施。由于上述各項工藝特征，從外形來看，減壓塔比常壓塔顯得粗而短。此外，減壓塔的底座較高，塔底液面與塔底油抽出泵入口之間的高差在10m左右，這主要是為了給熱油泵提供足夠的灌注頭。2、潤滑油型減壓塔的工藝特征

164為后續加工過程提供潤滑油料粘度合適、殘炭值低、色度好，餾程要窄有4～5個側線，需要汽提除具有減壓塔的共同特征外，其他工藝特征與常壓塔相似165

潤滑油型減壓塔的工藝特征潤滑油型減壓塔為后續的加工過程提供潤滑油料，對潤滑油型減壓塔的分餾精確度的要求與原油常壓分餾塔差不多，故它的設計計算也與常壓塔大致相同。與常壓塔區別：1.兩個側線餾分之間的塔板數比常壓塔少；2.側線抽出板采用升氣管式抽出板；3.中段回流采用圖6-50兩種形式；4.減壓塔各點溫度的確定與常壓塔不同由于減壓下餾分之間的相對揮發度較大，而且減壓塔內采用較大的板間距，故兩個側線餾分之間的塔板數比常壓塔少，一般3～5塊塔板即能滿足要求。有的減壓塔的側線抽出板采用升氣管式（或稱煙囪形）抽出板。這種抽出板形式對于集油和抽油操作比較好，但是它沒有精餾作用，其壓降約為0.13～0.26kPa。166167中段回流可以采用圖6-50(a)的形式，也可以采用圖6-50(b)的形式，后者是把中段回流抽出與側線抽出結合在一起，這樣可使塔板效率受循環回流的影響小些，以減少由于中段回流而加設