2024/10/27石油煉制工程1第六章石油蒸餾CrudeoilDistillation2024/10/27石油煉制工程2基本途徑一般為：將原油先按不同產品的沸點要求，分割成不同的直餾餾分油，然后按照產品的質量標準要求，除去這些餾分油中的非理想組分；或者通過化學反應轉化，生成所需要的組分，進而得到一系列合格的石油產品煉油廠首先必須解決原油的分割和各種石油餾分在加工過程中的分離問題。蒸餾分離技術是石油表征和石油加工最適宜的分離方法,也是一種常用的最經濟和最容易實現的分離手段

原油

產品？

幾乎所有煉油廠中原油的第一個加工過程就是蒸餾（俗稱為龍頭），例如拔頂蒸餾和常減壓蒸餾等。所謂原油一次加工，即指原油蒸餾而言。

①石油體系的特殊性石油體系是一個復雜體系，不能采用常規明確組分的方法描述，但主體屬于烴類體系，各餾分之間存在著顯著的沸點差，因此在石油加工過程中，采用各種條件性的蒸餾實驗數據來表征和評價石油餾分的構成，例如TBP，ASTMD2886等；②石油產品的特殊性石油產品并非要求純組分，而是一個餾程范圍，也采用條件性的蒸餾實驗數據和各種油品指標進行控制，如ASTMD86，D1160等。需要注意：一般石油蒸餾過程的產品其要求主要為一個餾程范圍，產品的構成只要處于這個范圍內并能保證其它煉油指標就屬于合格產品，這一點與化工產品略有不同，同時也使得石油蒸餾過程具有更大的靈活性；③石油蒸餾的特殊性迄今為止蒸餾是技術成熟度和應用成熟度最高的工業分離技術，具有相對堅實的理論基礎和工程經驗積累。石油蒸餾過程及原理與常規多組分蒸餾完全相同，但不同的是其構型上經常是多種分離過程的耦合，主要是氣液物理分離過程的解吸或吸收過程，也涉及到水蒸氣汽提過程，這使得石油蒸餾過程具有自身的特點。2024/10/27石油煉制工程32024/10/27石油煉制工程4第一節蒸餾概述蒸餾原理：從中文字面上理解，“蒸”意為加熱蒸發，“餾”意味著將加熱氣化的氣相冷凝。由于體系間相對揮發度（或沸點）的差異，蒸發的氣相和未蒸發的液相間存在著組成的差異，從而使體系實現了分離。在煉油過程中，蒸餾技術應用于石油評價、產品表征、加工過程各個環節，操作方式也多種多樣，但從蒸餾原理和操作方式上討論，可以把它們歸納為連續操作的閃蒸（平衡蒸餾）、間歇操作的簡單（間歇）蒸餾、精餾和水蒸氣蒸餾（汽提）。2024/10/27石油煉制工程5

置于密閉容器中的液體，在一定溫度下，蒸發和冷凝同時存在，開始時蒸發速度大于冷凝速度，隨著蒸發出的分子數增加，冷凝速度相應也增大，此過程進行到最后，蒸發速度等于冷凝速度，達到動態平衡，此狀態即為氣-液相平衡狀態。2024/10/27石油煉制工程6氣液相平衡的特征：氣相和液相溫度相等。處于氣-液相平衡狀態的氣體和液體分別稱為飽和蒸氣和飽和液體。飽和蒸氣具有的壓力稱為飽和蒸氣壓。氣相和液相中的組成保持穩定，每一組分在汽液相中的化學位相等，不再變化。混合物各組成同時存在于氣-液兩相中，每一組分都處于平衡狀態不同的外界條件，可以建立不同的相平衡狀態

對于石油餾分，在一定的溫度和壓力下，保持石油餾分氣、液兩相共存，而且氣、液兩相的相對量（汽化率）和兩相中的各組分都不再發生變化，這時該石油餾分達到了氣、液平衡狀態泡點和露點：2024/10/27石油煉制工程7在一定壓力下，加熱油品，當其溫度升高到某一數值時，油品開始氣化，油品剛剛出現第一個氣泡并保持相平衡狀態時的溫度，稱為泡點溫度，或稱為平衡氣化0%溫度

繼續升高溫度使油品不斷氣化，當油品剛剛全部氣化并保持相平衡時的溫度，稱為露點溫度，也稱為平衡氣化100%的溫度。

處于泡點狀態時的液體是飽和液體，而處于露點狀態時的氣體是飽和氣體。純物質，在一定壓力下，泡點溫度與露點溫度相等，也就是它的沸點。對于混合物，混合物的泡點溫度低于露點溫度。

高于露點溫度的氣體為過熱氣體，低于其泡點溫度，稱為過冷液體

2024/10/27石油煉制工程81．閃蒸—平衡氣化閃蒸過程的原料條件必須要保證原料進入閃蒸罐（塔）后形成氣、液混相區。在閃蒸過程中，氣、液兩相有足夠的空間和時間密切接觸，達到了平衡狀態，則稱為平衡汽化，由于傳質過程大部分發生在氣液接觸的瞬間（對于粘度不高的體系在90％以上），因而閃蒸過程可以近似地按相平衡來處理。閃蒸是連續操作的一次氣化過程，有多種操作方式：減壓閃蒸、等溫閃蒸、等壓閃蒸、等焓閃蒸等。閃蒸過程一般有平衡氣化和平衡冷凝兩情況。前者進料為液相，需要加熱；而后者進料為氣相，需要冷凝。

氣相產物中含較多的低沸點組分，液相產物中含較多的高沸點組分。但所有組分都同時存在于氣、液相中

2024/10/27石油煉制工程9閃蒸過程最大的分離能力為熱力學一次相平衡，因此閃蒸過程的分離效果十分有限，并且氣相中輕組分的濃度與液相中之差隨著氣相的產量增加而降低。氣相中輕組分濃度最高點為閃蒸在泡點操作，濃度最低點為露點操作。前者氣相產率為零，而后者氣相產率與進料量相等，但濃度與進料相同，無分離效果。平衡閃蒸要達到一定的分離效果，其操作溫度必須介于泡點和露點之間。閃蒸過程的核心矛盾是分離效果與產率間的矛盾，控制不同的加（取）熱量就可以合理地控制產品的組成與產量間的關系。2024/10/27石油煉制工程102．簡單蒸餾—漸次氣化

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，液體開始氣化，生成微量蒸氣。生成的蒸氣當即被引出并冷凝冷卻后收集起來，同時液體繼續加熱，繼續生成蒸氣并被引出。這種蒸餾方式稱作簡單蒸餾或微分蒸餾

2024/10/27石油煉制工程11在整個簡單蒸餾過程中，所產生的一系列微量蒸氣的組成是不斷變化的，最初得到的蒸氣含輕組分最多，隨著加熱溫度的升高，相繼形成的蒸氣中輕組分的濃度逐漸降低，而殘存液相中重組分的濃度則不斷增大從本質上看，簡單蒸餾過程是由無數次平衡汽化所組成的，是漸次氣化過程，簡單蒸餾的分離精確度要高于平衡汽化。在相同的蒸餾終溫（液相組成相同）下，簡單蒸餾的餾出物輕組分的濃度會較平衡蒸餾略高，但氣相收率略低。簡單蒸餾是一種間歇過程，基本上無精餾效果，分離程度也不高，多用于實驗室或小型裝置濃縮物料或粗略分割油料的一種間歇操作蒸餾方法測定油品餾程的恩氏蒸餾就可以近似看作是簡單蒸餾2024/10/27石油煉制工程12恩氏蒸餾中蒸發的氣相經過蒸餾儀器空間需要一定的時間，不能在生成的一瞬間立即被引出，而且蒸餾瓶頸壁上也有少量蒸氣會冷凝而形成回流，因此，只能把它看作是近似的簡單蒸餾。

2024/10/27石油煉制工程133．多級閃蒸及精餾閃蒸過程由于分離能力有限，不能滿足絕大多數工業過程的要求。為了達到更高的分離要求，最直接的方法是進行多級閃蒸。對第一級閃蒸出的氣相部分冷凝，進入新的一級閃蒸罐，就可以獲得輕組分濃度更高的餾出液產品；同樣對第一級閃蒸的液相繼續加熱部分氣化，進入新的一級閃蒸罐，就可以獲得輕組分濃度更低的殘液產品，依次類推，就可以構建出滿足分離要求的多級閃蒸過程。多級閃蒸的優點在于可以依據分離要求，通過增加級數，容易地達到較高的分離要求，但缺點是每增加一級必定增加一個副產物，造成最終產品收率的降低。（1）多級閃蒸(a)多級閃蒸

2024/10/27石油煉制工程14解決多級閃蒸產品收率低的問題，可行的方法就是將不能做為產品的副產物回注到相鄰的上游級，構成多級回流閃蒸，其中有進料的級稱為進料級多級回流閃蒸，可以將一股原料分離成兩個產品，而無其它副產物，并且產品的質量要求可以通過增加級數容易達到；在進料級以上的各級閃蒸操作為平衡冷凝，每級間需要一個冷凝器；在進料級以下的各級閃蒸操作為平衡氣化，每級間需要一個加熱器。多級回流閃蒸雖然徹底地解決了多級閃蒸的副產物問題，將一股進料分成了兩個產品，然而在相鄰級間大量物料回流循環，造成能耗（加熱和冷凝兩方面）的大幅度增加。

(b)多級回流閃蒸

2024/10/27石油煉制工程15對于需要級數較少的分離過程，這種構型工程實現較為容易，如果需要的級數極多時，過程較為復雜，并且投資高、占地面積大、控制結點數極多，工程實現十分困難。

要提高回流閃蒸過程的技術經濟性，必須對現有流程進行深度簡化。簡化的關鍵是去除部分或全部的級間換熱器，采用兩相直接接觸換熱，不僅會大幅度提高換熱效率，減少設備投資，同時可簡化生產流程、減小占地面積。

按照熱量平衡，對于確定的分離體系，在進料條件、產品要求和級數確定的情況下，平衡冷凝段和平衡氣化段所需的熱負荷是確定的，并且兩者間有固定的關系。

在平衡冷凝段，下游級的溫度較相鄰上游級低，而在平衡氣化段，下游級的溫度較上游級更高，構成了各級溫度具有單調變化的特點。若提高某下游級的液相（氣）回流量，則可以提供更多的冷凝(加熱)負荷，則可以抵消該級的進料冷凝（加熱）器所需的熱負荷。

2024/10/27石油煉制工程16提供熱負荷的方式可以在任何級分別進行，也可以在最下游級總體設置。前者更有利于不同溫位冷、熱公用工程資源的利用，但過程較為復雜。而后者即為常規的精餾過程。2024/10/27石油煉制工程17（2）精餾精餾可分為連續式和間歇式兩種沿精餾塔高度建立了兩個梯度：自塔底至塔頂逐級下降的溫度梯度氣、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

2024/10/27石油煉制工程18在第N塊塔板上相接觸的兩相：由第N+1塊塔板上升的氣相溫度要高于從第N-1塊塔板下來的液相溫度；由第N+1塊塔板上升的氣相中的輕組分濃度要低于從第N-1塊塔板下來的液相中的輕組分濃度。氣、液兩相在接觸前處于氣液兩相不平衡狀態，形成相間推動力n

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間差別，因此氣、液兩相在接觸前處于不平衡狀態，形成相間推動力，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氣相輕組分，在塔底得到較純的液相重組分。

精餾的分離效果要遠遠優于平衡汽化和簡單蒸餾2024/10/27石油煉制工程19精餾的實質：氣、液兩相進行連續多次的平衡汽化和平衡冷凝精餾過程由兩段構成，進料段以上的塔段稱為精餾段，屬于平衡冷凝過程，精餾段的產品為餾出產品；進料段以下為提餾段，屬于平衡氣化過程，提餾段的產品為逐級蒸發后的剩余物料。精餾段和提餾段內，分別裝有提供氣、液兩相接觸、傳熱和傳質的塔內件（替代多級回流閃蒸的閃蒸罐），有塔板或填料兩類，前者溫度和濃度隨塔高離散變化，而后者連續變化。塔內件是精餾塔沿塔高建立溫度梯度和濃度梯度的接觸設施，為傳質過程的實現提供相界面積，是精餾過程得以進行的必要條件。

2024/10/27石油煉制工程20為了實現精餾段的逐級冷凝，在精餾段的塔頂必須設有冷凝器，冷凝液部分做產品，剩余部分全部作為回流，回注到塔頂板，為精餾段的分離提供冷源，其中回流熱必須保證精餾段內各級有冷凝過程發生。為了實現提餾段實現逐級氣化，在提餾段底部必須設置一個加熱器，稱為再沸器，將提餾段的產品全部和部分加熱氣化，產生的氣相回注到精餾塔塔底板下部，為提餾段逐級氣化提供熱源，同樣，提供的氣相回流熱必須保證提餾段各級發生氣化。

2024/10/27石油煉制工程21回流熱包含著回流溫度和回流量兩方面。不同的回流溫度決定了回流量的大小，采用何種回流溫度取決于工藝要求和溫度控制的難度等方面氣相和液相回流量都屬于工藝條件。為了實現精餾塔的全部工藝條件與加工量無關的特點，精餾塔的氣相和液相回流的量分別用回流比和再沸比來表示，其定義分別為回流量與相應產品量之比。精餾塔塔頂的溫度為塔頂氣相組成和壓力下的露點溫度，塔底溫度為塔底液相組成和壓力下的泡點溫度。由于塔頂和塔底組成分別為最輕和最重、壓力最低和壓力最高，因而塔底溫度高于塔頂溫度。2024/10/27石油煉制工程22再沸器的操作完全符合平衡氣化的條件，具有一個理論級的分離能力；塔頂冷凝器為全凝器時，相當于泡點操作，無分離能力，而當塔頂冷凝器在泡、露點之間操作時，有氣相和液相兩個產品，符合平衡冷凝操作的條件，計入一個理論級。進料條件和產品要求決定了精餾塔的全塔物料平衡，從而規定了塔頂和塔底的流量和組成。為了實現該過程，在確定的回流條件下，精餾段和提餾段所需的理論板數是確定的，其中回流的量越大所需的總理論板數越少，反之回流的量越小所需的總理論板數越多。2024/10/27石油煉制工程23因此設計的回流量大小是平衡精餾塔的操作投資和設備投資對總投資影響的關鍵變量，存在著一個最優的操作回流量。

受全塔熱平衡的限制，在進料條件和產品要求確定的情況下，精餾塔的回流比和再沸比有一個固定的關系，當精餾塔操作回流比發生變化，再沸比相應也需要相應變化，因此精餾塔的設計僅需要考慮回流比。2024/10/27石油煉制工程24

在前面的內容中涉及到了蒸餾、精餾和分餾三個專業名詞，對于其區別特作如下說明。蒸餾是指廣義的概念，強調加熱和冷凝操作的分離過程，可以是半塔，可以是全塔,可以是連續操作，也可以是間歇操作等等，可以單級，也可以是多級；精餾強調多級，泛指可獲得高純產品的全塔，塔底必須有冷凝器，塔頂必須有再沸器，在漢語中，大多數情況下蒸餾與精餾可以混用，而分餾主要強調蒸餾過程的產品為一個餾程范圍，其中也有一些工程中的習慣用法，例如氣體分餾裝置，實際上該裝置中全部由精餾塔構成。2024/10/27石油煉制工程252024/10/27石油煉制工程26第二節石油體系的表征及其氣--液平衡

石油是烴類的復雜混合物，所含組分眾多，而且往往含有某些非烴組分，測定其準確組成極為困難，所以對石油的特征化可采用標準化蒸餾方法進行表征，目前國際上通用的方法由美國材料試驗協會（ASTM）制定。最常用的石油特征化實驗室蒸餾方法有三種：恩氏蒸餾（ASTM）、實沸點蒸餾（TBP）和平衡氣化（EFV），三種蒸餾方法所得結果既可用餾分組成數據表示，也可用蒸餾曲線（餾出溫度－餾出體積百分率）表示。利用三種曲線之間的關系，得出石油的泡點、露點以及一系列平衡氣化溫度與餾出體積分數之間的關系，從而為工藝計算提供基礎數據。

2024/10/27石油煉制工程272024/10/27石油煉制工程28一、石油及石油餾分的蒸餾曲線

1.恩氏蒸餾曲線恩氏蒸餾(ASTMD86)是一種簡單蒸餾，它是以規格化的儀器和在規定的試驗條件下進行的，因而是一種條件性的試驗方法。將餾出溫度（氣相溫度）對餾出量（體積百分率）作圖，即得恩氏蒸餾曲線

恩氏蒸餾的本質是漸次氣化的結果，因而不能表征油品中各組分的實際沸點，但它能反映油品在一定條件下的氣化性能，而且簡便易得，廣泛用于計算油品的部分性質參數，也是油品最基本的物性數據之一。2024/10/27石油煉制工程29

2.實沸點蒸餾曲線實沸點蒸餾是一種實驗室間歇精餾。如果一個間歇精餾設備的分離能力足夠高，則可以得到混合物中各個組分的量及對應的沸點，所得數據在一張餾出溫度一餾出百分率的圖上標繪，可以得到一根階梯形曲線，但這不易做到；實際上，實沸點蒸餾設備是一種規格化的蒸餾設備，規定其精餾柱應相當于十七塊理論板的分離能力，并在規定的試驗條件下進行；石油中相鄰組分的沸點十分接近，而每個組分的含量又很少，故所得石油或油品的實沸點蒸餾曲線是一條連續曲線，它可以大致反映各組分沸點隨餾出量的變化情況；實沸點蒸餾主要用于原油評價，但蒸餾實驗是相當費時間的，為了節省實驗時間，近十幾年出現了用氣相色譜分析來取得石油和石油餾分的模擬實沸點數據的方法（ASTMD2887，D5307）。2024/10/27石油煉制工程30

3.平衡氣化曲線在實驗室平衡氣化設備中，將油品加熱氣化，使氣、液兩相在恒定壓力和溫度下密切接觸一段足夠長的時間后迅速分離，即可測得油品在該條件下的平衡氣化分率。

在恒壓下選擇幾個合適的溫度（一般至少要五個）進行試驗，就可以得到恒壓下平衡氣化率與溫度的關系

根據平衡氣化曲線，可以確定油品在不同氣化率時的溫度（如精餾塔進料段溫度），泡點溫度（如精餾塔側線溫度和塔底溫度），露點溫度（如精餾塔頂溫度）等。

恩氏蒸餾(ASTM)實沸點蒸餾(TBP)平衡氣化(EFV)本質簡單蒸餾間歇精餾平衡氣化測定條件規格化的儀器和在規定的實驗條件下(ASTMD86)規格化蒸餾設備(17塊理論板)中和規定條件下在恒壓、不同溫度（至少5個）下分離效果基本無精餾作用，不能顯示各組分的實際沸點,但能反映油品的汽化性能分離效果好，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用于計算其它物性參數，用于產品質量等主要用于原油評價，反映石油組成的特征化可以確定在不同汽化率下的溫度或某溫度下的汽化率。

2024/10/27石油煉制工程312024/10/27石油煉制工程32

右圖是同一種油品的三種不同的蒸餾曲線。由圖可以看出：就曲線的斜率而言，平衡氣化曲線最平緩，恩氏蒸餾曲線比較陡一些，而實沸點蒸餾曲線的斜率則最大。這種差別正是這三種蒸餾方式分離效率差別的反映，即實沸點蒸餾的分離精確度最高，恩氏蒸餾次之，而平衡氣化則最差。這種差別是由這三種蒸餾的本質所決定的。TBP曲線EFV曲線ASTM曲線4.三種蒸餾曲線的比較2024/10/27石油煉制工程33要得到相同的氣化率，實沸點蒸餾所需溫度最高，恩式蒸餾居中，平衡氣化最低那就是在同樣氣化率的前提下，平衡氣化所需的溫度最低，這樣就減輕了加熱設備的負荷TBP曲線ASTM曲線EFV曲線2024/10/27石油煉制工程345.蒸餾曲線的外推和內插

（1）恩氏蒸餾和實沸點數據的外推和內插

對于ASTMD86數據的內插和外推有兩種基本方法：概率坐標紙法和模型法。對于不太寬的餾分油，其恩氏蒸餾數據（ASTMD86）在正態概率坐標紙上十分接近于一條直線，正態概率坐標紙的橫坐標為正態概率坐標，縱坐標為算術坐標。因此，可以在該圖上標繪出不完整的恩氏蒸餾數據并作出直線，從而內插和外推，求出其他各點的餾出溫度。由于實沸點蒸餾數據與恩氏蒸餾數據趨勢上的一致性，實沸點蒸餾數據在正態概率坐標紙上也接近于一條直線，也可用于數據補缺。2024/10/27石油煉制工程35圖6-9恩氏蒸餾曲線坐標紙2024/10/27石油煉制工程36另一種方法就是采用恩氏蒸餾曲線的數學模型：

式中，a和b

為模型待定參數，t0點表示初餾點的溫度。通過不少于2個點和初餾點數據，應用該模型就可以回歸出待定參數a和b。若無初餾點，則需要3個數據點。

2024/10/27石油煉制工程37（2）實沸點蒸餾曲線的擴展

受到油品分解溫度的限制，原油的常規實沸點（TBP）蒸餾只能達到520℃左右，而蒸餾殘液部分占石油的質量分率是較高的；

在石油相平衡計算中，常將520℃以后的殘余餾分作為1~4個假組分進行計算，并且各種假組分的物性多數都是外推的結果，精度很差，這樣處理對于減壓塔深拔和減壓渣油再加工利用過程中的相平衡計算是不適宜的。現代石油特征化技術的發展，形成了高真空實沸點蒸餾（TBP，1mmHg）、分子蒸餾和氣相色譜模擬蒸餾等諸多新技術，為重質餾分油的深加工提供了可靠的基礎數據，但仍不能進行全餾程TBP蒸餾評價。

2024/10/27石油煉制工程38采用分子蒸餾對石油體系的平衡氣化數據測量可達630℃左右，采用氣相色譜模擬蒸餾技術（ASTMD2887，D5307）雖然能夠達到750℃，但這些技術都不能夠進行餾分物性的進一步測試。中國石油大學重質油國家重點實驗室開發了超臨界流體萃取分餾（SupercriticalFluidExtractionandFractionation，SFEF）石油評價技術，其平均沸點的預測值最高約可達850℃，并可以對各窄餾分的物性進行深入的測試。若將SFEF得到的數據與常規TBP蒸餾數據結合起來，可以得到較為完整的TBP蒸餾數據與物性分布數據。通過對石油TBP數據與SFEF數據的重疊部分進行考察，發現偏差很小，因此SFEF數據可以作為全餾程的TBP數據的重質餾分的補充。

2024/10/27石油煉制工程39二、各種蒸餾曲線的相互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，恩氏蒸餾最小由于各種蒸餾曲線都是特定實驗條件下測試的結果和特殊的石油體系性質，各種蒸餾曲線的換算不可能采用理論方法進行表征，普遍都采用經驗和圖表的方法。

使用這些經驗圖表或關聯模型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

但在工藝過程的設計計算中常常會遇到平衡汽化的問題，例如：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各種蒸餾曲線的相互換算:1．常壓蒸餾曲線之間的相互換算（P189～196）2．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線之間的相互換算（P196～198）3．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線任何換算為常壓蒸餾曲線（P198～200）4．不同壓力下平衡汽化曲線的相互換算（P200～204）2024/10/27石油煉制工程402024/10/27石油煉制工程411．常壓蒸餾曲線的相互換算

(1)常壓恩氏蒸餾曲線和實沸點蒸餾曲線的換算

當恩氏蒸餾溫度超過246℃時，換算時需考慮到熱裂化的影響，須用式進行溫度校正。

式中，D為溫度校正值（加至t上），℃；t為超過246℃的恩氏蒸餾溫度，℃。

常壓下從D86曲線轉換成TBP曲線目前常用的是1987的API方法，該方法不需要進行裂化修正，并且API1987的方法也優于其他的換算方法，為各種商業流程模擬軟件所推薦，參見式。

V%0%10%30%50%70%90%95%a0.9166680.52770.72490.893030.870510.9489750.80079b1.0018681.0900111.0425331.0175601.022591.0109551.035492024/10/27石油煉制工程42tTBP和tD86分別為常壓TBP和ASTMD86溫度，℃。a和b是隨餾出體積變化的常數，數值見表6-1。表6-1常數a、b的值2024/10/27石油煉制工程43（2）常壓恩氏蒸餾曲線和平衡汽化曲線的換算

這類換算可借助于圖6-10和圖6-11進行，適用范圍K=11.8，沸點低于427℃。計算值與實驗值之間的偏差在8.3℃以內。方法：圖6-10將一種蒸餾曲線的50%點溫度換算為另一種曲線的50%點溫度，再將該蒸餾曲線劃分為若干段(如0～10%、10～30%、50～70%、70～90%、90～100%)，用圖6-11將這些溫度段的溫差換算為另一種蒸餾曲線的各段溫差。最后以換算得的50%點為基點，向兩頭推算得曲線的其他溫度點。只是在換算50%點時要用到恩氏蒸餾曲線10～70%的斜率。當恩氏蒸餾數據不全時，可借助于圖6-9的坐標紙來補足所缺數據。該圖橫坐標為正態概率坐標，縱坐標為算術坐標。對于不太寬的餾分，繪出的恩氏蒸餾曲線十分接近于直線。2024/10/27石油煉制工程44圖6-11常壓恩氏蒸餾50%點與平衡氣化50%點換算圖2024/10/27石油煉制工程45圖6-12平衡氣化曲線各段溫差與恩氏蒸餾曲線各段溫差關系圖2024/10/27石油煉制工程46

（3）常壓實沸點蒸餾曲線與平衡汽化曲線的換算

常壓實沸點蒸餾曲線與平衡氣化曲線的換算可以采用圖6-12和圖6-13進行。方法：首先利用圖6-12將實沸點蒸餾曲線的50%點溫度換算為平衡氣化曲線的50%點溫度，再將該蒸餾曲線劃分為若干段(如0～10%、10～30%、50～70%、70～90%、90～100%)，用圖6-13將這些溫度段的溫差換算為另一種蒸餾曲線的各段溫差。最后以換算得的50%點為基點，向兩頭推算得曲線的其他溫度點。只是在換算50%點時要用到實沸點蒸餾10%～30%的溫度差。2024/10/27石油煉制工程47

（4）模擬蒸餾（D2887）曲線和恩氏蒸餾（D86）曲線換算

把每個餾分D2887溫度轉化成相應的D86溫度：

D86和D2887分別為ASTMD86和D2887溫度，oR；tD86和tD2887分別為各餾分體積分率下的D86和D2887溫度，℃；a，b，c為與餾出體積變化相關的常數，見表6-2。2024/10/27石油煉制工程48例6-1：某輕柴油餾分的常壓恩氏蒸餾數據如下：（1）將其換算為實沸點蒸餾曲線；（2）將其換算為平衡氣化曲線；（3）將（1）得到的實沸點蒸餾曲線換算為平衡氣化曲線；（4）假設恩氏蒸餾的50%點沒有測得，用圖6-9和恩氏蒸餾模型計算并比較結果；餾出（體積分數），%01030507090100溫度，℃2392582672742832963062024/10/27石油煉制工程492．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線的相互換算

（1）恩氏蒸餾和實沸點蒸餾的互換使用該圖時假設恩氏蒸餾50%點溫度與實沸點蒸餾50%點溫度相同，只適用于重油。圖6-141.33kPa（10mmHg）恩氏蒸餾與實沸點蒸餾曲線各段溫差換算2024/10/27石油煉制工程50

（2）減壓恩氏蒸餾和平衡汽化曲線的互換圖6-151.33kPa（10mmHg）恩氏蒸餾與平衡氣化50%點換算

使用圖6-15使用圖6-162024/10/27石油煉制工程51圖6-161.33kPa（10mmHg）恩氏蒸餾與平衡氣化曲線段溫差換算2024/10/27石油煉制工程52（3）減壓實沸點蒸餾和平衡汽化曲線互換使用圖6-17使用圖6-18圖6-171.33kPa（10mmHg）實沸點蒸餾與平衡氣化50%點換算2024/10/27石油煉制工程53圖6-181.33kPa（10mmHg）實沸點蒸餾與平衡氣化曲線段溫差換算2024/10/27石油煉制工程54

這套換算圖表是根據若干重殘油的實驗數據歸納而得，當然只適用于重殘油。據校驗，使用這些圖表換算的誤差約在14℃以內，其用法同常壓實沸點蒸餾曲線與平衡汽化蒸餾曲線的換算圖的用法相似。例6-3已知某石油餾分在10mmHg殘壓下恩氏蒸餾（ASTMD1160）數據如下：(P198)餾出（體積分數），%1030507090溫度，℉300400475550650確定它在10mmHg和760mmHg下的實沸點（TBP）蒸餾曲線。圖6-142024/10/27石油煉制工程553．減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)蒸餾曲線換算為常壓蒸餾曲線

這類換算可以分為以下幾種情況：減壓實沸點蒸餾曲線換算成常壓實沸點蒸餾曲線（見圖6-19和圖6-20）減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)恩氏蒸餾曲線換算為常壓實沸點蒸餾曲線2024/10/27石油煉制工程56蒸餾曲線換算可分兩步：1.33kPa(殘壓10mmHg)恩氏蒸餾曲線換成1.33kPa實沸點蒸餾曲線見圖6-14；1.33kPa實沸點蒸餾曲線換算成常壓實沸點蒸餾曲線，用本節3①方法2024/10/27石油煉制工程57減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)恩氏蒸餾曲線換算為常壓恩氏蒸餾曲線

減壓1.33kPa(殘壓10mmHg)恩氏蒸餾曲線換算為常壓實沸點蒸餾曲線，見本節3②；常壓實沸點蒸餾曲線換算成常壓恩氏蒸餾曲線，見本節1①

2024/10/27石油煉制工程584．不同壓力下平衡汽化曲線的相互換算(1)常壓平衡氣化曲線換算為壓力下平衡氣化曲線這種換算需借助于石油餾分的

p-T-e

相圖，見圖6-21（P201)。此圖的縱坐標是壓力的對數，橫坐標是溫度的對數。如果將一種石油餾分在幾個不同的壓力下的平衡氣化數據標繪在這種坐標紙上，就會發現不同壓力下同樣氣化百分數的的各點可以連成直線，而且這一束不同的氣化百分數的p-T線會聚于一點，這一點稱為焦點。基于這種特性，只要能確定該石油餾分的焦點，再有一套常壓平衡氣化數據，就可以作出該油品的p-T-e相圖。從而可以讀出不同壓力下的平衡氣化數據。

2024/10/27石油煉制工程59圖6-21石油餾分的p-T-e相圖焦點并沒有實際意義，石油餾分的p-T-e相圖中的焦點只不過是由實驗數據制作的不同氣化率e的幾條p-T線的會聚點，它并不是臨界點。本法只適用于臨界溫度以下的溫度不適用于求定減壓下的平衡汽化數據當采用的常壓平衡氣化數據為實驗值，誤差一般在11℃以內2024/10/27石油煉制工程601確定焦點溫度和焦點壓力：由臨界溫度和臨界壓力及體積平均沸點查經驗圖6-22（P201，焦點溫度）和圖6-23（P202，焦點壓力）結合常壓下的平衡汽化曲線作出

P-T-e相圖確定不同壓力下的平衡汽化曲線P-T-e相圖的用途：知道兩個參數可以根據圖表求第三參數2024/10/27石油煉制工程61例6-4已知某石油的常壓平衡氣化數據如下：氣化（體積分數），%10305070溫度，℃302.5405.0492.0579.5

其他性質為：相對密度＝0.9459；特性因數K＝11.7；體積平均沸點＝468.5℃；恩氏蒸餾曲線10%～90%的斜率＝6.0℃/%；臨界溫度＝638℃；臨界壓力＝2.72MPa，求該石油在220kPa下的平衡氣化數據。解：由圖6-22和圖6-23確定，焦點溫度＝638+32＝670（℃）圖6-22

焦點壓力＝2.72+0.78＝3.5（MPa）圖6-23在p-T-e相圖坐標紙上標出焦點和常壓平衡氣化的各點，聯成一組p-T-e直線，即得該石油的p-T-e相圖，見圖6-21。由圖可讀得220kPa的平衡氣化數據氣化（體積分數），%10305070溫度，℃3564485156052024/10/27石油煉制工程622024/10/27石油煉制工程63（2）常壓與減壓下平衡汽化曲線的換算

常壓平衡汽化曲線與減壓平衡汽化曲線的換算以及減壓下不同壓力平衡汽化曲線的換算用圖6-24。由圖查得所需殘壓下平衡汽化50%的溫度(或30%溫度)然后假設減壓下平衡汽化曲線各線段溫度差不隨壓力而變化，從而推算出其他各點溫度。誤差一般不超過14℃例6-5（P203）2024/10/27石油煉制工程64關于各種蒸餾曲線換算需注意幾點:所以換算方法和圖表都是根據實驗數據歸納得到，是經驗性；使用時必須注意這些圖表和方法的適用范圍和可能帶來的誤差；經驗圖表的基礎數據大都來源于外國原油，有時會遇到不能反映我國某些原油性質特點的情況；換算圖表一般都是以體積分數來表示收率在進行工藝計算時，應力求采用實際的實驗數據，特別是對工藝計算全局有重要影響之處更應如此。圖6-25列出了本書各種壓力下的各種恩氏蒸餾、實沸點、平衡氣化相互換算關系以及方法。

2024/10/27石油煉制工程652024/10/27石油煉制工程66平衡汽化EVP760mmHg實沸點TBP760mmHg恩氏蒸餾ASTMD86760mmHg實沸點TBP10mmHg恩氏蒸餾ASTMD8610mmHg平衡汽化EVP10mmHg平衡汽化EVP加壓平衡汽化EVP減壓ASTMD116010mmHgASTMD1160760mmHg模擬蒸餾ASTMD2887760mmHg圖6-21圖6-22圖6-24圖6-24圖6-10圖6-11方程6-6圖6-13方程6-7圖6-14圖6-19圖6-20-2方程6-8方程6-9方程6-10圖6-17圖6-18圖6-15圖6-16圖6-14圖6-12圖6-25本章介紹的各種蒸餾曲線換算流程及方法2024/10/27石油煉制工程67三、石油體系的實沸點切割和產品收率（P205）

石油體系的實沸點切割主要依據石油的加工方案，按照產品要求的實沸點餾程和產品沸程的輕重順序，依次切割，來確定各產品的收率。石油常減壓蒸餾實沸點切割點和產品收率的確定一般是根據第五章介紹的原油評價數據，主要是實沸點蒸餾數據。但在實際工作中，經常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。

依據前面介紹的蒸餾曲線間的換算方法，將各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，也可用圖6-26近似換算。2024/10/27石油煉制工程68

取為實沸點切割溫度，其中和分別是重餾分的實沸點初餾點和輕餾分實沸點終餾點,有了實沸點切割溫度，在原油的實沸點蒸餾曲線上即可查得相應的產品收率。

2024/10/27石油煉制工程69圖6-27標繪了所切割石油的實沸點蒸餾曲線。在圖中141.5℃處作一水平線，與原油實沸點曲線交于一點，由此點讀出汽油的蒸餾收率為4.2v%。至于煤油的收率則還需定出煤油和輕柴油之間的切割點后才能確定。在圖6-27中，同時將汽油的實沸點終餾點和煤油的實沸點初餾點也標注在蒸餾體積收率4.2%位置的垂直線上，則兩點之間的溫差表示實沸點重疊。在實際生產中，通常采用產品的側線蒸氣氣提減少相鄰餾分的重疊部分。從生產數據來看，對于氣提良好的餾分，由于重疊引起的相鄰產品餾分之間互相交換的量（按體積算）是相等的。

四、油-水不互溶體系的氣-液平衡

在石油加工過程中經常會遇到油－水共存體系的氣－液平衡問題：進入煉廠加工裝置的石油總是帶有或多或少的水分；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；在原油的換熱過程中油和水的汽化；塔頂的氣相餾出物往往在水蒸氣的存在下冷凝冷卻等等。這些情況可以歸納成三種類型，即：過熱水蒸氣存在下油的氣化、飽和水蒸氣存在下油的氣化、油氣－水蒸氣混合物的冷凝。2024/10/27石油煉制工程702024/10/27石油煉制工程711、過熱水蒸氣存在下油的汽化①水蒸氣的作用

過熱水蒸氣，就是指在整個過程中，體系的操作溫度始終高于水蒸氣分壓下水的沸點，水蒸氣一直處于過熱狀態，不會冷凝，在體系中，它始終以氣相形式存在過熱水蒸氣存在下時體系的壓力：P=Poo+Ps

作用：降低油氣分壓，使油在較低的溫度下氣化2024/10/27石油煉制工程72②水蒸氣存在下水蒸氣的量對純物質或油汽化的影響由上式可以看出：P一定，如要求A的汽化量也一定，如果增加汽提水蒸氣的量(NS)，則NS/NA

增加，PA°降低，汽化溫度下降，即可以在更低的溫度下汽化相同數量的NAP，T一定，則(P/PA°-1)不變，故NS/NA一定，則汽化A的量越大，水蒸氣的量也越大

如果體系中的物料不是純物質而是石油餾分，上述的基本原理仍然適用

對石油餾分—過熱水蒸氣體系：

其中，油的飽和蒸氣壓PO0在一定溫度下不是一個常數，它還與氣化率e有關，即PO0是T和e的函數。當T一定時，PO0隨著e的增大（油變重）而降低。換言之，當T一定時，NS／NO不是一個常數，而是隨著e的增大而增大。即隨著e的增大，氣化每一摩爾油所需的水蒸氣的物質的量要增加。這需要依據石油餾分的P－T－e相圖才能作定量的計算。

2024/10/27石油煉制工程732024/10/27石油煉制工程74圖7-30石油餾分蒸氣壓與氣化率的關系圖是某石油餾分的P－T－e相圖。當溫度為t1、氣化率為10％時，油品的飽和蒸氣壓是PO,10

。若PO,10正好等于總壓P，則不需要水蒸氣的幫助，該油品在t1下就可以氣化10％。若PO,10

<p，就需要借助于水蒸氣，此時每氣化1摩爾油品所需過熱水蒸氣的物質的量為，2024/10/27石油煉制工程75如果溫度t1不變，要求氣化率為30％，則

式中PO,20為溫度t1下，氣化率為30%時油品的飽和蒸氣壓，顯然PO,20<PO,10，故即隨著汽化率e的增大，氣化每一摩爾油所需的水蒸氣的物質的量要增加2024/10/27石油煉制工程762024/10/27石油煉制工程772.飽和水蒸氣存在下油的汽化當氣液兩相達到平衡時：

PO=PO0：PS=PS0體系的總壓力為：

P=PS+PO=PS0+PO0氣相中的水蒸氣與油氣的摩爾數之比為：此式與過熱水蒸氣存在下公式的不同之處在于Ns／No還受制于水的飽和蒸氣壓。2024/10/27石油煉制工程78油與水一起氣化的過程是比較復雜的。以含水原油在換熱器中被加熱汽化為例：T↗→PS0↗，PO0↗，但PS0+PO0<P→不汽化

到達某點To

，PS0+PO0=P，油水同時汽化

隨汽化量增加，但如果溫度不變，則PO0↙→PS0+PO0<P→T↗→PS0+PO0=P→進一步汽化→重復上述過程→水全部汽化→過熱水蒸氣存在下油的汽化2024/10/27石油煉制工程79圖6-29含水原油加熱氣化過程

上述過程可以用P-T-e相圖來表示。圖中0點為油水同時開始汽化的點，可由猜算得到；當原油流經1點時油和水的汽化量可以用P-T-e相圖查得；假設到2點為水全部汽化的溫度。2024/10/27石油煉制工程80油水同時開始汽化點O和汽化后油和水的汽化分率的計算：①對于油水同時開始汽化點O的確定，采用猜算法：假設同時開始汽化的溫度為t0，由t0查圖表得PS0和PO0，若兩者之和PS0+PO0=P，則假設之t0正確，否則再假設t0，重復進行計算，直至PS0+PO0=P2024/10/27石油煉制工程81對于開始汽化后，油和水在不同溫度下的汽化分率的計算：由t→PS0→PO0=P-PS0→查P-T-e相圖得t時的汽化率e，根據公式6-54求水的汽化量。如此逐點計算下去，可以作出加熱溫度與油或水的氣化量的關系圖，見圖6-33③對于水完全汽化時的溫度的求法，可由圖6-33算得2024/10/27石油煉制工程824.油氣-水蒸氣混合物的冷凝①油氣、水蒸氣都處于過熱狀態，僅是單相冷卻過程；②油氣是飽和狀態，水蒸氣是過熱狀態；③油氣、水蒸氣都處于飽和狀態；④油和水同時冷凝完畢；⑤油和水是單相的冷卻過程2024/10/27石油煉制工程83例：某原油含水0.4%(w)，經一組換熱器換熱后進入初餾塔，測得初餾塔汽化段溫度為250℃，壓力為2.0atm，請計算初餾塔汽化段原油和水的汽化率。已知：①1atm下原油的平衡汽化數據：汽化%(v)010203040

汽化溫度，℃160230300350380②原油的焦點溫度為450℃，焦點壓力為45atm；③250℃時水的飽和蒸氣壓為41atm。2024/10/27石油煉制工程84為簡化計算，可以假設：①原油的重量汽化分率與體積汽化分率相同；②令油氣的分子量為100(主要為汽油)；③原油含水0.4%可以認為是100g原油外加0.4g水，而不是油水共100g2024/10/27石油煉制工程85解：汽化段的溫度為250℃，壓力是2.0atm，而250℃時水的飽和蒸氣壓PS0=41atm，由此我們可以得到：∵P=PS+PO=2.0atm∴PS<2.0atm，而PS0=41atm∴PS<<PS0水處于過熱狀態，也就是說水已完全汽化，e水=100%。

2024/10/27石油煉制工程86需用試差法求油的汽化率，假定汽化率為10%：由分壓定律：NS/NO=PS/PO=PS/PO0又：P=2atm=PS+PO0可求得：PO0=1.64atm由PO0和溫度查P-T-e相圖，看e是否和假設吻合，如不吻合，則重新假設，重復以上步驟2024/10/27石油煉制工程872024/10/27石油煉制工程88第三節原油蒸餾塔的操作特征2024/10/27石油煉制工程89

與常規精餾相比，石油蒸餾有十分顯著的特點，這些特點甚至會導致在實際設計中考慮不同的原則和采用不同的設計計算方法。

①石油是烴類和非烴類的復雜混合物。在實際的石油精餾過程中，石油蒸餾產品是一個沸程范圍，因此對分餾精確度的要求較低，不像明確組分體系的化工產品的精餾過程對組成要求的那樣高。②石油體系的沸程極寬，包括可氣化的一次加工餾分和難以氣化的膠質、瀝青質等二次加工原料。2024/10/27石油煉制工程90③石油蒸餾不僅生產燃料油、溶劑油和潤滑油等一次加工產品，而且也生產乙烯料、重質的催化蠟油（減壓瓦斯油）等二次加工原料，涉及到常壓和減壓兩部分，因而通常稱為常減壓蒸餾裝置。④煉油工業是個大規模生產的工業，大型煉廠的年處理量數百萬噸乃至千萬噸，即使所謂的小煉廠，其處理量也達幾十萬噸，這個特點必然會反映到對石油精餾在工藝、設備、成本、安全等各方面的要求。本節的主要內容就是從這些特點出發，分析討論常減壓蒸餾裝置的工藝流程特點和常減壓石油蒸餾塔的操作特征。2024/10/27石油煉制工程91一、常減壓蒸餾工藝流程2024/10/27石油煉制工程92減壓渣油VR常壓渣油，AR280℃370℃400℃減壓渣油（VR）的加工方案和用途：生產瀝青生產殘渣潤滑油（溶劑脫瀝青）催化裂化原料焦化原料減粘裂化生產燃料油鍋爐燃料制氫原料拔頭原油1、原油的電脫鹽（預處理）

(1)原油預處理目的2024/10/27石油煉制工程93

原油含鹽含水對原油儲運、加工、產品質量及設備等均造成很大危害，主要為：

增加儲運、加工設備（如油罐、油罐車或輸油管線、機泵、蒸餾塔、加熱爐、冷換設備等）的負荷，增加動力、熱能和冷卻水等的消耗。例如一座年處理量為250萬噸的常減壓蒸餾裝置，如果原油含水量增加1%，熱能耗將增加約7000MJ/h。影響常減壓蒸餾的正常操作。含水過多的原油，水分氣化，氣相體積大增，造成蒸餾塔內壓降增加，氣速過大，易引起沖塔等操作事故。2024/10/27石油煉制工程94原油中的鹽類，隨著水分蒸發，鹽分在換熱器和加熱爐管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動阻力，嚴重時導至堵塞管路，燒穿管壁、造成事故。腐蝕設備，縮短開工周期。CaCl2和MgCl2能水解生成具有強腐蝕性的HCl，特別是在低溫設備部分存在水分時，形成鹽酸，腐蝕更為嚴重。鹽類中的金屬進入重餾分油或渣油中，毒害催化劑、影響二次加工原料質量及產品質量。要求：含水量達到0.1%～0.2%。含鹽量<5mg/l(2)原油脫鹽脫水的基本原理

2024/10/27石油煉制工程95

原油中的鹽大部分溶于水中，所以脫水的同時，鹽也被脫除。常用的脫鹽脫水過程是向原油中注入部分含氯低的新鮮水，以溶解原油中的結晶鹽類，并稀釋原有鹽水，形成新的乳狀液，然后在一定溫度、壓力和破乳劑及高壓電場作用下，使微小的水滴，聚集成較大水滴，因密度差別，借助重力水滴從油中沉降、分離，達到脫鹽脫水的目的，稱為電化學脫鹽脫水，簡稱電脫鹽過程。

當水滴直徑>0.5×10-6m時，水滴沉降速度基本上符合球形粒子在靜止流體中自由沉降的斯托克斯（Stokes）定律：2024/10/27石油煉制工程96

ω：水滴沉降速度，m/s；

d1：水滴直徑，m；

ρ1

：水密度，kg/m3ρ2：原油密度，kg/m3；

υ2：原油粘度m2/s；

g：重力加速度，m/s2。2024/10/27石油煉制工程97措施

加熱注水加破乳劑高壓電場2024/10/27石油煉制工程98目的是溶解原油中的結晶鹽類和增大原油中含水量，以增加水滴的偶極聚結力。通常注水量一級為原油的5%～6%，二級為2%～3%。2024/10/27石油煉制工程992、汽化段數

一段蒸餾：

原油蒸餾流程是拔頭蒸餾，只有一個精餾塔，僅經過一次汽化，則就是一段蒸餾

二段蒸餾：

原油的蒸餾流程有兩個精餾塔，經過了兩次汽化，就稱為二段精餾。如常減壓蒸餾、初餾塔和常壓塔。

三段蒸餾：

在常減壓蒸餾塔的最前面再設一個初餾塔或閃蒸塔，原油加工流程方案中就有了三個精餾塔，則稱為三段蒸餾

2024/10/27石油煉制工程1003、原油加工方案中設初餾塔的情況

原油中輕餾分多，一般輕餾分>20%時，設初餾塔原油乳化現象比較嚴重，脫鹽、脫水都不充分時原油的含砷量高，又要出重整原料時適應原油性質變化需要原油含硫量高

Fe+H2S→FeS+H2FeS+2HCl→FeCl2+H2S2024/10/27石油煉制工程101原油加工方案中設初餾塔的主要作用降低加熱爐和常壓塔的負荷，有利于提高裝置的處理量降低原油換熱系統的操作壓力，從而節約裝置能耗和操作費用保證常壓塔的操作平穩，有利于提高產品質量減輕常壓塔頂的、餾出管線和冷凝冷卻設備的腐蝕2024/10/27石油煉制工程1024、煉廠蒸餾裝置的工藝流程方案①燃料型特點：常壓塔前一般設置初餾塔或閃蒸塔；常壓塔設3～4個側線，連同塔頂產品，生產汽油、溶劑油、煤油或噴氣燃料、輕柴油和重柴油等產品或調和組分；為了調整各側線產品的閃點和餾程范圍，各側線均設汽提塔；減壓塔側線出催化裂化或加氫裂化原料，餾分簡單，要求不高，一般設2～3個側線；減壓塔側線不設汽提塔；對減壓塔的操作應以提高拔出率為主2024/10/27石油煉制工程103初餾塔和閃蒸塔的區別：初餾塔頂出產品，而閃蒸塔不出；初餾塔頂有冷凝冷卻設備，閃蒸塔沒有；閃蒸塔頂油氣進入常壓塔中部。2024/10/27石油煉制工程104②燃料-潤滑油型2024/10/27石油煉制工程105減壓系統比燃料型復雜，一般設4～5個側線；為了調整減壓塔各側線產品的閃點、粘度和餾程范圍，各側線均設汽提塔，以滿足生產潤滑油的要求；減壓爐要嚴格控制加熱溫度，爐內最高不大于395℃；減壓塔內和減壓爐管內均需注入水蒸氣，目的是改善爐管內油流型式，避免局部過熱和降低油品在爐管內的停留時間，降低減壓塔內油氣分壓；減壓塔的進料段與最低側線抽出口之間，設洗滌段，改善潤滑油的質量2024/10/27石油煉制工程106③燃料-化工型2024/10/27石油煉制工程107特點：常壓塔前一般只設置閃蒸塔，閃蒸塔油氣進入常壓塔中部；常壓塔產品作為裂解原料，分離要求不高，因此塔板數可以減少；常壓塔側線一般設2～3個側線，不設汽提塔；減壓塔與燃料型相同二、原油常壓精餾塔的工藝特征2024/10/27石油煉制工程1082024/10/27石油煉制工程1091．原料和產品都是復雜的混合物不能采用單組分的百分數表示進料組成和控制產品質量，而只能控制餾程、抽出溫度等產品都滿足一定的質量指標，但不能像二元或多元精餾塔一樣得到較純的化合物2.進塔原料為一次汽化過程石油常壓精餾塔(或減壓塔)采用了無再沸器和無提餾段的加熱爐加熱一次氣化工藝，相當于原料從精餾塔塔底進入，因此常壓塔和減壓塔都是一個僅有精餾段及塔頂冷凝系統的不完整精餾塔。

2024/10/27石油煉制工程1103．原油常壓精餾塔是復合塔和不完全精餾塔2024/10/27石油煉制工程111側線產品設汽提塔或再沸器側線氣提用的過熱水蒸氣量通常為側線產品的2％~3％(質量分數)，塔板數一般為4~6層左右。用汽提段代替提留段（用過熱蒸汽代替再沸器，塔板數一般也為4~6層左右，過熱水蒸氣量為2％~4％

）汽提蒸汽的作用

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，即保證了塔頂輕質產品的收率，又保證了側線產品的質量

2024/10/27石油煉制工程112側線采用再沸器的原因：側線油品汽提時，產品中會溶解微量水分，影響產品質量，尤其是要求低凝點低結晶點的產品，如航煤等汽提水蒸氣的質量分數雖小（2%～3%），但體積流量大使塔內汽相負荷增加水蒸氣的冷凝潛熱很大，采用再沸器可以降低塔頂冷凝冷卻器的負荷采用再沸器提餾有利于減少蒸餾裝置的含油污水量2024/10/27石油煉制工程1134．恒摩爾（分子）回流的假定不成立在二元和多元精餾塔的設計計算中，為了簡化計算，對性質及沸點相近的體系做出了恒分子流的近似假設，即在無進料和抽出的塔段內，塔內的氣、液相的摩爾流量不隨塔高而變化，但這個近似假設對石油常壓蒸餾塔完全不適用。各組分之間的汽化潛熱和沸點相差很大

常壓塔內回流的摩爾流量沿塔高會有很大的變化：沿塔高自下而上，液相負荷先緩慢增加，到側線抽出板，有一個突增，然后再緩慢增加，到側線抽出板又突增……至塔頂第二塊板達最大，到第一塊板又突然減小；而汽相負荷一直是緩慢增加的，到第二塊板達最大，到第一塊板又突然減小2024/10/27石油煉制工程114側線抽出第一、二板之間2024/10/27石油煉制工程1155．常壓塔的進料汽化率至少應等于塔頂產品和側線產品的產率之和，原油進塔要有適量的過汽化度

定義：過汽化量占進料的質量百分數稱為過汽化度目的：使進料段上最低一個側線下幾層塔板上有足夠的液相回流以保證最低側線產品的質量

過汽化度一般為2～4%2024/10/27石油煉制工程1167.常壓塔中，進料段溫度最高，塔頂最低6．熱量基本上全靠進料帶入，回流比是由全塔熱平衡決定的，調節余地很小在一般情況下，由全塔熱平衡所確定的回流比已完全能滿足精餾的要求。在常壓塔的操作中，如果回流比過大，則必然會引起塔的各點溫度下降、餾出產品變輕，拔出率下降。

2024/10/27石油煉制工程117三、分餾精確度的表示方法1．分餾精確度的表示方法

對于二元或多元系：

用組成來表示（A或B組分的含量表示）對于石油餾分分餾精確度的表示方法：用ASTM(0～100)間隙=t0H-t100L

表示用相鄰兩個組分的餾分組成或蒸餾曲線的相互關系2024/10/27石油煉制工程118間隙：分餾效果好重疊：分餾效果差t0H-t100L>0，餾分間有間隙，間隙越大，分離精確度越高t0H-t100L<0，餾分間有重疊，重疊越大，分餾精確度越差恩氏蒸餾曲線并不嚴格反映各組分的沸點分布，因此才會出現這種“脫空”現象。如果用實沸點蒸餾曲線來表示相鄰兩個餾分的相互關系，則只會出現重疊而不可能發生間隙。2024/10/27石油煉制工程119曲線2和3：t0H=t100L=tf

表示分餾精確度好，達到理想分離效果2024/10/27石油煉制工程120曲線4和5：t0H<t100L

（t0H<tf，t100L>tf)出現重疊，表示分餾精確度較差曲線6和7：t0H=t0L，t100L=t100H表示分餾精確度最差，相當于平衡汽化常壓餾分分餾精確度推薦值餾分恩氏蒸餾（5～95）間隙，℃輕汽油與重汽油（溶劑油）11～16.5汽油與煤油或輕柴油14～28煤油或輕柴油與重柴油0～5.5重柴油與常壓蠟油0～5.52024/10/27石油煉制工程121通常用t5H

和

t95L

之間的差值來表示：用ASTM(5～95)間隙=t5H-t95L

表示2024/10/27石油煉制工程1221－<150℃餾分；2－150～205℃餾分；3－205～302℃餾分；4－302～370℃餾分；5－370～413℃餾分

圖6-37常壓餾分實沸點蒸餾重疊與恩氏蒸餾間隙關系圖

對常壓塔餾出的幾種餾分，由恩氏蒸餾間隙(t5H-t95L

)換算為實沸點蒸餾重疊(t0H–t100L

)可用圖近似地估計。2024/10/27石油煉制工程1232.分餾精確度與回流比、塔板數的關系(1)分餾精確度的決定因素石油餾分的分餾精確度主要由物系中組分之間的分離難易程度、回流比和塔板數決定。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；對于石油餾分則可以用兩餾分的恩氏蒸餾50％點溫度之差Δt50%

來表示，Δt50%

越小，分離越困難

。(2)分餾精確度與回流比、塔板數的關系（教材第225～227頁）石油餾分的回流比是由全塔熱平衡確定的，又加上分餾精確度一般要求不高，回流比和塔板數一般是憑經驗估算得到的（Packie圖）2024/10/27石油煉制工程124圖石油常壓精餾塔塔頂產品與一線之間分餾精確度圖

圖6-38是常壓塔中分餾精確度與分離能力和混合物分離難易程度的關系圖。圖中縱坐標F為回流比與塔板數之乘積，表示該塔段的分離能力；橫坐標是相鄰兩餾分的恩氏蒸餾間隙；圖中等

t50％線是表示塔頂產品與一線產品間恩氏蒸餾50％點的溫度差。2024/10/27石油煉制工程125圖石油常壓精餾塔側線產品之間分餾精確度圖右圖是常壓塔中分餾精確度與分離能力和混合物分離難易程度的關系圖。圖中縱坐標F為回流比與塔板數之乘積，表示該塔段的分離能力；橫坐標是相鄰兩餾分的恩氏蒸餾間隙；圖中等

t50％線則表示第m板側線的與m板以上所有餾出物(作為一個整體)的t50％之差。注意：①為了便于計算機計算，對圖6-38和圖6-39分別進行關聯，參見式6-57和式6-58。平均相對誤差分別為6.34%和3%。②這兩個圖主要用于估算常壓塔的分餾精確度與回流比和塔板數的關系，此二圖也可用于減壓塔，但準確性變差，至于催化裂化分餾塔則不宜采用。③中段循環回流塔段中的每塊塔板的分餾精度只相當于1/3塊塔板。④石油精餾塔的塔板數主要是靠經驗選取，見課本表6-10和表6-11。

2024/10/27石油煉制工程1262024/10/27石油煉制工程127被分離的餾分推薦板數輕汽油與重汽油（溶劑油）6～8汽油與煤油或輕柴油6～8煤油或輕柴油與重柴油4～6進料與最低側線3～6*被分離的餾分D廠N廠S廠輕汽油與重汽油（溶劑油）8109汽油與輕柴油996輕柴油與重柴油746進料與最低側線4432024/10/27石油煉制工程128四、石油精餾塔的汽、液相負荷分布規律

精餾塔內汽、液相負荷分布規律是設計塔徑和塔板水力學計算的依據，對石油精餾塔來說恒摩爾（分子）回流的假定不成立，這就需要對石油精餾塔內汽、液相負荷分布規律進行分析。分析工具是熱平衡選擇幾個有代表性的截面，做適當的隔離體系，進行熱平衡

計算，求出塔板上汽液相負荷

1．塔頂汽、液相負荷2024/10/27石油煉制工程129F、D、M、G、W、S：分別代表進料、塔頂汽油、側線煤油、柴油、塔底重油和汽提蒸汽的流量，Kmol/hrtD、tM、tG、tW：分別為D、M、G、W的抽出溫度t1、t0、tF

、ts：分別為塔頂抽出溫度、塔頂回流返塔溫度、進料進塔溫度和過熱蒸汽進塔溫度L0、e：分別為塔頂回流量(Kmol