常減壓技術培訓教材

技術培訓教案

基礎知識

煉油基礎知識

流體力學基礎知識

流體是指具有流淌性的物體，是氣體和液體的總稱。流體力學是以力

學原理為基礎，運用數(shù)學和試驗的方法，研究流體在靜止和運動時的規(guī)律。

在石油化工生產(chǎn)中有廣泛應用。

流體靜力學

流體靜力學是研究流體在靜止狀態(tài)或流體在外力作用下達到平穩(wěn)時，

流體內(nèi)部壓力變化的規(guī)律。

壓強

流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的壓強。國際制單位為帕

斯卡（Pa=N/m2）,lMpa=106Pa。

現(xiàn)列出一些常見的壓力單位及它們的換算關系如下：

latm=101325Pa=101.3kPa（千帕）=0.1013（兆帕）

=10330千克（力）/米2

=1.033kgf/cm2

=10.33mH2O

=760mmHg

壓強的表示方法：絕對壓強、表壓強、真空度。絕對壓強是以絕對零

壓作為起點運算的壓強。通常大氣壓強為O.IMpa。表壓強是以大氣壓強為

起點運算的壓強，即用測壓外表所測得的壓強。表壓強=絕對壓強-大氣壓

強。真空度是當被測流體的絕對壓強小于外界大氣壓強時，用真空表測量

的。真空度=大氣壓強-絕對壓強。

流體靜力學差不多方程

流體靜力學方程是研究流體在重力作用下，靜止流體內(nèi)部壓強變化的

規(guī)律。

P=PO+Pgh稱為流體的靜力學方程。其中P為流體壓強，p為流體密

度，h為流體的高度。

流體動力學

流量與流速

單位時刻內(nèi)通過管道任一截面的流體量，稱為流量。流量通常用體積

流量和質(zhì)量流量來表示。

體積流量與質(zhì)量流量的關系為：

m=VP,kg/s

式中V——體積流量，m3/s

m-----質(zhì)量流量，kg/s

P——在操作條件下流體的密度，kg/m3

單位時刻內(nèi)流過單位截面積的流體量，稱為流速。通常用體積流速和

質(zhì)量流速來表示。

體積流速用v表示（單位：m/s）

v=V/A

式中A——與流體方向相垂直的管道截面積，m2o

質(zhì)量流速用u表示（單位：kg/m2,s）

u=m/A

穩(wěn)固流淌下的物料平穩(wěn)一連續(xù)性方程

流體在管道中流淌時，任一截面處流體的密度、壓強、流量和流速等

均隨位置而變化，不隨時刻而變化，這種流淌稱為穩(wěn)固流淌。

流體在管道中流淌時，任一截面處流體的密度、壓強、流量和流速等

均隨時刻而變化，稱為不穩(wěn)固流淌。

流體在穩(wěn)固系統(tǒng)中連續(xù)流淌時，如果管路中沒有流體的增加和缺失，

按照能量守恒定律，每單位時刻內(nèi)通過不同管徑的各截面的流體質(zhì)量應相

等。

v1A1Pl=v2A2P2為流體在管道中作穩(wěn)固流淌時的連續(xù)性方程。其

中Al、A2為管道截面積，vl、v2為流速，Pl、P2為密度。

流量測量方法：

孔板流量計

孔板流量計是按照靜壓能和動能能夠互相轉(zhuǎn)化為原理而設計的。孔板

流量計的流量與壓強差之間的定量關系，能夠由柏努力方程進行分析。工

程應用范疇較廣。

轉(zhuǎn)子流量計

轉(zhuǎn)子流量計是在一根倒錐形的垂直玻璃管內(nèi)，裝有一個能自由旋轉(zhuǎn)的

轉(zhuǎn)子對流體進行測量。它的優(yōu)點是讀取流量方便，能量缺失小，測量范疇

寬、精度高，但操作中流量計玻璃管易破裂。

蒸鐳原理

蒸鐳是利用液體混合物中各組分在同一壓力下沸點不同，將液體混合

物中各組分進行分離的方法。在蒸鐳操作中，可歸納為：閃蒸（平穩(wěn)汽化）、

蒸鐳、精僧。

閃蒸

進料以某種方式被加熱至部分汽化，通過減壓設施，在容器（如閃蒸

罐、蒸發(fā)塔、蒸鐳塔的汽化段等）內(nèi)，在一定溫度和壓力的作用下，汽、

液兩相迅速分離，得到相應的汽相和液相產(chǎn)物，此過程即稱為閃蒸。

蒸鐳

蒸鐳是液體混合物在蒸鐳釜中被加熱，在一定壓力下，當溫度達到混

合物的泡點溫度時，液體開始汽化，生成微量蒸汽。生成的蒸汽當即被引

出并通過冷凝冷卻后收集起來，同時液體連續(xù)加熱，連續(xù)生成蒸汽并被引

出。這種蒸鐳方式稱為蒸鐳。

精鐳

精鐳是分離液相混合物的專門有效的手段，精鐳有連續(xù)式和間歇式兩

種。現(xiàn)代石油加裝置中都采納連續(xù)式精僧，而間歇式精僧則由于它是一種

不穩(wěn)固過程，而且處理能力有限，因而只用于小型裝置和實驗室。

精鐳塔內(nèi)沿塔高的溫度梯度和濃度梯度的建立以及接觸設施的存在是

精鐳過程得以進行的必要條件。

精鐳的差不多原理和規(guī)律不僅適用于二元或多元系精鐳過程，而且也

同樣適用于石油精鐳過程。石油精僧有它自己明顯的特點：第一，石油是

煌類和非涇類的復雜混合物，石油精僧是典型的復雜系精僧。在實際的石

油精鐳過程中，不可能按組分要求分離產(chǎn)品，而且石油產(chǎn)品的使用也不需

要提出如此的要求。因此，石油精鐳時對分鐳精確度的要求一樣不如化工

產(chǎn)品的精鐳所要求的那樣高。再者，精鐳原料的沸程專門寬，對原油來講,

甚至在真空條件下，還有許多重組分都不能汽化而不發(fā)生化學變化。第二,

煉油工業(yè)是個大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)，大型煉廠的年處理量動輒以百萬噸乃至

千萬噸計，即使所謂的小煉廠，其處理量也達幾萬噸至十數(shù)萬噸。那個特

點必定會反映到對石油精鐳在工藝、設備、成本、安全等方面的要求。

石油精鐳塔的工藝物征

復合塔

按照一樣的多元精鐳方法，需要n-1個精鐳塔才能把原料分割成n個

產(chǎn)品。然而在石油精鐳中，各種產(chǎn)品本身也是一種復雜的混合物，它們之

間的分離精確度并不要求較高，兩種產(chǎn)品之間需要的塔板數(shù)并不多，因此,

能夠把幾個塔結合成一個塔。這種塔實際上等于把幾個塔簡單精鐳塔重疊

起來，它的精鐳段相當于原先幾個塔的精鐳段的組合，下段為第一個塔的

提鐳段，如此的塔稱為復合塔或復雜塔。

汽提塔和汽提段

在精鐳塔內(nèi)汽油、柴油等產(chǎn)品之間只有精僧段而沒有提鐳段，側線產(chǎn)

品中必定會含有相當數(shù)量的輕鐳分，如此不僅阻礙本側線產(chǎn)品的質(zhì)量，而

且降低了較輕鐳分的產(chǎn)率。為此，常在外側設提段塔，經(jīng)常塔底不設重沸

器，而只是通入少量過熱蒸汽，降低塔內(nèi)油汽分壓，使混入產(chǎn)品中的較輕

組分返回分鐳塔。

全塔熱平穩(wěn)

由于塔底不設再沸器，它的熱量來源幾乎完全取決于加熱爐加熱的進

料。汽提水蒸汽雖也帶入一些熱量，但由于只放出部分顯熱，而且水蒸汽

量不大，因而這部分熱量是不大的。

這種全塔熱平穩(wěn)的情形引出以下的結果：第一，塔進料的總熱量加上

水蒸汽熱量應等于各側線抽出熱量之和；第二，在進料狀態(tài)被規(guī)定的情形

下，塔內(nèi)的回流比實際上就被全塔熱平穩(wěn)確定了。

傳熱的差不多方式

熱量的傳遞是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)兩部分之間的溫度不同而引起的，

也確實是講溫度差是傳熱過程的推動力。

按照傳熱的差不多原理不同，熱量傳遞的差不多方式分為熱傳導、對

流傳熱和輻射傳熱。

熱傳導

熱量從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之

接觸的溫度較低的另一物體的過程為熱傳導，簡稱導熱。

在工程中，研究熱傳導的中心咨詢題是單位時刻內(nèi)通過固體壁所傳遞

的熱量，稱為傳熱速率。所謂速率是指物質(zhì)或能量傳遞的快慢程度。

對流

對流是指流體各部分質(zhì)點發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程，因而

對流只能發(fā)生在流體中。

輻射

輻射是一種以電磁波傳播能量的現(xiàn)象。輻射傳熱不需要任何物質(zhì)做媒

介，能夠在真空中進行，不僅有能量的轉(zhuǎn)移，而且伴有能量形式的轉(zhuǎn)化。

傳導、對流、輻射這三種傳熱方式往往不是孤立顯現(xiàn)的，專門多情形

下是同時顯現(xiàn)的，咨詢題只是哪一種傳熱占主導地位。例如換熱器要緊是

以對流和熱傳導結合方式進行傳熱，而加熱爐則以輻射傳熱方式為主。

4、強化傳熱的途徑

強化傳熱確實是提升傳熱效率。這是當前生產(chǎn)中充分利用熱源，提升

熱能回收率的一個關鍵咨詢題。

增大傳熱面積

增大傳熱面積能夠增加傳熱的熱量，但單獨增大傳熱面積并不算強化。

改進設備結構，如空冷器在鋼管外纏繞翅片，則可明顯提升傳熱效率。目

前國內(nèi)應用的板式、板翅式換熱器都能有效地提升傳熱效率。

增加傳熱溫差

溫差是傳熱過程中的推動力，溫差越大，傳熱成效越好。然而生產(chǎn)中

物料溫度往往由工藝條件所決定，不能任意變動。因此溫差Atm改變是有

限的，只能在流程設計時確定合理的換熱方案，采納逆流操作，盡可能提

升傳熱溫差。

提升傳熱系數(shù)

提升傳熱系數(shù)a是強化傳熱的有效途徑。按照傳熱系數(shù)運算公式可知,

要提升a值，就必須設法減小對流及傳導的熱阻，也確實是講要提升對流

給熱系數(shù)和傳導系數(shù)。具體可采納下列方法：

(a)增加流體流速，增大流體湍流程度，以減小層流邊界層厚度，減

小熱阻，則能夠提升傳熱系數(shù)a值。在換熱器中安裝折流板或折流桿等方

法可達到上述目的。

(b)增大流體的導熱系數(shù)，如原子能工業(yè)中采納液體金屬作熱載體，

以提升a值。

(c)防止換熱器管內(nèi)外結垢和及時除垢是工業(yè)生產(chǎn)中提升傳熱效率的

有效方法。換熱器使用一段時刻后，垢層變厚，阻礙傳熱效率。生產(chǎn)實踐

證明，若管子的兩側各結油垢厚1mm(油垢導熱系數(shù)為0.58W/

運算出傳熱系數(shù)a值就能下降25%左右。因此提升傳熱系數(shù)a值，第一要

清除換熱器內(nèi)結垢。

物料平穩(wěn)和熱量平穩(wěn)

1、物料平穩(wěn)

物料衡算的按照是質(zhì)量守恒定律：進入任何過程的物料質(zhì)量，必須等

于從該過程離開的物料質(zhì)量與積存于該過程中的物料質(zhì)量之和：

輸入=輸出+積存

2、熱量平穩(wěn)

化工生產(chǎn)中所需的能量以熱量為主，用于改變物料的溫度與集合狀態(tài),

以及提供反應所需熱量等。若操作中有幾種能量相互轉(zhuǎn)化，則其間的關系

可通過能量衡算確定；若只涉及到熱能，能量衡算便簡化為熱量衡算。能

量衡算的按照是能量守恒定律。關于穩(wěn)固過程，有“輸入=輸出"，那個關

系若針對焰來運用，所作的衡算即為熱量衡算。

熱量衡算中需要考慮的項目是進出設備的物料本身的焰與從外界加入

或向外界送出的熱，有化學反應時則還包括反應所吸取或放出的熱。

SI制中能量和熱量的單位差不多上J（焦爾）或kJ（千焦爾）。1J=1N-mo

工程制的能量單位是千克（力）?米，熱量單位是千卡。它們之間的換算關

系如下：

1千卡=427千克（力）?米=4.187kJ

作熱量衡算時也和物料衡算時一樣，要表示清晰衡算范疇和衡算基準。

此外，由于焰值大小與從哪一溫度算起有關，因而熱量衡算還要指明基準

溫度。物料的焰值常從0℃算起，若以0=為基準，亦可不再指明。有時為

方便計，以進料溫度或以環(huán)境溫度作為基準溫度，或采納數(shù)據(jù)資料的基溫

（例如反應熱的基溫是25。0,這時就一定要指明。

原油化學組成及產(chǎn)品性質(zhì)

原油的一樣性狀、元素組成、鐳分組成

原油的一樣性狀

原油通常是黑色、褐色或黃色的流淌或半流淌的粘稠液體，相對密度

一樣介于0.80-0.98之間。

原油的元素組成

原油的元素組成：原油是由煌類及非煌類化合物組成的一種復雜的混

合物，除了含有碳、氫之外，還含有硫、氮、氧及微量的金屬和非金屬元

素。

原油中碳氫這兩種元素含量一樣占95%以上。

原油的鐳分組成

原油中從常壓蒸鐳開始鐳出的溫度（初鐳點）到20（rc（或i8（rc）之

間的輕鐳分稱為汽油鐳分（也稱輕油或石腦油鐳分）；

常壓蒸鐳200（或180。0?35（KC之間的中間鐳分稱為煤柴油鐳分或稱

常壓瓦斯油；

將相當于常壓下350?50（rc的高沸點鐳分稱為減壓鐳分或稱潤滑油鐳

分或稱減壓瓦斯油；

而減壓蒸鐳后殘留的＞50（rc的油稱為減壓渣油；將常壓蒸鐳后＞350（

的油稱為常壓渣油。

原油鐳分的燒類組成

原油中要緊含有燒類和非燒類這兩大類。

原油中燒類要緊是由烷燒、環(huán)烷煌和芳香煌以及在分子中兼有這三類

煌結構的混合燒構成。

原油燒類組成表示方法

單體煌組成

單體浸組成是表明石油及其鐳分中每一單體化合物的含量。

族組成：以某一鐳分中不同族煌含量來表示。

煤油、柴油及減壓鐳分，族組成通常以飽和燒（烷母和環(huán)烷燒）、輕芳

香煌（單環(huán)芳燒）、中芳香煌（雙環(huán)芳煌）、重芳香燒（多環(huán)芳燒）及非燒

組分等含量來表示。

關于減壓渣油，目前一樣依舊用溶劑處理及液相色譜法將減壓渣油分

成飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)四個組分來表示。

結構族組成表示法

原油氣體及原油鐳分的浸類組成

原油氣體要緊由氣態(tài)燒組成。原油氣體因其來源不同，可分為天然氣

和原油煉廠氣兩類。

天然氣的組成

天然氣是指埋藏于地層中自然形成的氣體。

煉廠氣的組成

原油煉廠氣的組成因加工條件及原料的不同，能夠有專門大差不。在

高溫熱解反應的氣體中含有烯，而在催化重整反應的氣體中其要緊是大量

的乙烯；在催化裂化反應的氣體中含有較大量的異丁烷；在催化裂解反應

的氣體中含有大量的丙烯和丁成分是氫氣。

原油中的非浸化合物

原油中的非煌化合物要緊包括含硫、含氮、含氧化合物以及膠狀瀝青

狀物質(zhì)。

原油中的含硫化合物

原油及其鐳分中硫的分布

通常將含硫量高于2.0%的原油稱為高硫原油，低于0.5%的稱為低硫原

油，介于0.5%~2.0%之間的稱為含硫原油。

硫在石油及其鐳分中的存在形狀

硫在石油中的存在形狀差不多確定的有：元素硫、硫化氫、硫醇、硫

醵、二硫化物、嚷吩等類型的有機含硫化合物，此外尚有少量其他類型的

含硫化合物。這些硫化物按性質(zhì)劃分時，可分為兩大類：活性硫化物和非

活性硫化物。

活性硫化物要緊包括元素硫、硫化氫和硫醇等，它們的共同特點是對

金屬設備有較強的腐蝕作用；

非活性硫化物要緊包括硫醒、二硫化物和嘎吩等對金屬設備無腐蝕作

用的硫化物，經(jīng)受熱分解后一些非活性硫化物將會轉(zhuǎn)變成活性硫化物。

元素硫（S）和硫化氫（H2S）多是其他含硫化合物的分解產(chǎn)物，硫和

硫化氫又能夠互相轉(zhuǎn)變。

硫醇（RSH）在石油中含量不多，它的沸點較相應的醇類要低得多，

因此硫醇多存于低沸點鐳分中。隨著鐳分沸程升高，硫醇含量急劇降低，

在35（TC以上的高沸點鐳分中硫醇含量極少。

石油中的含氮化合物

石油中的氮含量及分布

石油中的氮分布也是隨著鐳分沸點的升高，其氮含量迅速增加，約有8

0%的氮集中在400。（2以上的重油中。

石油中的含氮化合物對石油的催化加工和產(chǎn)品的使用性能都有不利的

阻礙，它往往使催化劑中毒失活，或引起石油產(chǎn)品的不安定性，易生成膠

狀沉淀，因此必須盡可能加以脫除。

石油中含氮化合物的類型

石油中的含氮化合物按其酸堿性通常分成兩大類：堿性含氮化合物和

非堿性含氮化合物。

石油中的含氧化合物

石油中的氧元素差不多上以有機含氧化合物的形式存在的。這些含氧

化合物大致有兩種類型：酸性含氧化合物和中性含氧化合物。

渣油以及渣油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

減壓渣油是原油中沸點最高，相對分子質(zhì)量最大、雜原子含量最多和

結構最為復雜的部分。

減壓渣油的性質(zhì)

⑴碳含量一樣在85%-87%之間，氫含量一樣在之間。

⑵就氫碳原子比而言，我國多數(shù)減壓渣油為L6左右。

⑶我國減壓渣油中硫含量一樣都不高，而氮含量相對較高，而且原油

中絕大部分氮是集中在減壓渣油中。

⑷我國減壓渣油的平均相對分子質(zhì)量大多在1000左右。

⑸金屬含量一樣不高，同時我國絕大多數(shù)減壓渣油中鍥含量遠大于銳

含量。

(6)我國減壓渣油的收率偏高，一樣占原油的40%-50%o

減壓渣油的化學組成

⑴減壓渣油的化學組成，常采納四組分分析法將減壓渣油分離成飽和

分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。

⑵與國外渣油相比，我國減壓渣油中的芳香分含量不太高，一樣在30%

左右；

⑶我國減壓渣油中庚烷瀝青質(zhì)的含量普遍較低，大多數(shù)小于3%；

⑷我國減壓渣油中的膠質(zhì)含量一樣較高，大多在40%?50%左右，幾

乎占減壓渣油含量的一半。

減壓渣油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

膠質(zhì)通常為褐色至暗褐色的粘稠且流淌性專門差的液體或無定形固

體，受熱時熔融。膠質(zhì)的相對密度在L0左右。膠質(zhì)是石油中相對分子質(zhì)量

及極性僅次于瀝青質(zhì)的大分子非煌化合物。

油品的物理化學性質(zhì)

油品的蒸氣壓

1、蒸氣壓

蒸氣壓是在某一溫度下一種物質(zhì)的液相與其上方的氣相呈平穩(wěn)狀態(tài)時

的壓力，也稱飽和蒸氣壓。蒸氣壓表示該液體在一定溫度下的蒸發(fā)和氣化

的能力，蒸氣壓愈高的液體愈易于氣化。

2、純燒的蒸氣壓

純燒和其它的液體一樣，其蒸氣壓隨液體的溫度及摩爾氣化潛熱的

不同而不同。液體的溫度越高，摩爾氣化熱越小，則其蒸氣壓越高。

3、石油鐳分的蒸氣壓

石油鐳分蒸氣壓不僅與溫度有關，還與油品的組成有關，而油品

的組成是隨氣化率的不同而改變的，因此，石油鐳分的蒸汽壓也因氣化率

的不同而不同，在溫度一定時，油品氣化率越高，則液相組成就越重，其

蒸氣壓就越小。

石油鐳分蒸氣壓通常有兩種表示方法：一種是工藝運算中常用的真

實蒸氣壓，也稱為泡點蒸汽壓，即氣化率為零時的蒸氣壓。另一種是油品

規(guī)格中雷德蒸氣壓，它是在382,氣相體積和液相體積比例等于4時測定

的條件蒸氣壓。通常真實蒸氣壓比雷德蒸氣壓高。雷德蒸氣壓較易測定。

鐳程（沸程）

關于石油鐳分這類組成復雜的混合物，一樣常用沸點范疇來表征其蒸

發(fā)及氣化性能。沸點范疇又稱沸程。

恩氏蒸鐳測定過程是將100ml（20℃下）油品放入標準的蒸鐳瓶中按規(guī)

定的速度進行加熱，其鐳出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為初鐳點。隨后，

其溫度逐步升高而持續(xù)地鐳出，依次記下鐳出液達10m1、20ml、直至90ml

時的氣相溫度，稱為10%,20%,90%鐳出溫度。當氣相溫度升高到一

定數(shù)值后，它就不再上升反而回落，那個最高的氣相溫度稱為干點（或終

鐳點）。

油品的鐳程大致如下：

汽油40?200℃煤油200?300℃航空煤油130-25

0℃

柴油250?350℃潤滑油350?520℃重質(zhì)燃料油520℃

恩氏蒸僧是粗略的蒸僧設備，得到的僧分組成結果是條件性的，它不

能代表僧出物的真實沸點范疇，因此它只能用于油品的相對比較，或大致

判定油品中輕重組分的相對含量。

平均沸點

鐳程在原油的評判和油品規(guī)格上盡管用處專門大，但在工藝運算上卻

不能直截了當應用，因此，工藝運算上為了要表示某一僧分油的特點，需

用平均沸點的概念。它在設計運算及其它物理性質(zhì)的求定上用處專門大。

平均沸點的表達方法有好幾種，意義和用途也不一樣，但差不多上按照恩

氏蒸鐳體積平均沸點和斜率求得，現(xiàn)敘述如下：

1、體積平均沸點(tv)

由恩氏蒸鐳測定的10%、30%、50%、70%、90%這五個鐳出溫度運

算得到。

2、質(zhì)量平均沸點(tw)

為各組分質(zhì)量分數(shù)和相應的鐳出溫度的乘積之和。

3、立方平均沸點(tcu)

為各組分體積分數(shù)乘以各組分沸點立方根之和再立方。

4、分子平均沸點(tm)

為各組分摩爾分數(shù)和相應的沸點乘積之和。

5、平均沸點(tme)

為立方平均沸點與實分子平均沸點的算術平均值。

密度和相對密度

單位體積內(nèi)油品的質(zhì)量，稱為油品的密度，其單位為克/厘米3。若單

位體積V內(nèi)的油品質(zhì)量為m克，則油品的密度為：P=m/v

式中P—油品的密度，克/厘米3。

由于油品的體積是隨溫度而改變的，在不同溫度下同一油品的密度是

不相同的。油品在時的的密度用Pt來表示。

油品在時的質(zhì)量與同體積純水在4。(2時的質(zhì)量比稱為油品的比重。

D=m/m'

油品比重與溫度和壓力的關系

溫度升高，油品受熱膨脹，體積增大，比重減小，反之則增大。

油品比重的測定

油品比重的測定方法常用的有三種：比重計法、韋氏天平法和比重瓶

法。

油品比重與組成的關系

油品的比重與化學組成有關。同系物的比重隨沸點的升高而增大；油

品中含低沸點鐳分愈多，其比重愈小；油品中含氧、氮、硫化合物以及膠

質(zhì)、瀝青質(zhì)愈多，其比重愈大；沸點范疇相同時，含芳香燒愈多，比重愈

大，含烷煌愈多，比重愈小。

特性因數(shù)

特性因素可用下式表示：

K=1.216*存/dl5.615.6

特性因數(shù)K是表示石油或石油產(chǎn)品的化學性質(zhì)的一種指數(shù)。

粘度和粘溫特性

（一）粘度的表示方法

1、絕對粘度是單位速度梯度的剪應力。單位為泊，在現(xiàn)用的SI制中,

它的單位為Pa?s,這兩者的關系是

IPa-s=1000Cp

2、運動粘度（u）在石油產(chǎn)品的質(zhì)量標準中常用的粘度為運動粘度，

它是絕對粘度n與相同溫度和壓力下該液體密度P之比。

u=n/P

（二）粘度與化學、溫度的關系

1、粘度與化學組成的關系

油品的粘度與燒類的分子量和化學結構有緊密的關系。一樣情形是：

油品粘度隨燒類的沸點升高和分子量的增加而增大；在燒類中烷燒的粘度

最小，環(huán)烷煌和芳香煌的粘度較大；膠質(zhì)的粘度最大。

粘度與溫度的關系

溫度對油品的粘度阻礙專門大：溫度升高，粘度減小；相反則粘度增

大，油品越粘稠。

粘度特性

油品的粘度隨溫度而變化，這種性質(zhì)稱為粘溫度特性。

低溫流淌性

油品低溫流淌性的指標有：濁點、結晶點（或冰點）、凝固點等。

發(fā)熱量

發(fā)熱量1公斤燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，稱為該燃料的發(fā)熱量（仟

卡），或稱為熱值。

石油及石油產(chǎn)品要緊由碳和氫組成，完全燃燒后要緊生成物為二氧化

碳和水。按照燃燒后水存在的狀態(tài)不同，發(fā)熱量的數(shù)值不同，故有兩種表

示方法，即高發(fā)熱量和低發(fā)熱量。

高發(fā)熱量1公斤燃料完全燃燒后，在生成物中所含的水分是液態(tài)時,

所放出的熱量稱為高發(fā)熱量。

低發(fā)熱量1公斤燃料完全燃燒后，在生成物中所含的水分是氣態(tài)時,

所放出的熱量稱為低發(fā)熱量。

加熱爐

概述

概述

管式加熱爐是煉油廠和石油化工廠的重要設備之一，它是利用原料在

加熱爐爐膛內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，將爐管中流淌的油

品進行加熱，使其達到工藝規(guī)定的溫度，以供給油品在進行分鐳、裂解、

反應等加工過程中所需要的能量，保證裝置生產(chǎn)正常、連續(xù)運行。

管式加熱爐的特點

由于被加熱介質(zhì)在爐管內(nèi)流淌，故加熱爐僅限于加熱氣體或液體，且

這些氣體或液體通常差不多上易燃易爆的浸類物質(zhì)。

加熱方式為直截了當受火式。

加熱爐只燒液體或氣體燃料。

加熱爐長周期連續(xù)運轉(zhuǎn)，不間斷操作。

管式加熱爐的結構

管式加熱爐一樣由輻射室、對流室、余熱回收系統(tǒng)燃燒器及通風系統(tǒng)

五部分組成。

輻射室

輻射室是加熱爐通過火焰或高溫煙氣進行輻射傳熱的部分。加熱爐的

爐熱負荷70—80%由輻射室擔負的。

對流室

對流室是靠由輻射室出來的煙氣進行對流傳熱的部分，但實際上

它也有一部分輻射交換，而且輻射換熱還占有較大的比例，一樣擔負全爐

熱負荷的20—30%0

余熱回收系統(tǒng)

余熱回收系統(tǒng)是指從離開對流室的煙氣中進一步回收余熱的部分，回

收方法有兩類，一類是靠預熱燃燒用的空氣來回收熱量，這些熱量返回到

爐中。另一類是采納同爐子完全無關的其它流體回收熱量。前者稱為空氣

預熱器，后者因為常使用水回收，被稱為廢熱鍋爐方式。

燃燒器

燃燒器產(chǎn)生的熱量是加熱爐的重要組成部分，由于燃燒火焰猛烈，操

作時必須專門重視火焰與爐管間距及燃燒器的間隔，為此要合理選擇燃燒

器的型號。

通風系統(tǒng)

通風系統(tǒng)的任務是將燃燒用空氣導入燃燒器，它分為自然通風方式和

強制通風方式兩種，前者依靠煙囪本身的抽力，不消耗機械功，后者使用

風機消耗機械功。

四、管式加熱爐的種類

加熱爐的分類

按外型上來分：可分為箱式爐、斜頂爐，圓筒爐，立式爐

從工藝用途上分：可分為常壓爐，減壓爐，催化爐，焦化爐制氫爐，

瀝青爐

除此以外還有按爐室數(shù)目分類的如雙室爐，三合一爐，多室爐

按傳熱方法分類的純輻射爐，純對流爐，對流一輻射爐。

按受熱方法不同而分類的單面輻射爐，雙面輻射爐。

目前常用的加熱爐有圓筒爐，立管立式爐，臥管立式爐。

管式加熱爐的爐型應符合的原則和要求

管式加熱爐爐型應按照工藝操作要求，長周期運轉(zhuǎn)，便于檢修，投資

少的原則，并結合場地條件及余熱爐及余熱回收系統(tǒng)類不進行選擇，同時

應符合下列要求：

設計負荷小于1MW時，宜采納純輻射圓筒爐

設計負荷為（1—30）MW時，應優(yōu)先選用輻射一對流型圓筒爐。

設計負荷大于30MW時，應通過對比選用爐膛中間排管的圓筒爐，立

式爐箱式爐或其他爐型。

被加熱介質(zhì)易結焦時，宜采納水平管立式爐。

被加熱介質(zhì)流量小，且要求壓降小時宜采納螺旋管圓筒爐。

被加熱介質(zhì)流量小，且要求壓降小時（如重整爐）宜采納門形管箱式

爐。

使用材料價格昂貴的爐管，應優(yōu)先選用雙面輻射爐管。

加熱爐工藝知識

熱負荷；它表示加熱爐生產(chǎn)能力的大小。

爐膛溫度：爐膛溫度是確保加熱爐長周期安全運轉(zhuǎn)的一個重要指標。

爐膛熱強度（或叫體積熱強度）：管式加熱爐的爐膛熱強度為：在燒油

時應小于124kw/m3；在燒氣時應小于165kW/m3。

加熱爐的熱效率：熱效率是衡量燃料消耗的指標，也是加熱爐操作水

平高低的指標之一。熱效率越高講明燃料油的有效利用率越高，燃料耗量

就越低。

油品在管內(nèi)的流速及壓力降：油品在管內(nèi)的流速不能太低，否則易使

管內(nèi)油品結焦而燒壞爐管。因為流速太低時，管內(nèi)邊界層厚度大，傳熱慢,

管壁溫度升高，而目油品在管內(nèi)停留時刻長。油品在管內(nèi)的流速也不能太

大，因為太大時，壓力降也大，而壓力降受泵揚程的限制，故流速是按照

承諾的壓力降而確定的。

加熱爐的熱效率

加熱爐的熱效率

加熱爐的熱效率=（有效吸熱量/總放熱量）100%

有效吸熱量即爐子的熱負荷，總放熱量一樣為燃料的發(fā)熱量。當爐子

的熱負荷不變時，熱效率越高，則燃料用量越少。

阻礙加熱爐的熱效率的因素

爐子排煙溫度越高，熱效率越低。

過剩空氣系數(shù)越大，熱效率越低

化學不完全燃燒缺失越大，即排煙中的CO和H2越多，熱效率越低。

機械不完全燃燒缺失越大，即排煙中未燒盡碳粒子含量越多，熱效率

越低。

爐壁散熱缺失越大，熱效率越低。

提升加熱爐熱效率的要緊措施

減少加熱爐熱缺失：

加大治理、制訂合理的操作規(guī)程。

操縱“三門一板、降低爐子的過剩空氣系數(shù)。

采納自控系統(tǒng)、運算機操作。

采納氧化錯表操縱輻射室的氧含量。

減少爐壁散熱缺失。

利用對流室多吸取熱量

對流室采納釘頭管或翅片管。

設置吹灰器。

增加對流管或適當加長對流管。

對流室內(nèi)壁采納折流磚。

純輻射爐加對流室。

增設余熱回收系統(tǒng)

采納回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。

對流室采納冷進料。

增設固定式空氣預熱器一鋼管、鑄鐵管或玻璃管。

采納熱管式空氣預熱器。

采納循環(huán)式熱載體預熱空氣。

采納廢熱鍋爐。

其他方法

裝設暖風器來預熱燃燒空氣。

采納強制送風或大能量高強度燃燒器。

多燒煉廠廢氣消滅火炬。

三門一板

“三門一板”是指油門、汽門、風門和煙囪擋板。

“三門一板”是一種加熱爐操作方法的簡稱，即適當調(diào)劑燃料油及霧

化蒸汽的閥門，能夠使各個燃燒器的火焰差不多平均，霧化良好。燃燒器

的風門或燃燒器的風道蝶閥與煙囪擋板的調(diào)劑要互相配合，煙囪擋板開得

太大，燃燒的風門或風道蝶閥關得過小，會使爐內(nèi)負壓過大漏入空氣量過

多；擋板關得過小，風門或蝶閥開得過大，可能使爐內(nèi)局部形成正壓，使

高溫煙氣漏出爐外。

過剩空氣系數(shù)

（一）過剩空氣系數(shù)定義實際進入爐內(nèi)的空氣量總是比理論空氣量

多，前者與后者之比叫做過剩空氣系數(shù)a。過剩空氣系數(shù)是加熱爐的重要

指標之一。

在加熱爐的排煙溫度一定時，過剩空氣系數(shù)a大則排煙量大，因而通

過煙囪排人大氣的熱量就多，如此就大大降低了爐子的熱效率。過剩空氣

系數(shù)a大還會加劇爐管的氧化腐蝕；提升煙氣的露點溫度，加大低溫腐蝕

范疇；另外，還會促進NOx的形成而加劇環(huán)境的污染。

（二）減少過剩空氣系數(shù)a的措施：

全面堵漏，將沒有點火的燃燒器、人孔門、著火門、防爆門、對流及

輻射彎頭箱等處的不密封處全部堵死，盡量減少爐內(nèi)的漏風量。

操縱煙囪擋板使爐內(nèi)既不顯現(xiàn)正壓，也不要負壓過大。爐內(nèi)顯現(xiàn)正壓

會使高溫煙氣漏出加大熱缺失，還可能使爐外鋼結構過熱或燒壞引起其他

事故。爐內(nèi)負壓越大，空氣漏入得越多。

改進燃燒器采納加工合格、性能良好的燃燒器，油槍安裝的位置上下

左右要適中，盡量能使從燃燒器進人的空氣與燃料完全混合。采納強制送

風燃燒器，提升進風流速，改善進風方式，也能夠降低過剩空氣系數(shù)。

保證燃料油的粘度操縱在合適的范疇內(nèi)。

低溫露點腐蝕

燃料在燃燒時，含有硫酸的蒸汽在受熱面上凝聚成含有硫酸的液體，

對受熱面產(chǎn)生嚴峻腐蝕。因為它是在溫度較低的受熱面上發(fā)生的腐蝕，故

稱為低溫腐蝕。由于只有在受熱面上結露后才發(fā)生這種腐蝕，因此又稱露

點腐蝕。露點溫度的高低除與燃料中的含硫量有關外，還與過剩空氣系數(shù)

和三氧化硫的生成量等因素有關。為了保證煙氣溫度余量，一樣操縱排煙

溫度在160-180℃左右。

加熱爐的操作

加熱爐點火程序

調(diào)整好煙道擋板開度

確認爐膛處于負壓狀態(tài)（負壓爐）

引瓦斯至爐前，趕盡管線內(nèi)空氣，聯(lián)系分析瓦斯中的氧含量＜1%。

向爐膛內(nèi)吹蒸汽15—20分鐘，趕盡爐內(nèi)殘存的瓦斯，爐煙囪見汽。

引瓦斯點火，點燃長明燈。

引燃瓦斯火嘴。

為了防止爐子爆炸事故，必須做到以下幾點：

1、燃燒器在點火時未點著，然而油或瓦斯進人爐內(nèi)，這時司爐工必須

趕忙關閉燃料閥，然后往爐膛內(nèi)吹蒸汽，待煙囪見汽后再重新點火。

2、燃燒器在點火時雖點著但又熄火，司爐工應趕忙關閉燃料閥然后往

爐膛內(nèi)吹蒸汽，待煙囪見汽后再重新點火。

3、爐子在運行過程中如發(fā)覺燃燒器空氣不足應趕忙查明緣故，及時處

理。第一檢查操縱空氣進爐的蝶閥開度是否合適，如開度太小，應趕忙開

大到合適的程度，使燃燒器的燃料能得到充分的燃燒。

加熱爐操作好壞的判定

加熱爐操作的好壞，按照以下幾個方面來鑒不；

介質(zhì)總出口溫度在工藝指標范疇內(nèi)。

各路介質(zhì)流量及溫度必須平均。

各路爐管受熱平均，管內(nèi)不結焦。

燃料耗量低，熱效率高。

爐膛溫度在工藝指標范疇內(nèi)。

輻射室出口處負壓在-20—-40Pa之間。

火焰的顏色為桔黃色，火焰成形穩(wěn)固。爐子煙囪不冒黑煙。

加熱爐操作需要檢查的內(nèi)容

介質(zhì)總出口溫度、各路流量、溫差及爐膛溫度等是否符合工藝指標。

輻射室出口的負壓是否-20?-40Pa之間。

各個燃燒器的燃燒情形。火焰的形狀及顏色是否合要求，火焰是否燒

著爐管等.

各個爐管是否有彎曲、脫皮、鼓包、發(fā)紅、發(fā)暗等現(xiàn)象；注意檢查回

彎頭堵頭、出人口閥、法蘭等處有無泄漏。

檢查火盆磚、吊鉤、拉鉤、爐墻、襯里等變化情形。

燃料油壓力、霧化蒸汽壓力、瓦斯壓力是否符合要求。

高低壓瓦斯罐要定時脫液，放空閥在脫完液后應趕忙關死..

要經(jīng)常檢查爐膛內(nèi)各點的溫度變化情形，要做到心中有數(shù)。

爐子的防爆門、通風門、煙囪擋板、蝶閥調(diào)風門等不能隨便打開，看

火門在看完火后，應趕忙關閉。

阻礙加熱爐出口溫度變化的因素及解決方法

阻礙爐出口溫度變化的因素要緊有：

燃料油壓力變化。

燃料油性質(zhì)變化，如油的輕重不勻及帶水等現(xiàn)象

瓦斯壓力不穩(wěn)。

瓦斯帶油。

霧化蒸汽壓力變化，如壓力低，霧化不行，火焰變紅發(fā)暗噴嘴噴油量

增加，爐膛溫度上升，煙囪冒黑煙；如壓力高.火焰顏色發(fā)白、火硬、變

短，容易縮火、滅火。

進料量及進料溫度變化。

進料性質(zhì)變化，油輕，吸熱量大，爐出口溫度下降。

外表失靈，會造成煙囪冒煙，爐溫升高或熄火。

調(diào)劑方法：

當燃料油、瓦斯及霧化蒸汽壓力變化時，應與有關單位聯(lián)系進行處理。

與有關單位聯(lián)系平穩(wěn)進料量，保證爐子進料流量、溫度、性質(zhì)穩(wěn)固。

高壓瓦斯帶油時，要聯(lián)系有關單位脫油。

調(diào)火時要小調(diào)，以免互相阻礙。

噴嘴結焦要及時處理，噴嘴堵塞要及時修理。

與外表操作人員聯(lián)系，一旦外表失靈，應趕忙改成手動或操縱閥走付

線。

原油的預處理

第一節(jié)原油含水含鹽的危害性

原油含水和含鹽對原油運輸、儲運、設備腐蝕、產(chǎn)品質(zhì)量都帶來危

害，由于水的汽化潛熱專門大，增加了燃料和冷卻水的消耗量。同時，原

油含水使蒸鐳塔內(nèi)蒸汽速度增加，引起塔內(nèi)超壓、沖塔事故。

原油含鹽，要緊是氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等，在原油加工過程中，

在加熱爐爐管、換熱設備中沉積、結垢，降低了傳熱效率，同時使爐管使

用壽命降低，嚴峻時造成爐管或換熱器堵塞，造成裝置停工。原油加工后,

將阻礙燃料油、石油焦、瀝青等產(chǎn)品質(zhì)量。

為排除原油含鹽、含水對加工的危害，在原油加工前，含水要求小于0.

5%,含鹽小于5毫克/升。

第二節(jié)電脫鹽脫鹽、脫水原理

電脫鹽系統(tǒng)是將原油換熱到一定溫度，注入適量的破乳劑及新奇水，

在高壓電場的作用下，將原油中微小的水滴凝聚成大水滴，依靠油水差將

水進行分離，達到脫鹽、脫水的目的。

原油精僧及精鐳過程

溶液的汽液相平穩(wěn)

在精鐳中，氣相和液相之間的關系存在著組分濃度處于平穩(wěn)狀態(tài)，在

一定條件下，當液體中汽化出來的速率與蒸汽返回液相中的速率相等時，

汽液兩相的組成處于平穩(wěn)狀態(tài)。

由于分子的運動的結果，在汽液兩相間發(fā)生物質(zhì)和熱的傳遞。物質(zhì)自

一相傳遞到另一相的過程稱為“傳質(zhì)”過程。物質(zhì)的熱量自一相傳遞到另

一相的過程稱為“傳熱”過程。在一定的壓力和溫度下，當系統(tǒng)中這兩個

方向相反的傳熱、傳質(zhì)過程以及組分在兩相中的濃度分布不再變化，系統(tǒng)

也就達到了一個動態(tài)平穩(wěn)狀態(tài)，稱之為相平穩(wěn)。而處于相平穩(wěn)的汽體和液

體就稱為飽合汽體和飽合液體。

泡點和露點

在一定的系統(tǒng)壓力及液相組成下，該液體加熱剛剛開始沸騰時，或者

講剛剛開始汽化，顯現(xiàn)第一個氣泡時保持平穩(wěn)的溫度，稱為該液體組成的

“泡點”溫度，或者叫作平穩(wěn)汽化分率0%的溫度。

處于泡點狀態(tài)的液體和處于露點狀態(tài)的氣體是飽和的。

揮發(fā)度與相對揮發(fā)度

汽相中某一組分的蒸汽分壓和它在與汽相平穩(wěn)的液相中的摩爾分率之

比，稱為該組分的揮發(fā)度。用符號V表示，單位Pa,即

vA=PA/xAvB=PB/xB

式中：uA、uB-----組分A和B的揮發(fā)度，Pa；

PA、PB——組分A和B在平穩(wěn)時的汽相分壓，Pa；

xA、xB——組分A和B在平穩(wěn)時液相中的摩爾分率。

兩個組分之間的揮發(fā)度之比，稱為相對揮發(fā)度，用a表示。在二元溶

液中，組分A對組分B的相對揮發(fā)度。

_u_P/X_PX

CtAD=---A=----A------A-=----A------B-

vBPJXBPBXA

當壓強不失時，汽相服從道爾頓分壓定律時，PA=PyA,PB=PyB

則%B=

上式能專門方便地表示平穩(wěn)時兩組分在汽、液相中的組成關系。對雙

組分溶液：

xB=l-XAyB=l-yA

因此％=--7--------7—

X

1+(%B-1)A

上式確實是用軸對揮發(fā)度表示的氣液平穩(wěn)關系式，它和前面介紹的公

式相比較，能更加明確而簡便地用來判定分離的難易程度。當%B=1時，

%=/，如前所述，如此的溶液無法用一般的蒸鐳方法來分離。當％B>1時，

%>/，講明能夠分離，而且當%B越大，汽相中心越大，越容易分離。當

%B<1時，情形和為B>1的情形相同，只是兩組分互相顛倒，A組分難以汽

化，而組分B成了易揮發(fā)組分。

精僧過程

塔盤的作用

塔盤是汽液兩相充分接觸與分離提供的必要場所。

塔盤上的汽液接觸元件

塔盤上按其氣液接觸元件的不同分成：浮閥、泡罩、舌形等不同種類。

泡罩塔盤的特點

塔板效率較高。

操作彈性較大，在負荷變動范疇較大時，仍能保持較高的塔板效率。

不易堵塞，適用于多種介質(zhì)。

操作穩(wěn)固可靠。

泡罩塔盤的缺點是結構復雜、造價較高、安裝修理較繁。

浮閥塔板的特點：

處理能力較舌形、篩孔塔板小些，比泡罩塔板的處理能力約大20-30%。

操作彈性較泡罩、舌形、篩板大，在專門寬的氣液負荷變化范疇內(nèi)，

浮閥塔板能保持較高的效率。

干板壓降較舌形、篩板大，比泡罩塔板小。塔板上的液面梯度也較小。

霧沫夾帶量比舌型、泡罩小，比篩板略大。

結構簡單，安裝較方便，制造費約為泡罩塔板的60-80%,為篩板的1

20-130%o

固舌型塔板特點：

處理量大。

壓力降較小。

制造簡單、安裝方便、修理費少、省鋼材、省投資。

塔板上液量少、操作靈敏。

處理易聚合、易粘結、帶有結晶或固體顆粒物料時，對塔板不堵不塞。

缺點：

液流強度彈性范疇小。

不適用于低氣速操作，即舌孔動能必須大于塔板液層阻力。

不宜用在小于0.8米的塔徑，否則由于氣液單向噴射，邊壁效應過大。

板效率略低于泡罩塔。

精鐳塔

原料進入塔的那一段叫進料段，進入塔后，其汽相部分上升，液相部

分下流，分不在塔的上、下兩部分進行傳質(zhì)、傳熱過程。進料段以上是上

升汽相中的重組份持續(xù)被冷凝分離，使汽相中的輕組份持續(xù)被提純，該段

稱為精鐳段。進料段以下的液相的輕組份持續(xù)被汽化分離，使液相中的重

組份持續(xù)被提濃，該段叫提鐳段或提濃段。

具備精鐳段和提鐳段的塔，從塔頂能分離出較純的輕組份產(chǎn)品，從塔

底能分離出較純的重組份產(chǎn)品，但并不是所有的精鐳塔都必須是如此的典

型的精鐳塔。按照工藝過程的特點和要求，也但是只有精段或只有提鐳段

的“半塔”，例如焦化分鐳塔，由于生產(chǎn)工藝的要求只取精鐳段。因為它不

需出較為嚴格的塔底液體產(chǎn)品。

從塔上部下流的液體和從塔下部上升的汽體都叫回流，前者叫液相回

流，后者叫汽相回流，從上層塔盤向下層塔盤流淌的液相回流，又稱內(nèi)回

流。液相回流差不多上把從塔頂部出來的汽相冷凝冷卻成為液體后，將其

中的一部分重新打入塔頂而提供的，叫做塔頂回流，又稱內(nèi)回流，剩下的

一部分則作為塔頂產(chǎn)品抽出。通常把打入塔頂做回流的量與塔頂產(chǎn)品的比

值稱為塔頂回流比（R=L/D）。由于一樣差不多上同一油氣分離器提出的質(zhì)

量相同，因此回流比也能夠用兩者的重量之比來表示。汽相回流由塔底液

體進行部分汽化提供的，未汽化的液體則做為塔底產(chǎn)品抽出。

增加回流比，塔板上回流量增加，使上升的汽相的溫度降低專門多，

重組分也就冷凝的專門多，同時，隨回流比增加，從液相回流轉(zhuǎn)入汽相的

輕組分也增多，也確實是講，汽相從回流中補充了更多的輕組分，結果造

成上升汽相中輕組分濃度增加，提升了塔板的分離效能。回流比和塔板數(shù)

的關系是，當產(chǎn)品分離程度一定時，加大回流比，可適當減少塔板數(shù)。

然而，增加回流比是有限的，塔內(nèi)回流的多少是按照全塔熱平穩(wěn)決定

的。如果回流比過大，必定使下降的液相中輕組分含量增多，現(xiàn)在，如果

不相應地增加進料的熱量或塔底的熱量，就會使輕組分來不及汽化，就被

帶到下層塔板或塔底，從而阻礙了輕組分的收率，如有側線產(chǎn)品時，也使

側線產(chǎn)品和塔底產(chǎn)品不合格。此外，增加回流比，使塔頂冷凝冷卻器負荷

增加，增加操作費用。

精鐳得以進行的必要條件

精鐳塔內(nèi)沿塔高的溫度梯度和濃度梯度的建立以及接觸設施的存在是

精鐳過程得以進行的必要條件。

塔板的負荷性能曲線

1漏液線：漏液線是塔板在漏液點時的氣體流量與液體流量間的關系曲

線，它可通過漏液點運算出來。氣體的流量如處于此線以下即發(fā)生嚴峻漏

液。它是塔的操作氣速下限。

2過量液沫夾帶線：塔板上的過量液沫夾帶會破壞塔的正常操作，使塔

板效率嚴峻下降。但即使在正常操作的塔也難免有少量液沫夾帶。氣速小，

液沫夾帶小，但塔徑因而增大。氣速大，塔徑雖可減小，但液沫夾帶量增

多，塔板效率下降，實際板數(shù)增多。通常在設計塔時，承諾每公斤氣體夾

帶0.1公斤液沫。在為種情形下，即有較大的氣速，也可不能引起塔板效率

有較大的下降。

3液相下限線：當塔板上的液體流量過小，使溢流堰上的液頭小于6m

m時，堰上的液體流量就變的不穩(wěn)固。這種情形就成為液體流量的下限。

4液相上限線：降液管的尺過一經(jīng)設計確定之后，液體在降液管內(nèi)的

停留時刻就決定于液體的流量。如果液體流量過大，在降液管內(nèi)的停留時

刻不足，使泡沫液得不到沉清而引起泡沫夾帶，嚴峻時還會造成降液管液

泛。

5液泛線：隨著氣體和液體負荷的增加，降液管內(nèi)的泡沫層高度亦隨

之升高，當泡沫層高度超過板間距時，就會發(fā)生降液管液泛。

第五章潤滑

5.1磨損與潤滑機理

5.1.1磨損機理

動摩擦是兩個物體在相對運動過程中的摩擦。

滑動摩擦是一個物體在另一個物體上滑動時所產(chǎn)生的摩擦。

滾動摩擦是一個物體在另一個物體上滾動時所產(chǎn)生的摩擦。

由于兩個固體（金屬對金屬、金屬對非金屬等）的表面不可能加工得

絕對光滑，如果兩個物體之間沒有潤滑劑，這時將產(chǎn)生專門大的摩擦力，

摩擦力又消耗一定的機械能并轉(zhuǎn)化為熱量使摩擦面溫度升高，它又加劇了

磨損。

磨損的形式有研磨、膠合、氧化及點蝕等。磨損作用示意圖

（1）研磨磨損（或稱硬粒磨損、機械磨損）

是由于金屬表面凹凸不平的溝紋之間的互相咬合和互相碰撞，因而產(chǎn)

生互相“切削”作用，使摩擦面發(fā)生磨損與脫落，脫落下來的金屬屑夾在

摩擦面之間，形成“摩粒”，因此加劇了磨損，要緊發(fā)生在干磨擦的情形下,

通常因潤滑不行而產(chǎn)生的“干磨”確實是這種磨損。

（2）膠合磨損（或稱粘著磨損）

是摩擦表面局部粘結而引起，兩物體摩擦時，由于接觸點在瞬時高溫

高壓下發(fā)生粘聯(lián)，這種粘聯(lián)點在磨損過程中又被撕破，使金屬表面更加不

平。這種粘聯(lián)撕裂、再粘聯(lián)、再撕裂的結果，可使摩擦面溫度迅速升高，

以至產(chǎn)生燒毀，通常講的“抱軸”、“燒瓦”要緊確實是這種磨損產(chǎn)生的，

膠合磨損一樣發(fā)生在高速重載同時形成流淌油膜困難的部位，間隙不當，

油量不足時也容易產(chǎn)生膠合磨損。

（3）點蝕磨損（或稱接觸疲勞磨損）

當摩擦面承擔周期性負荷時，摩擦面的局部金屬表層產(chǎn)生“接觸疲勞”,

形成顯微裂紋，裂紋擴大后顯現(xiàn)金屬脫落，形成斑點磨損。齒輪表面，滾

動軸承等容易產(chǎn)生點蝕磨損。

(4)氧化磨損(或稱腐蝕磨損)

多因潤滑變質(zhì)形成氧化物，產(chǎn)生化學腐蝕和電腐蝕，使金屬表面松軟、

多孔、最后導致脫落。

5.1.2潤滑機理

摩擦面間的一個完整油膜，是由邊界的油膜與流淌油膜兩部分組成的,

這兩種油膜的形成原理是不同的，油膜示意圖

邊界油膜的形成是由于潤滑油在金屬表面的附著力大于本身的內(nèi)聚

力，㈤小*"乃止,工人八MW——人居士西■接觸時產(chǎn)生靜電吸附

使*d實是潤滑油的粘附性

(7E夠承載幾百公斤的負

荷。

流淌油膜的形成，有兩種方法，一種是用泵將潤滑油打進摩擦面強制

形成流淌油膜，在高速、重載、重要機泵上多采納；另一種是靠潤滑油本

身的運動來產(chǎn)生油壓形成的流淌油膜，叫做動壓潤滑，一樣中小型機泵軸

瓦確實是這種類型。

軸瓦油膜形成見圖。當軸靜止狀態(tài)時軸壓在軸瓦下部，當軸開始旋轉(zhuǎn)

時，接近軸的第一層油膜分子牢固地粘附在軸承表面并隨軸旋轉(zhuǎn)。由于油

的粘度作用，第二層、第三層油膜……又隨之轉(zhuǎn)動，因為軸與軸之間間隙

是一頭寬一頭窄的彎月形，軸在運動中將部分潤滑油從寬間隙處擠向窄間

隙處集結，因而產(chǎn)生壓力，就象“楔子”一樣擠入軸的下面。隨著軸的旋

轉(zhuǎn)加快，擠入軸下面的油逐步加多，軸被油膜抬高，當軸轉(zhuǎn)速接近工作狀

態(tài)時，軸的中心于軸承的中心重合，這時軸下油膜達到最大厚度，軸仿佛

躺在油枕上，形成液體摩擦，達到了潤滑的目的。

當摩擦面間僅能保持邊界油膜而不能形成流淌油膜時，成為邊界潤滑。

軸瓦在盤車時，沖程數(shù)低的蒸汽泵活塞環(huán)與汽缸等都屬于邊界潤滑。

當邊界油膜被破壞，摩擦面相凸出部分直截了當接觸，則顯現(xiàn)干摩擦,

這時就發(fā)生嚴峻磨損、燒傷等事故，因此應絕對幸免。

當流淌油膜厚度不能把兩個摩擦表面凸凹不平的溝紋完全蓋住時，發(fā)

生局部干摩擦與邊界摩擦，則稱之為半液體潤滑。

為了使機泵得到正常的潤滑，必須盡量保證做到液體潤滑，防止產(chǎn)生

干摩擦。

潤滑油除了潤滑摩擦面外，還起著冷卻、沖洗、減振、卸荷及密封等

作用。機器運轉(zhuǎn)時，因摩擦而消耗的機械能都會轉(zhuǎn)化為熱量，時摩擦面溫

度升高，使用了潤滑油，就能減少摩擦力，也就減少了熱量，如果潤滑油

是御環(huán)使用的，則又能夠隨油帶走了部分熱量，使摩擦面溫度進一步降低。

當摩擦表面存在金屬碎屑、雜質(zhì)等，一旦嵌入摩擦面就會破壞油膜，潤滑

油的流淌油膜能夠起一定的沖洗作用，由于軸在油膜上轉(zhuǎn)動，液體油膜對

振動有一定緩沖作用因此潤滑油對機器有減振的成效，同時油膜還能夠?qū)?/p>

軸上負荷比較平均地分布摩擦面上，減輕局部載荷過于集中，這就叫卸荷

作用，油膜在機械密封端面上，在活塞環(huán)與汽缸上，在浮環(huán)間隙中還能夠

具有增強密封作用。

因此潤滑是機器正常運轉(zhuǎn)的必要條件，否則不但增加磨損，降低使用

壽命，而且是全然無法啟動和運轉(zhuǎn)。

5.2潤滑油的要緊質(zhì)量指標

5.2.1粘度

液體分子在外力作用下發(fā)生相對運動時，在它們的分子之間會產(chǎn)生一

種內(nèi)摩擦阻力，這種阻力稱為粘度。表示潤滑油粘度的常用方法有兩種：

一種是運動粘度，單位是淹或厘泡，另一種是恩式粘度，單位是度。

對潤滑油來講，粘度是一項重要指標，它是區(qū)不選用潤滑油品種、牌

號的要緊依據(jù)，在機械潤滑油中它又起著要緊的作用。如油品粘度越小，

潤滑中所消耗的動力就越小；同時其降溫成效就越好。但粘度太小時，不

易保證潤滑所需要的油膜則造成機械磨損。然而，粘度過大，其內(nèi)摩擦阻

力也越大，在低溫時就不易流淌，給油困難，機泵啟動專門費勁，消耗功

也大，機械磨損也增加。

522粘度比

油品在5（rc下的運動粘度與ioo℃下的運動粘度之比值，稱為粘度比。

粘度比是講明潤滑油的粘度隨溫度的變化而變化的特性。一樣潤滑油

的粘度有隨溫度升高而變小，溫度降低而增大的特性，又稱為油品的粘溫

性能。如果潤滑油的粘度比越小，則講明該油品的粘度隨著溫度變化的幅

度就越小，也確實是講，該油品的粘溫性能越好。在使用中，我們期望潤

滑油的粘度比越小越好，這不但需要潤滑油在低溫下能保持應有的流淌性,

而且在高溫下也能保持良好的潤滑狀態(tài)，而不能造成機械的磨損。我國目

前生產(chǎn)的潤滑油，其粘度比一樣都較小，大約在5?8之間，能夠滿足目前

機械潤滑油中粘度比的要求。

5.2.3凝固點

油品在嚴格的標準條件下（立即潤滑油放在試管內(nèi)，冷卻到一定溫度

后，將試管傾斜452,時刻為1分鐘，油面開始不流淌），失去自己的流淌

性時的最高溫度，稱為凝固點。

因此我們選用潤滑油時，最好選用凝固點比環(huán)境溫度低一些的油品（通

常約低5?UTC）,否則就會因潤滑油的低溫流淌性差，使供油困難而造成機

泵潤滑條件惡化，難于啟動，增加接觸部分的磨損，增大動力消耗等等不

良惡果。

5.2.4閃點

在標準條件下加熱潤滑油后，潤滑油蒸汽與空氣的混合物，在有火種

的情形下，開始閃光并趕忙熄火時溫度，稱為油品的閃點。

一樣來講，油品的閃點有三種意義：第一是表示油品的安全指標，一

樣潤滑油的閃點越高，油蒸汽與空氣混合物著火，爆炸的溫度就越高，如

此，油品在使用時就越安全，工作溫度一樣應比油品閃點低20—3（TC較合

適；第二是表示油品的蒸發(fā)性能。這點關于蒸汽機或汽泵之汽缸潤滑專門

重要，一樣油品的閃點越高，其蒸發(fā)性就越小（即油品蒸發(fā)缺失少），適用

的工作溫度就越高，設備潤滑更可靠；第三在循環(huán)潤滑系統(tǒng)中，能夠按照

潤滑油閃點的降低情形來大致判定油品的氧化變質(zhì)情形。

5.2.5機械雜質(zhì)

機械雜質(zhì)確實是以懸浮或沉淀狀態(tài)存在與潤滑油而不溶于汽油或苯中

的金屬、泥土、沙石等，能夠過濾出來的物質(zhì)。一樣限制在0.005?0.1%之

間。

5.2.6灰分

在灼燒溫度下，經(jīng)一定時刻，不能揮發(fā)的物質(zhì)（但不包括不能灼燒的

物質(zhì)），叫做灰分。要緊是指溶解在石油中的礦物鹽，而且其大部分殘留在

重質(zhì)油中。

灰分能夠講明潤滑油品的精制情形和使用中污染程度（即潤滑油雜使

用中，與油接觸的金屬腐蝕，油漆的溶解，灰塵的污染等）

5.2.7酸值

酸值確實是中和1克試驗油中的有機酸所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)，

以毫克KOH/克油表示。

油品中的酸值要緊是由于油品精制酸度不夠而殘留的有機酸，或油品

在貯存、使用過程中因油品的氧化和分解作用而生成的有機酸所造成的。

有機酸對金屬有一定的腐蝕作用。

5.2.8抗氧化安定性

潤滑油接觸氧氣后，會發(fā)生氧化作用，而油品抗擊氧化作用的能力，

稱為抗氧化安定性。一樣以油品氧化后的沉淀和酸值來表示。潤滑油氧化

的結果，生成各種酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)，使油的顏色變深，粘度增加,

酸值增大，并顯現(xiàn)沉淀物，造成油品變質(zhì)和阻礙使用成效，有的甚至會造

成爆炸的危險，如壓縮機油抗氧化安定性差時，在使用中油品的氧化、分

解、生膠、生酸等作用就嚴峻，分解后油氣在汽缸中與空氣混合到一定比

例后，在一定條件下（火源）就有引起爆炸的危險。

5.2.9水分

在潤滑油中，除用于蒸汽泵上的汽缸油外，都不承諾含有水分，若有

水存在時，即使?jié)櫥椭杏形⒘康牡头肿佑袡C酸，其腐蝕作用也專門厲害。

另外，水分還會破壞油膜，降低粘度而惡化潤滑性能，提升油品凝固

點而惡化低溫流淌性；會使某些添加劑分解、沉淀而失效，易產(chǎn)生泡沫，

變成乳化狀態(tài)，而加速油品的變質(zhì)和報廢。因此，潤滑油中應盡量幸免有

水。

5210腐蝕實驗

常用的是銅片法。本法要緊是用一定尺寸的金屬（銅片或鋼片）浸入

油中在一定溫度（100℃）下，保持一定時刻（3小時后），按照金屬表面的

顏色和斑點來判定發(fā)動機燃料中活性硫、游離硫及潤滑油中的酸、硫化物

等金屬的腐蝕情形。

5.2.11殘?zhí)?/p>

潤滑油中的不飽和碳氫化合物，在高溫順空氣不足的情形下，發(fā)生蒸

發(fā)、分解和縮合等的作用后，所產(chǎn)生的焦黑色殘留物質(zhì)稱為殘?zhí)俊?/p>

殘?zhí)磕軌蛑v明潤滑油品中精制的深淺程度，同時也能大致表示出潤滑

油在高溫下生成積炭的趨勢。在潤滑油中，我們期望殘?zhí)吭叫≡胶茫驗?/p>

殘?zhí)看髸r，在使用中潤滑油變質(zhì)較快，結果阻礙設備正常運行。同時還會

增加設備的磨損，堵塞管路及有引起爆炸的危險。

5212抗乳化度

在規(guī)定的條件下，油與水混合形成的乳化液，在通過靜置達到完全分

離所需要的時刻（分鐘），稱為抗乳化度，不是所有油品都要求有好的抗乳

化性能，只有與水或蒸汽接觸的潤滑部位應用油，如汽輪機油等要求有好

的抗乳化性能。

抗乳化性能對汽輪機油具有極為重要的意義，因為蒸汽輪機中的蒸汽

冷凝水在運轉(zhuǎn)中，不可幸免地經(jīng)常與潤滑油接觸，形成臨時的乳化油，此

乳化油要有強的抗乳化能力，才能保持潤滑作用和循環(huán)，長期使用。另外,

若潤滑油的抗乳化能力低，則油和水與空氣中的氧形成長期的乳化液，容

易發(fā)生氧化作用，生成有機酸而腐蝕設備，并生成氫氧化鐵及金屬皂而助

長油品乳化，最后必定有導致破壞潤滑而造成事故的危險。

5.3潤滑脂的要緊質(zhì)量指標

5.3.1潤滑脂的要緊質(zhì)量指標及意義

（1）滴點（熔點）

潤滑脂的滴點是指它在“自氏測定器”中受熱后開始滴落第一滴時的

溫度。

潤滑脂滴點的高低決定著潤滑脂使用的最高溫度，因此，滴點是選用

潤滑脂時必須考慮的質(zhì)量指標，一樣的潤滑脂應在低于其滴點20?3(KC以下

的溫度使用，以免潤滑脂過分軟化或熔化變質(zhì)。

(2)針入度

針入度是表示潤滑脂軟硬程度的一項指標。

潤滑脂的針入度愈小，則表示潤滑脂的稠度及塑性強度越高，而其流

淌性越差，但抗擠壓的能力則越強，能夠承擔較大的負荷，因此，關于高

負荷的潤滑部位應選用針入度小的潤滑脂，針入度小的潤滑脂，其摩擦阻

力較大，因此，關于速度較高的潤滑部位不宜采納。

532潤滑脂的要緊特性

(1)鈣基脂

鈣基脂是用動植物油鈣皂稠化中等粘度的機械油而制成的。它的特點

是抗水性強，遇水不乳化。因此，水泵軸承一樣采納鈣基潤滑脂。

鈣基脂廣泛適用于各種機械的低中速度和輕中負荷的滾動軸承潤滑。

鈣基脂的最高使用溫度規(guī)定如下：

1號和2號鈣基脂不超過552,3號和4號鈣基脂不超過6(KC,5號鈣

基脂不超過652,最低使用溫度不低于-5=。

(2)鈉基脂

鈉基脂是用動植物油鈉皂稠化中等粘度的機械油而制成的。鈉皂的熔

點高，因此鈉基脂的耐熱性好，能夠用于較高的溫度，鈉基脂具有專門好

的抗磨抗壓能力，能夠適應較大的負荷。鈉基脂的缺點是不抗水，見水就

乳化。鈉基脂廣泛應用于各種類型的電動機和其它機械設備的高溫軸承，

使用溫度不超過110℃,鈉基脂不宜在0℃以下的軸承中使用。

(3)鈣鈉基脂

鈣鈉基脂是用動植物油鈣鈉皂稠化中等粘度的機械油而制成的。它的

性質(zhì)介于鈣基脂和鈉基脂之間，即有一定的抗水性，又能耐比較高的溫度。

鈣鈉基脂的最高使用溫度規(guī)定如下：1號不超過8(FC,2號不超過10

0℃o

(4)石墨鈣基脂

石墨鈣基脂是鈣基脂內(nèi)加入10%的鱗片狀石墨而制成的，鱗片狀是石

墨是一種固體的潤滑劑，在潤滑脂內(nèi)加入鱗片狀石墨要緊是為了提升潤滑

脂的抗碾壓性能。

石墨鈣基脂適用于低速、高負荷的潤滑部位，如，人字齒輪，關于笨

重粗糙機械的潤滑，最適宜采納石墨鈣基脂。另外象絞車、鋼絲繩之類的

潤滑也常采納石墨鈣基脂。

石墨鈣基脂具有專門強的抗水能力，膠體安定性專門好，長期儲存也

不易變質(zhì)，目前我國生產(chǎn)的石墨鈣基脂滴點為80=以上，其最高使用溫度

不超過6(TC,由于石墨中含有較多的機械雜質(zhì)，因此，不宜使用在滾動軸

承上。

(5)復合鈣基脂

復合鈣基脂是用硬酸一醋酸復合鈣皂稠化中等粘度的機械油而制成

的。復合鈣基脂具有突出的耐水和耐高溫的性質(zhì)，其熱安定性比較好，針

入度隨溫度的變化而改變的數(shù)值較小，復合鈣基脂的最大缺點是復原性專

門差，通過高溫作用之后有“硬化”的傾向，同時通過猛烈剪斷之后難于

保持。

(6)鋰基脂

鋰基脂具有良好的抗水性、抗壓性、機械安定性和優(yōu)良的高溫性能。

用低凝點礦物油制造的鋰基脂還有良好低溫性能。可用于高溫、低溫、高

速、低速以及高負荷的潤滑部位。鋰基脂的缺點是膠體安定性不行，貯存

財容易析油。

第六章設備管線的靜密封

在化工廠中，搞好設備和工藝管線的靜密封，是排除設備和工藝管線

跑、冒、滴、漏的重要方面，對保證安全生產(chǎn)，改善勞動條件，提升勞動

生產(chǎn)率，降低產(chǎn)品消耗，排除環(huán)境污染，保證工人健康，延長開工周期，

都具有十分重要的意義。因此