專案完成報告內容

2021-03-04 09:37:23 字數 4809 閱讀 5642

班級姓名: 馬云云學號

參考文獻

(1)網際網路百度百科:

(2)唐孟海、胡兆靈主編:《**工程》,中國石化出版社,2023年版,第94、95頁、第99~102頁、第109~114頁、第118~120頁

(3)孫玉良、閔祥祿主編:《常減壓蒸餾裝置安全執行與管理》,中國石化出版社,2023年版,第28、29頁

(4)彭光勤、胡兆靈主編:《常減壓蒸餾裝置應急知識問答》,中國石化出版社,2023年版,第89頁

(5)沈本賢主編,程麗華副主編:《石油煉製工藝學》,中國石化出版社,2023年版,第163、164、165、166頁

常減壓蒸餾原理

一、 蒸餾的基本概念和原理

1、 基本概念

1.1飽和蒸汽壓

任何物質(氣態、液態和固態)的分子都在不停的運動,都具有向周圍揮發逃逸的本領,液體表面的分子由於揮發,由液態變為氣態的現象,我們稱之為蒸發。揮發到周圍空間的氣相分子由於分子間的作用力以及分子與容器壁之間的作用,使一部分氣體分子又返回到液體中,這種現象稱之為冷凝。在某一溫度下,當液體的揮發量與它的蒸氣冷凝量在同一時間內相等時,那麼液體與它液面上的蒸氣就建立了一種動態平衡,這種動態平衡稱為氣液相平衡。

當氣液相達到平衡時,液面上的蒸氣稱為飽和蒸汽,而由此蒸氣所產生的壓力稱為飽和蒸汽壓,簡稱為蒸汽壓。蒸氣壓的高低表明了液體中的分子離開液面氣化或蒸發的能力,蒸氣壓越高,就說明液體越容易氣化。

在煉油工藝中,根據油品的蒸氣壓資料,可以用來計算平衡狀態下烴類氣相和液相組成,也可以根據蒸氣壓進行烴類及其混合物在不同壓力下的沸點換算、計算烴類液化條件等。

1.2氣液相平衡

處於密閉容器中的液體,在一定溫度和壓力下,當從液面揮發到空間的分子數目與同一時間內從空間返回液體的分子數目相等時,就與液面上的蒸氣建立了一種動態平衡,稱為氣液平衡。氣液平衡是兩相傳質的極限狀態。氣液兩相不平衡到平衡的原理,是氣化和冷凝、吸收和解吸過程的基礎。

例如,蒸餾的最基本過程,就是氣液兩相充分接觸,通過兩相組分濃度差和溫度差進行傳質傳熱,使系統趨近於動平衡,這樣,經過塔板多級接觸,就能達到混合物組分的最大限度分離。

2、蒸餾方式

在煉油廠生產過程中,有多種形式蒸餾操作,但基本型別歸納起來主要有三種,即閃蒸、簡單蒸餾和精餾

2.1閃蒸(平衡汽化)

加熱液體混合物,達到一定的溫度和壓力,在乙個容器的空間內,使之氣化,氣液兩相迅速分離,得到相應的氣相和液相產物,此過程稱為閃蒸。當氣液兩相有足夠的接觸時間,達到了汽液平衡狀態,則這種氣液方式稱為平衡汽化。

2.2簡單蒸餾(漸次汽化)

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,液體即開始氣化,生成微量蒸氣,生成的蒸氣當即被引出並經冷凝冷卻後收集起來,同時液體繼續加熱,繼續生成蒸氣並被引出。這種蒸餾方式稱為簡單蒸餾或微分蒸餾,借助於簡單蒸餾,可以使原料中的輕、重組分得到一定程度的分離。

2.3精餾

精餾是分離混合物的有效手段,精餾有連續式和間歇式兩種,石油加工裝置中都採用連續式精餾,而間歇式一般用於小型裝置和實驗室。

連續式精餾塔一般分為兩段:進料段以上是精餾段,進料段以下是提餾段。精餾塔內裝有提供氣液兩相接觸的塔板和填料。

塔頂送入輕組分濃度很高的液體,稱為塔頂回流。塔底有再沸器,加熱塔底流出的液體以產生一定量的氣相回流,塔底的氣相回流是輕組分含量很低而溫度較高的氣體。氣相和液相在每層塔板或填料上進行傳質和傳熱,每一次氣液相接觸即產生一次新的氣液相平衡,使氣相中的輕組分和液相中的重組分分別得到提濃,最後在塔頂得到較純的輕組分,在塔底得到較濃的重組分,借助於精餾,可以得到純度很高的產品。

實現精餾的必要條件有

(1)建立濃度梯度,液體混合物中各組分的相對揮發度有明顯差異是實現精餾過程的必要條件。

(2)合理的溫度梯度,塔頂加入輕組分濃度很高的回流液體、塔底用加熱或汽提的方法產生熱的蒸氣。

(3)精餾塔內必須要有塔板或填料,它是提供氣液充分接觸的場所。

(4)精餾塔內提供氣、液相回流,是保證精餾過程傳熱傳質的另一必要條件。

二、**常壓蒸餾

1、**分餾塔的工藝特徵

**分餾塔的原理與一般精餾塔相同,但由於石油及其產品的組成比較複雜,其產品只是符合一定要求沸程的餾分,因此它又有不同的特點。

1.1復合塔結構

一般精餾塔要求有較高的分離精度,在塔頂和塔底出很純的產品,一般只能得到兩個產品。**通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四五種產品。按照一般的多元精餾方法,需要有n-1個精餾塔才能把原料分割成n個產品。

當要分成五種產品時就需要四個精餾塔串聯或採用其它方式排列。但是在石油精餾中,各種產品本身也還是一種複雜混合物,它們之間的分離精確度並不要求很高,兩種產品之間需要的塔板數並不高,因此,可以把這幾個塔結合成乙個塔。這種塔實際上等於把幾個簡單精餾塔重疊起來,塔頂餾出最輕的產品——汽油,塔底引出最重產品——重油,介於其間的其他產品則在塔側作為側線產品抽出,它的精餾段相當於原來四個簡單塔的四個精餾段組合而成,而其下段則相當於塔最下段的提餾段,這樣的塔稱為復合塔或複雜塔。

1.2設定汽提段和側線汽提塔

在二元精餾塔中,塔底一般採用重沸器,向塔內提供氣相回流,使塔底產品中輕組分被氣化出來,以保證塔底產品質量。而在**精餾塔中,塔底溫度一般較高,常壓塔為330~350℃,減壓塔為390℃左右,如果採用重沸器很難找到合適的熱源,同時溫度再公升高也會使油品分解、結焦。因此,常壓蒸餾塔塔底不用再沸器產生氣相回流,而是通入一定量的過熱水蒸汽,降低塔內油氣分壓,使一部分帶下來的輕餾分蒸發,回到精餾段,這種方式稱為汽提。

因此,**分餾塔的提餾段習慣上稱為汽提段。

1.3進料應有適當的過氣化率

**精餾所需要的熱量,主要依靠**本身帶入,因此**在進入分餾塔入口處的氣化率應略高於塔頂和各側線產品收率的總和。這個過量的氣化百分比稱為過氣化率。過氣化的目的是使分餾塔最低側線以下的幾層塔板有一定的內回流,以保證其分流效果。

但過氣化率不宜太高,以免使進料油溫公升的過高引起進料裂解和不必要的能量消耗。

1.4恆摩爾回流的假定完全不適用

在二元和多元精餾塔的設計計算中,為了簡便計算,對性質及沸點相近的組分所組成的體系做出了恆摩爾回流的近似假設。即在塔內的氣、液相的摩爾流量不隨塔高而變化。這個近似假設對**常壓精餾塔是完全不適用的。

石油是複雜混合物,各組分的性質可以有很大的差別,它們的摩爾汽化潛熱可以相差很遠,沸點之間的差別甚至可達幾百度。例如常壓塔頂和塔底的溫差就可達250℃左右。顯然,以精餾塔上、下部溫差不大,塔內各組分的摩爾汽化潛熱相近為基礎,所作出的恆摩爾回流這一假設對常壓塔是完全不適用的。

實際上,常壓塔內回流的摩爾流量沿著塔高會有很大變化。

2、常壓分餾塔主要工藝引數

常壓分餾塔操作其塔頂壓力、進料溫度、塔頂及側線抽出溫度是主要控制引數。

2.1壓力

常壓蒸餾塔頂產品通常是汽油餾分或重整原料。當用水作為冷卻介質、產品冷至40 ℃左右,回流罐在0.11-0.

3mpa壓力下操作時油品基本全部冷凝。因此**蒸餾一般在稍高於常壓的壓力條件下操作,常壓塔的名稱由此而來。

2.2進料溫度

確定進料段溫度的方法主要是用在石油蒸餾塔設計中,了解此計算原理可有助於現場的核算和塔的操作分析。

2.3塔頂溫度

塔頂溫度是指塔頂產品在其本身油氣分壓下的**溫度。 塔頂餾出物包括塔頂產品,塔頂回流油氣以及不凝氣和水蒸汽。如果能準確知道不凝氣數量,在塔頂壓力一定的條件下很容易求得塔頂產品及回流總和的油氣分壓,進一步求得塔頂溫度。

當塔頂不凝氣很少時,可忽略不計。忽略不凝氣以後求得的塔頂溫度較實際塔頂溫度高出約3%,可將計算所得塔頂溫度乘以係數0.97,作為採用的塔頂溫度。

2.4側線抽出溫度

側線抽出溫度指的是未經氣提產品在該處油氣分壓下的泡點溫度。 而大多數側線都設定汽提塔,根據**評價得到的資料以及現場取樣的資料相當於汽提以後的資料,為此求出側線抽出溫度不得不採取一些半經驗的方法。對於不設汽提塔的抽出側線,產品平衡汽化資料是準確的,考慮到以內回流在混合氣體中真正的分壓作為油氣分壓其資料偏低,為接近實際情況,在求取內回流蒸氣在氣相中摩爾分率時,氣相的總摩爾數將相鄰上一側線忽略,內回流計算出來的分壓比較接近塔內的油氣分壓,所求得的泡點溫度與現場側線抽出溫度比較接近。

三、**減壓蒸餾

油品在加熱條件下容易受熱分解而使油品顏色變深、膠質增加。在常壓蒸餾時,為保證產品質量,爐出口溫度一般不高於370 ℃,通過常壓蒸餾可以把**中350 ℃以前的汽油、煤油、輕柴油等產品分餾出來。350 ℃~500 ℃的餾分在常壓下則難以蒸出,而這部分餾分油是生產潤滑油和催化裂化原料油的主要原料。

根據油品沸點隨系統壓力降低而降低的原理,可以採用降低蒸餾塔壓力(2.67~8.0kpa)的方法進行蒸餾,在較低的溫度(380~400 ℃)下將這些重質餾分油可蒸出,故一般煉油裝置在常壓蒸餾之後都繼之配備減壓蒸餾過程。

1、減壓蒸餾塔的特徵

減壓蒸餾塔與常壓蒸餾塔相同,關鍵是採用了抽真空設施,使塔內壓力降到幾十公釐、甚至小於10mmhg。減壓蒸餾根據任務不同,分為兩種型別:燃料型減壓塔和潤滑油型減壓塔。

燃料型減壓塔主要是生產二次加工原料,對分餾精度要求不高,在控制產品質量的前提下希望盡可能提高拔出率。

潤滑油型減壓塔以生產潤滑油為主,要求得到顏色淺、殘炭值低、鎦程較窄、安定性好的減壓餾分油,不僅應有較高的拔出率,還應具有較高的分餾精度。與常壓蒸餾塔相比,減壓蒸餾塔具有高真空、低壓降、塔徑大、板數少的特點

2、乾式減壓蒸餾

過去,國內外煉油廠的減壓蒸餾一直是沿用傳統的「濕式」減壓蒸餾。即向加熱爐管內注入水蒸汽以增加爐管內油品速度;向塔底注入水蒸汽,以降低塔內油氣分壓,達到在低於油品分解的溫度下,獲得所需要的油品收率。減壓塔一般採用板式塔和兩級噴射抽空氣,塔的真空度低,壓力降大,加工能耗高,減壓拔出率也相對較低。

實現濕式減壓蒸餾採用的主要技術措施有:採用壓降小、傳質傳熱效率高的塔板;減壓爐管逐級擴徑,以避免油流在管內出現高溫而裂解;減壓塔進料口與最低側線抽出口之間設洗滌段,以控制油品的殘碳值和膠質含量 。 濕式減壓蒸餾塔的不足之處有:

消耗蒸汽量大;塔內汽相負荷大;增大了塔頂冷凝冷卻器的負荷;含油汙水量大 。

專案完成報告1

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