最新原油预处理工艺说明资料.docx

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最新原油预处理工艺说明资料

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原油的蒸馏

&Nbsp;   石油是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的复杂混合物，通过本章所讲述的预处理和原油蒸馏方法，可以根据其组分沸点的差异，从原油中提炼出直馏汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等，这就是原油的一次加工过程。

然后将这些半成品中的一部分或大部分作为原料，进行原油二次加工，如以后章节要介绍的催化裂化、催化重整、加氢裂化等向后延伸的炼制过程，可提高石油产品的质量和轻质油收率。

一、原油的预处理

一预处理的目的

    从地底油层中开采出来的石油都伴有水，这些水中都溶解有无机盐，如NACl、MgCl2、CaCl2等，在油田原油要经过脱水和稳定，可以把大部分水及水中的盐脱除，但仍有部分水不能脱除，因为这些水是以乳化状态存在于原油中，原油含水含盐给原油运输、贮存、加工和产品质量都会带来危害。

    原油含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定，严重时甚至造成冲塔事故，含水多增加了热能消耗，增大了冷却器的负荷和冷却水的消耗量。

    原油中的盐类一般溶解在水中，这些盐类的存在对加工过程危害很大。

主要表现在：

    1、在换热器、加热炉中，随着水的蒸发，盐类沉积在管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动压降，严重时甚至会堵塞管路导致停工。

    2、造成设备腐蚀。

CaCl2、MgCl2水解生成具有强腐蚀性的HCl：

MgCl2+2H2O  Mg（OH）2+2HCl如果系统又有硫化物存在，则腐蚀会更严重。

Fe+  H2S  FeS+H2   FeS+2HClFeCl2+H2S

    3、原油中的盐类在蒸馏时，大多残留在渣油和重馏分中，将会影响石油产品的质量。

根据上述原因，目前国内外炼油厂要求在加工前，原油含水量达到0.1%～0.2%，含盐量<5毫克/升～10毫克/升。

二基本原理

    原油中的盐大部分溶于所含水中，故脱盐脱水是同时进行的。

为了脱除悬浮在原油中的盐粒，在原油中注入一定量的新鲜水（注入量一般为5%），充分混合，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水滴，借重力从油中沉降分离，达到脱盐脱水的目的，这通常称为电化学脱盐脱水过程。

    原油乳化液通过高压电场时，在分散相水滴上形成感应电荷，带有正、负电荷的水滴在作定向位移时，相互碰撞而合成大水滴，加速沉降。

水滴直径愈大，原油和水的相对密度差愈大，温度愈高，原油粘度愈小，沉降速度愈快。

在这些因素中，水滴直径和油水相对密度差是关键，当水滴直径小到使其下降速度小于原油上升速度时，水滴就不能下沉，而随油上浮，达不到沉降分离的目的。

三工艺过程

   我国各炼厂大都采用两级脱盐脱水流程。

原油自油罐抽出后，先与淡水、破乳剂按比例混合，经加热到规定温度，送入一级脱盐罐，一级电脱盐的脱盐率在90%～95%之间，在进入二级脱盐之前，仍需注入淡水，一级注水是为了溶解悬浮的盐粒，二级注水是为了增大原油中的水量，以增大水滴的偶极聚结力。

二、原油的蒸馏

一原油蒸馏的基本原理及特点

    1、蒸馏与精馏  蒸馏是液体混合物加热，其中轻组分汽化，将其导出进行冷凝，使其轻重组分得到分离。

蒸馏依据原理是混合物中各组分沸点（挥发度）的不同。

    蒸馏有多种形式，可归纳为闪蒸（平衡汽化或一次汽化），简单蒸馏（渐次汽化）和精馏三种。

其中简单蒸馏常用于实验室或小型装置上，它属于间歇式蒸馏过程，分离程度不高。

    闪蒸过程是将液体混合物进料加热至部分汽化，经过减压阀，在一个容器（闪蒸罐、蒸发塔）的空间内，于一定温度压力下，使汽液两相迅速分离，得到相应的汽相和液相产物。

精馏是分离液体混合物的很有效的手段，它是在精馏塔内进行的。

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2、原油常压蒸馏特点  原油的常压蒸馏就是原油在常压（或稍高于常压）下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔，它具有以下工艺特点：

（1）常压塔是一个复合塔  原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品馏分。

按照一般的多元精馏办法，需要有n-1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。

而原油常压精馏塔却是在塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分，就像n个塔叠在一起一样，故称为复合塔。

（2）常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物  原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分，如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油，这些产品仍然是复杂的混合物（其质量是靠一些质量标准来控制的。

如汽油馏程的干点不能高于205℃）。

35℃~150℃是石脑油（naphtha）或重整原料，130℃~250℃是煤油馏分，250℃~300℃是柴油馏分，300℃~350℃是重柴油馏分，可作催化裂化原料。

>350℃是常压重油。

   （3）汽提段和汽提塔对石油精馏塔，提馏段的底部常常不设再沸器，因为塔底温度较高，一般在350℃左右，在这样的高温下，很难找到合适的再沸器热源，因此，通常向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油汽分压，使混入塔底重油中的轻组分汽化，这种方法称为汽提。

汽提所用的水蒸汽通常是400℃~450℃，约为3MPA的过热水蒸汽。

    在复合塔内，汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，这样侧线产品中会含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的收率。

所以通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔，这些汽提塔重叠起来，但相互之间是隔开的，侧线产品从常压塔中部抽出，送入汽提塔上部，从该塔下注入水蒸汽进行汽提，汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔，侧线产品由汽提塔底部抽出送出装置。

  （4）常压塔常设置中段循环回流在原油精馏塔中，除了采用塔顶回流时，通常还设置1~2个中段循环回流，即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油，经与其它冷流换热或冷却后再返回塔中，返回口比抽出口通常高2~3层塔板。

    中段循环回流的作用是，在保证产品分离效果的前提下，取走精馏塔中多余的热量，这些热量因温位较高，因而是价很高的可利用热源。

采用中段循环回流的好处是，在相同的处理量下可缩小塔径，或者在相同的塔径下可提高塔的处理能力。

    3、减压蒸馏及其特点原油在常压蒸馏的条件下，只能够得到各种轻质馏分。

常压塔底产物即常压重油，是原油中比较重的部分，沸点一般高于350℃，而各种高沸点馏分，如裂化原料和润滑油馏分等都存在其中。

要想从重油中分出这些馏分，就需要把温度提到350℃以上，而在这一高温下，原油中的稳定组分和一部分烃类就会发生分解，降低了产品质量和收率。

为此，将常压重油在减压条件下蒸馏，蒸馏温度一般限制在420℃以下。

降低压力使油品的沸点相应下降，上述高沸点馏分就会在较低的温度下汽化，从而避免了高沸点馏分的分解。

减压塔是在压力低于100kPa的负压下进行蒸馏操作。

    减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器或机械真空泵。

蒸汽喷射器的结构简单，使用可靠而无需动力机械，水蒸汽来源充足、安全，因此，得到广泛应用。

而机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中采用。

    与一般的精馏塔和原油常压精馏塔相比，减压精馏塔有如下几个特点：

    ⑴根据生产任务不同，减压精馏塔分燃料型与润滑油型两种。

润滑油型减压塔以生产润滑油料为主，这些馏分经过进一步加工，制取各种润滑油。

燃料型减压塔主要生产二次加工的原料，如催化裂化或加氢裂化原料。

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TheChanу畻鍟嗗搧Xi撳簱⑵减压精馏塔的塔板数少，压降小，真空度高，塔径大。

为了尽量提高拔出深度而又避免分解，要求减压塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。

因此，一方面要在塔顶配备强有力的抽真空设备，同时要减小塔板的压力降。

减压塔内应采用压降较小的塔板，常用的有舌型塔板、网孔塔板等。

减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求低，因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板。

在减压下，塔内的油汽、水蒸汽、不凝气的体积变大，减压塔径变大。

    ⑶缩短渣油在减压塔内的停留时间塔底减压渣油是最重的物料，如果在高温下停留时间过长，则其分解、缩合等反应会进行得比较显著，导致不凝气增加，使塔的真空度下降，塔底部分结焦，影响塔的正常操作。

因此，减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在塔内的停留时间。

另外，减压塔顶不出产品，减压塔的上部汽相负荷小，通常也采用缩径的办法，使减压塔成为一个中间粗、两头细的精馏塔。

二常减压蒸馏装置的工艺流程

    所谓工艺流程，就是一个生产装置的设备（如塔、反应器、加热炉）、机泵、工艺管线按生产的内在联系而形成的有机组合。

    目前炼油厂最常采用的原油蒸馏流程是两段汽化流程和三段汽化流程。

两段汽化流程包括两个部分：

常压蒸馏和减压蒸馏。

三段汽化流程包括三个部分：

原油初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。

    常压蒸馏是否要采用两段汽化流程应根据具体条件对有关因素进行综合分析而定，如果原油所含的轻馏分多，则原油经过一系列热交换后，温度升高，轻馏分汽化，会造成管路巨大的压力降，其结果是原油泵的出口压力升高，换热器的耐压能力也应增加。

另外，如果原油脱盐脱水不好，进入换热系统后，尽管原油中轻馏分含量不高，水分的汽化也会造成管路中相当可观的压力降。

当加工含硫原油时，在温度超过160℃~180℃的条件下，某些含硫化合物会分解而释放出H2S，原油中的盐分则可能水解而析出HCl，造成蒸馏塔顶部、汽相馏出管线与冷凝冷却系统等低温位的严重腐蚀。

采用两段汽化蒸馏流程时，这些现象都会出现，给操作带来困难，影响产品质量和收率，大型炼油厂的原油蒸馏装置多采用三段汽化流程。

    三段汽化原油蒸馏工艺流程的特点有：

    ⑴初馏塔顶产品轻汽油一般作催化重整装置进料。

由于原油中的含砷的有机物质，随着原油温度的升高而分解汽化，因而初馏塔顶汽油的砷含量较低，而常压塔顶汽油含砷量很高。

砷是重整催化剂的有害物质，因而一般含砷量高的原油生产重整原料均采用初馏塔。

    ⑵常压塔可设3~4个侧线，生产溶剂油、煤油（或喷气燃料）、轻柴油、重柴油等馏分。

    ⑶减压塔侧线出催化裂化或加氢裂化原料，产品较简单，分馏精度要求不高，故只设2~3个侧线，不设汽提塔。

    ⑷减压蒸馏可以采用干式减压蒸馏工艺。

所谓干式减压蒸馏，即不依赖注入水蒸汽以降低油汽分压的减压蒸馏方式。

干式减压蒸馏一般采用填料而不是塔板。

与传统湿式减压精馏相比，它的主要特点有：

填料压降小，塔内真空度提高，加热炉出口温度降低使不凝气减少，大大降低了塔顶冷凝器的冷却负荷，减少冷却水用量，降低能耗等。

    根据产品的用途不同，可将原油蒸馏工艺流程分为以下三种类型：

    1、燃料型这类加工方案的目的产品基本上都是燃料，从罐区来的原油经过换热，温度达到80℃～120℃左右进电脱盐脱水罐进行脱盐、脱水。

经这样预处理后的原油再经换热到210℃～250℃进入初馏塔，塔顶出轻汽油馏分，塔底为拔头原油，拔头原油经换热进常压加热炉至360℃～370℃，形成的气液混合物进入常压塔，塔顶出汽油馏分，经冷凝冷却至40℃左右，一部分作塔顶回流，一部分作汽油馏分。

各侧线馏分油经汽提塔汽提出装置，塔底是沸点高于350℃的常压重油。

用热油泵从常压塔底部抽出送到减压炉加热，温度达到390℃～400℃进入减压精馏塔，减压塔顶一般不出产品，直接与抽真空设备连接。

侧线各馏分油经换热冷却后出装置作为二次加工的原料。

塔底减压渣油经换热、冷却后出装置作为下道工序如焦化、溶剂脱沥青等的进料。

2、燃料