原油蒸馏的工艺流程图石油是一种紧要由碳氢化合物构成的庞大搀杂物。全邦各邦所产石油的本质、外观都有差别水准的差别。大个人石油是暗色的,平时呈玄色、褐色或浅黄色。石油正在常温下众为滚动或半滚动的稠密液体。相对密度正在0.8~0.98g/cm3之间,局部的如伊朗某石油密度到达
石油的构成固然及其庞大,差别地域以至差别油层差别油井所产石油,正在构成和本质上也也许有很大的分歧。但剖析其元素,基础上是由碳、氢、硫、氧、氮五种元素所构成。此中碳、氢两中元素占96%~99%,碳占到83%~87%,氢占11%~14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超出1%~4%。石油中的微量元素囊括氯、碘、磷、砷、硅等非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。
石油的沸点限度寻常从常温不绝到500℃以上,蒸馏也便是按照各组分的沸点分歧,将石油切割成差别的馏分。寻常把原油从常压蒸馏开端镏出的温度(初馏点)到180℃的轻馏分成为称为汽油馏分, 180℃~350℃的中央馏分称为煤柴油馏分,大于350℃的馏分称为常
石油中的烃类囊括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中寻常不含烯烃和炔烃,二次加工产品中常含有肯定数目的烯烃。各类烃类按照差别的沸点限度存正在与对应的馏分中。
石油的紧要构成使烃类,但石油中还含有相当数目的非烃化合物,加倍正在重质馏分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等杂元素总量寻常占1%~4%,但石油中的硫、氧、氮不是以元素状态存正在而是以化合物的状态存正在,这些化合物称为非烃化合物,他们正在石油中的含量非凡可观,高达10%~20%。
含硫化合物正在石油馏分中的漫衍寻常是跟着石油馏分的沸点升高而添加,其品种和庞大性也跟着馏分沸点升高而添加。石油中的含硫化合物给石油加工经过和石油产物格料带来很众破坏。
正在石油炼制经过中,含硫化合物受热解析爆发H2S、硫醇、元素硫等活性硫化物,对金属摆设酿成告急的侵蚀。石油中平时还含有MgCl2、CaCl2等盐类,含硫含盐化合物彼此效率,对金属摆设酿成的侵蚀将更为告急。石油产物中含有硫化物,正在储蓄和行使经过中同样侵蚀摆设。含硫燃料燃烧爆发的SO2、SO3遇水后天生H2SO3、H2SO4会激烈的侵蚀金属机件。
硫化物的存正在告急的影响油品的储蓄太平性,是储蓄和行使中的油品容易氧化变质,天生胶质,影响带头机的寻常做事。
含硫石油正在加工经过中爆发的H2S及低分子硫醇等有恶臭的毒性气体,会污染情况影响人体强壮,以至酿成中毒,含硫燃料油燃烧后天生的SO2、SO3排入大气也会污染情况。
正在炼油厂各类催化加工经过中,硫是某些催化剂的毒物,会酿成催化剂中毒落空活性。
我邦原油的含氮量偏高,寻常正在0.1%~0.5%之间。氮化合物的含量随石油馏分沸点的升高而急迅添加,约有80%的氮鸠集正在400℃以上的渣油中。石油中的氮化合物可分为碱性氮化合物和非碱性氮化合物(碱性氮化合物是指正在冰醋酸和苯的样品溶液中也许被高氯酸-冰醋酸滴定的含氮化合物,不行被滴定的优劣碱性氮化合物)。
石油中的非碱性含氮化合物本质不宁静,易被氧化和群集天生胶质,是导致石油二次加工油品颜色变深和爆发重淀的紧要理由。正在石油加工经过中碱性氮化合物会使催化剂中毒。石油及石油馏分中的氮化物应精制予以脱除。
馏分中,大个人富集正在胶状沥青状物质中。胶状沥青状物质中氧含量约占原油总氧含量的90%~95%。石油中的含氧化合物囊括酸性含氧化合物和中性含氧化合物,以酸性含氧化合物为主。酸性含氧化合物(囊括环烷酸、清香酸、脂肪酸和酚类等)对摆设的侵蚀较告急,并且酚有激烈的气息,能溶于水,污水中平时含有酚,导致污染情况,酸性含氧化合物平时用碱洗的要领除去。中性含氧化合物(囊括醛、酮、脂等)可氧化天生胶质,影响油品的行使机能。
原油的常减压蒸馏是石油加工的第一道工序,是依序行使常压和减压的要领,将原油根据沸点限度差别切割成汽油、火油、柴油、润滑油原料、裂化原料和渣油。正在举行常减压蒸馏时务必举行原料的预措置。
原油的预措置是指对原油举行脱盐脱水的经过。原油从油田开采出来后,务必先正在油田举行开始的脱盐、脱水,以减轻正在输送经过中的动力打发和管线侵蚀。但因为原油正在油田的脱盐、脱水结果很不宁静,含盐量及含水量仍不行满意炼油厂的央求,给炼油厂的寻常出产带来报复。
原油正在加工中要阅历汽化、冷凝的相变动,水的汽化潜热(2255kJ/kg)很大,若水与原油一同产生相变时,一定要打发大方
的燃料和冷却水。并且原油正在通过换热器、加热炉时,因所含的水分随温度的升高而蒸发,融解正在水中的盐类将析出而正在管壁上变成盐垢,不光低重了传热功效,也会减小管内贯通面积而增大滚动阻力,水汽化之后体积显著增大也会酿成编制压力上升,这些都市使原油泵出口压力增大,使动力打发添加。
水的分子量比油小的众,水汽化后使塔内的气相负荷增大,含水量的震撼一定会打乱塔内的寻常操作,轻则影响产物的区别质料,重则因水的“爆沸”而酿成冲塔事项。
氯化物加倍是氯化镁和氯化钙,正在加热并有水存正在时,可产生水解天生HCl,HCl正在有液相水存正在时即成盐酸,酿成蒸馏塔顶部低温部位的侵蚀。
当加工含硫原油时,固然天生的FeS能附着正在金属外貌上起包庇效率,然而当有HCl存正在时,FeS对金属的包庇效率不仅被损坏,并且还加剧了侵蚀。
度加工,无论是催化裂化仍是加氢脱硫都要限制原料中钠离子的含量,不然将会使催化剂中毒。为了裁汰原油含盐、含水对加工的破坏,对设有催化裂化的炼厂提出了深度电脱盐的央求:脱后原油含盐量小于3mg/L,含水量小于0.2%;仅为满意摆设不被侵蚀时可放宽央求,脱后原油含盐量小于5mg/L,含水量小于0.3%。
原油中的盐大个人能溶于水,为了也许脱除悬浮正在原油中的盐细粒,正在脱盐、脱水之前向原油中注入肯定量的不含盐的净水,充塞搀杂,然后正在破乳剂和高压电场的效率下,使微细水滴鸠集成较洪流滴,借重力从油平分离,以到达脱盐、脱水目标,这平时称为电化学脱盐、脱水经过。
温度升高可低重原油的粘度和密度以及乳化液的宁静性,水的重降速率添加。若温渡过高(140℃),油与水的密度差反而减小,同样晦气于脱水。同时原油的导电率随温度的升高而增大,是以温渡过高不仅晦气于脱盐、脱水,反而由于脱盐罐电流过大而跳闸,影响寻常送电。所以原油脱盐温度寻常为105℃~140℃。
脱盐罐需正在肯定压力下举行,以避免原油中的轻组分汽化,惹起油层搅动,影响水的重降区别。操作压力视原油中轻馏分含量和加热温度而定,寻常为0.8~2MPa。
正在脱盐经过中,注入肯定量的水与原油搀杂,将添加水滴的密度使之更易聚结,同时注水还可能损坏原油乳化液的宁静性,对脱盐有利。同时,二级注水量对脱后含盐量影响极大,这是由于一级电脱盐罐紧要脱除悬浮于原油中极大个人存正在于油包水型乳化液中的原油盐,二级电脱盐罐紧要脱除存正在于乳化液中的原油盐。注水量寻常为5%~7%。
破乳剂是影响脱盐率的最枢纽的成分之一,它的紧要效率是损坏原油和水的乳化层,是油水区别的更彻底。加注量寻常为10~30ppm。
脱金属剂的紧要效率是:能与原油中的某些金属离子产生螯合效率,使其从油相转入水相加以脱除。
电场强度越大,脱除率越大。但当电场强度正在大时,水滴受电分袂效率,使曾经鸠集的较洪流滴又开端分袂,脱盐结果降落。
原油的蒸馏流程,便是用于原油蒸馏出产的炉、塔、泵、换热摆设、工艺管线及限制仪外等按原料出产的流向和加工本领央求的内正在联络而变成的有机组合。将此种内正在的联络用单纯的示图谋外达出来,及变成原油蒸馏的流程图。原油蒸馏经过中,正在一个塔内区别一次称一段汽化。原油经由加热汽化的次数,称为汽化段数。
汽化段数寻常取决于原油本质、产物计划和措置量等。原油蒸馏装备汽化段数可能分为以下几品种型;
(1)、(2)紧要实用于中小型炼油厂,只出产轻、重燃料或较为简单的化工原料。
(5)、(6)用于燃料-润滑油型和较重质的原油,以降低拨出深度或制取高粘度润滑油料。
原油蒸馏是否采用初馏塔应按照全部前提对相合成分举行归纳剖析后决策。下面磋议初馏塔的效率:
含轻馏分较众的原油正在经由换热器被加热时,跟着温度的升高,轻馏分汽化,从而增大了原油通过换热器和管途的阻力,这就央求降低原油输送泵的扬程和换热器的压力品级,也便是添加了电能打发和摆设投资。
假使将原油经换热经过中已汽化的轻组分实时区别出来,让这个人馏分不必再进入常压炉加热。如许一则能裁汰原油管途阻力,低重原油泵出口压力;二则能裁汰常压炉的热负荷,二者均有利于低重装备的能耗。所以当原油含汽油组分大于20%时,可选用初馏塔。
当原油因脱水结果震撼而惹起含水量高时,水能从初馏塔塔顶分出,使得常压他免受水的影响,确保产物格料及格。
对含砷量高的原油,为了出产重整原料油,务必配置初馏塔。重整催化剂极易被砷中毒而恒久失活。因为初馏塔的进料温度低寻常为230℃,正在此温度下砷的化合物不易解析,所以由初馏塔顶分出的重整原料含砷量寻常0.2ppm,也许满意重整原料含砷量的央求。
当加工含硫原油时,正在温度超出160℃~180℃的前提下,某些含硫化合物会解析而开释出H2S,原油中的盐分也也许水解而析出HCl,从而酿成蒸馏塔顶部、汽相镏出管线与冷凝冷却编制等低温部位的告急侵蚀。配置初馏塔然而大个人侵蚀移动到初馏塔编制,从而减轻了常压塔顶编制的侵蚀,这正在经济上是合理的。然则这并不是从基本上治理题目的主意。履行证据,强化脱盐、脱水和防侵蚀办法,可能大大减轻常压塔顶编制侵蚀而不必配置初馏塔。
因为石油是庞大搀杂物并且炼油工业周围宏大,故石油精馏塔有我方的特性。下面全部磋议常压塔的工艺特性。
原油通过常压蒸馏要切割成差别的馏分。根据寻常的众元精馏的主意,须要有N-1个精馏塔才略把原油分成N个产物。因为石油各馏分还是是一种庞大的搀杂物,它们之间的区别精度央求不高,所以若选用众塔串联的方法投资和能耗高,占地面积大,是一种不明智的选拔。现实经过是采用一个塔,选用侧线抽出的方法区别差别的组分。这种塔现实上是把几个单纯的精馏塔重叠起来,它的精馏段相当于几个塔的精馏段组合而成,塔底相当于第一个塔的提馏段,所以称为复合塔。
正在复合塔内,各类馏分之间惟有精馏段而没有提馏段,所以各类馏分中一定含有相当数目的轻馏分,如许不仅影响了产物的质料,而
且低重了轻馏分的产率。为此,正在常压塔的外侧,为侧线产物设汽提塔,正在汽提塔底部吹入少量过热蒸汽以低重侧线产物的油气分压,使混入侧线产物中较轻的组分汽化返回常压塔。这种汽提塔与精馏塔的提馏段正在实质上有所差别,所用过热蒸汽量平时为侧线、全塔的热均衡
因为常压塔塔底无须再沸器,热量开头简直全取决于加热炉加热的进料汽提水蒸汽(寻常为450℃)固然也带入极少热量,但因为只放出个人显热,且水蒸胸宇不大,于是这个人热量是不大的。
(1)常压塔进料的汽化率起码应等于塔顶产物和各侧线产物的产率之和,不然不行确保央求的拨出率和轻质油的收率。正在现实的策画和操作中,为了是常压塔精馏段最低一个侧线以下的几层塔盘上有足够的液相回流以确保最低侧线产物的质料,原料油进塔后的汽化率应比塔上部各类产物的总收率略高极少。胜过的个人称为过汽化度。常压塔的过汽化度寻常为2%~4%。现实出产中,只消侧线产物的质料能确保,过汽化度低极少也是有利的,这不光可能减轻加热炉的负荷,并且因为炉出口温度低重可裁汰油料的裂化。
(2)正在常压塔只靠进料供热,而进料的状况(温度、汽化率)已被规则。所以常压塔的回流比是由全塔的热均衡决策的,变动的余地不大。常压塔产物央求的区别准确度不高,只消塔盘数选拔妥当,正在寻常境况下,由全塔热均衡所确定的回流比已全部能满意精馏的要
求。二元系或众元系精馏与原油精馏差别,它的回流比是由区别准确度央求确定的,至于全塔热均衡,可能通过调剂再沸器负荷来到达。正在常压塔的操作中,假使回流比过大,一定会惹起塔的各点温度降落、镏生产品变轻、拔出率降落。
跟着采油本领的连续前进,我邦原油产量稳步增加,加倍是重质原油产量增加较疾,使炼厂加工的原油品种日趋庞大、本质变差、含硫量和酸值都有所降低。其它,我邦加工进口原油的数目也逐年增加,此中含硫量高的中东原油务必选用相应的对策提防摆设的侵蚀。
寻常可从原油的盐、硫、氮含量和酸值的巨细来决断加工经过对摆设酿成侵蚀的轻重,平时以为含硫量0.5%、酸值0.5mgKOH/g、总氮0.1%和盐未脱到5mg/L以下的原油,正在加工经过中会对摆设和管线酿成告急的侵蚀。
脱盐不彻底的原油中糟粕的氯盐,正在120℃以上产生水解响应天生HCl,加工含硫原油时塔内有H2S,当HCl和H2S都为气体状况时惟有细小的侵蚀性,一朝进入有液态水存正在的塔顶冷凝区,不光因HCl 天生盐酸会惹起摆设的侵蚀,并且变成了HCl-H2S-H2O的介质系统,因为HCl和H2S彼此煽动变成的轮回侵蚀会惹起更为告急的侵蚀,响应式如下:
原油中的硫可按对金属效率的差别分为活性硫化物和非活性硫化物。非活性硫化物正在160℃开端解析天生活性硫化物,正在到达300℃以上解析尤为急迅。高温硫侵蚀从250℃开端,跟着温度升高而加剧,最告急的侵蚀正在340~430℃。活性硫化物的含量越众侵蚀就越告急。响应式如下:
高温硫侵蚀常产生正在常压炉出口炉管及转油线、常压塔进料部位上下塔盘、减压炉至减压炉的转油线、进料段塔壁与内部构件等,侵蚀水准不光与温度、含硫量、H2S浓度相合,并且与介质的流速和滚动状况相合,介质的流速越高,金属外貌上由侵蚀产品FeS变成的包庇膜越容易被冲洗而零落,因界面连续被更新,金属的侵蚀也就进一步被加剧,称为冲蚀。
原油中所含的有机酸紧要是环烷酸,其相对分子质料为180~ 350,他们鸠集于常压馏分油和减压馏分油中,正在轻馏分和渣油中含量很少。
正在第二个温度区间,环烷酸与高温硫侵蚀所变成的FeS效率,使金属进一步遭到侵蚀,天生的环烷酸铁可溶于油被带走,逛离出的H2S又与无包庇膜的金属外貌复兴响应,响应连续举行而加剧摆设的侵蚀; 2C n H2n-1COOH+FeS Fe(CnH2n-1COO)2+H2S
环烷酸告急侵蚀部位多半产生正在塔的进料段壳体、转油线和加热炉出口炉管等处,加倍是汽液流速非凡高的减压塔汽化段。由于这些部位受到油气的冲洗最为激烈,使金属外貌的侵蚀产品硫化亚铁和环烷酸铁不行变成包庇膜,显现的新外貌又连续被侵蚀和冲蚀,变成恶性轮回。是以正在加工即含硫又含酸的原油时,侵蚀尤为热烈,该当尽量避免含硫原油与含酸原油的混炼。
目前众数采用的工艺防侵蚀办法是:“一脱三注”。履行证据,这一防腐办法基础消灭了氯化氢的爆发,欺压了对常减压蒸馏镏出编制的侵蚀。
充塞脱除原油中氯化物盐类,裁汰水解后爆发的HCl,是限制三塔塔顶及冷凝冷却编制Cl-1侵蚀的枢纽。
氢仞会惹起告急侵蚀。所以可采用注氨中和这些酸性物质,进一步欺压侵蚀。注入名望应正在水的露点以前,如许氨与氯化氢气体充塞搀杂才有理念的结果,天生的氯化铵被水洗后带出冷凝编制。注入量按冷凝水的PH来限制,撑持PH正在7~9之间。
缓蚀剂是一种外貌活性剂,分子内部既有S、N、O等强极性基团,又有烃类机合基团,极性基团一端吸附正在金属外貌上,另一端烃类基团与油介质之间变成一道障蔽,将金属和侵蚀性的水相隔摆脱,从而包庇了金属外貌,使金属不受侵蚀。将缓蚀剂配成溶液,注入到塔顶管线的注氨点之后,包庇冷凝冷却编制,也可注入到塔顶回流管线内,以提防塔顶部侵蚀。
注氨时会天生氯化铵重积而影响传热结果,因氯化铵正在水中的融解度很大,故可用陆续注水的主意洗去
原油的深度电脱盐、向塔顶镏出线注氨、注缓蚀剂和注碱性水是行之有用的低温部位防腐办法。看待高温部位的抗硫侵蚀和抗环烷酸侵蚀,则需依附合理的材质选拔和机合策画加以治理。
1、石油中的含硫化合物给石油加工经过和石油产物格料带来哪些破坏?(20分)
谜底:1、添加能量的打发;2、扰乱蒸馏塔的安定操作;3、侵蚀摆设;4、影响二次加工原料的质料。
谜底:1、温度;2、压力;3、注水量及注水水质;4、破乳剂和脱金属剂;5、电场强度。
4、中小型炼油厂,只出产轻、重燃料或较为简单的化工原料时寻常选用哪几种汽化方法?(20分)
谜底:1、原油的电脱盐脱水结果;2、塔顶镏出线、塔顶镏出线、塔顶镏出线注碱性水