精餾過程及常減壓裝置ppt課件

1、常減壓安裝及精餾常減壓安裝及精餾09級認(rèn)識實習(xí)教學(xué)內(nèi)容劉艷升一、石油體系 石油(習(xí)慣上稱為原油)是沸程極寬的復(fù)雜烴類混合物 石油體系不同于化工明確體系，其組成和組分是不斷變化的。 低沸點有機化合物：是該沸點范圍一切能夠的烴類組分； 高沸點有機化合物：極為復(fù)雜，一切能夠的C-H化合物、有機烴類、焦質(zhì)、瀝青質(zhì)、雜環(huán)等。 石油體系不能采用現(xiàn)有的明確組分進展描畫！一、石油體系 要從石油提煉出多種多樣的燃料、溶劑油、光滑油和其它石油化工產(chǎn)品，須將石油分割為不同沸程的餾分； 然后按照油品的運用要求，脫除這些餾分中的非理想組分，或者是經(jīng)由化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)成所需求的組成，進而獲得合格的石油產(chǎn)品。因此，煉油廠必需處理

2、石油的分割和各種石油餾分在加工過程中的分別問題。一、石油體系 蒸餾分別技術(shù)是石油表征和石油加工過程最適宜的分別方法，也是一種最經(jīng)濟、最容易實現(xiàn)的分別手段。 石油表征：采用條件性的蒸餾實驗來表征組成 實沸點蒸餾TBP：用于表征不同沸點原油的構(gòu)成，藉此進展加工方案的制定和產(chǎn)品切割； 恩氏蒸餾ASTM D86：用于表征產(chǎn)品的餾分； 平衡汽化EVP：用于表征石油餾分的汽化特性； TBPD86EVP之間可以相互轉(zhuǎn)換！一、石油體系 煉油消費過程第一套加工安裝就是蒸餾安裝，即常減壓蒸餾，將石油分割成一次加工產(chǎn)品和二次加工原料。 按所制定的石油加工方案，將石油分割成相應(yīng)的直餾汽油、煤油、輕柴油或重柴油餾分及各

3、種光滑油餾分等，經(jīng)過適當(dāng)?shù)木坪驼{(diào)配便成為合格的石油產(chǎn)品，也可以分割出二次加工過程原料，如重整原料、催化裂化原料、加氫裂化原料等，進一步提高輕質(zhì)油的產(chǎn)率和產(chǎn)質(zhì)量量。 常減壓蒸餾決議著整個煉油過程的物料平衡，被譽為煉油加工的“龍頭。二、常減壓蒸餾 由于原油中含有鹽、水、污泥等，會呵斥設(shè)備腐蝕、引起后續(xù)催化劑中毒、堵塞管線和設(shè)備，因此原油在進展常減壓蒸餾之前，須進展脫鹽、脫水預(yù)處置。原油電脫鹽； 由于原油中含有的重質(zhì)餾分油在高溫時易于發(fā)生分解反響，產(chǎn)生焦炭、焦質(zhì)等固相物質(zhì)而堵塞設(shè)備，原油蒸餾采用一次加熱汽化工藝。二、常減壓蒸餾 沸點在350以前的餾分的分別，采用常壓操作； 沸點在350640之間的

4、餾分油采用深度減壓操作。 由于原油產(chǎn)品分別要求不高，因此在單一塔中可同時消費多個不同餾分段的產(chǎn)品。因此，原油蒸餾過程普通由初餾塔、常壓塔和減壓塔構(gòu)成。原油電脫鹽三、分別過程 化學(xué)工程 化學(xué)反響工程：決議最終產(chǎn)品的組分； 化學(xué)分別工程：不能改動產(chǎn)品的組分，但為反響過程進展， 原料的預(yù)處置：順應(yīng)反響條件的要求 中間產(chǎn)物的提純：順應(yīng)反響條件的要求 最終產(chǎn)品的分別：決議產(chǎn)品的構(gòu)成 因此，分別過程的運用數(shù)量遠遠多于反響過程！三、分別過程 分別過程的熱力學(xué)特性 分別的逆過程是混合，是一個熱力學(xué)熵減小的過程。是一個反自發(fā)過程。因此，分別過程的實現(xiàn)需求外界提供熱力學(xué)功。 分別要求越高，所需求提供的熱力學(xué)功越大

5、！ 在煉油和石油化學(xué)加工過程中，由于分別過程運用數(shù)量宏大，因此能耗宏大！ 據(jù)95年統(tǒng)計，茂名分公司煉油廠塔設(shè)備的運用數(shù)量為167座，而反響器的運用數(shù)量不超越10套。三、分別過程分別過程的分類非均相體系的分別均相體系的分別非均相體系的分別是一種兩相或多相分別的過程，這類過程通常機械力場、過濾、篩分等設(shè)備進展，因此通常稱為機械分別。均相體系的分別普通需求外界添加第二相吸收、萃取和/或體系本身產(chǎn)生第二相精餾，使得相際發(fā)生傳質(zhì)過程，最后采用機械分別的方法使兩相分開而實現(xiàn)。均相體系的分別是分別過程的主體，運用更為廣泛，采用的分別設(shè)備組為塔設(shè)備。三、分別過程 精餾、吸收/解吸、萃取過程是工業(yè)中最常用的過程

6、均相體系的分別技術(shù)。這些技術(shù)的技術(shù)根底均為熱力學(xué)相平衡。 精餾：利用組分間沸點蒸氣壓的差別實現(xiàn)的分別技術(shù)，氣、液體系； 當(dāng)原料為氣相時，經(jīng)過加壓、冷凝，產(chǎn)生組成更重的液相； 當(dāng)原料為液相時，經(jīng)過加熱汽化，產(chǎn)生組成更輕的氣相 有時，為了強化氣液相平衡，體系中也參與溶劑，即萃取蒸餾。三、分別過程 精餾、吸收/解吸、萃取過程是工業(yè)中最常用的過程均相體系的分別技術(shù)。這些技術(shù)的根底均為熱力學(xué)相平衡，都屬于相際傳質(zhì)過程。 吸收：利用氣相組分在溶劑中溶解度的差別，實現(xiàn)的分別技術(shù)，氣、液體系；參與液相溶劑，適于低溫、高壓操作； 解吸：吸收過程的逆過程，常用于溶劑回收和物料脫出輕組分。適于高溫、低壓操作。體系內(nèi)

7、經(jīng)常通入惰性氣與溶劑溶解度極低進展，有時也采用加熱的方式。 萃?。豪靡合囿w系組分在溶劑中溶解度的差別，實現(xiàn)的分別技術(shù)，液、液體系；參與液相溶劑。三、分別過程 相際傳質(zhì)過程受傳質(zhì)系數(shù)和相界面積的控制。 其中體系不同，傳質(zhì)系數(shù)不同！ 相際面積由傳質(zhì)設(shè)備中的兩相分散過程來提供。傳質(zhì)設(shè)備通常為塔設(shè)備。氣液傳質(zhì)過程 對于給定體系在分別義務(wù)確定的條件下，傳質(zhì)速率與分別設(shè)備以及設(shè)備內(nèi)部動量傳送相關(guān)。 氣液傳質(zhì)設(shè)備的作用： 在兩相延續(xù)流動操作的條件下，為相際傳質(zhì)過程提供氣液相界面積！ 相界面積越大，傳質(zhì)速率越高在一樣停留氣液接觸時間下，傳質(zhì)效率越高！氣液傳質(zhì)過程 相際傳質(zhì)過程的根底是汽液相平衡。 相平衡最大

8、傳質(zhì)才干為y*x氣液傳質(zhì)過程 效率的概念 延續(xù)操作停留時間有限、傳質(zhì)不能到達相平衡； 可以到達相平衡獨一的方法是 設(shè)備直徑 處置量0 實踐塔達不到相平衡。 產(chǎn)生了效率問題！氣液傳質(zhì)過程經(jīng)過數(shù)學(xué)上都可以證明：均勻分布較非均勻分布效果更佳。氣液傳質(zhì)過程 由以上簡單分析可知 停留時間 隨著加工量添加而降低； 在同樣加工才干下，隨操作壓力而添加； 相界面積 氣液均勻分布產(chǎn)生的氣液相界面積最大； 氣液相界面積隨著分散數(shù)目而添加； 按照傳質(zhì)速率方程可知 隨著安裝處置量，傳質(zhì)通量降低，效率降低 傳質(zhì)設(shè)備均勻分布，效率提高！相界面產(chǎn)生的方式 相界面產(chǎn)生的普通方式！ 液滴 氣泡 液膜 特殊思索？氣液密度差101

9、03倍 氣柱？ 小直徑的氣柱，被液體剪切成氣泡 大直徑的氣柱，被液體沖擊而分散而產(chǎn)生液滴和氣泡 氣膜？ 液體與機械外表具有更強的粘附才干！相界面產(chǎn)生的方式相界面產(chǎn)生的方式 液滴和氣泡方式： 氣液直接接觸、相互分散的方式。 分散結(jié)果是液滴，還是氣泡，取決于液氣體積比： 高液氣比氣泡，液體延續(xù)，氣體分散； 低液氣比液滴，氣體延續(xù)，液體分散； 無論產(chǎn)生液滴，還是氣泡，都需求耗費抑制外表能而耗費能量！ 由該類方式可以構(gòu)造出板式塔。相界面產(chǎn)生的方式 為了產(chǎn)生液滴、氣泡類的相界面積，氣相須以相對高的速度與液體接觸，并需求液體床層的支撐，因此這類傳質(zhì)機制需求開孔的平板支撐，因此稱為板式塔。 為了產(chǎn)生更高的氣

10、速與液體分散，支撐板上的開孔面積必需遠遠小于支撐板面積。因此氣體經(jīng)過支撐板需求耗費較大的動能。相界面產(chǎn)生的方式 液膜的產(chǎn)生方式 要產(chǎn)生液膜，必需添加液體可潤濕的固體支撐界面填料，固體支撐界面大小決議了相界面的大小； 為了到達更高的固體支撐界面，經(jīng)常添加多層并行設(shè)置的機械界面，并構(gòu)成延續(xù)的氣相通道。 此時氣體是延續(xù)相，液體是分散相；因此實踐操作需求依托自然重力的作用，將液體分布到這些固體支撐界面上，并作流動。因此這類傳質(zhì)機理的兩相分散無需耗費能量。 這類傳質(zhì)機制的氣體動能耗費僅僅是氣體經(jīng)過流動通道的粘滯阻力。 所添加的機械界面不能被液體潤濕，導(dǎo)致導(dǎo)致傳質(zhì)相界面損失！ 這類傳質(zhì)機理稱為填料塔相界面

11、產(chǎn)生的方式相際傳質(zhì)過程的步驟 相分散 相分散是兩相混合，產(chǎn)生相界面的過程，決議著傳質(zhì)過程的壓降 相際傳質(zhì) 在相界面發(fā)生氣液傳質(zhì) 傳質(zhì)速率、傳質(zhì)時間、相界面大小決議了傳質(zhì)效果 有限氣液接觸時間和有限相界面不能到達氣液平衡操作，傳質(zhì)過程受傳質(zhì)動力學(xué)限制； 相分別 氣液兩相分別是傳質(zhì)過程最關(guān)鍵的步驟。決議著傳質(zhì)過程的處置才干，相分別不完全 氣體中夾帶液體霧沫夾帶； 液體中夾帶氣體氣體夾帶； 降低傳質(zhì)的效果！相際傳質(zhì)過程的步驟板式塔與填料塔的對比項目板式塔填料塔相界面的產(chǎn)生特點消耗氣體動能（液滴、氣泡、氣泡團）人為提供機械界面（液膜為主，液滴、氣泡）氣液流動方向錯流、逆流并流逆流單床層濃度梯度方向液相

12、：水平方向（可能）液相：垂直方向氣相：垂直方向氣相：垂直方向全塔濃度分布特點級梯變化連續(xù)變化主要性能特點高效率高效率高處理能力高處理能力高壓降（相對于填料）低壓降（相對于塔板）操作穩(wěn)定性高低（相對于塔板）造價低高適用范圍氣泡體系適用不適用耐腐蝕性高低使用周期長短抗污能力高低操作壓力板式塔與填料塔的對比板式塔與填料塔的對比四、塔設(shè)備 塔設(shè)備是均相體系分別過程常用的設(shè)備，具有以下特性： 構(gòu)造簡單； 易于實現(xiàn)多級操作了，實現(xiàn)高純分別； 塔體經(jīng)常為圓形無應(yīng)力集中問題； 便于工程實現(xiàn)。 塔設(shè)備主要有板式塔和填料塔兩大類。五、塔設(shè)備中的傳質(zhì)過程 塔設(shè)備：在流動的條件下為傳質(zhì)過程實現(xiàn)提供氣液相界面積a！ a

13、的大小主要受塔類型和氣液負(fù)荷大小的限制： 板式塔a有很大變化； 填料塔a變化較小！ 高效塔設(shè)備的設(shè)計需求控制塔內(nèi)的返混，維持高的傳質(zhì)效率！ 塔設(shè)備的開發(fā)、選型和設(shè)計的中心問題是維持塔設(shè)備目的的平衡傳質(zhì)效率、處置才干和壓降等 五、塔設(shè)備中的傳質(zhì)過程五、塔設(shè)備中的傳質(zhì)過程1 1、構(gòu)造：、構(gòu)造： 塔板：塔板：traytray，plateplate板上有鼓泡元件，提供汽液板上有鼓泡元件，提供汽液相接觸相接觸 的場所。的場所。 降液管：降液管：downcomerdowncomer將上層塔板流下的液體導(dǎo)入將上層塔板流下的液體導(dǎo)入下層下層 塔板，本身無分別才干，但決議了塔的液相塔板，本身無分別才干，但決議了

14、塔的液相處置才干。處置才干。 溢流堰：溢流堰：outlet weiroutlet weir出口堰，堅持塔板上的液出口堰，堅持塔板上的液層高度。層高度。 入口堰：入口堰：inlet weirinlet weir可以不設(shè)，作用密封、緩可以不設(shè)，作用密封、緩沖、分布。沖、分布。 受液盤：受液盤：seal panseal pan接受降液管來的液體。接受降液管來的液體。 五、塔設(shè)備中的傳質(zhì)過程六、板式塔2 2、任務(wù)情況：、任務(wù)情況： 液體由上層塔板的降液管流下，進入塔板，然后橫向液體由上層塔板的降液管流下，進入塔板，然后橫向流至出口堰，再經(jīng)該層板的降液管流到下層塔板。汽相由流至出口堰，再經(jīng)該層板的降液管

15、流到下層塔板。汽相由塔板下方上升，穿過鼓泡元件如：篩孔、閥孔以鼓泡塔板下方上升，穿過鼓泡元件如：篩孔、閥孔以鼓泡方式或放射方式與塔板上流動的液體接觸。方式或放射方式與塔板上流動的液體接觸。 塔板上的液層厚度高于出口堰，超越的部分稱作堰上塔板上的液層厚度高于出口堰，超越的部分稱作堰上液頭高度，并且塔板入口的液面要高于出口的液面，液面液頭高度，并且塔板入口的液面要高于出口的液面，液面差稱為液面落差，用以抑制塔板、鼓泡元件和塔壁的阻力。差稱為液面落差，用以抑制塔板、鼓泡元件和塔壁的阻力。 塔板上的氣泡經(jīng)過液層后在外表迸裂時會夾帶出一部塔板上的氣泡經(jīng)過液層后在外表迸裂時會夾帶出一部分液滴，其中較大的還

16、回落到塔板上，但較細(xì)小的被帶到分液滴，其中較大的還回落到塔板上，但較細(xì)小的被帶到上層塔板，這部分液滴叫做霧沫夾帶上層塔板，這部分液滴叫做霧沫夾帶EntrainmentEntrainment。 六、板式塔 由于塔板上有液層，所以有液領(lǐng)會從鼓泡元件漏到下層塔板由于塔板上有液層，所以有液領(lǐng)會從鼓泡元件漏到下層塔板上，稱作走漏上，稱作走漏WeepWeep。 氣體由下層塔板進入上層板時要抑制一定阻力，可以為包括：氣體由下層塔板進入上層板時要抑制一定阻力，可以為包括：經(jīng)過板的阻力，經(jīng)過板上液層的阻力，穿破液層時抑制外表張力經(jīng)過板的阻力，經(jīng)過板上液層的阻力，穿破液層時抑制外表張力的阻力。這些阻力稱為塔板壓降

17、的阻力。這些阻力稱為塔板壓降Press DropPress Drop 。降液管中的。降液管中的液體是從低壓區(qū)進入高壓區(qū)，除了抑制塔板壓降外，還包括板上液體是從低壓區(qū)進入高壓區(qū)，除了抑制塔板壓降外，還包括板上液層厚和流動摩擦阻力，所以降液管中的液面要高于板上液面高。液層厚和流動摩擦阻力，所以降液管中的液面要高于板上液面高。 當(dāng)降液管中的液面超越上層板時板間距堰高，或板上當(dāng)降液管中的液面超越上層板時板間距堰高，或板上的霧沫夾帶過大以致于板上的液體幾乎全被夾帶到上層板時，液的霧沫夾帶過大以致于板上的液體幾乎全被夾帶到上層板時，液體不能正常下流，稱為液泛或淹塔體不能正常下流，稱為液泛或淹塔Floodi

18、ngFlooding 。六、板式塔 錄像片六、板式塔1 1、泡罩塔板、泡罩塔板最早出現(xiàn)的塔板類型最早出現(xiàn)的塔板類型優(yōu)點：無走漏、效率高、設(shè)計閱歷成熟優(yōu)點：無走漏、效率高、設(shè)計閱歷成熟缺陷：造價高相當(dāng)于篩板的兩倍，構(gòu)造復(fù)雜，缺陷：造價高相當(dāng)于篩板的兩倍，構(gòu)造復(fù)雜，壓降高，有逐漸被篩板和浮閥塔板取代的趨勢。壓降高，有逐漸被篩板和浮閥塔板取代的趨勢。六、板式塔2 2、篩孔塔板、篩孔塔板在美國主要運用篩在美國主要運用篩板，我國也用得板，我國也用得越來越多。越來越多。優(yōu)點：構(gòu)造簡單、優(yōu)點：構(gòu)造簡單、造價低，壓降低，造價低，壓降低，非專利塔板非專利塔板缺陷：操作彈性小缺陷：操作彈性小六、板式塔3 3、浮閥

19、塔板、浮閥塔板在我國目前運用最為廣泛，特別是在我國目前運用最為廣泛，特別是F-1F-1型圓閥。型圓閥。特點：操作彈性大、效率高特點：操作彈性大、效率高六、板式塔 分類：分類： 1 1圓形浮閥塔板：圓形浮閥塔板：F-1F-1型是由石油大學(xué)沈復(fù)型是由石油大學(xué)沈復(fù)教授和北京設(shè)計院等單位推行，最早在撫順石油二教授和北京設(shè)計院等單位推行，最早在撫順石油二廠試車勝利，隨后在全國范圍內(nèi)推行運用，大連石廠試車勝利，隨后在全國范圍內(nèi)推行運用，大連石油七廠、獨山子煉廠等；油七廠、獨山子煉廠等； 2 2條形浮閥塔板：條形浮閥塔板：SVSV系列由石油大學(xué)精餾工程系列由石油大學(xué)精餾工程研討室開發(fā)，與圓閥相比，條閥不旋轉(zhuǎn)

20、，不易零落，研討室開發(fā)，與圓閥相比，條閥不旋轉(zhuǎn)，不易零落，流體不易返混。流體不易返混。 六、板式塔4、舌形塔板、舌形塔板ligulate tray、浮舌塔板：、浮舌塔板： 六、板式塔受液盤受液盤六、板式塔mmWmmWCF908011080 填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料，填料堆放在支撐板填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料，填料堆放在支撐板上，液體由塔頂參與，由液體分布器均勻分散到填料層上，液體由塔頂參與，由液體分布器均勻分散到填料層外表，液體在填料外表構(gòu)成液膜，這層潤濕的外表就成外表，液體在填料外表構(gòu)成液膜，這層潤濕的外表就成為氣液接觸的傳質(zhì)外表。氣體混合物從塔底通入，經(jīng)過為氣液接觸的傳質(zhì)外表。氣體混合物

21、從塔底通入，經(jīng)過填料支撐板也起氣體分布作用進入填料層，沿填料填料支撐板也起氣體分布作用進入填料層，沿填料空隙上升，氣液兩相呈逆流延續(xù)接觸，這與板式塔內(nèi)逐空隙上升，氣液兩相呈逆流延續(xù)接觸，這與板式塔內(nèi)逐級接觸有所不同。由于液體有沿著塔壁流動的傾向，每級接觸有所不同。由于液體有沿著塔壁流動的傾向，每隔一定的填料層高就要設(shè)一個液體再分布器。為防止氣隔一定的填料層高就要設(shè)一個液體再分布器。為防止氣體將填料吹走，填料層上設(shè)填料壓板。體將填料吹走，填料層上設(shè)填料壓板。七、填料塔一、填料塔的構(gòu)造和任務(wù)情況一、填料塔的構(gòu)造和任務(wù)情況1 1、比外表積：單位體積的填料所具有的外表積、比外表積：單位體積的填料所具有的外表積2 2、空隙率：單位體積填料所具有的空隙體積、空隙率：單位體積填料所具有的空隙體積3 3、填料因子：、填料因子： 干填料因子：干填料因子： 濕填料因子：液體噴淋條件下濕填料因子：液體噴淋條件下4 4、單位體積內(nèi)的填料數(shù)目：、單位體積內(nèi)的填料數(shù)目：過多：尺寸小，比外表積添加，空隙率減小，氣流阻力過多：尺寸小，比外表積添加，空隙率減小，氣流阻力添加；過少，尺寸大，空隙率大，塔壁氣體容易短路。添加；過少，尺寸大，空隙率大，塔壁氣體容易短路。3/七、填料塔七、填料塔1 1、個體填料：、個體填料：亂堆填料：塑料填料普通采用干裝，防止浮在水面上。亂堆填料：塑料填料普通采用干裝，防止