石油炼制过程之原油蒸馏

行走江湖

石油炼制过程之原油蒸馏

    最基本的石油炼制过程，指用蒸馏的方法将原油分离成不同沸点范围油品(称为馏分)的过程。通常包括三个工序：①原油预处理：即脱除原油中的水和盐。②常压蒸馏：在接近常压下蒸馏出汽油、煤油(或喷气燃料)、柴油等的直馏馏分，塔底残余为常压渣油(即重油)。③减压蒸馏：使常压渣油在8kPa 左右的绝对压力下蒸馏出重质馏分油作为润滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底残余为减压渣油。如果原油轻质油含量较多或市场需求燃料油多，原油蒸馏也可以只包括原油预处理和常压蒸馏两个工序，俗称原油拔头。原油蒸馏所得各馏分有的是一些石油产品的原料；有的是二次加工（见石油炼制过程）的原料。

　　沿革　19 世纪20 年代主要石油产品为灯用煤油，原油加工量较少，原油蒸馏用釜式蒸馏法（原油间歇送入蒸馏釜,在釜下加热）进行。19 世纪80 年代,随着原油加工量逐渐增加，将4～10 个蒸馏釜串联起来,原油连续送入，称为连续釜式蒸馏。1912 年，美国M.T.特朗布尔应用管式加热炉与蒸馏塔等加工原油，形成了现代化原油连续蒸馏装置的雏形，原油加工量越来越大。近30 年来，原油蒸馏沿着扩大处理能力和提高设备效率的方向不断发展，逐渐形成了现代化大型装置。中国现有40 余套原油蒸馏装置，年总加工能力超过100Mt。

　　特点　与一般的蒸馏一样，原油蒸馏也是利用原油中各组分相对挥发度的不同而实现各馏分的分离（见精馏）。但原油是复杂烃类混合物，各种烃（以及烃与烃形成的共沸物）的沸点由低到高几乎是连续分布的，用简单蒸馏方法极难分离出纯化合物，一般是根据产品要求按沸点范围分割成轻重不同的馏分，因此，原油蒸馏塔与分离纯化合物的精馏塔不同，其特点为：
　　① 有多个侧线出料口，原油蒸馏各馏分的分离精确度不要求像纯化合物蒸馏那样高，多个侧口(一般有3～4 个)可以同时引出轻重不同的馏分。
　　②提浓段很短。原油蒸馏塔底物料很重，不宜在塔底供热。但通常在塔底通入过热水蒸气，使较轻馏分蒸发，一般提浓段只有3～4块塔板。
　　③中段回流。原油各馏分的平均沸点相差很大，造成原油蒸馏塔内蒸气负荷和液体负荷由下向上递增。为使负荷均匀并回收高温下的热量，采用中段回流取热（即在塔中部抽出液体，经换热冷却回收热量后再送回塔内）。通常采用2～3 个中段回流。

　　工艺过程 包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。
　　原油预处理 应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。

　　采用电化学分离时,在原油中要加入几到几十ppm 破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场(电场强度1.2～1.5kV/cm),使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用以提高脱盐效果。

　　常压蒸馏 预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置的初馏塔,蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370°C，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热,蒸发出轻组分，以控制轻组分含量(用产品闪点表示)。通常,侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油(即重油)。

　　减压蒸馏 也称真空蒸馏。原油中重馏分沸点约370～535°C,在常压下要蒸馏出这些馏分,需要加热到420°C 以上,而在此温度下,重馏分会发生一定程度的裂化。因此,通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa 的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400°C 送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油型和燃料油型两类。前者各馏分的分离精确度要求较高，塔板数24～26；后者要求不高，塔板数15～17。

　　通常用水蒸气喷射泵（或者用机械抽真空泵）抽出不凝气，以产生真空条件。近年来发展的干式全填料减压塔（见填充塔）采用金属高效填料代替塔板，可以使全塔压力降减少到 1.3～2.0kPa，从而可以提高蒸发率，并减少或取消塔底水蒸气用量。

　　为了在同一炉出口温度下使常压渣油有最大的汽化率，减压蒸馏都将炉出口至塔的管线设计成大管径的形式（见彩图常减压蒸馏装置），以减少压降，进而降低炉出口压强。减压塔顶分出的馏分减（压、拔）顶油，一般作为柴油混入常压三线中，减压一线至四线作为裂化原料或润滑油原料，塔底为减压渣油，可作为生产残渣润滑油（见溶剂脱沥青）和石油沥青的原料，或作为石油焦化的原料，或用作燃料油。

　　原油蒸馏产率 主要取决于原油的性质。中国大庆原油的汽油馏分（130°C 前）产率约为4.2％，喷气燃料馏分(130～240°C)约为9.9％,轻柴油馏分(240～350°C)约为14.5％,重质馏分油(350～500°C)约为29.7％,其余为减压渣油(约为41.7％)。胜利原油的汽油馏分（200°C 前）约为7％，轻柴油馏分(200～350°C)约为18％,重质油馏分(350～525°C)约30％，减压渣油约为45％。

　　趋势 原油蒸馏是石油炼厂中能耗最大的装置，近年来采用化工系统工程规划方法，使热量利用更为合理。此外，利用计算机控制加热炉燃烧时的空气用量以及回收利用烟气余热，可使装置能耗显著降低。

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原油蒸馏一般包括三个步骤的。通常包括三个工序：①原油预处理：即脱除原油中的水和盐。②常压蒸馏：在接近常压下蒸馏出汽油、煤油(或喷气燃料)、石油化工供应柴油等的直馏馏分，塔底残余为常压渣油(即重油)。