常减压精馏概念与原理

赵静

【摘要】常压蒸馏是石油加工的“龙头装置”，后续二次加工装置的原料，及产品都是由常减压蒸馏装置提供。

【关键词】蒸馏  常压蒸馏  减压蒸馏

1、原油常压蒸馏

1.1 原油分馏塔的工艺特征

原油分馏塔的原理与一般精馏塔相同，但由于石油及其产品的组成比较复杂，其产品只是符合一定要求沸程的馏分，因此它又有不同的特点。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。按照一般的多元精馏方法，需要有N-1个精馏塔才能把原料分割成N个产品。当要分成五种产品时就需要四个精馏塔串联或采用其它方式排列。但是在石油精馏中，各种产品本身也还是一种复杂混合物，它们之间的分离精确度并不要求很高，两种产品之间需要的塔板数并不高，因此，可以把这几个塔结合成一个塔。这样的塔称为复合塔或复杂塔。

在二元精馏塔中，塔底一般采用重沸器，向塔内提供气相回流，使塔底产品中轻组分被气化出来，以保证塔底产品质量。而在原油精馏塔中，塔底温度一般较高，常压塔为330～350℃，减压塔为390℃左右，如果采用重沸器很难找到合适的热源，同时温度再升高也会使油品分解、结焦。因此，常压蒸馏塔塔底不用再沸器产生气相回流，而是通入一定量的过热水蒸汽，降低塔内油气分压，使一部分带下来的轻馏分蒸发，回到精馏段，这种方式称为汽提。因此，原油分馏塔的提馏段习惯上称为汽提段。

原油精馏所需要的热量，主要依靠原油本身带入，因此原油在进入分馏塔入口处的气化率应略高于塔顶和各侧线产品收率的总和。这个过量的气化百分比称为过气化率。过气化的目的是使分馏塔最低侧线以下的几层塔板有一定的内回流，以保证其分流效果。

1.2 常压分馏塔主要工艺参数

常压分馏塔操作其塔顶压力、进料温度、塔顶及侧线抽出温度是主要控制参数。 （1）压力。常压蒸馏塔顶产品通常是汽油馏分或重整原料。当用水作为冷却介质、产品冷至40 ℃左右，回流罐在0.11-0.3MPa压力下操作时油品基本全部冷凝。因此原油蒸馏一般在稍高于常压的压力条件下操作，常压塔的名称由此而来。（2）进料温度。确定进料段温度的方法主要是用在石油蒸馏塔设计中，了解此计算原理可有助于现场的核算和塔的操作分析。（3）塔顶温度。塔顶温度是指塔顶产品在其本身油气分压下的露点温度。塔顶馏出物包括塔顶产品，塔顶回流油气以及不凝气和水蒸汽。如果能准确知道不凝气数量，在塔顶压力一定的条件下很容易求得塔顶产品及回流总和的油气分压，进一步求得塔顶温度。当塔顶不凝气很少时，可忽略不计。（4）侧线抽出温度。侧线抽出温度指的是未经气提产品在该处油气分压下的泡点温度。 而大多数侧线都设置汽提塔，根据原油评价得到的数据以及现场采样的数据相当于汽提以后的数据，为此求出侧线抽出温度不得不采取一些半经验的方法。对于不设汽提塔的抽出侧线，产品平衡汽化数据是准确的，考虑到以内回流在混合气体中真正的分压作为油气分压其数据偏低，为接近实际情况，在求取内回流蒸气在气相中摩尔分率时，气相的总摩尔数将相邻上一侧线忽略，内回流计算出来的分压比较接近塔内的油气分压，所求得的泡点温度与现场侧线抽出温度比较接近。

2、原油减压蒸馏

油品在加热条件下容易受热分解而使油品颜色变深、胶质增加。根据油品沸点随系统压力降低而降低的原理，可以采用降低蒸馏塔压力（2.67～8.0KPa）的方法进行蒸馏，在较低的温度（380～400 ℃）下将这些重质馏分油可蒸出，故一般炼油装置在常压蒸馏之后都继之配备减压蒸馏过程。

2.1减压蒸馏塔的特征。减压蒸馏塔与常压蒸馏塔相同，关键是采用了抽真空设施，使塔内压力降到几十毫米、甚至小于10mmHg。减压蒸馏根据任务不同，分为两种类型：燃料型减压塔和润滑油型减压塔。燃料型减压塔主要是生产二次加工原料，对分馏精度要求不高，在控制产品质量的前提下希望尽可能提高拔出率。润滑油型减压塔以生产润滑油为主，要求得到颜色浅、残炭值低、镏程较窄、安定性好的减压馏分油，不仅应有较高的拔出率，还应具有较高的分馏精度。与常压蒸馏塔相比，减压蒸馏塔具有高真空、低压降、塔径大、板数少的特点。

2.2干式减压蒸馏。实现干式减压蒸馏的措施有使用增压喷射器;以提高塔的真空度;利用填料代替塔板，达到降低汽化段到塔顶压降的目的;采用低速转油线，降低减压炉出口到塔入口之间的压降;为减少气相携带杂质，塔内设洗涤段和液体分配器。使用干式减压蒸馏的效益有：提高了拔出率和处理量;减压炉的负荷减小，节省燃料;减少冷凝冷却器负荷，减少含油污水量;能耗下降;操作灵活等。

2.3减压分馏塔的主要工艺参数

减压分馏塔工艺参数主要有塔顶压力、进料温度和侧线抽出温度等。

（1）压力 。减压塔主要是利用抽真空的方法来降低塔的操作压力，从而获得润滑油馏分和催化裂化的原料，塔压的高低直接关系到产品质量的好坏和能耗的高低。对于生产催化裂化原料的减压塔，为了节约能耗多数炼厂都改造成干式减压蒸馏装置。一方面采用阻力降小的填料，另一方面塔顶采用1.3～2.6KPa低的残压，为此只能采取三级抽真空的方式才能实现。提高减压塔的真空度既有好的效果，也带来一些不利的因素。因此减压塔最佳压力的选择，必须通过不同方案的经济效益的比较才能求得。

（2）温度。由于在设计中一般无法提供常底油的平衡氣化数据，减压塔进料段温度只好根据经验选择，一般在生产润滑油时不得超过395 ℃，燃料型减压塔由于对油品的分解反应限制不如润滑油型的严格，进料温度可提高至410 ℃～420 ℃。

减压塔侧线抽出温度，和其他蒸馏过程一样，侧线抽出温度也应该是该处油气分压下液相的泡点温度。确定侧线抽出温度时，一般可根据经验，取抽出板上总压的30%～50%近似作为该处的油气分压，计算该分压下的油品的泡点。

减压塔顶一般均采用惰性回流，塔顶不出产品，塔顶温度主要是水蒸气和不凝气体离开塔顶的温度，这个温度比循环回流进塔温度高20～40 ℃

干式减压塔塔底温度接近于气化段的温度，湿式减压塔塔底温度较气化段温度低5～10℃，有时可以相差17℃之多。

参考文献：

[1]唐孟海、胡兆灵主编：《原油工程》，中国石化出版社，2007年版.

[2]孙玉良、闵祥禄主编：《常减压蒸馏装置安全运行与管理》，中国石化出版社，2006年版.

[3]彭光勤、胡兆灵主编：《常减压蒸馏装置应急知识问答》，中国石化出版社，2010年版.