3.4.3)全塔压力降明显减小,由改造前1.87变为1.05,提高了进料段真空度,使减压塔拨出率提高了1.5%一2.%(重量),每年多产蜡油410'一4.810',可净增收益数千万元

已知液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。所以液体沸腾的温度是随外再压力的降低而降低的。因而用真空泵连接盛有液体的容器，使液体表面上的压力降低，即可降低液体的沸点。这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏，减压蒸馏时物质的沸点与压力有关。

常用的减压蒸馏实验系统可分为蒸馏、抽气以及保护和测压装置三部分

4.2.1）减压蒸馏瓶（克氏蒸馏瓶）有两个颈，其目的是为了避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中，瓶的一颈中插入温度计，另一颈中插入一根距瓶底约1－2mm的末端拉成细丝的毛细管的玻管。毛细管的上端连有一段带螺旋夹的橡皮管，螺旋夹用以调节进入空气的量，使极少量的空气进入液体，呈微小气泡冒出，作为液体沸腾的气化中心，使蒸馏平稳进行，又起搅拌作用。

4.2.2）冷凝管和普通蒸馏相同。

4.2.3）接液管（尾接管）和普通蒸馏不同的是，接液管上具有可供接抽气部分的小支管。蒸馏时，若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏，则可用两尾或多尾接液管。转动多尾接液管，就可使不同的馏分进入指定的接受器中。

实验室通常用水泵或油泵进行减压。

水泵（水循环泵）：所能达到的最低压力为0.1Pa

油泵：油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏。好的油泵能抽至真空度为13.3Pa。油泵结构较精密，工作条件要求较严。蒸馏时，如果有挥发性的有机溶剂、水或酸的蒸气，都会损坏油泵及降低其真空度。因此，使用时必须十分注意油泵的保护。

 为了保护油泵必须在馏液接受器与油泵之间顺次安装冷阱和几个吸收塔。冷阱中冷却剂的选择随需要而定。吸职塔（干燥塔）通常设三个：第一个装无水CaCl2或硅胶，吸收水汽；第二个装粒状Na0H，吸酸性气体；第三个装切片石腊，吸烃类气体。实验室通常利用水银压力计来测量减压系统的压力。水银压力计又有开口式水银压力计、封闭式水银压力计。

4.5.1）被蒸馏液体中若含有低沸点物质时，通常先进行普通蒸馏，再进行水泵减压蒸馏，而油泵减压蒸馏应在水泵减压蒸馏后进行。

4.5.2）装置停当后，先旋紧橡皮管上的螺旋夹，打开安全瓶上的二通活塞，使体系与大气相通，启动油泵（长时间未用的真空泵，启动前应先用手转动下皮带轮，能转动时再启动）抽气，逐渐关闭二通活塞至完全关闭，注意观察瓶内的鼓泡情况（如发现鼓泡太剧烈，有冲料危险，立即将二通活塞旋开些）从压力计上观察体系内压力应能符合要求，然后小心旋开二通活塞，同时注意观察压力计上的读数，调节体系内压到所需值（根据沸点与压力关系）。

4.5.3）在系统充分抽空后通冷凝水，再加热（一般用油溶）蒸馏，一旦减压蒸馏开始，就应密切注意蒸馏情况，调整体系内压，经常记录压力和相应的沸点值，根据要求，收集不同馏分。

4.5.4）蒸馏完毕，移去热源，慢慢旋开螺旋夹（防止倒吸），并慢慢打开二通活塞，平衡内外压力，使测压计的水银柱慢慢地回复原状，（若打开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能），然后关闭油泵和冷却水.

一、减压蒸馏原理  

液体的沸腾温度指的是液体的蒸气压与外压相等时的温度。外压降低时，其沸腾温度随之降低。

在蒸馏操作中，一些有机物加热到其正常沸点附近时，会由于温度过高而发生氧化、分解或聚合等反应，使其无法在常压下蒸馏。若将蒸馏装置连接在一套减压系统上，在蒸馏开始前先使整个系统压力降低到只有常压的十几分之一至几十分之一，那么这类有机物就可以在较其正常沸点低得多的温度下进行蒸馏。     有机物的沸腾温度与压力的关系可以近似地由动画2表示。 动画２中有三条线：线A表示减压下有机物的沸腾温度（左边），线B表示有机物的正常沸点（中间），线C表示系统的压力（右边）。

    在已知一化合物的正常沸点和蒸馏系统的压力时，连接线B上的相应点b（正常沸点）和线C上的相应点p（系统压力）的直线与左边的线A相交，交点a指出系统压力下此有机物的沸腾温度。

    反过来，若希望在一安全温度下蒸馏一有机物，根据此温度及该有机物的正常沸点，也可以连一条直线交于右边的线C上，交点指出此操作必须达到的系统压力。

二、减压蒸馏装置

减压蒸馏装置由两个系统构成，一个是蒸馏系统，包括蒸馏烧瓶、Y型管、蒸馏头、直型冷凝管、真空接液管、接收瓶、温度计及套管、毛细管等；另一个是真空系统，包括抽气泵、真空表和安全瓶。两个系统间用耐压胶管（真空胶管）连接。有时接收烧瓶需用冷却装置强制冷却。

4.6.2蒸馏与分馏  

（分馏装置与操作）

    由苯和甲苯的蒸馏曲线可以了解，两种易挥发物质组成的溶液在蒸馏中无论蒸馏温度间隔多么小，也得不到纯净的苯或甲苯。

    要想得到更好的蒸馏效果，可以将很小蒸馏温度间隔的馏出液再次蒸馏，即从图1上的V点得到相应的冷凝液L1，对其再蒸馏可得到的蒸气组成为V1，将其冷凝后得到苯的进一步富集（L2）；进一步重复上面的操作，如此下去直到获得近乎纯净的苯。这种过程称为分级蒸馏，是非常烦琐的操作过程，好在有时可以在一种较为复杂的分馏柱中进行。

 （分馏原理）

4.6.2.1）简单分馏装置是在一套蒸馏装置中，于蒸馏烧瓶与蒸馏头之间接入一支分馏柱（简单的如刺型分馏柱），即构成一套简单分馏装置。为防止柱中过度冷凝，通常在分馏柱外包裹绝热层。

4.6.2.2）分馏操作 同蒸馏一样开始。控制加热强度，使柱顶温度达到所需分离的低沸点组分的沸点，并保持在这个温度蒸馏，直到温度明显跌落或骤升时停止。

 （分馏装置与操作）

 4.6.2.3）分馏过程分析液体开始沸腾时，大量混合物蒸气上升。在充有填料的分馏柱中（或有向内突出的阻隔物），蒸气发生冷凝，冷凝液滴下落；下落过程中与继续上升的蒸气接触并发生热交换，并在较低的温度下再度气化，此蒸气中低沸点组分含量多于冷凝液滴中。在分馏柱中这样的气化-冷凝反复进行，如蒸馏曲线所示，最后得到单一的低沸点组分。在分馏柱中，每一次完整的气化-冷凝过程视为具有一个理论塔板。塔板数越多，分馏柱的分离效果越好。

4.6.2.4）两种挥发性物质组成的非理想溶液的蒸馏   

 对于非理想溶液，由于分子间的作用强，其蒸馏行为偏离拉乌尔定律，有时出现恒沸现象。以乙醇-水溶液为例。组成为25%乙醇-75%水的溶液，在约84oC时沸腾，蒸气组成（在气相线上）约55%乙醇-45%水，而留在液体中的乙醇就减少了。对此液体继续蒸馏，沸点将升高，对应的气相和液相中乙醇的分数将降低。这样简单地进行蒸馏，得不到有效的分离。

    若将蒸气冷凝，对收集到的馏出液再次蒸馏，乙醇进一步得到富集。这样进行多次蒸馏，蒸气组成沿上凸线向左移动，液体组成也沿下凹线向左移动，直至两条线交于一点，即达到一个恒定的温度。此时气相组成与液相组成相同，再蒸馏也不会改变，此后就无法进一步对乙醇富集，这就是恒沸现象。

    再高效的分馏柱也不能对具有恒沸现象的物系实现完全分离，只能得到组成恒定、沸点一定的恒沸混合物。

    实际上，大部分液体蒸馏体系都具有恒沸现象。乙醇-水溶液的恒沸点在78.15oC（101.3kPa，恒沸组成为95.5%乙醇-4.5%水），低于纯乙醇的沸点78.3oC（101.3kPa）。恒沸点低于纯物质沸点的现象称为最低恒沸现象。也有些溶液具有最高恒沸点，如氯仿-丙酮溶液等。

4.6.3水蒸气蒸馏  

一、水蒸气蒸馏原理

如果两种液体物质彼此互相溶解的程度很小以至可以忽略不计，就可以视为是不互溶混合物。

在含有几种不互溶的挥发性物质混合物中，每一组分i 在一定温度下的分压pi等于在同一温度下的该化合物单独存在时的蒸气压

pi0 ：pi　=　pi0

　　而不是取决于混合物中各化合物的摩尔分数。这就是说该混合物的每一组分是独立地蒸发的。这一性质与互溶液体的混合物（即溶液）完全不同，互溶液体中每一组分的分压等于该化合物单独存在时的蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积［Raoult定律]。

　　根据Dalton定律，与一种不互溶混合物液体对应的气相总压力p总等于各组成气体分压的总和，所以不互溶的挥发性物质的混合物总蒸气压如方程式所示：

　　　　　p总 = p1　+ p2　+ …… + pi

　　从上式可知任何温度下混合物的总蒸气压总是大于任一组分的蒸气压，因为它包括了混合物其它组分的蒸气压。由此可见，在相同外压下，不互溶物质的混合物的沸点要比其中沸点最低组分的沸腾温度还要低。 

 水（bp100°C）和溴代苯（bp156°C）这二个不互溶混合物的蒸气压对温度的关系曲线。混合物约在95°C 左右沸腾，即在该温度时总蒸气压等于大气压。正如理论上预见的，此温度低于这个混合物中沸点最低的组分-水的沸点。由于水蒸汽蒸馏可以在100°C 或更低温度下进行蒸馏操作，对于那些热稳定性较差和高温下要分解的化合物的分离，是一种有效的方法。

水蒸汽蒸馏中冷凝液的组成由所蒸馏的化合物的分子量以及在此蒸馏温度时它们的相应蒸气压决定。于水和溴苯的混合物，在 95°C时溴代苯和水的混合物蒸气压分别为p溴苯= 16kpa和p水= 85.3kpa，分子相对质量分别为M溴苯=157、M水= 18，其馏出液的组成可从方程式（1）计算获得：

　　　W溴苯: W水 = 16×157÷( 85.3×18) = 1.635

　　由此，在馏出液中，溴苯的质量分数为

　　　1.635÷( 1+ 1.635 )×100 % = 62 % 。

　　结果，尽管在蒸馏温度时溴苯的蒸气压很小，但由于其相对分子质量大，按质量计在水蒸气蒸馏液中溴苯要比水多。

　　鉴于通常有机化合物的分子量要比水大得多，所以一种化合物在接近100°C时有一适当的蒸气压，即使只有1kpa，用水蒸气蒸馏亦可获得良好效果（以质量对质量作比较）。甚至固体物质有时也可用水蒸气蒸馏实现提取。

二、一套较为系统的水蒸气蒸馏装置包括：

　　1）水蒸气发生器：可以用一个大的短颈蒸馏烧瓶，配以长的安全管和弯成直角的水蒸气引出管（图2）；也有专用的铜制水蒸气发生器。

　　2）蒸馏系统，包括：蒸馏烧瓶，克氏蒸馏头（也可用Y型管配以普通蒸馏头代替，直管上安装水蒸气导入管），直型冷凝管和接液管、接液瓶（图3）。　　

　　在水蒸气发生器和蒸馏系统之间用T型管和胶管将水蒸气发生器与蒸馏头连接起来，支管上接一根配有螺旋夹的胶管。

三、水蒸气蒸馏操作     向水蒸气发生器中加入适量水，并加入沸石，塞好塞子。

　　向蒸馏烧瓶中加入待蒸馏的混合物，连接好导入管、冷凝管、接液管和接液瓶。松开T型管下的螺旋夹，开始加热水蒸气发生器至沸腾，再旋紧螺旋夹；检查水蒸气向蒸馏烧瓶中导入情况是否顺利、安全管水位是否正常，在蒸馏过程中随时注意观察。蒸馏直到馏出液清澈，再蒸出5-10mL后即可结束。结束时先松开螺旋夹，再停止加热。

   水蒸气蒸馏装置与操作

 四、水蒸气蒸馏的适用对象和使用条件

水蒸气蒸馏适用于从焦油状混合物及树脂样混合物中提取较低沸点物质，也常用于从动植物组织中提取有机物，如植物精油的提取等。

 使用水蒸气蒸馏必须满足三个条件：

1．被蒸馏物不与水发生化学反应；

2．在接近100°C时被提取物有一定的蒸气压；

3．被提取物在水中难溶。

在馏出液冷却后，不溶于水的提取物与水分层，借助分液漏斗可以将其从水中分出。对一些在水中略有溶解的化合物或有形成乳浊液倾向的物系，为减少损失，可以辅以盐析或加入有机溶剂萃取等方法将其尽可能多地从水中离析出来。

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。

 

 

 

 

 

 

[1]优化减压操作改善蜡油残炭— — 蔡新生 王铁军

[2]常减压装置加工轻质原油的脱瓶改造----王耀 全 ， 王 树 利(中国石油兰州石化公司炼油厂陈文广 甘肃兰州)等

 

 

 

本设计是在导师xxx老师的悉心指导下完成的。几个月来，xxx老师渊博的学识、严谨的治学态度、以及他给予我的支持和鼓励将使我终生难忘，我所取得的每一点成绩都与导师的热情关怀和精心指导是分不开的，值此论文完成之际，特别向xxx老师致以衷心的感谢和崇高的敬意。在本课题的完成过程中，我还要感谢学院的各位领导和老师对我们的关心和支持，在您们的关怀下我们才有今天的进步。

在本次设计中，所得到的体会与收获有一些，特别是理论结合实际的问题。通过用通过各种生产方法的比较及结合成本等方面的考虑，对我以后的学习发展起到了重要的作用，同时我也深刻的认识到自己所学的专业知识的欠缺，对此次设计中出现的纰漏、不足之处，请老师见谅。