畢業(yè)設(shè)計（論文）-沈北原油常壓塔的設(shè)計.doc

遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計目錄1前言.11.1石油是極其復(fù)雜的混合物.11.2常壓蒸餾塔.12設(shè)計說明書.42.1原油評價與加工方案的確定.42.1.1沈北原油的一般性質(zhì)分析：.42.1.2加工方案的確定.52.2常壓塔的設(shè)計.62.2.1操作壓力.62.2.2操作溫度.72.2.3汽提蒸餾用量.72.2.4回流方式.73初餾塔設(shè)計部分.83.1設(shè)計數(shù)據(jù)及換算.83.2工藝計算.104常壓塔設(shè)計部分.154.1基本數(shù)據(jù)處理.154.2產(chǎn)品收料及物料平衡.214.3汽提水蒸氣用量.224.4塔板形式和塔板數(shù).224.5塔頂及側(cè)線溫度假設(shè)與各回流熱分配.234.6側(cè)線及塔頂溫度核算.244.7全塔汽、液相負荷.30參考文獻.45致謝.46遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計11前言1.1石油是極其復(fù)雜的混合物石油煉廠中的第一個生產(chǎn)裝置都是蒸餾裝置，人們通過蒸餾裝置將石油分割成我們所需要的各種餾分。所謂原油的一次加工是指就原油蒸餾而言，借助于蒸餾，我們可以將原油分割成各種半成品餾分油，也可以將原油分割成一些二次重整加工的原料。在一些二次加工的裝置中，蒸餾過程也是不可缺少的組成部分。蒸餾過程是煉油廠中一種最基本的，也是最重要的一種工藝。蒸餾過程和設(shè)備設(shè)計是否合理，操作是否良好，對煉廠生產(chǎn)影響甚大。因此，必須徹底了解蒸餾工藝的本質(zhì)規(guī)律，掌握其影響因素和設(shè)計方法，對煉油工藝的專業(yè)人員來說是相當重要的。1.2常壓蒸餾塔原油的常壓蒸餾就是原油在常壓(或稍高于常壓)下進行的蒸餾，所用的蒸餾設(shè)備叫做原油常壓精餾塔，它具有以下工藝特點：（1）常壓塔是一個復(fù)合塔原油通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四、五種產(chǎn)品餾分。按照一般的多元精餾辦法，需要有n-1個精餾塔才能把原料分割成n個餾分。而原油常壓精餾塔卻是在塔的側(cè)部開若于側(cè)線以得到如上所述的多個產(chǎn)品餾分，就像n個塔疊在一起一樣，故稱為復(fù)合塔。（2）常壓塔的原料和產(chǎn)品都是組成復(fù)雜的混合物原油經(jīng)過常壓蒸餾可得到沸點范圍不同的餾分，如汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)餾分油和常壓重油，這些產(chǎn)品仍然是復(fù)雜的混合物(其質(zhì)量是靠一些質(zhì)量標準來控制的。如汽油餾程的干點不能高于205)。35150是石腦油（naphtha）或重整原料，130250是煤油餾分，250300是柴油餾分，300350是重柴油餾分，可作催化裂化原料。350是常壓重油。遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計2（3）汽提段和汽提塔對石油精餾塔，提餾段的底部常常不設(shè)再沸器，因為塔底溫度較高，一般在350左右，在這樣的高溫下，很難找到合適的再沸器熱源，因此，通常向底部吹入少量過熱水蒸汽，以降低塔內(nèi)的油汽分壓，使混入塔底重油中的輕組分汽化，這種方法稱為汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400450，約為3MPa的過熱水蒸汽。在復(fù)合塔內(nèi)，汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品之間只有精餾段而沒有提餾段，這樣側(cè)線產(chǎn)品中會含有相當數(shù)量的輕餾分，這樣不僅影響本側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量，而且降低了較輕餾分的收率。所以通常在常壓塔的旁邊設(shè)置若干個側(cè)線汽提塔，這些汽提塔重疊起來，但相互之間是隔開的，側(cè)線產(chǎn)品從常壓塔中部抽出，送入汽提塔上部，從該塔下注入水蒸汽進行汽提，汽提出的低沸點組分同水蒸汽一道從汽提塔頂部引出返回主塔，側(cè)線產(chǎn)品由汽提塔底部抽出送出裝置。（4）常壓塔常設(shè)置中段循環(huán)回流在原油精餾塔中，除了采用塔頂回流時，通常還設(shè)置12個中段循環(huán)回流，即從精餾塔上部的精餾段引出部分液相熱油，經(jīng)與其它冷流換熱或冷卻后再返回塔中，返回口比抽出口通常高23層塔板。中段循環(huán)回流的作用是，在保證產(chǎn)品分離效果的前提下，取走精餾塔中多余的熱量，這些熱量因溫位較高，因而是價很高的可利用熱源。采用中段循環(huán)回流的好處是，在相同的處理量下可縮小塔徑，或者在相同的塔徑下可提高塔的處理能力。減壓蒸餾及其特點原油在常壓蒸餾的條件下，只能夠得到各種輕質(zhì)餾分。常壓塔底產(chǎn)物即常壓重油，是原油中比較重的部分，沸點一般高于350，而各種高沸點餾分，如裂化原料和潤滑油餾分等都存在其中。要想從重油中分出這些餾分，就需要把溫度提到350以上，而在這一高溫下，原油中的穩(wěn)定組分和一部分烴類就會發(fā)生分解，降低了產(chǎn)品質(zhì)量和收率。為此，將常壓重油在減壓條件下蒸餾，蒸餾溫度一般限制在420以下。降低壓力使油品的沸點相應(yīng)下降，上述高沸點餾分就會在較低的溫度下汽化，從而避免了高沸點餾分的分解。減壓塔是在壓力低于100kPa的負壓下進遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計3行蒸餾操作。減壓塔的抽真空設(shè)備常用的是蒸汽噴射器或機械真空泵。蒸汽噴射器的結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠而無需動力機械，水蒸汽來源充足、安全，因此，得到廣泛應(yīng)用。而機械真空泵只在一些干式減壓蒸餾塔和小煉油廠的減壓塔中采用。渣油是原油經(jīng)過常減壓蒸餾后剩余的最重的組分,常溫下呈固態(tài),有的蒸餾裝置沒有減壓蒸餾,剩余的就是常壓渣油AR,根據(jù)性質(zhì)可做催化原油?；蛘哔u給其它煉廠深加工。有減壓蒸餾的剩余的就是減壓渣油VR。其根據(jù)性質(zhì)不同可以做焦化原料、催化原料、渣油加氫、溶劑脫瀝青、減粘等裝置的原料。常減壓蒸餾產(chǎn)生的減壓渣油可以做燃料油,一般做加熱爐燃料,通過蒸汽將其霧化后燃燒。也可以重型機械的燃料油,如船舶的燃料。減壓渣油作為燃料油需要滿足一定的質(zhì)量標準.如硫含量/灰分等。圖1-1常減壓裝置減壓塔初餾塔常壓塔遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計42設(shè)計說明書2.1原油評價與加工方案的確定原油蒸餾是目前煉油工業(yè)必不可少的第一道工序，因而常減壓蒸餾裝置便是所有煉油廠中原油加工的第一加工裝置。它采用的蒸餾方式將原油分割成不同的餾分及渣油，作為煉廠產(chǎn)品或二次加工的原料。由于原油是極其復(fù)雜的混合物，并含有少量硫、氧、氮及重金屬的化合物和鹽類，而且其組成還會因產(chǎn)地的不同而不同，所以原油的蒸餾變得更加復(fù)雜。另外，煉廠對目的產(chǎn)物的要求、經(jīng)濟效益、投資力度等對所采用的加工方案和裝置組成或之間的聯(lián)合方式有影響。因此，在進行常減壓蒸餾裝置設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體條件從工藝流程、工藝設(shè)備、操作參數(shù)、目的產(chǎn)品等因數(shù)加以綜合分析比較，以確定經(jīng)濟合理的設(shè)計。煉廠進行裝置設(shè)計和開工生產(chǎn)首要的任務(wù)便是確定進料原油的加工方案的確定，是以原油評價數(shù)據(jù)為依據(jù)，綜合考慮對參評的需求、技術(shù)的先進行性、生產(chǎn)的靈活性及經(jīng)濟的合理性等因素的結(jié)果。2.1.1沈北原油的一般性質(zhì)分析：由沈北原油一般性質(zhì)數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，沈北原油的特點是含蠟量高、凝點高。硫含量低，原油的特性因數(shù)12.512.6。按原油的硫含量及兩個關(guān)鍵餾分的相對密度來分，沈北原油屬于低硫石蠟基原油。遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計5表2-1沈北原油性質(zhì)2.1.2加工方案的確定由于沈北原油餾分組分較重，小于350的餾分僅占30左右，而大于525的減壓渣油占原油40。為提高汽油、煤油、柴油及液化氣、苯等輕質(zhì)產(chǎn)品的收率，必須采取深度加工的方法。為此在常減壓裝置中英盡量拔出餾分油，使減壓渣油盡可能減少，同時把減壓餾分油進行催化裂化或加氫裂化，催化裂化后的氣提產(chǎn)物再進行疊合或烷基化，生產(chǎn)高辛烷值汽油餾分，并把部分減壓餾分進行延遲焦化。經(jīng)過這些加工后，使得輕質(zhì)油收率提高到原油的7072，其中約一半為二次加工產(chǎn)品，同時生產(chǎn)出低硫的電極焦。原油評價數(shù)據(jù)表明：沈北原油是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潤滑油和各種蠟的良好原料，原油中各種粘度潤滑油的總潛含量為25左右。盡管需要較大的蠟基裝置，但潤滑油粘度指數(shù)高，芳香烴和膠質(zhì)含量較小，所以通常不必深度精制。減壓渣油需要通過丙烷脫瀝青及制取高粘度潤滑油，經(jīng)脫蠟，溶劑精制的潤滑油，最后經(jīng)過加氫精制或白土精制處理，得到潤滑油的基礎(chǔ)油，同時得到產(chǎn)品石蠟。因此，沈北原油的一次加工方案采用燃料-潤滑油加工方案。本設(shè)計的裝置適用量為300性質(zhì)數(shù)值性質(zhì)數(shù)值密度（20）,g/cm30.8331元素分析，C86.350遠動粘度，10-6m2/s19.5H13.5凝點，49S0.15含蠟量（吸附法），47.36N瀝青質(zhì)，0.13微量金屬V0.1硅膠膠質(zhì)，5.23Ni2酸值，mg(KOH)/g300餾出，25.6遼寧石油化工大學職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計6萬噸的加工方案，具體如下：從初餾點-160的常壓餾分作為鉑重整原料。因為初餾塔塔頂汽油產(chǎn)品質(zhì)量不高，從環(huán)保的角度考慮，它達不到目前車用汽油的標準，因此將初餾塔塔頂餾分作為重整原料，進行下一步精制，以改善油品質(zhì)量。160-230餾分作2號航煤，其密度為0.7946，符合2號航煤的標準。230-320餾分可用來生產(chǎn)-20號輕柴油，也可以用作乙烯的良好原料。320-350餾分用作重柴油。而沸點大于350的餾分，則從減壓側(cè)線抽出。由于該餾分含烷烴量高、稠環(huán)芳烴量低，硫、氧、氮、重金屬和殘?zhí)慷己艿?，所以可用作裂化原料?.2常壓塔的設(shè)計浮閥塔具有生產(chǎn)能力大、操作彈性好、塔板效率高氣體壓降及液面落差較小、造價低等特點，兼具泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點，而且它是國內(nèi)應(yīng)用最廣的塔型，普通應(yīng)用于石油化工行業(yè)，其性能也得到了充分的研究，故本設(shè)計常壓塔用浮閥塔。F-1型重浮閥，每閥約重33g。重閥壓降雖大，但它具有較好的操作穩(wěn)定性，分離效率高，不易漏液，所以也應(yīng)用在本設(shè)計中。常壓塔各操作條件的確定：2.2.1操作壓力原油常壓精餾塔的最終壓力是由塔頂產(chǎn)品罐溫度下塔頂產(chǎn)品的泡點壓力限制確定的。確