660萬噸原油常壓蒸餾課程設計方案

1、660萬噸原油常壓蒸餾課程設計方案660萬噸原油常壓蒸餾課程設計方案 摘要常壓塔是石油加工中重要的流程之一，這次的設計主要就是對660萬噸/年處理量的原油常壓塔進行設計，其中包括塔板的設計。常壓塔的設計主要是依據(jù)所給的原油實沸點蒸餾數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計算產(chǎn)品的相關物性數(shù)據(jù)從而確定切割方案、計算產(chǎn)品收率。參考同類裝置確定塔板數(shù)，進料及側(cè)線抽出位置，再假設各主要部位的操作溫度及操作壓力，進行全塔熱平衡計算。采取塔頂二級冷凝冷卻和兩個中段回流，塔頂取熱、第一中段回流取熱、第二中段回流取熱的比依次為5:2:3。經(jīng)過校核各主要部位溫度都在允許的誤差范圍內(nèi)。塔板型式選用f1型重閥浮閥塔板，依據(jù)常壓

2、塔內(nèi)最大氣、液相負荷算得塔板外徑為 5.0m，板間距為0.6m。這部分最主要的是核算塔板流體力學性能及操作性能，使塔板在適宜的操作范圍內(nèi)操作。本次設計的結(jié)果表明，參數(shù)的校核結(jié)果與假設值間的誤差在允許范圍內(nèi)，其余均在經(jīng)驗值范圍內(nèi)，因此可以確定，該蒸餾塔的設計是符合要求的。關鍵詞：常壓蒸餾；物料衡算；熱量衡算 目錄 1.設計背景 (1)1.1 選題背景 (1)1.2 設計技術參數(shù) (2)2.設計方案 (3)2.1 設計要求 (3)2.2 設計計劃 (4)2.3 原油的實沸點切割及產(chǎn)品性質(zhì)計算 (5)2.4產(chǎn)品收率和物料平衡 (13)2.5汽提水蒸汽用量 (15)2.6塔板型式和塔板數(shù) (16)2.

3、7常壓塔計算草圖 (17)2.8 操作壓力 (17)2.9汽化段溫度 (18)3 塔底溫度 (20)4 塔頂及側(cè)線溫度的假設與回流分配 (21)4.1全塔回流熱 (21)4.2側(cè)線及塔頂溫度核算 (22)4.3全塔汽、液相負荷 (27)4.4全塔汽液相負荷分布 (36)5 塔的工藝計算 (36) 5.1塔徑計算 (36) 5.2溢流裝置 (37)5.3塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 (38)6.致謝 (40)7.參考文獻 (40)8.附件 (41) 1.設計背景 1.1 選題背景我國煉油工業(yè)經(jīng)過50多年的發(fā)展，到21世紀初期，已經(jīng)形成281mt/a的原油加工能力，生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油、潤滑油等石油

4、產(chǎn)品基本滿足的國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的需要。但是，進入21世紀，特別是我國成為世界貿(mào)易組織的正式成員后，按照市場準入、關稅減讓的相關壁壘協(xié)議，國內(nèi)成品油市場將逐漸融入國際市場，不可避免的要參與世界貿(mào)易大環(huán)境下的競爭，基本依靠自有技術發(fā)展起來的我國煉油工業(yè)面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。石油是重要的能源之一，我國的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟運行都離不開石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過加工煉制過程，連制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的石油產(chǎn)品，才能投入使用。國民經(jīng)濟和國防部門眾多的各種應用場合對石油產(chǎn)品提出了許多不同的使用要求。隨著我國社會經(jīng)濟情況的變化、科學技術水平以及工業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，對石油產(chǎn)品質(zhì)量指標的

5、要求不斷嚴格，所要求的石油產(chǎn)品的品種和數(shù)量也不斷增加。目前，我國原油的年加工量約為2億噸。而國內(nèi)所能提供原油量僅為1.3億噸，為了滿足原油的需求量，則需要每年從國外二十多個國家和地區(qū)進約6940萬噸原油。為了更好的提高石油資源的利用率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，對從國外進口的原油煉制構(gòu)成進行開發(fā)研究也是十分必要的。目前，我國將石油產(chǎn)品分為染料、潤滑劑、石油瀝青、石油蠟、石油焦、溶劑和化工原料六大類。1.1.1設計目的及意義通過對化學工程的學習，基本掌握常壓塔設計過程中的原始數(shù)據(jù)處理，設計出基本符合要求的常壓塔。1.1.2 設計的工藝國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國蒸餾裝置規(guī)模較小大部分裝置處理能力為 2.5mt

6、/a,僅有幾套加工能力超過 4.5mt/a.我國蒸餾裝置的總體技術水平與國外水平相比在處理能力產(chǎn)品質(zhì)量和拔出率方面存在較大差距。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋8mt/a及大連西太平洋10mt/a 等大型化的蒸餾裝置,其中高橋為潤滑油型大型蒸餾裝置,擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。 我國蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過10,最多重疊度達到86,多數(shù)裝置常二線與常三線恩氏蒸餾餾程重疊在15 以上,實沸點重疊則超出25 .潤滑油餾分切割也同國外先進水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤滑油餾分的揮發(fā)度及重質(zhì)潤滑油餾

7、分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。由于原油進入煉油廠后必須首先進入常減壓裝置進行一次加工,因此煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來表示,因此世界原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。1.2 設計技術參數(shù)1、處理量：6.6mt/a2、開工時間：8000h/a，按開工330d/a計3、原油性質(zhì) 表1-2 原油實沸點蒸餾數(shù)據(jù)4、產(chǎn)品性質(zhì)表1-3產(chǎn)品恩氏蒸餾數(shù)據(jù)5、汽提蒸汽性質(zhì)汽提蒸汽溫度為420，壓力為0.3mpa6、常壓塔塔板選型型重閥浮閥塔板，塔板壓降為0.0005mpa塔板型式選用f12.設計方案2.1 設計要求1、根據(jù)設計要求選擇并繪制原油常減壓蒸餾裝置工藝流程

8、圖。 2、根據(jù)設計參數(shù)（原油及產(chǎn)品性質(zhì)、產(chǎn)品收率等）進行全塔的工藝計算并繪制常壓塔的計算草圖及全塔的氣液相負荷圖。 3、根據(jù)設計參數(shù)進行常壓塔的尺寸并繪制常壓塔設備圖。4、根據(jù)設計參數(shù)塔板的水力計算并繪制全塔的塔板負荷性能圖。2.2 設計計劃2.2.1常減壓蒸餾裝置工藝流程原油進入廠區(qū)后（溫度為45），由原油泵抽出，分為平衡的兩路進行換熱。第一路原油與初頂油、重柴（五次）換熱、輕柴（三次）換熱、常一中路（二次）換熱和重柴（四次）換熱，至此原油溫度升至131左右，進入電脫鹽罐，從電脫鹽罐出來的一路原油再次與輕柴（二次）換熱、常壓一中段（一次）換熱、重柴（三次）換熱、輕柴（一次換熱）和重柴（二次）

9、換熱，至此原油溫度升至230左右，與二路原油混合進入初餾塔；原油二路和汽油（二次）換熱、常二中段（四次）換熱、重油（五次）換熱、汽油（一次）和常二中段（三次）換熱，原油溫度至此升為129左右，進入電脫鹽罐，從電脫鹽罐出來的二路原油與重油（四次）換熱、煤油換熱、常二中段（二次）換熱、重油（三次）換熱和常二中（一次）換熱，至此原油溫度升至230左右，與一路原油混合進入初餾塔加工。初餾塔塔頂出來的塔頂油氣即初頂油經(jīng)換熱之后，部分回流初餾塔內(nèi)，部分進入產(chǎn)品罐。塔底物料溫度為223左右，分為平衡兩路，一路和重柴（一次）換熱溫度升至268左右，和二路混合再次加熱。二路和重油（二次）換熱，溫度升至269左右

10、，同一路混合后同重油（一次）換熱，溫度升至298。進入常壓加熱爐，加熱至365左右。從常壓爐出來的原油溫度在365左右，自常壓塔的第30塊板進入常壓塔。塔頂?shù)挠蜌饨?jīng)過空冷、水冷、一部分作冷回流，經(jīng)常壓塔頂回流泵打回常壓塔，另一部分作為產(chǎn)品流出裝置。一線煤油與原油換熱一次，溫度至115左右去產(chǎn)品罐，二線輕柴油與原油換熱兩次次，溫度至70左右去產(chǎn)品罐，常壓第一中段回流從常壓塔的第13板抽出，經(jīng)過常壓泵與原油換熱，溫度降至140左右，然后回流至常壓塔。常壓第二中段回流從常壓塔的23板抽出，經(jīng)過常壓泵與原油換熱，溫度降 至197左右，然后回流至常壓塔。 2.3 原油的實沸點切割及產(chǎn)品性質(zhì)計算2.3.1

11、體積平均沸點由公式：tv （t10t30+t50+t70+t90)/5 得汽油：tv101+119+130+139+149/5=127.6煤油：tv142+155+170+188+210/5=173輕柴油：tv205+215+223+233+246/5=224.4重柴油：tv270+284+293+303+321/5=294.22.3.2恩氏蒸餾曲線斜率s由公式：斜率s（t90-t10)/(90-10) /% 得汽油：斜率s(149-101)/(90-10)=0.6/%煤油：斜率s(210-142)/(90-10)=0.85/%輕柴油：斜率s(246-205)/(90-10)=0.5125/%

12、重柴油：斜率s(321-270)/(90-10)=0.6375/%2.3.3立方平均沸點tcu由公式：t c ut v-c ulncu-0.82368-0.089970t v0.45+2.45679s0.45求得cu exp（-0.82368-0.089970tv0.45+2.45679s0.45）汽油：cu-1.5tcu127.6-1.5=126.1煤油：cu-1.2tcu173-1.2=171.8輕柴油：cu-0.7 tc u224.4-0.7=223.7重柴油：cu-0.4tcu294.2-0.4=293.82.3.4中平均沸點tme由公式：tme tv-melnme -1.53181-

13、0.0128tv0.6667+3.64678s0.3333me exp（-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678s0.3333）汽油：me-3.6tme127.6-3.6=124煤油：me-3.8tme173-3.8=169.2輕柴油：me-2.4tme224.4-2.4=222重柴油：me-0.3tme294.2-0.3=293.92.3.5特性因數(shù)k由公式 k(1.216t1/3)/d15.615.6，式中t現(xiàn)一般使用中平均沸點，且t為油品平均沸點的絕對溫度（k)已知： d15.615.6d420+d汽油：已知d4200.7352 , d =0.0049 d15.615.60.7401k=12.05煤油：已知d4200.7757 , d15.615.60.7804k=11.88輕柴油：已知d4200.7952, d15.615.60.7998k=12重柴油：已知d4200.8336 , d15.615.60.838 k=11.9 2.3.6油品的api15.6-131.5可得由api.141.5/d15.6汽油：api.=141.5/0.7401-13