2500kta常減壓裝置常壓塔設(shè)計

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2500kt/a常減壓裝置常壓塔設(shè)計1 前 言在石油化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域 , 塔設(shè)備幾乎應(yīng)用于所有的裝置中 , 如原油常減壓裝置 , 以及化肥和乙烯裂解裝置等。 塔器在各種分離過程中對裝置的平穩(wěn)運(yùn)行、 保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面起著重要作用。塔器設(shè)備的類型較多 , 按照兩相接觸的基本構(gòu)件可分為2 類 : 板式塔和填料塔。統(tǒng)計表明 , 石油化工企業(yè)塔器設(shè)備中板式塔占92%。, 塔內(nèi)件是以塔板作為兩相接觸的基本構(gòu)件。塔板可以分為有降液管和無降液管的 2 種。在有降液管的塔板上 , 兩相流動方向垂直 , 屬于錯流型接觸 ; 在無降液管的塔板上 , 兩相流動方向互相平行 , 屬逆流型接觸。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)

2、步 , 各種形式的高效塔板不斷地被開發(fā)出來并應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。本文對煉油工業(yè)中常減壓裝置常壓塔進(jìn)行計算， 利用計算數(shù)據(jù)對裝置進(jìn)行設(shè)計。常減壓裝置是煉油加工的“龍頭” ，其蒸餾效果對石油產(chǎn)品的質(zhì)量和收率有重要的影響。由于原油物性參數(shù)的改變， 裝置的操作條件需要不斷的進(jìn)行調(diào)整。 課題針對大港油田某煉油廠常減壓車間 2500kt/a 常減壓蒸餾裝置進(jìn)行研究，并對裝置進(jìn)行設(shè)計，為調(diào)整操作提供參考。根據(jù)大港油田煉油廠常減壓裝置的流程， 本文對常減壓裝置常壓塔進(jìn)行設(shè)計， 首先利用原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)將原油切割為一定數(shù)目的虛擬組分， 并以此作為常減壓裝置初餾塔的輸入， 然后對常壓塔進(jìn)行參數(shù)計算。 對常壓

3、塔的計算結(jié)果顯示在溫度、 流量和質(zhì)量等指標(biāo)上均與標(biāo)定值一致， 側(cè)線產(chǎn)品的指標(biāo)基本與實(shí)際數(shù)據(jù)一致： 在各產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)得到保證的前提下，通過對操作裝置進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的目標(biāo)。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2 選題背景2.1 課題來源題目類型：畢業(yè)設(shè)計。題目來源：生產(chǎn)實(shí)踐。2.2 設(shè)計目的與意義設(shè)計目的課題源于大港油田煉油廠 2500kt/a 常減壓裝置常壓塔的研究。由于原油的重質(zhì)化以及原油市場的波動導(dǎo)致石油產(chǎn)品價格的變化， 裝置需要不斷的進(jìn)行調(diào)整， 大港油田常減壓裝置就是針對大港原油特性進(jìn)行設(shè)計。 因此，通過計算來研究裝置的運(yùn)行情況進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)，并依據(jù)市場情況對常減壓裝置進(jìn)行設(shè)計是十分必要的。常減壓裝置

4、的設(shè)計中，蒸餾過程的生產(chǎn)方案選擇是否合理、生產(chǎn)操作是否穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量是否良好、 流程設(shè)備是否先進(jìn)等， 對煉油廠的整個生產(chǎn)過程來說，是一個全局性的問題，它直接影響著各個后續(xù)加工過程的處理量、收率和全廠的生產(chǎn)均衡性、能耗及經(jīng)濟(jì)效益。 因此，在現(xiàn)有常減壓蒸餾裝置的基礎(chǔ)上， 如何通過改變設(shè)計來使裝置達(dá)到最優(yōu)化的研究有著重要的意義。 本文的研究目的是在常減壓裝置工藝研究的基礎(chǔ)上，對常減壓裝置進(jìn)行計算， 得到能夠反映常減壓裝置運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)。 然后選定合適的設(shè)計目標(biāo)和約束空間，對常減壓裝置進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計意義目前，由于我國的原油價格體系與國際接軌， 嚴(yán)格的產(chǎn)品規(guī)格及環(huán)保規(guī)定， 致使生產(chǎn)操作的成本不斷提高、

5、裝置的設(shè)計日益復(fù)雜， 石油化工工業(yè)面臨著極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，我們必須提高工廠的應(yīng)變能力，降低生產(chǎn)成本，以保持企業(yè)的競爭力。常壓塔是煉油加工的“龍頭”裝置，常減壓蒸餾是煉油加工的第一道工序。通過蒸餾可以按產(chǎn)品方案將原油分割成相應(yīng)的直餾汽油、煤油、噴氣燃料、輕柴油、重柴油及各種潤滑油餾分等半成品，這些半成品經(jīng)過適當(dāng)?shù)木坪驼{(diào)配等，即可成為合格產(chǎn)品。蒸餾過程中，也可以根據(jù)不同生產(chǎn)方案分割出二次加工原料，如重整原料、催化裂化原料、 加氫裂化原料等。 常減壓蒸餾的效果決定了石油產(chǎn)品的質(zhì)量和收率， 對煉油廠有著重要的意義。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案通過對常減壓裝置進(jìn)行計算， 我們能夠從整個系統(tǒng)的角度來分析、

6、判斷裝置的優(yōu)劣，并為工廠的技術(shù)改造提供依據(jù)，找到“瓶頸”部位，還可以計算出各種消除瓶頸的方案；工藝操作規(guī)程所規(guī)定的變化范圍通常較大， 生產(chǎn)經(jīng)常在偏離最佳操作的狀態(tài)下進(jìn)行，通過對裝置進(jìn)行設(shè)計可以縮小工藝操作參數(shù)對最佳操作狀態(tài)的偏離而獲得更高效益；生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟(jì)效益往往因市場價格的波動、 各類產(chǎn)品需求量的變化和原料組成及性質(zhì)的變化、 催化劑性能和溶劑性質(zhì)的改變等各種因素而降低， 通過設(shè)計可以根據(jù)客觀環(huán)境的變化調(diào)整加工方案。塔器設(shè)備在煉油工業(yè)中占有重要地位， 其性能的優(yōu)劣、 技術(shù)水平的高低將直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、回收率，經(jīng)濟(jì)效益等各個方面。因此研究和使用新型的塔器設(shè)備對于強(qiáng)化氣、液兩相傳質(zhì)過程以

7、及工業(yè)生產(chǎn)具有得要的意義。本課題是針對大港油田某煉油廠常減壓車間 2500Kt/a 常壓塔蒸餾裝置的設(shè)計，石油是烴類和非烴類的復(fù)雜混合物， 石油蒸餾是典型的復(fù)雜系蒸餾。 在實(shí)際的石油蒸餾過程中，不可能按組分要求來分離產(chǎn)品， 而且石油產(chǎn)品的使用也不需要提出這樣的要求。石油通過常壓蒸餾切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等幾種產(chǎn)品。因此，石油蒸餾時對分餾精度的要求一般不如化工產(chǎn)品的蒸餾所要求的那樣高。 常壓精餾塔是常減壓蒸餾裝置的重要組成部分， 本文主要是在介紹煉油工業(yè)中常壓塔的工藝流程的基礎(chǔ)上，對常壓塔進(jìn)行設(shè)計，其中包括塔板數(shù)、塔高、塔徑、溫度、壓力、材質(zhì)選用、循環(huán)方式、塔板類型等各項(xiàng)指標(biāo)，涉

8、及物料平衡、提取工段、操作條件以及質(zhì)量指標(biāo)等，并繪出裝置的工藝流程圖。2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨向石油工業(yè)現(xiàn)狀極其發(fā)展趨勢21 世紀(jì)中國煉油工業(yè)將面臨發(fā)展和風(fēng)險共存的局面。不斷增長的油品需求以及石油化工對原料的需求將決定中國煉油工業(yè)在新世紀(jì)的發(fā)展速度，但是受石油資源等因素的限制也決定了中國煉油工業(yè)將同時面臨巨大風(fēng)險。假如說 20 世紀(jì) 80、90 年代中國煉油工業(yè)在含硫原油加工方面有重大發(fā)展突破的話，那么21 世紀(jì)中國煉油的重要發(fā)展方向之一就是重質(zhì)原油加工，在原油加工生產(chǎn)中， 生產(chǎn)裝置起著舉足輕重的作用，而其中的塔器裝置， 對原油加工的產(chǎn)量和質(zhì)量發(fā)揮著重大作用，因此對塔器裝置的設(shè)計是非常重

9、要的。如何對塔器裝置進(jìn)行設(shè)計才能發(fā)揮出其最大性能，是21 世紀(jì)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案煉油工業(yè)技術(shù)發(fā)展方向之一。21 世紀(jì)世界石油產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是：(1) 油價處于相對較高的位置。 大部分預(yù)測認(rèn)為 , 正常情況下今后油價將在 4565美元 /bbl 范圍內(nèi)波動 , 甚至更高 , 不可能再回到過去 2030 美元 /bbl 甚至更低的低油價水平。(2) 原油質(zhì)量繼續(xù)變差、 變壞。具體表現(xiàn)為原油密度越來越大 , 殘?zhí)亢秃苛蛟絹碓礁?, 有些原油還含有大量金屬 , 有的含有大量有機(jī)酸。(3) 非常規(guī)石油 ( 如各種稠油、油砂瀝青等 ) 產(chǎn)量的比例將越來越高。由于原油價格持續(xù)走高 , 一些高成本和非常規(guī)石油

10、的開采比例將會增加。 如加拿大油砂瀝青 , 地質(zhì)儲量為 16300 108bbl, 技術(shù)可采儲量為 3150108bbl( 約合 500108t), 現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)下可開采儲量為 1740108bbl( 約合 276108t) 。委內(nèi)瑞拉的重質(zhì)原油也有大約500108t 的可開采儲量。 在世界原油總產(chǎn)量中今后重質(zhì)原油和超重質(zhì)原油的比例將會達(dá)到一個很高的水平。 過去 , 這些超重質(zhì)原油的儲量都沒有作為原油儲量統(tǒng)計進(jìn)去 , 現(xiàn)在已經(jīng)開始糾正。塔設(shè)備的現(xiàn)狀極其發(fā)展趨向在石油化工行業(yè)里 , 塔器是重要的單元設(shè)備。塔器一般分為板式塔和填料塔。 70 年代以前 , 在大型塔器中 , 板式塔占有絕對優(yōu)勢，而最

11、近 20 年來對填料塔的開發(fā)應(yīng)用加快了速度。目前 , 板式塔和填料塔之間出現(xiàn)了相互抗衡的新局面。余國蹤等人曾對蒸餾和萃取過程中塔器設(shè)備的作用和發(fā)展做過精辟分析， 指出當(dāng)前在環(huán)境保護(hù)和維持正常生態(tài)平衡提出更高要求的情況下， 塔器設(shè)備性能的優(yōu)劣、 技術(shù)水平的高低還可能涉及到某些化工工藝能否繼續(xù)維持下去的問題。 另一些研究人員亦對國外化工塔器的現(xiàn)狀和應(yīng)用進(jìn)行了深人分析。 板式塔和填料塔在過去幾十年中的發(fā)展速度有快有慢， 競爭能力時有強(qiáng)弱。 但當(dāng)前工業(yè)上的大型蒸餾設(shè)備仍以板式塔為主，因?yàn)榘迨剿Y(jié)構(gòu)簡單、 成本低廉、 易于放大而且在設(shè)計與操作方面已具備了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 但板式塔與高效規(guī)整填料塔相比也有

12、自身的缺點(diǎn)： 其通量較小、 壓降較大、效率也較低，所以進(jìn)入 90 年代以來，人們又開始尋求板式塔的新突破。歐美各國，尤其是美國的各大塔器生產(chǎn)商，研制、開發(fā)出大批新型塔板。這些新型塔板既克服了以前的一些缺點(diǎn)， 同時又保留了以往普通塔板的優(yōu)點(diǎn)，以更好適應(yīng)現(xiàn)在對于大直徑蒸餾設(shè)備大通量、高效率的要求。從1994 年和 1997 年兩屆德國 ACHEMA展覽會的精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案情況就可以反映出板式塔的這一發(fā)展趨勢。 當(dāng)用這些新型高效塔板改造現(xiàn)有的篩板塔或浮閥塔時，無論是從操作性能，還是從改造費(fèi)用上都顯示出廣泛的應(yīng)用前景。板式塔塔板的發(fā)展國外近 30 年來 , 塔板是按泡罩、篩孔和浮閥這 3 種基本類

13、型而發(fā)展的 , 一些新開發(fā)的塔板多數(shù)也是這 3 種塔板的改進(jìn)型 , 均具有氣相分散的特點(diǎn)。到 80 年代 , 節(jié)能和滿足產(chǎn)品高純度要求成為主要研究目標(biāo)之一。因此 , 相繼出現(xiàn)了罩型擋板篩孔塔板和蒸汽對流蒸餾塔板。 80 年代到 90 年代國外塔器發(fā)展的總要求是節(jié)能、高效和優(yōu)質(zhì)。我國自 60 年代起加快了消化吸收步伐 , 應(yīng)用了 S 形塔板、舌型塔板、浮閥塔板和篩孔塔板 , 并在此基礎(chǔ)上緊跟國外發(fā)展動向 , 先后自行開發(fā)了浮噴塔板、 斜孔塔板、浮舌塔板、旋流塔板和排條閥塔板等。同時 , 還引進(jìn)了導(dǎo)向篩板、 MD篩板、網(wǎng)孔塔板、新型垂直篩板、角鋼塔板和錐心浮閥等。 近年來 , 我國塔器技術(shù)有了很大

14、提高 , 新型塔板的試驗(yàn)引進(jìn)工作擴(kuò)展十分活躍，在借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上, 開發(fā)出了一批新型塔板。如華東化工學(xué)院開發(fā)的導(dǎo)向浮閥塔板、鄭州工學(xué)院開發(fā)的高效吸收噴旋塔、上?？萍即髮W(xué)研制的網(wǎng)角塔板及石油大學(xué)發(fā)明的 HTV (Half-Tube-Valve Tray) 船型浮閥塔板等都各有創(chuàng)新 , 并且大都取得了較好的效益。 目前就工業(yè)應(yīng)用而言 , 仍以篩板和浮閥塔為主，這兩種塔板的改進(jìn)型 , 工業(yè)應(yīng)用也較成功，如 MD塔板和在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的 DJ 型塔板。 DJ 塔板具有多根懸掛式降液管 , 相鄰兩板間的降液管互成 90 度排列。這種塔板的特點(diǎn)是板間距小、 板壓降小、通量大、操作穩(wěn)定、氣液分布好且具有再

15、分布能力 , 尤其適用于處理高液氣比操作和加壓操作的氣液傳質(zhì)過程。 主要用于脫除 CO 的加壓2水洗和碳丙脫碳等過程。 從另一方面講 , 新型塔板的應(yīng)用相對較少。 在國內(nèi) , 對新型垂直篩板的應(yīng)用研究較多一些 , 現(xiàn)在已有不少成功應(yīng)用的實(shí)例 , 且收到了較好的效果。 人們期待著結(jié)構(gòu)簡單、氣液接觸好、通量大和效率高的新型塔板出現(xiàn)。今后塔板技術(shù)的發(fā)展方向, 在開發(fā)新型板式塔的過程中, 以下幾方面很值得注意：(1) 新型降液管。如 KOCH-GLITSCH公司的 NYE塔板、MAXFRAC塔板、SUPERFRAC塔板 ;SULZER公司的 VORTEX塔板 ; 浙江工業(yè)大學(xué)的 DJ 塔板 ; 南京大

16、學(xué)的 95 塔板和混合箱塔板等。 這些塔板的降液管都具有液體通過能力強(qiáng)、氣液分離效果好、 抗液泛能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。(2) 傳質(zhì)元件小型化。不論是固定閥還是浮閥 , 傳質(zhì)元件向小型化發(fā)展 , 小的傳質(zhì)元件有利于塔內(nèi)兩相流體的 MUPHREE板效率 , 從而提高塔板的傳質(zhì)效率。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案(3) 設(shè)置液體導(dǎo)流裝置。在降液管的入口區(qū)設(shè)置液體導(dǎo)流裝置 , 氣體按一定方向推動液體流動 , 克服塔板上 ( 尤其在塔板弓形區(qū) ) 液體返混 , 提高傳質(zhì)效率 , 如 UCC公司的 LINDE篩板。(4) 傳質(zhì)元件復(fù)合化。在塔板上設(shè)置填料元件 , 用以充分發(fā)揮多種傳質(zhì)元件的作用。例如 , 浙江工業(yè)大學(xué)的 D

17、J型塔板設(shè)置了薄層規(guī)整填料;KOCH-GLTSCH的SUPERFRAC+型塔板設(shè)置了小浮閥以及薄層規(guī)整填料 ;UOP公司的 ECMD、EEMD塔板設(shè)置了篩孔或浮閥和薄層規(guī)整填料 ; 河北工業(yè)大學(xué)的 NVST在垂直罩體的上部設(shè)置了規(guī)整填料等。(5) 新型無降液管塔板。采用高效傳質(zhì)元件 , 使氣體能以噴射狀態(tài)與液體接觸 ,取消降液管 , 如 S&W公司的波紋篩孔塔板 ; 華北工業(yè)大學(xué)的NVST塔板等。板式塔作為重要的傳質(zhì)設(shè)備之一 , 可以在各種分離工藝過程中廣泛應(yīng)用 , 開發(fā)新型傳質(zhì)效率高、壓降小、通量大的板式塔 , 塔內(nèi)件始終是板式塔技術(shù)的發(fā)展方向。3 方案論證3.1 方案選擇一個煉油生產(chǎn)裝置有

18、各種工藝設(shè)備（如加熱爐、塔、反應(yīng)器）及機(jī)泵等，它們是為完成一定的生產(chǎn)任務(wù)按照一定的工藝技術(shù)要求和原料的加工流向互相聯(lián)系在一起，即構(gòu)成一定的工藝流程。 一個工藝裝置的好壞不僅取決于各種設(shè)備性能， 而且與采用的工藝流程合理程度有很大關(guān)系。 最簡單的原油蒸餾方式是一段汽化常壓蒸餾工藝流程，所謂一段汽化指的是緣由經(jīng)過一次的加熱 - 汽化 - 冷凝完成了將原油分隔為符合一定要求溜出物的加工過程。原油通過常減壓蒸餾，一般可得到 350370? C 以前的幾個輕餾分，可用作汽油、煤油（航空或燈用） ，柴油等產(chǎn)品，也可分別作為重整、化工（如輕油裂解）等裝置的原料。其余的塔底重油可作鋼鐵或其他工業(yè)的燃料；在某些

19、特定情況下也可做催化裂化或加氫裂化裝置的原料。 我國的主要原油輕質(zhì)餾分含量低，若采用上述工藝流程則有相當(dāng)數(shù)量（ 25%30%左右）的 350500 ? C 中間餾分未能合理利用，它們是很多的二次加工原料， 又能從中提取生產(chǎn)國民經(jīng)濟(jì)所必需的各種潤滑油、蠟、瀝青的原料。因此最常采用的是二段汽化（常壓蒸餾 - 減壓蒸餾）或三段汽化蒸餾（預(yù)汽化 - 常壓蒸餾 - 減壓蒸餾）。國內(nèi)大型煉油廠的原油蒸餾裝置多采用典型的三段汽化常減壓蒸餾流程。原油在精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案蒸餾前必須進(jìn)行嚴(yán)格的脫鹽、脫水，脫鹽后原油換熱到230240? C 進(jìn)初鎦塔（又稱預(yù)汽化塔）。塔頂出輕油餾分或重整原料。塔底為拔頭原油經(jīng)常壓

20、爐加熱到360370? C進(jìn)入常壓分餾塔， 塔頂出汽油。 側(cè)線自上而下分別出煤油、 柴油以及其它油料常壓部分大體可以到相當(dāng)于原油實(shí)沸點(diǎn)鎦出溫度約為 360? C 的產(chǎn)品。它是裝置的主塔，主要產(chǎn)品從這里得到， 因此其質(zhì)量和收率在生產(chǎn)控制上都應(yīng)給與足夠的重視。 除了用增減回流量及各側(cè)線鎦出量以控制塔的各處溫度外， 通常各側(cè)線處設(shè)有汽提塔， 用吹入水蒸氣或采用“熱重沸” （加熱油品使之汽化）的方法調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量。常壓部分撥出率高低不僅關(guān)系到該塔產(chǎn)品質(zhì)量與收率而且也影響減壓部分的負(fù)荷以及整個裝置生產(chǎn)效率的提高。 除塔頂冷回流外， 常壓塔通常還設(shè)置 23 個中段回流。 塔底用水蒸氣汽提，塔底重油（或稱常壓

21、渣油）用泵抽出送減壓部分。常壓塔底油經(jīng)減壓爐加熱到 405410? C 送減壓塔。從原油的處理過程來看，上述常減壓蒸餾裝置分為原油的初餾（預(yù)汽化） 、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分， 油料在每一部分都經(jīng)歷一次加熱 - 汽化 - 冷凝過程，故稱之為“三段汽化” 如從過程的原理來看， 實(shí)際上只是常壓蒸餾和減壓蒸餾兩部分， 二常壓蒸餾部分可采用單塔 （僅用一個常壓塔） 流程或者用雙塔 （用初餾塔和常壓塔） 流程。在煉油廠中。 二元蒸餾是罕見的， 經(jīng)常遇到的是多組分混合物的分餾， 即多元蒸餾。石油蒸餾是復(fù)雜系蒸餾的主要代表， 石油蒸餾和簡單的二元、 多元蒸餾相比有其明顯的獨(dú)特之處。 首先，石油作為復(fù)雜混合物

22、， 其組成迄今無法完全準(zhǔn)確測定。 因此，它不能應(yīng)用二元和多元蒸餾的計算方法。 其次，石油蒸餾的產(chǎn)品多為石油餾分， 而非高純度的單體烴類產(chǎn)品， 故其分餾精度的要求不如一般化工產(chǎn)品的蒸餾那么高。 又因，現(xiàn)在大型煉油廠的年處理量動輒以數(shù)百萬至千萬噸計， 又要求石油蒸餾塔相應(yīng)地有巨大的生產(chǎn)能力， 因而其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更具有突出的意義。 再者煉油廠的產(chǎn)品數(shù)量上絕大部分是做燃料的， 其價格遠(yuǎn)比通常的化工產(chǎn)品低廉， 這就規(guī)定煉油廠的生產(chǎn)工藝必須盡可能的降低生產(chǎn)成本。 最后然而也是最重要的一點(diǎn)， 就是大型石油蒸餾裝置中的存油量常以百噸計， 很顯然，這對生產(chǎn)過程的安全可靠性有著嚴(yán)格的要求。 所有這一切為石油蒸餾規(guī)

23、定了一系列的特點(diǎn)。 石油蒸餾畢竟還是一個蒸餾過程， 蒸餾的基本原理和規(guī)律對它無例外的適用。因此應(yīng)該以汽 - 液平衡和蒸餾理論基本規(guī)律作指導(dǎo)來分析石油蒸餾過程。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3.2 工藝原理大型石油化工企業(yè)中的煉油廠蒸餾裝置多采用原油常、減壓蒸餾工藝流程如下圖，此圖為常壓部分，減壓部分已省去( 因本課題主要是對常壓部分即常壓塔的設(shè)計的研究，故省去了減壓部分) 原油由輸油泵1 打入換熱器 2，與蒸餾產(chǎn)品換熱得到預(yù)熱，然后進(jìn)入脫鹽灌3 脫去鹽和水，再經(jīng)另一換熱器與蒸餾產(chǎn)品換熱。在加熱爐4升溫后進(jìn)入常壓塔蒸餾塔 5，塔頂鎦出 C1 C4 烷烴和低沸程的汽油餾分（亦稱為石腦油），塔側(cè)由上至下分別引

24、出不同沸程的餾分（煤油、輕柴油、重柴油） 。汽提塔 7的作用是將各側(cè)線產(chǎn)品中的輕餾分吹出，送回塔5 中 ，以免影響各餾分的性質(zhì)（如輕柴油的閃點(diǎn)）。常壓塔出來的石腦油含有 C 5 C10 烷烴和環(huán)烷烴及少量輕芳烴，石腦油的沸程小于 130? C，石腦油是汽油和催化重整的原料，即為重整原油。煤油的沸程 130230? C，含 C9 C16 烴類，煤油做噴氣式飛機(jī)和拖拉機(jī)的燃料。 輕柴油沸程 230320? C，含 C15 C18 烴類。沸程更高一些的餾分是重柴油， 國外稱之為瓦斯油（ gasoil ）。塔底流出的常壓重油也稱為拔頂原油，沸點(diǎn)高于350? C，其中大部分是瓦斯油和潤滑油的成分，但如果

25、繼續(xù)在常壓下分離，則需要將其加熱至400? C 以上，這會導(dǎo)致重油餾分中大分子化合物發(fā)生分解和縮合反應(yīng)，產(chǎn)生許多氣體和焦炭， 降低油品產(chǎn)率和質(zhì)量， 結(jié)焦堵塞而縮短設(shè)備的生產(chǎn)周期。因此需要減壓以降低沸點(diǎn)，才能繼續(xù)進(jìn)行蒸餾，即減壓蒸餾。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1- 輸油泵； 2- 換熱器； 3- 脫鹽灌； 4- 加熱爐；5- 常壓蒸餾塔； 6- 儲液罐； 7- 汽提塔； 8- 冷凝冷卻器3.3 設(shè)計方案的確定作為石油煉制工業(yè)的主要設(shè)備蒸餾塔。 蒸餾塔的根本特點(diǎn)是： 它處理的是一種復(fù)雜的混合物石油， 生產(chǎn)的也是復(fù)雜的混合物各種石油餾分。 蒸餾塔的種類很多，其主要有板式塔和填料塔， 這里主要介紹板式塔，

26、板式塔是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它由一個通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塊踏板所組成。 而填料塔的結(jié)構(gòu)相對簡單一些， 其塔體為一圓筒， 筒內(nèi)堆放一定高度的填料。操作時，液體自塔上部進(jìn)入，通過液體分布器均勻噴灑在塔界面上，在填料表面呈膜狀流下。對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都可適用。設(shè)計者必須根據(jù)具體的情況進(jìn)行選。填料塔和板式塔有許多不同點(diǎn)：（1）填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負(fù)荷的變化更為敏感。當(dāng)液體負(fù)荷較小時，填料表面不能很好地潤濕，傳質(zhì)效果急劇下降；當(dāng)液體負(fù)荷過大時，則容易產(chǎn)生液泛。設(shè)計較好的板式塔，則具有大得多的操作范圍。（2）填料塔不宜于處理易聚合

27、或固體懸浮物的無聊，而某些板式塔（如大精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案孔徑篩板、泡罩塔等）則可以有效地處理這種物系。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。（3）當(dāng)氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應(yīng)熱或溶解熱時，填料塔因涉及液體分布問題而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化， 板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻管。 同理，當(dāng)有側(cè)線出料時，填料塔也不如板式塔方便。（4）板式塔結(jié)構(gòu)簡單 , 適應(yīng)性強(qiáng) , 造價較低 , 但其效率較低 , 壓降高 , 持液量大 ; 而填料塔則效率高 , 壓降小 , 持液量小 , 但有些填料造價較高 , 對初始分布敏感 , 隔一定高度需要裝收集分布器裝置 , 中高壓操作的傳質(zhì)性能較差。由于常壓塔是整個石油加工過程的

28、“龍頭”裝置 , 受到的干擾因素較多 , 因而需要隨時調(diào)整操作條件以保證裝置盡可能處于最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。 如何選擇采用什么類型的常壓塔作為石油蒸餾的分餾裝置， 對煉油廠來說是極其重要的。 基于各類塔如浮閥塔，泡罩塔，篩板塔，舌形板，斜孔板等相比之下，浮閥塔具有其獨(dú)特的優(yōu)越性：浮閥塔在操作彈性、 塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備改價等方面比泡罩塔更優(yōu)越。處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20%40%，而近似于篩板塔；塔板效率高，比泡罩塔高 15%左右；壓強(qiáng)??；液面梯度小；使用周期長；結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易。根據(jù)上述介紹以及石油蒸餾的特點(diǎn)， 我們應(yīng)選用浮閥式板式塔作為石油蒸餾的常壓塔比較合理4 過程論

29、述原始數(shù)據(jù)：表 1-1大港原油的一般性質(zhì)名 稱單 位數(shù) 值名 稱單 位數(shù) 值密度g/m30.8896含 水%1.4特性因素11.8初餾點(diǎn)82運(yùn)動粘度220.64200餾分%10mm /s凝點(diǎn)20300餾分%25含蠟量%14.1Ni 含量%0.0000185殘?zhí)?3.5V 含量%0.000001精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案含硫%0.14Cu 含量%0.00000076含鹽mgNaCl/L74灰份%0.018表 1-2大港原油常壓塔分餾產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品沸點(diǎn)范圍產(chǎn)率密度 20恩氏蒸餾數(shù)據(jù)W%g/cm30%10%30%50%70%90%100%重整原料初 1304.20.734258879399106118130

30、航空煤油130 2309.40.7909142162180192205228243輕柴油230 32013.50.8406225238255262270288312重柴油320 3505.70.8450307324329331340359385重油 35067.20.9200表 1-3 大港原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)序號餾出溫度餾出 V%序號餾出溫度餾出 V%11132.379353.133.4921485.581036436.6831808.531138539.89423514.591239943.01525617.681341946.14628320.861446059.13731827.1115

31、50071.32833530.314.1油品有關(guān)性質(zhì)參數(shù)的計算平均沸點(diǎn)的計算1 體積平均沸點(diǎn) t v重整原料 tv(t10t 30t50t 70t90 ) / 5(8793106118)100.6 C精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案同理：航空煤油 tv =193.4 ; 輕柴油 tv =262.6 ；重柴油 t v =336.6 2 恩氏蒸餾 10%90%餾分的曲線斜率重整原料斜率S=（90%餾出溫度 -10%餾出溫度） / （ 90-10 ）=(118 87) /(9010) 0.3875 /%同理：航空煤油 S (228162)/ 800.825 /%輕柴油 S(288238) / 800.625 /

32、%重柴油 S(359324) /800.4375 /%3 質(zhì)量平均沸點(diǎn) t w根據(jù) t w和 S，由石油煉制工程圖 I-2-8 查得的校正值 t 2表 1-4 質(zhì)量平均沸點(diǎn) t w名 稱t vSt w校正值t w= t v+ t w校正值重整原料100.60.38751101.6航空煤油193.40.8251.6195輕柴油262.60.6251.2263.8重柴油336.60.43750.43374 實(shí)分子平均沸點(diǎn) t m、立方平均沸點(diǎn) t cu 、中平均沸點(diǎn) tme 2 求法同 3名 稱t vt m校正值t mt cu 校正值t cut me=( t m+ t cu) /2重整原油100.

33、6-3.896.8-1.299.498.1航空煤油193.4-7186.4-1.7191.7189.1輕柴油262.6-5257.6-1.2261.4259.5重柴油336.6-3.2333.4-1335.6334.5比重指數(shù) API2水在 4時的密度為 1000kg/m3 , 所以常以水作為基準(zhǔn)，d4t 表示 t 的油品與 4水的密度之比，在數(shù)值上等于該液體在 t 的密度，則有：20d420根據(jù)石油煉制工程表 I-2-4 得比重 d1515.66 與 d 420 的換算值查得各餾分的密度校正值表 1-5比重指數(shù)API 名 稱dd1515.66 = d420 + dAPI141.5 / d15

34、15.66131.5重整原料0.00490.7342+0.0049=0.739159.9航空煤油0.00460.7909+0.0046=0.795546.4輕柴油0.00430.8406+0.0043=0.844936重柴油0.00430.8450+0.0043=0.849335.1精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案重油0.00380.9200+0.0038=0.923821.7特性因數(shù) K 和平均相對分子質(zhì)量 M由比重指數(shù) API和中平均沸點(diǎn) t me ，根據(jù)石油煉制工程圖 I-2-15查得表 1-6特性因數(shù) K 和平均相對分子質(zhì)量M名稱特性因數(shù) K平均相對分子質(zhì)量 M重整原料11.998航空煤油11.8

35、151輕柴油11.6205重柴油12.1290重油11.9平衡汽化溫度 2表 1-7重整原料餾分平衡汽化溫度餾出 ( 體積分?jǐn)?shù) )0%10%30%50%70%90%100%恩氏蒸餾溫度58879399106118130恩氏蒸餾溫差296671212恩氏蒸餾 10%70%點(diǎn)斜率 =(10687) /(7010)0.32由石油煉制工程圖 II-1-32查得平衡汽化 50%點(diǎn)- 恩氏蒸餾 50%點(diǎn) = 4平衡汽化 50%點(diǎn)=99-4=95由石油煉制工程圖 II-1-32查得餾出（體積分?jǐn)?shù)）0%10%30%50%70%90%100%平衡汽化溫差12.0333.54.53.5平衡汽化溫度77899295

36、98.5103106.5同理可得其他餾分平衡汽化溫度，見下表：表 1-8航空煤油餾分平衡汽化溫度餾出（體積分?jǐn)?shù)）0%10%30%50%70%90%100%恩氏蒸餾溫度142162180192205228243恩氏蒸餾溫差201812132315平衡汽化溫度81166114.5平衡汽化溫度164.5172.5183.5189.5195.5206.5211表 1-9輕柴油餾分平衡汽化溫度餾出（體積分?jǐn)?shù)）0%10%30%50%70%90%100%恩氏蒸餾溫度225238255262270288312恩氏蒸餾溫彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案平衡汽化溫度4.5103.05.07.510平衡

37、汽化溫度251.5256266269274281.5291.5表 1-10重柴油餾分平衡汽化溫度餾出（體積分?jǐn)?shù)）0%10%30%50%70%90%100%恩氏蒸餾溫度307324329331340359385恩氏蒸餾溫差175291926平衡汽化溫度6.52.5148.511平衡汽化溫度341347.5350351355363.5374.5臨界溫度和臨界壓力1 臨界溫度 2查石油煉制工程圖 I-2-31 ，由 d1515.66 和 t w ，得真臨界溫度 Tc ；由 d 和 t w 得假臨界溫度 Tc表 1-11臨界溫度名稱d 15.6t w / Tc /Ktc / t m / Tc / K重

38、整原料0.7391101.655328096.8547航空煤油0.7795195650377186.4641輕柴油0.8449263.8721448257.6715重柴油0.8493337778505333.47752 臨界壓力根據(jù)石油煉制工程 1988版圖 I-2-28由 d 15. 6 和 t me 查得假臨界壓力 Pc3根據(jù)石油煉制工程 2000版圖 3-12由 Pc 和 Tc / Tc 查得真臨界壓力 PC4表 1-12 臨界壓力名稱d 15.6t me / Pc /MPaTc / TcPC /MPa重整原料0.739198.13.11.013.60航空煤油0.7995189.12.3

39、1.0142.72輕柴油0.8449259.51.951.0082.25重柴油0.8493334.51.51.0031.60焦點(diǎn)溫度和焦點(diǎn)壓力精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1 焦點(diǎn)溫度 2由恩氏蒸餾10% 90%餾分的曲線斜率S 和體積平均沸點(diǎn) tv ，根據(jù)石油煉制工程圖 II-1-41，查得焦點(diǎn)溫度 - 臨界溫度，從而求得焦點(diǎn)溫度。表 1-13焦點(diǎn)溫度名稱Stv / 焦點(diǎn)溫度 - 臨界溫度 / 焦點(diǎn)溫度重整原料0.3875100.635315航空煤油0.825193.438415輕柴油0.625262.619467重柴油0.4375334.695142 焦點(diǎn)壓力 2由恩氏蒸餾 10% 90%餾分的曲線

40、斜率 S 和體積平均沸點(diǎn) tv ，根據(jù)石油煉制工程圖 II-1-42 ，查得焦點(diǎn)溫度 - 臨界溫度，從而求得焦點(diǎn)壓力。表 1-14焦點(diǎn)壓力名稱Stv / 焦點(diǎn)壓力 - 臨界壓力 /MPa焦點(diǎn)壓力 /MPa重整原料0.3875100.612.8 0.1014.89航空煤油0.825193.48.8 0.1013.61輕柴油0.625262.64.4 0.1012.69重柴油0.4375334.61.9 0.1011.79計算結(jié)果匯總表 1-15 餾分平衡汽化溫度表平衡汽化溫度 / 油品0%10%30%50%70%90%100%重整原料7789929598.5103.5107航空煤油164.517

41、2.5183.5189.5195.5206.5211輕柴油251.5256266269274281.5291.5重柴油341347.5350351355363.5374.5重油表 1-16油品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)油品密度比重指數(shù)特性因數(shù)分子量臨界參數(shù)焦點(diǎn)參數(shù)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3API KM溫溫g/cm壓 力壓 力度度MPaMPa重整原料0.734259.911.9982803.63154.89航空煤油0.790946.411.81513772.74153.61輕柴油0.840636.011.62054482.24672.69重柴油0.845035.112.12905051.65141.79重油0.

42、920021.711.9原油0.889926.811.84.2計算原油平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù)具體計算步驟如下：根據(jù)給出的原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)畫出原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線圖見附圖 1。根據(jù)原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線圖求得10%70%各點(diǎn)的原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)表 2-1 10%70%各點(diǎn)的原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)餾出 /V%10%20%30%40%50%60%70%溫度/ 2002783353864284644974.2.3 將上述原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)換算成平衡汽化數(shù)據(jù)21 由石油煉制工程圖 II-1-33 之上圖求得平衡汽化參考線斜率實(shí)沸點(diǎn)蒸餾參考線斜率S=( 497200) /(7010)4.95 C / %則：平衡汽化參考線斜

43、率S=3.2/%2 由石油煉制工程圖 II-1-33 之中圖求得平衡汽化參考線 50%點(diǎn)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾參考線 50%點(diǎn)=200+4.95（ 50-10 ）=398查得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾參考線 50%點(diǎn)與平衡汽化參考線 50%點(diǎn)之差值 F=22.6平衡汽化參考線 50%點(diǎn)=實(shí)沸點(diǎn)蒸餾參考線 50點(diǎn)F 398 22.6 375.4 3 求定平衡汽化參考線其他各點(diǎn)10%點(diǎn)=375.4-3.2 （50-10 ）=247.4 20%點(diǎn)=375.4-3.2 （50-20 ）=279.4 30%點(diǎn)=375.4-3.2 （50-30 ）=311.4 精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案40%點(diǎn)=375.4-3.2 （50-40 ）=34

44、3.4 60%點(diǎn)=375.4+3.2 （60-50 ）=407.4 70%點(diǎn)=375.4+3.2 （70-50 ）=439.4 4 按石油煉制工程圖 II-1-33 之下圖將平衡汽化參考線換算為實(shí)際平衡汽化曲線由石油煉制工程圖 II-1-33 之下圖查出各餾分百分?jǐn)?shù)的溫差比值，分別是：10%比值 =0.3920%比值 =0.36其余各點(diǎn)比值都是0.34已知實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線與其參考線的各點(diǎn)溫差Fi % 為： F10% =200-375.4-4.95（50-10 ） =22.6 F20% =278-375.4-4.95（50-20 ） =51.1 F30% =335-375.4-4.95 （50-30 ） =58.6 F40% =386-375.4-4.95（50-40 ）=60.1 F50% =428-375.4=52.6 F60% =464-375.4+4.95 （60-50 ）=39.1 F70% =497-375.4+4.95 （70-50 ）=22.6 平衡汽化曲線各點(diǎn)與參考線相應(yīng)各點(diǎn)的溫差T 等于實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線與其參考線相應(yīng)各點(diǎn)的溫度Fi % 乘以相應(yīng)的比值。由此得平衡汽化各點(diǎn)的T= FX 分別是：10%點(diǎn) T=22.60.34=9.0 20%點(diǎn) T