年產(chǎn)200萬(wàn)噸陜西原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 2010 屆）題 目 年產(chǎn)200萬(wàn)噸陜西原油常壓蒸餾塔工藝設(shè)計(jì) 系 別 化 學(xué) 工 程 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝（煤化工） 年 級(jí) 2010 級(jí) 學(xué)生姓名 劉 奕 鋒 指導(dǎo)教師 蘇 倩 年 月 日 摘要 本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)年加工200萬(wàn)噸原油的常壓設(shè)計(jì)。原油常壓蒸餾為原油的一次加工工藝，在原油加工流程中占有相當(dāng)大的作用，其加工的好壞直接影響到后續(xù)的加工過(guò)程。為了更好地提高原油的生產(chǎn)能力，本著降低投資成本、能耗，提高效益的宗旨對(duì)原油進(jìn)行常壓蒸餾設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本方案是：初餾塔蒸出拔頂油，常壓蒸餾塔采用三個(gè)側(cè)線采出，常壓塔塔頂為汽油，三側(cè)線分別是煤油、輕柴

2、油和重柴油。本設(shè)計(jì)為常壓蒸餾部分。關(guān)鍵詞：原油，常壓蒸餾，熱量衡算，物料衡算 ABSTRACT The design is mainly directed against the annual handing capacity of 2000000 tons crude oil atmospheric design. Crude oil atmospheric distillation as a crude oil processing technology,in the crude oil processing process play an important role in refine

3、ry ,its operation has a direct influence on the subsequent processing process.In order to better improve crude oil production capacity, in line with lower investment costs, energy consumption, improve business efficiency for crude oil atmospheric distillation design.The basic scheme of the design is

4、:The prefractionator tower out of naphtha,take three sidings,atmospheric pressure tower to produce gasoline,three lateral line were producing kerosene,light diesel oil,heavy diesel oil.This design for atmospheric distillation section.Keywords:Crude oil,Atmospheric distillation,Material balance,Heat

5、balance 前 言原油是極其復(fù)雜的混合物，原油的蒸餾是石油加工第一道不可缺少的工序，故通常稱原油蒸餾為一次加工，其他加工工序則稱為二次加工。原油的一次加工能力即原油蒸餾裝置的處理能力，常常被視為一個(gè)國(guó)家煉油工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。 原油常壓蒸餾在煉化企業(yè)加工過(guò)程中占有很重要的地位，其加工的好壞直接關(guān)系到后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。因此，原油常壓蒸餾被稱為石油加工的“龍頭”?；谝陨显?，幾乎在所有的煉油廠中，原油的第一個(gè)加工裝置就是常壓蒸餾裝置。盡管近年來(lái)常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能降耗和產(chǎn)品質(zhì)量得到了顯著的提高，但與國(guó)外先進(jìn)水平相比，仍存在較大的差距，如裝置耗能較大，分餾和減壓拔出

6、深度偏低，對(duì)含硫原油的適應(yīng)性較差等。進(jìn)一步的提高常減壓裝置的操作水平和運(yùn)行水平顯得日益重要，對(duì)提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也具有非常重要的意義。1 設(shè)計(jì)概述1.1概述石油是生活中一種重要的能源，它不管是作為燃料或者是化工原料都是不可缺少的。在世界政治經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用。截至2011年底，我國(guó)的煉油總能為5.9億噸，成為僅次于美國(guó)的全球第二大煉油國(guó)。如果在2012年煉廠滿負(fù)荷運(yùn)行的話，汽柴油理論產(chǎn)量在2.29億噸2012年我國(guó)將新增及投產(chǎn)4500萬(wàn)噸的原油加工能力，截至2012年底，我國(guó)的原油加工能力將達(dá)6.4億噸，如果這些產(chǎn)能在2013年得以全部釋放的話，汽柴油的理論產(chǎn)量將達(dá)2.46億噸。原油

7、常壓蒸餾在煉化企業(yè)加工過(guò)程中占有很重要的地位，其加工的好壞直接關(guān)系到后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。因此，原油常壓蒸餾被稱為石油加工的“龍頭”。1.2石油煉化技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)的煉油化工技術(shù)在建國(guó)后的前十年里，在加工工藝、油品添加劑等方面都有了初步的發(fā)展。之后隨著大慶油田的開發(fā)，煉化工藝等技術(shù)也相應(yīng)迅速發(fā)展了起來(lái)。在流化催化裂化工藝、催化重整工藝、延遲焦化工藝、尿素脫蠟工藝以及煉油催化劑新產(chǎn)品的開發(fā)等方面都取得了突破性進(jìn)展2。改革開放以后，煉油技術(shù)的發(fā)展主要以技術(shù)改造為主，圍繞產(chǎn)品質(zhì)量的提高、能源消耗的降低、環(huán)保、合理利用資源等發(fā)展綜合配套技術(shù)，在催化重整、加氫裂化、加氫精制等方面形

8、成了自己的特色和優(yōu)勢(shì)。八十年代后，通過(guò)自主開發(fā)、完善和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，石油添加劑的品種、產(chǎn)量逐步提高，使我國(guó)成為僅次于美國(guó)的世界石油化工大國(guó)。 由于原油中烴類和非烴類物質(zhì)的組成根據(jù)產(chǎn)地不同而不同，因此不同產(chǎn)地的原油無(wú)論是外觀和內(nèi)在組成都會(huì)存在一定差別，因?yàn)樵徒M成是決定其餾分性質(zhì)的最根本因素。我國(guó)原油的特點(diǎn)： （1） 汽油的組成：正構(gòu)烷烴含量高，且環(huán)烷烴含量也在40%左右。 （2）煤柴油餾分的組成：柴油餾分（除大港柴油外）含烷烴很高，其中正構(gòu)烷烴的含量占23%41%，但芳烴及環(huán)烷烴含量較少。 （3）減壓餾出油組成：我國(guó)原油（除孤島原油）350500餾分具有含蠟多、含硫低、芳烴少、比重小、飽和烴多

9、等特點(diǎn)。（4）渣油的組成：其組成的含量與蒸餾深度有關(guān)。蒸餾深度越深，其渣油中飽和烴越少，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)相對(duì)增加。但是我國(guó)的渣油（除孤島油）的瀝青質(zhì)都極少，瀝青質(zhì)與膠質(zhì)之比幾乎為零。從碳、氫含量即C/H比看，主要渣油的含氫量比國(guó)外一般重質(zhì)渣油高，C/H即瀝青質(zhì)低，有利于原油的深度加工。 （5）非碳?xì)湓氐暮浚何覈?guó)大部分原油的硫含量較低，但氮含量偏高，大部分在0.2%以上。我國(guó)原油中釩含量較低，但鎳含量較高，鎳/釩比值較國(guó)外原油高很多，因此，鎳的影響比釩大。此外，大慶原油中砷含量較高。國(guó)內(nèi)常壓蒸餾技術(shù)近年來(lái)在改進(jìn)加工流程，提高設(shè)備效率，降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量方面做了大量的開發(fā)性工作，常壓蒸餾裝置的

10、平均能耗已達(dá)世界先進(jìn)水平，近年來(lái)國(guó)內(nèi)主要工藝進(jìn)展表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）采用原油預(yù)閃蒸技術(shù)或設(shè)置初餾塔 采用原油預(yù)閃蒸技術(shù)或設(shè)置初餾塔，以適應(yīng)不同原油及不同煉廠的要求并可以降低能耗。（2）多產(chǎn)柴油技術(shù)多產(chǎn)柴油技術(shù)主要包括強(qiáng)化常壓塔底氣提技術(shù)。強(qiáng)化常壓塔底氣提主要包括合理確定氣提塔段的塔板數(shù)、氣提蒸汽量、氣提段結(jié)構(gòu)等參數(shù)，使汽提段的效果最佳，常壓側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量提高，柴油收率增加。（3）電脫鹽技術(shù)吸收引進(jìn)電脫鹽成套技術(shù)，提高了脫鹽脫水效果，同時(shí)降低了電耗。我國(guó)已經(jīng)掌握并通過(guò)吸收引進(jìn)的國(guó)外低速電脫鹽技術(shù)，開發(fā)出了高效率直流電脫鹽成套技術(shù)并普遍應(yīng)用于國(guó)內(nèi)。到目前為止，國(guó)內(nèi)的電脫鹽技術(shù)應(yīng)用比較多的是交直

11、流低速電脫鹽，電脫鹽罐結(jié)構(gòu)大，占地面積也大。對(duì)于大處理量的常壓裝置來(lái)說(shuō)，交、直流低速電脫鹽是不適合的。（3）塔內(nèi)件國(guó)內(nèi)有許多塔內(nèi)件供應(yīng)商，不斷推出塔盤新技術(shù)，已逐步取代傳統(tǒng)的浮閥塔盤，常壓塔采用高通量、高彈性塔盤作為內(nèi)件。幾種比較有代表性的塔盤有清華大學(xué)開發(fā)的ADV微分浮閥塔盤、華東理工大學(xué)開發(fā)的導(dǎo)向浮閥塔盤、石油大學(xué)開發(fā)的Super系列浮閥塔盤等。我國(guó)常壓蒸餾裝置發(fā)展趨勢(shì)是逐漸呈現(xiàn)規(guī)模大型化，原油加工品種多樣化，生產(chǎn)操作智能化等趨勢(shì)，技術(shù)水平有了較大的提高。但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)常壓蒸餾裝置仍然存在較大的差距，主要是裝置規(guī)模小，運(yùn)行負(fù)荷低，運(yùn)行周期短，關(guān)鍵工藝技術(shù)落后，能耗依然偏高等。1

12、.2.2國(guó)外現(xiàn)狀常壓蒸餾裝置是一個(gè)工藝成熟的裝置，技術(shù)進(jìn)步大多是在工藝加工流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)及優(yōu)化操作等方面，在滿足生產(chǎn)方案、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下獲得較高拔出率及較低的能耗，主要的技術(shù)進(jìn)展有以下幾個(gè)方面： （1）設(shè)備革新 近十年來(lái)，各種汽液傳質(zhì)內(nèi)件的開發(fā)與應(yīng)用有了快速的發(fā)展，各種高效散裝填料、規(guī)整填料及相應(yīng)的汽、液分布系統(tǒng)和各種高通量、高彈性的塔板相繼問(wèn)世并且很快得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)常壓蒸餾裝置的主要技術(shù)進(jìn)步在于塔器內(nèi)部構(gòu)件的開發(fā)，塔內(nèi)件供應(yīng)商相繼推出了一系列新型填料和新型塔板。 （2）窄點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用 自七十年代英國(guó)學(xué)者B.Linnhoff等人提出窄點(diǎn)技術(shù)以來(lái)，這一技術(shù)被迅速應(yīng)用于煉油廠及石油化工廠

13、的能量回收系統(tǒng)，特別是應(yīng)用于常壓蒸餾裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了很大的成效。 （3）電脫鹽技術(shù) 電脫鹽是原油蒸餾蒸餾裝置的重要設(shè)施，可減輕裝置設(shè)備的腐蝕、節(jié)能并同時(shí)降低下游裝置原料中金屬離子等有害物料的含量。 八十年代以前，主要采用的是低速脫鹽技術(shù)。在九十年代，Petrolite公司在低速脫鹽基礎(chǔ)上開發(fā)的高速電脫鹽，主要特點(diǎn)是： 1、進(jìn)料位置與低速電脫鹽不同； 2、進(jìn)料管采用的是特殊噴頭型式的進(jìn)料管； 3、進(jìn)料管特殊噴頭的處理能力是決定脫鹽罐的處理能力的關(guān)鍵； 4、采用交流電，水平電極板。目前世界上已有100多套電脫鹽裝置采用了該技術(shù)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)上海石化、鎮(zhèn)海煉化、大連西太平洋和齊魯石化等

14、常減壓裝置的電脫鹽都采用了該高速電脫鹽技術(shù)。國(guó)外煉油廠蒸餾裝置的大型化提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，降低了能耗和物耗。1.3原油常壓蒸餾1.3.1原油蒸餾的特點(diǎn) 原油是復(fù)雜的混合物，跟分離純化合物的簡(jiǎn)單蒸餾相同，原油蒸餾原理也是根據(jù)原油中各組分的相對(duì)揮發(fā)度的不同從而實(shí)現(xiàn)各餾分之間的分離。各種烴（以及烴與烴形成的共沸物）的沸點(diǎn)由低到高幾乎是連續(xù)分布的，用簡(jiǎn)單蒸餾方法極難分離出純化合物，一般是根據(jù)產(chǎn)品要求按沸點(diǎn)范圍分割成輕重不同的餾分，因此，原油蒸餾塔與分離純化合物的精餾塔不同，其特點(diǎn)為：1、采用多個(gè)側(cè)線。原油蒸餾中各餾分的分離精確度不要求像純化合物蒸餾那么高，所以多個(gè)側(cè)口(一般有34個(gè))可以同時(shí)引

15、出輕重不同的餾分。 2、提濃段短。原油蒸餾塔底物料相對(duì)很重，所以不宜在塔底對(duì)進(jìn)行原油供熱。但通常會(huì)在塔底通入一定量的過(guò)熱水蒸氣，使較輕餾分蒸發(fā)。3、采用中段回流。原油蒸餾塔內(nèi)各餾分的平均沸點(diǎn)相差很大，這就造成了原油蒸餾塔內(nèi)的氣相負(fù)荷和液相負(fù)荷由下往上逐漸遞增。為了平衡塔內(nèi)汽液相負(fù)荷增加傳質(zhì)并回收高溫下的熱量，采用中段回流（即在塔中部抽出液體，經(jīng)換熱冷卻回收熱量后再送回塔內(nèi)）。通常采用23個(gè)中段回流。1.3.2常壓塔的工藝特點(diǎn) 初底油用泵加壓后與高溫位的中段回流、產(chǎn)品、減渣進(jìn)行換熱，一般換后溫度能達(dá)到260以上，如果換熱流程優(yōu)化的好，換后溫度可達(dá)到310左右。初底油再進(jìn)入常壓爐進(jìn)一步加熱至365

16、（各裝置設(shè)定的爐出口溫度隨所煉不同原油的組成性質(zhì)而差異，一般都在360至370之間）。最后初底油進(jìn)入常壓塔進(jìn)行分離。 常壓塔是常減壓裝置中的核心設(shè)備，蒸餾產(chǎn)品主要是來(lái)自常壓塔。常壓塔塔頂可分離出較輕的石腦油或者汽油，塔底生產(chǎn)重質(zhì)油，側(cè)線則生產(chǎn)介于這兩者之間的煤油、柴油或蠟油組分。常壓塔一般設(shè)35個(gè)側(cè)線，側(cè)線多少主要是根據(jù)產(chǎn)品的種類多少或分離要求來(lái)確定的，其值等于常壓塔的產(chǎn)品種類N減去塔頂和塔底兩種產(chǎn)品（即N-2）。不管是常壓塔還是一般減壓塔都遵循這種規(guī)律。事實(shí)上，為盡可能均勻分布全塔氣液相負(fù)荷，減小塔徑，需要將一種產(chǎn)品分23個(gè)側(cè)線抽出。為有利于優(yōu)化整個(gè)裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)，燃料形的減壓塔的產(chǎn)品雖只有

17、一種，即為催化裂化裝置和加氫裂化裝置提供的原料蠟油。 初餾塔、常壓塔一般都采用板式塔。這是因?yàn)閴毫ψ兓瘜?duì)常壓蒸餾的分離效果影響不大，而常壓蒸餾追求的是較大的分離效率、較高的處理能力。這些都是板式塔所擅長(zhǎng)的。 1.4 產(chǎn)品方案及工藝流程1.4.1產(chǎn)品方案 確定原油加工方案是所有煉廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的首要任務(wù)。煉油廠需要根據(jù)其所要加工原油的性質(zhì)，市場(chǎng)需求，加工技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)方面的綜合考慮進(jìn)行全面的分析、研究和對(duì)比，才能制定出更為合理的加工方案。 根據(jù)原油本身的特性2，本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品為燃料型方案。由于原油輕組分含量較高，所以設(shè)計(jì)初餾塔拔出部分輕組分，再和常壓塔的塔頂產(chǎn)品調(diào)和為燃料汽油

18、。 初餾塔：石腦油 常壓塔頂：汽油 常壓一線：煤油 常壓二線：輕柴油 常壓三線：重柴油1.4.2 常壓塔的工作原理及工藝路線從原油的處理過(guò)程來(lái)看，上述常減壓蒸餾裝置分為原油初餾（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(guò)程，故稱之為“三段汽化”。如從過(guò)程的原理來(lái)看，實(shí)際上只是常壓蒸餾與減壓蒸餾兩部分，而常壓蒸餾部分可采用單塔（僅用一個(gè)常壓塔，不用初餾塔）流程或者用雙塔（用初餾塔和常壓塔）流程。國(guó)內(nèi)大型煉油廠的原油蒸餾裝置多采用的典型三段汽化常減壓蒸餾流程： 圖1-1常壓塔的工藝流程圖在原油加工工藝中，原油在蒸餾前必須嚴(yán)格進(jìn)行脫鹽、脫水。經(jīng)預(yù)處理后預(yù)熱到230240進(jìn)入常壓裝置中的初餾塔，塔頂蒸出輕汽油餾分或重整原料，塔底油稱為拔頭原油。初餾塔底油經(jīng)常壓加熱爐加熱到360370送入常壓蒸餾塔，塔頂蒸出汽油，各側(cè)線分別為煤油，輕柴油，重柴油等不同的餾分。