年处理量150万吨常减压蒸馏装置-----常压系统工艺设计【毕业论文】.doc

1、本科毕业论文（20 届）年处理量 150 万吨常减压蒸馏装置-常压系统工艺设计所在学院 专业班级 化学工程与工艺 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要本文设计主要是针对年处理量 150 万吨的伊朗轻质原油常减压蒸馏装置常系统工艺设计。常减压蒸馏装置将原油分割成一次加工产品和二次加工产品。一次加工产品包括：直馏汽油、煤油、轻柴油及各种润滑油馏分等，这些馏分油经过适当的精制和调配便成为合格的石油产品。二次加工可以提高轻质油的收率和产品质量，也可以作为石油化工装置的生产原料。因此常减压蒸馏决定着整个石油加工过程的物料平衡，被誉为石油加工的“龙头”。其中重要的分离设备

2、常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距。为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对伊朗轻质原油进行常压蒸馏设计。设计的基本方案是：常压塔采用三侧线，常压塔塔顶生产石脑油，三个侧线分别生产航煤，轻柴油，重柴油。设计了一个常压塔一段汽化蒸馏装置，此装置由一台管式加热炉、一个常压塔以及若干台换热器（完善的换热流程应达到要求：充分利用各种余热；换热器的换热强度较大；原油流动压力降较小。）冷凝冷却器、机泵等组成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作

3、费用较少。原油在这样的蒸馏装置下，可以得到350-360以前的几个馏分，可以用作石脑油、煤油、轻柴油、重柴油产品，也可分别作为重整化工（如轻油裂解）等装置的原料。蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业的燃料。在某些特定的情况下也可以作催化裂化或加氢裂化装置的原料。本次设计共用34块浮阀塔板，塔距0.8m，塔径4.2m，塔高28.51m.换热流程一共通过9次换热达到工艺要求，换热效率是66%。 关键词原油；常压蒸馏；物料衡算；热量衡算；换热本科生毕业论文IIAbstractThis design mainly regards to which Iran lightweight crude oil ar

4、e distilled by a process capacity of 1.5104t/a in normal pressures。Atmospheric and vacuum distillation unit will be split into a crude processing products and secondary processing products. Once processed products including: straight-run gasoline, kerosene, light diesel oil and various oil fractions

5、, these distillate oil through proper refining and allocate became eligible petroleum products .Secondary processing can improve yield and quality of the light, can also act as a petrochemical production materials. So often depends on the entire oil vacuum distillation process of material balance, k

6、nown as the “leading“ oil processing. There are kinds of important separate equipment- normal pressures columns, which is the key to attain high efficient, high quality oil. In recent years, firstly the distilling technique of normal pressures and manage experience were innovated constantly; secondl

7、y equipments effect of saving energy is remarkable; thirdly product quality was improved. But compare to international advanced techniques, there are a long distance.In order to improve the product ability of crude oil, In the principle of shoestring, lowenergy consumption, high-efficiency, designin

8、g the normal pressures distillion of Iran lightweight crude oil. The basic designing scheme is: atmospheric tower adopt three lateral line, atmospheric tower naphtha, three top production respectively HangMei lateral-line system, light diesel oil production, heavy diesel. Design a atmospheric tower

9、period of vaporization, this device distillation unit by a tubular furnace, an atmospheric tower as well as several sets of heat exchanger. This device is consist of a tubular-furnace, a prefractionator,a atmospheric column ,several heat exchangers, cooling condenser and pumps .This procedure is sim

10、ple, investment and operating cost less. Crude oil in such a distillation unit, can get under 350-360 of several former fractions, can be used as naphtha, kerosene, light diesel oil, heavy diesel products, also can separately as reforming chemical (such as light oil cracking) devices of raw material

11、. The steam can be more the tower bottom crude steel or other industrial fuel. In some specific circumstances can also be catalytic cracking or hydrocracking equipment materials. This design adopts 34 block floating valve trays. Tower distance is 0.8m. Tower diameter is 4.2m.Tower level is 28.58m.He

12、at exchangers process reach to the techniques requirement by 9 time heat exchangers processes.The heat exchangers efficiency is 66%. Key words Oil; Atmospheric distillation; Material balance; Heat balance; Heat exchange本科生毕业论文III目 录中英文摘要 .I1 前言 .12 产品方案及工艺流程 .32.1 产品方案 .32.2 工艺流程 .33 工艺计算及说明 .43.1 设

13、计数据 .43.1.1 已知数据 .43.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据 .43.1.3 工艺流程图 .53.2 常压塔工艺计算 .53.2.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 .53.2.2 产品的有关数据计算 .73.2.3 物料衡算 .93.2.4 确定塔板数和汽提蒸汽用量 .113.2.5 操作压力 .133.3.6 汽化段温度 .143.2.7 塔底温度 .153.2.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 .153.2.9 侧线及塔顶温度的校核 .163.3 全塔气、液相负荷分布 .184 塔 的 设 计 及 水力 学 计算 .274.1 塔板的操作条件 .274.2 塔

14、板间距初选 .274.3 塔径初算 .274.4 浮阀数及开孔率的计算 .284.5 溢流堰及降液管的决定 .294.6 水力学计算 .294.7 塔板上的适宜操作区和负荷上下限 .305 塔 的 内 部 工 艺结构 .325.1 板 式 塔 的 内 部工 艺 结构 .325.2 塔 高 H.336 换 热 流 程 设计 .346.1 换 热 的 意 义 .346.2 换 热 流 程 计 算 .346.2.1 换 热 设 备 的 计 算 .346.2.2 中 段 回 流 冷 却 .356.2.3 中 段 回 流 作 为 热 源 .366.2.4 轻 柴 油 作 为 热 源 .366.2.5 重

15、 柴 油 作 为 热 源 .36本科生毕业论文IV6.2.6 冷 后 重 柴 油 作 为 热 源 .376.2.7 重 油 作 为 热 源 .376.3 热 源 利 用 率 计 算 .376.3.1 热 源 利 用 率 计 算 ： .376.3.2 原 油 提 供 热 量 计 算 .376.3.3 热 量 利 用 率 计 算 .37成本估算 .38环境保护与安全措施 .40清 洁 生 产 措 施 .40结 论 .41致谢 .43参考文献 .44附图 .45本科生毕业论文11 前言石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃的粘稠性液体，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。由碳和氢化合形成的烃

16、类是石油的主要组成部分，大约占 95%99%，其中含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害的，在石油加工中应该尽量除去。不同产地的原油中，各种烃类所占的比例和结构相差较大，但是基本上为烷烃、环烷烃、芳香烃三类。石蜡基石油通常以烷烃为主的石油；环烃基石油以环烷烃、芳香烃为主；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较高，凝点较高，庚烷沥青质含量较低，硫含量低，镍氮含量中等，钒含量极少，相对密度大多在 0.85-0.95 之间，属于偏重的常规原油。个别油田除外，原油中汽油馏分含量较少，渣油占三分之一。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同。原油精馏装置是炼油企业的“龙头”装置，在

17、炼油工业中算得上是第一道工序，是原油加工的基础。其拔出率高低和能量的综合利用程度体现在石化企业的效益上，因此，开展常压精馏装置的研究很有意义跟价值的。原油常减压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用在炼厂具有举足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的分离设备常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距，装置能耗仍然偏高，分馏精度和减压拔出深度偏低，对含硫原油的适应性差等。进一步提高常减压装置的操作水平和运行水平，显著日益重要，对提高炼油企业

18、的经济效益也具有重要意义。原油蒸馏一般情况下包括三道工序：原油预处理：将原油中的水和盐脱出。常压蒸馏：近似常压下的条件下馏出汽油、煤油(或喷气燃料)、轻柴油、重柴油直馏馏分，塔底剩余的是常压渣油(即重油)。减压蒸馏：原油中 350以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化裂化、加氢裂解等的原料，但是由于在高温下会发生分解反应，所以只能在减压和较低温度下通过减压蒸馏获得，塔底残余物质为减压渣油。在原油的轻质油含量较多或者市场需求的燃料油较多，原油蒸馏可以不需要减压蒸馏这道工序，只包含原油预处理和常压蒸馏两道工序。原油蒸馏所得各馏分中，有的可以当做石油产品的原料或者当做二次加工的原料目前炼油厂常采用的原油

19、蒸馏流程是双塔流程或三塔流程。双塔流程包括常压蒸馏和减压蒸馏三塔流程包括原油初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。大型炼油厂一般采用三塔流程。依据原油加工成产品的用途不同，原油的蒸馏工艺流程大致可分为三类： 燃料型，以生成汽油、煤油、柴油、减压馏分油以及重质燃料油为主； 燃料润滑油型，以生成汽油、煤油、柴油、减压馏分油以及重质燃料油为主，对减压馏分油的分离精度要求较高，减压塔侧线馏分的馏程相对较窄； 化工型，以生成汽油煤油、柴油、减压馏分油以及重质燃料油为主，汽油、煤油和部分柴油用作裂解原料，因此其分离精度要求较低。装制设备的考虑因素塔设备是化工，石油化工、炼油厂等厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量

20、、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。据有关材料报道，塔设备的投资费占整个工艺设备投资费的较大比例，它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。本科生毕业论文2在炼油企业中，常减压蒸馏是重要的原油一次加工装置，它的加工能力是炼油企业加工能力的重要标志，一次加工能力的高低亦是炼油企业综合技术实力的具体体现。常减压蒸馏装置承担着从原油中分离出汽油(重整料) 、煤油、柴油、润滑油 (蜡油)组分等重要的分离任务，更主要的是为下游二次加工装置提供原料的作用。常减压蒸馏装置在石油加工过程中不但加工规模较大，其

21、占炼油综合耗能的比例也是十分值得关注的，常减压蒸馏装置的能耗在整个炼油厂的耗能中占 1520，可见降低常减压蒸馏装置的能耗，对降低整个炼油企业的综合能耗，提高炼油企业综合效益意义十分重大。本次设计是燃料型工艺流程。本科生毕业论文32 产品方案及工艺流程2.1 产品方案确定原油加工方案是炼厂设计和生产的首要任务。炼厂根据所加工原油的性质、市场需求、加工技术的先进性和可靠性以及经济效益等方面的综合考虑，进行全面的分析、研究对比，才能制定出合理的加工方案。根据伊朗轻质油本身的特性，本次设计产品为燃料型方案。 常压塔顶：石脑油常压一线：煤油 常压二线：轻柴油 常压三线：重柴油 2.2 工艺流程原油进入

22、厂区后（温度为45） ，进注缄后，由原油泵抽出，经过电脱盐装置，脱盐和脱水后进入换热网络，加热到180-230进入初馏塔。初馏塔生产石脑油，塔底油进入换热网络，进行换热换热终温到达290308，然后进入常压炉加热到350370后，进入常压塔。本科生毕业论文43 工艺计算及说明3.1 设计数据3.1.1 已知数据1）原油类型：伊朗轻质油2）处理量： 150 万吨/年3）操作时间：330 天/年4）汽提蒸汽：420，0.3MPa（绝压）3.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据1. 伊朗轻质油的性质表 3.1 伊朗轻质原油性质API 度 30.96 Fe 8.88密度 20 kg/m3 866.8 Ni

23、 15.12运动粘度 50 mm2/s 6.938 Cu 0.36硫含量 W% 1.514 V 47.32氮含量 ppm 2123 Ca 2.36凝固点 -20 Mg 0.71C W% 86.91 Pb 0.10元素分析H W% 12.09金属分析Namg/l2.91酸值 mgKOH/g 0.10 残炭 W% 4.65水分 W% 痕迹 灰份 W% 0.025蜡含量 W% 1.59 盐含量 mgNaCl/L 8.9胶质 W% 9.95 特性因数 K 11.90沥青质 W% 1.18 原油类别 含硫中质中间基伊朗轻质原油实沸点收率馏分范围 每馏分 W% 总馏分 W% 馏分范围 每馏分 W% 总馏分

24、 W%HK15 0.28 0.28 280300 3.78 41.351560 1.61 1.89 300320 2.61 43.966080 1.72 3.61 320350 5.41 49.3780100 3.09 6.70 350380 2.55 51.92100120 2.71 9.41 380400 4.47 56.39120140 3.55 12.96 400420 3.12 59.51本科生毕业论文5140160 3.51 16.47 420440 3.28 62.79160180 3.45 19.92 440460 2.79 65.58180200 3.29 23.21 460

25、480 3.23 68.81200220 3.49 26.70 480500 4.01 72.82220240 3.46 30.16 500520 3.96 76.78240260 3.66 33.82 520530 1.47 78.25260280 3.75 37.572产品的恩氏蒸馏数据表 3.2 产品恩氏蒸馏数据温度/ 密度产品 初馏点 10% 30% 50% 70% 90% 终馏点 /g/cm3石脑油 48 82 98 112 125 141 165 0.7268航煤 151 165 175 186 200 217 239 0.7890军用轻柴 232 242 247 254 270 280 293 0.8366重柴 299 307 312 315 319 328 333 0.8600重油 347 377 403 434 471 520 - 0.90993.1.3 工艺流程图3.2 常压塔工艺计算3.2.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算