1、 2.5Mt/a 长庆 原油常压蒸馏装置工艺设计 摘 要 ：根据 长庆 原油评价结果，确定其加工方案为燃料 -润滑油型，装置采用闪蒸塔、常压塔。本设计主要对闪蒸塔、常压塔及加热炉进行了工艺设计计算，其中，闪蒸塔塔径为 2.0m；常压塔采用 34 层 F1 型 双 溢流浮阀塔盘，塔径为 4.6m，塔高为 28.2m，塔顶设塔顶回流，塔侧采用两个中段循环回流。加热炉采用立式圆筒炉，辐射室高 16m，节圆直径 6.41m；对流室长 4.5m，宽 2.17m，高 6.258m；烟囱高12.8m,直径 2.14m。计算结果表明，本装置能够在设计的 参数 范围内正常操作和运行，说明本设计是合理可行的。此外
2、， 应用绘图软件 AutoCAD 绘制了该装置的工艺原 理 流程图。 关键词 ： 长庆 原油 ； 常压蒸馏 ； 加热炉 ； 工艺计算 The Design of 2.5Mt/a Atmospheric DistiLLation Unit of Changqing Crude OiL Abstract： According to the result of Changqing crude oil evaluation, it was determined that the processing plan was the type of fuel-lubrication.The unit incl
3、uded the two-step aerification flow with flash tower, atmospheric tower. This text mainly designed flash tower, atmospheric tower and furnace. The flash tower its diameter was 2.0m high.The atmospheric tower was seted 34 layers double-flow trays with the type of F-1 valve and was 28.2m high.Its diam
4、eter was 4.6m and seted reflux at the top of the tower and two intermediate circulating reflux. The furnace adopted vertical cylindrical type heater,and the radial chamber was 16m high and the pitch diameter was 6.41m. The convection chamber of the furnace was 4.5m long, 2.17m wide and 6.258m high.T
5、he chimney was 12.8m high and its diameter was 2.14m. The result indicated that the unit could normally been operated and run with the range designed, which confirmed the unit was feasib le. In addition, the technological principle flow chart of the unit was drawn by use of the AutoCAD software. Key
6、 words ： Changqing crude oil; Atmospheric distillation; Furnace; Technology calculation 目 录 1 绪论 . 1 1.1 课题的意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.3 工艺设计概述 . 2 2 原油加工方案和切割方案 . 4 2.1 原油评价简述 . 4 2.2 长庆 原油加工方案 . 7 2.3 长庆原油切割方案 . 10 3 常压塔工艺计算 . 11 3.1 油品性质参数的计算 . 11 3.2 油品性质参数计算结果汇总 . 14 3.2 闪蒸塔的工艺设计计算 . 15 3.3 常压塔的工
7、艺设计计算 . 18 4 塔板水力学计算 . 47 4.1 基础数据 . 47 4.2 塔板的结构计算 . 47 4.3 塔板的水力学计算 . 51 4.4 负荷性能图 . 53 5 管式加热炉的工艺设计 . 58 5.1 原始数据 . 58 5.2 加热炉总热负荷 . 58 5.3 燃烧过程计算 . 59 5.4 全炉热平衡 . 61 5.5 辐射段的计算 . 62 5.6 对流室的计算 . 67 5.7 炉管内的压力降 . 73 5.8 烟囱的设计计算 . 76 设计体会与心得 . 81 参考文献 . 82 致谢 . 83 附录 . 84 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论
8、 1.1 课题的意义 随着国民经济的快速发展，世界上对能源的需求量迅速上升，我国原油 2009 年一次加工能力达到 4.77 亿吨 /年，居世界第二位 1。十年前中国进口石油占整体石油需求比例才 6%，现在已经提高到三分之一，到 2020 年预期将有 60%的石油都必须来自进口。汽车工业将是汽柴油消费最主要的生意推动力。今后 20 年，国内原油产量虽然将继续呈上升趋势，但增幅有限，预计 2020 年产量将达到 1.8 亿吨左右。 炼油工业的主要目的是从原油中提炼出各种燃料、润滑油、化工原料和其他石油产品（例如：石油焦、沥青等） 2。一般来说，原油经常减压装置加工后，可得到直馏汽油、喷气燃料、灯
9、用煤油、轻、重柴油和燃料油等产品，某些富含胶质和沥青质的原油经减压深拔后还可以直接生 产出道路沥青。在上述产品中，除汽油由于辛烷值低，目前以不再直接作为产品，还有部分产品可直接或经过适当精制后作为产品出厂（如喷气燃料、直馏柴油等）。常减压装置的另一个主要作用是为下游二次加工装置或化工装置提供质量较高的原料。因此，常减压装置的操作，直接影响着下游二次加工装置和全厂的生产状况 3。 1.2 国内外研究现状 2010 年是我国炼油工业“十一五”建设的收官之年，天津石化、洛阳石化、吉林石化、广西石化等一批改扩建及新建炼油工程相继建成投产，国内炼油能力将突破 500Mt/a。上述这些重点项目的建成投产
10、，为炼油工业优化产品布局、提升规模实力、提高国际竞争力发挥重要作用。新的石化产业形势将引导我国炼油工业向经济快速增长与环境保护同步的方向发展 4。 在国外， 炼厂大型化成为一种世界性的趋势，其原因是大型化具有明显的优越性。 炼油厂的大型化是提高其劳动生产率和经济效益，降低能耗和物耗的一项重要措施。 根据美国能源部的资料报导，建设 1 座 1000 万吨 /年炼厂和 2 座 500 万吨 /年炼厂相比，其投资可节约 20 左右，生产人员可减少 16 人 /100 万吨 /年，提高劳动生产率 21 。 1 座 1000 万吨 /年炼厂和 4 座 250 万吨 /年炼厂 相比较，加工费用可减少 US
11、 0.15/m3。另据前苏联研究报告， 1 座 1200 万吨 /年炼厂与 2 座 600 万吨 /年炼厂相比，其生产成本可降低 12 15 。据美国“ OGJ”杂志 2001 年 1 月1 日统计，世界上现共有 742 座炼厂，原油蒸馏总能力达 40.62 亿吨 /年，规模最大的炼厂是委内瑞拉帕拉瓜纳炼制中心的炼厂，其原油加工总能力为 4700 万吨 /年。在这 742 座炼厂中，加工总能力超过 2000 万吨 /年的有 15 座。 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 2 1.3 工艺设计概述 1.3.1 设计依据 本次 2.5Mt/长庆 原油常压蒸馏装置工艺设计的依据是： （ 1）西安石
12、油大学化学化工学院化工教研室下发的毕业设计任务书。 （ 2） 长庆 原油评价报告。 （ 3） 中华人民共和国行业标准 “ 管式加热炉技术规定 ” （ ZB E97 002 90）。 （ 4） 中国石油化工总公司标准 “ 炼油装置工艺设计技术规定 ” （ SYJ 1076）。 （ 5） 中国天然气行业标准 “ 石油工程制图标准 ” （ SIJ3 19） 。 1.3.2 设计加工能力 （ 1）处理量： 2.5Mt/a。 （ 2）年开工时间： 8000h。 1.3.3 装置特点 （ 1）本装置设有闪蒸塔，常压塔，常压加热炉。常压塔采用高效浮阀塔盘。主要产品为 汽油 ， 3#航煤馏分， -20#柴 油
13、 馏分， 0#柴 油 ，同时还有常压渣油。 （ 2）常压渣油 可 直接作为减压蒸馏的原料。 （ 3）采用空冷器减少循环水消耗。 （ 4）常一线采用 再 沸器汽提技术，以防止航煤带水。 1.3.4 工艺流程简述 （ 1）原油换热和脱盐 原油（ 54 左右）由原油罐区经原油泵抽入装置，分两路进入一级、二级电脱盐罐脱盐，再换热后进入闪蒸塔进行初加工。 （ 2）闪蒸塔系统 换热后的 230 的脱 硫 原油进入闪蒸塔进行闪蒸。闪底油进入常压塔第 31层板，闪顶油进入常压塔第 15 层塔板。 （ 3）常压蒸馏 闪底油 经常压炉加热至 360 进入常压塔第 31 层塔盘上进行分馏。塔顶油气经空冷器和后冷器冷
14、凝至 60 ，并为分两路：一路返回塔顶作回流；一路作 汽油 出装置。 常一线由常压塔第 9 层塔盘抽出，进入再沸器汽提后，汽提油气返回到第 8 层上。常一线油品汽提后经抽出换热精制后作为 3#航煤出装置。 常二线由常压塔第 17 层塔盘抽出，进入常二线汽提塔，汽提油气返回常压塔第 16 层上，常二线油品汽提后经抽出换热精制后作为 -20#柴油出装置。 常三线由常压塔第 27 层抽出，进入常三线汽提塔，汽提油气返回常压塔第 26层上，常三线油品汽提后经抽出换 热精制后作为 0#柴 油 出装置。 常压 渣油经换热后进入减压塔进行分馏。 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 3 常压塔第一中段回流从
15、常压塔第 13 层抽出，换热后打回常压塔第 11 层上，常压塔第二中段回流从常压塔第 21 层抽出，换热后打回常压塔第 19 层塔盘上。 （ 4）加热炉 为了综合利用烟气余热，对流室下段加热闪底油，中段加热水蒸汽，上段加 热 闪底油 。 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 4 2 原油加工方案和切割方案 2.1 原油评价简述 长庆 原油 较轻， 20密度为 0.8458g/cm3,含硫低， 为 0.11w%； 酸值 较低 ， 为0.05mgKOH/g；金属镍、钒含量较低，分别为 2.4 g/g、 0.9 g/g。该原油蜡含量稍高，为 10.9w%，凝点 12。该原油开口闪点低于 30，应在存
16、储和运输过程中注意安全问题。 按原油的硫含量及两个关键 组分分类，该原油属低硫中间原油。但两个关键馏分均为中间基和石蜡基的临界值，因此尽管该原油为中间基原油，仍表现出类似石蜡基的某些特性，如柴油段正构烃的含量较高，蜡油段蜡含量较高等。 原油实沸点蒸馏数据及其中比性质曲线如下： 表 2-1 原油实沸点蒸馏及其窄馏分性质 沸点范围 收率 w% 收率 % 密度 （ 20 ） g/cm3 黏点 特性因素 每馏分 总收 率 每馏分 总收率 15 1.1 1.1 1.56 1.57 15 65 2.19 3.29 2.89 4.46 0.642 12.8 65 80 1.1 4.39 1.34 5.79
17、0.6961 12.2 80 100 2.5 6.89 2.93 8.72 0.7227 11.9 100 120 2.71 9.6 3.11 11.82 0.7378 11.9 120 130 1.67 11.27 1.89 13.71 0.748 11.9 130 140 1.51 12.78 1.69 15.4 0.7554 11.9 140 165 3.24 16.02 3.58 18.98 0.7653 11.9 165 180 1.97 17.99 2.14 21.13 0.7772 11.9 180 200 2.37 20.36 2.54 23.67 0.7878 -50 11.
18、9 200 230 4.56 24.92 4.79 28.46 0.805 -42 11.8 230 240 1.31 26.23 1.36 29.83 0.812 -32 11.9 240 250 1.64 27.87 1.69 31.52 0.8197 -28 11.9 250 260 1.76 29.63 1.8 33.32 0.8256 -24 11.8 260 280 3.48 33.11 3.54 36.87 0.831 -14 11.9 280 300 3.84 36.95 3.89 40.76 0.8342 -2 12 300 320 3.61 40.56 3.67 44.43
19、 0.8313 10 12.2 320 350 5.25 45.81 5.26 49.7 0.8435 20 12.2 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 5 350 365 2.76 48.57 2.7 52.39 0.8658 26 12 365 420 8.16 56.73 7.92 60.31 0.8715 34 12.1 420 450 7.06 63.79 6.76 67.07 0.883 38 12.2 450 470 5.3 69.09 5.02 72.1 0.8917 42 12.2 470 500 7.25 76.34 6.8 78.89 0.9023 46 12.2 5
20、00 520 1.97 78.31 1.84 80.73 0.9061 50 12.3 520 540 2.19 80.49 2.03 82.77 0.9087 12.4 540 19.51 100 17.24 100 0.9573 01002003004005006000 20 40 60 80 100总收率，V%沸点，图 2-1 原油的实沸点蒸馏曲线 XXX 大学本科毕业设计 (论文 ) 6 0.60.70.80.910 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100总收率，V%20，g/cm3图 2-2 原油的中比性质：密度曲线 -50-40-30-20-100102030
21、4050600 10 20 30 40 50 60 70 80 90总收率，V%黏点，图 2-3 原油的中比性质：黏点曲线 原油的实沸点蒸馏及窄馏分性质表明， 365常压渣油可作重整催化裂化原料。 420 ， 540减压渣油可以部分掺入蜡油中作为催化裂化原料。 2.2 长庆 原油加工方案 根据原油评价报告， 长庆 原油的特点是含硫低， 为 0.11w%，含蜡 高 (10.9%)，凝点 12 和酸值 较低 ,按原油的硫含量及两个关键馏 分的比重来分类，原油属低硫中间 基原油 。 重整原料中芳烃 潜 含量为 43.83w%，是良好的重整原料。经过重整后，生产汽油和芳烃。 直馏煤油一般可以符合规格要
22、求 ,但要注意闪点卡边。柴油馏分的柴油指数为63.3567.28，凝点低于 -20 ，一般经过精制可做为 -20#柴油。 喷气燃料密度 小 ， 冰点 低，芳香烃含量 1011.5w%，除酸度外其他指标符合，根据市场需求，生 产 3#航煤 。但须经过精制可达到 3#喷气燃料的规格要求，其收率较高。塔底常压渣油 直接 作为减压装置的原料。 石油馏分中润滑油潜含量较大，市场润滑油需求量大 ， 根据原油直馏产品特性 采用燃料 -润滑油型加工方案。 采用三段汽化蒸馏（预汽化 常压蒸馏 减压蒸馏） 原油脱盐、脱水是炼油加工装置安全稳定、长周期生产的重要保证。原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到 230240进入闪蒸塔，塔顶出轻汽油或重整原料，塔底油经常压加热炉加热到 360370进入常压塔。 常压塔顶出轻汽油或重整原料，预处理（脱 S、 N、 AS、 Cl）后经催化重整，芳烃抽提后生成富氢气体、汽油组分、芳香烃。常一线出 3 号航煤，常二线出 -20 号柴油，常三线出 0#柴油，塔底出常压渣油可以直 接作为重油催化裂化原料。 用泵抽出常压渣油送减压部分。塔底油经减压炉加热到 405410送入减压塔。减一线馏分全部用于催化裂化，减二、三、四线一部分用于催化裂化，经过催化裂化
