1、西安石油大学本科毕业设计(论文)2.0Mt/a 阿曼原油常压蒸馏装置工艺设计摘 要：阿曼原油属含硫石蜡-中间基原油，根据该原油的性质特点和同类装置的生产数据，并结合我国燃料-化工市场的需求，确定该原油加工方案为燃料-化工型。本设计主要对初馏塔、常压塔和加热炉进行了工艺设计和计算，确定了各个装置的操作条件，其中初馏塔塔顶出重整料，初底油进入常压塔第 32 层塔板；常压塔采用35 层双溢流 F1 型浮阀塔盘，塔径为 4.2m，塔高 24.8m，设三个侧线分别为航煤侧线、-20 #柴油侧线、-10 #柴油侧线，设两个中段回流，根据气、液相负荷进行了水力学计算；常压炉采用结构紧凑、金属耗量少的立式圆筒
2、炉，全炉热效率达86.67%。最后，应用绘图软件 AutoCAD 绘制了该装置的工艺原理流程图。关键词：阿曼原油；初馏塔；常压蒸馏；加热炉；工艺计算 西安石油大学本科毕业设计(论文)The Design for 2.0 Mt/a Atmospheric Distillation Unit ofOman Crude oilAbstract：Crude oil of Oman was paraffine and intermediate crude oil with sulfur content. The processing scheme and cutting scheme of the cr
3、ude was proposed on the basis of its characteristic and the data of the homogeneous unit.In order to made the most use of petroleum resources and combined the market needs of the fuel-chemical in our country， it was determined that the processing scheme was the type of fuel-chemical. The whole desig
4、n mainly includes the calculation of the primary tower, the atmospheric tower and the atmospheric furnace . Atmospheric tower using 35-storey and the type of two-tower overflow F1 float valve tray ,The adiameter of tower is 4.2m,and the hight is 24.8m. the atmospheric tower was set three sidestreams
5、, i.e.the aviation kerosene, -20 # diesel, -10 # diesel oil, and two intermediate circulating reflux.In addition, operational conditions of all devices is determined. Based on vapor-liquid flow rate, the hydraulics calculation of the atmospheric tower is obtained. A vertical type of cylindrical furn
6、ace is used for the atmospheric heating furnace which is well-unit-structured and consumes less metal, thermal efficiency of the entire Furnace reach to 86.67%. The process flowchart of the unit was drawn by use of the AutoCAD software. Key words：Oman crude oil; primary tower; Atmospheric distillati
7、on; Furnace; Craft design 西安石油大学本科毕业设计(论文)I目 录1 绪 论 .11.1 设计依据 .11.2 设计能力 .11.3 装置特点 .11.4 工艺流程简述 .12 原油加工方案和切割方案 .22.1 原油评价简述 .22.2 阿曼原油加工方案 .22.3 阿曼原油切割方案 .33 常压塔工艺计算 .73.1 油品性质参数的计算 .73.2 油品性质参数计算结果汇总 .103.3 初馏塔的工艺设计计算 .113.4 常压塔的工艺设计计算 .144 塔板水力学计算 .394.1 基础数据 .394.2 塔板的结构计算 .394.3 塔板的水力学计算 .434
8、.4 负荷性能图 .455 管式加热炉的工艺设计 .505.1 原始数据 .505.2 加热炉总热负荷 .505.3 燃烧过程计算 .515.4 全炉热平衡 .525.5 辐射段的计算 .535.6 对流室的计算 .585.7 炉管内的压力降 .645.8 烟囱的设计计算 .686 结论 .73参考文献 .74致谢 .75附录 .76西安石油大学本科毕业设计(论文)11 绪 论1.1 设计依据本次 2.0Mt/a 阿曼原油常压蒸馏装置工艺设计的依据是：（1）根据西安石油大学化学化工学院化工系下发的毕业设计任务书。（2）阿曼原油评价报告。1.2 设计能力（1）处理量： 2.0Mt/a（2）年开工
9、时间： 330d1.3 装置特点（1）本装置设有初馏塔，常压塔，常压加热炉，常压塔采用高效浮阀塔盘。主要产品为重整料，航煤馏分，-20#柴油馏分，-10#柴油馏分，同时还有常压渣油。（2）常一线采用重沸器汽提技术，以防止航煤带水，常二线、常三线和塔底采用水蒸汽汽提。1.4 工艺流程简述原油（45左右）由罐区泵入装置。在泵入口处注入水和破乳剂换热至 120左右进入一、二级电脱盐罐，脱盐脱水后（3mg/L ，0.5%）经换热至 230进入初馏塔，进行初馏。初底油经换热器进行换热至 280，进常压炉对流室下段加热至 300入辐射室加热至 360经转油线进入常压塔第 32 层塔板（t=351，P=0.
10、173MPa）上进行分馏。塔顶油气（t=141，P=0.157MPa）经二级冷却器冷却，一路作冷回流（60）返回塔顶，另一路作重整原料出装置。常压塔有三个侧线抽出：一线由第 9 层（t=174， P=0.162MPa）抽出，换热后经精制作为航空煤油出装置。二线由第 19 层（t=210 ，P=0.166MPa ）抽出，换热后经精制作为-20 号柴油出装置。三线由第 27 层（t=272 ，P=0.170MPa ）抽出，换热后经精制作为-10 号柴油出装置。第一中段回流由第 13 层抽出返回第 11 层，第二中段回流由第 23 层抽出返回第21 层。塔底重油（t=344，P=0.174MPa）经
11、换热一部分进入减压塔进行分馏。另一部西安石油大学本科毕业设计(论文)2分进入催化裂化。2 原油加工方案和切割方案2.1 原油评价简述阿曼原油属含硫石蜡中间基原油，该原油粘度低、酸值低、凝点低，氮含量低，硫含量较高，蜡、胶质、沥青质含量均较低，钒、镍含量不高，轻质油收率和总拔出率较高。由原油的实沸点蒸馏及各窄馏分的性质可知：混合原油200、350、500的收率分别为 20.1 m%、45.1 m%、68.7 m%，560的总拔出率为75.2 m%，说明此原油的轻质油收率高，加工该原油可获得较高的总拔出率。65180重整馏分收率高，为 14.2 m，砷含量高，为 75ppb，芳烃收率指数达 46.
12、4，精制后可成为良好的重整原料。180240喷气燃料馏分收率为 8.4 m，硫含量较低，实际胶质含量较高，冰点为-52 ，芳烃含量低，净热值高，精制后可考虑生产 3#喷气燃料。180365、 240365为柴油馏分，收率分别为 30.1m%和 21.7m%，两馏分收率均较高，凝点低，十六烷值值较高，但硫含量高，酸度大，须经过精制方可作为-20#、-10 #柴油。365560催化裂化原料收率为 27.3m%，硫含量高，氮含量较低，残炭、金属含量均较低，特性因数较高，Cp 较高，C A 较低，可作为催化裂化原料。365渣油收率为 51.8 m%，密度较小，硫含量较高，氮含量不高，灰分较低，属二类渣
13、油，可作为重油催化掺炼原料，560渣油收率为 24.5%，粘度低，硫含量较高，可直接生产 200#燃料油，由于其镍、钒含量较高，胶质、沥青质含量较高，残炭较大，饱和烃含量较低，不适合直接作催化裂化原料，可经过脱金属、脱碳再进一步加工。2.2 阿曼原油加工方案根据原油评价报告，阿曼原油的特点是轻质油收率高，含硫高，含蜡低，凝点低和酸值低，按原油的硫含量及两个关键馏分的比重来分类，原油属含硫中间基原油。重整原料中砷含量较高，芳烃收率指数达 46.4，精制后是良好的重整原料。经过重整后，生产汽油和芳烃。喷气燃料密度大，硫含量较低，结晶点低，芳香烃含量低，净热值高，根据市场需求，可考虑生产 3#喷气燃
14、料。但须经过精制可达到 3#喷气燃料的规格要求，其收率较高。柴油馏分的十六烷值分别为 54.5 和 56.2，凝点低。但硫含量高，酸度大，须经西安石油大学本科毕业设计(论文)3过精制方可作为-20 #、-10 #柴油，凝点分别为-21、-11。塔底常压渣油通往减压装置作为减压装置的原料。综上，故采用燃料-化工型加工方案。图 2-1 原油加工方案2.3 阿曼原油切割方案2.3.1 质量分数与体积分数的转换根据公式：体积分数（V%）= 质量分数（M%） 原油密度 /馏分密度 ，计算出其体积分数。例如：25-65 馏分的体积分数的计算为 2.60.8518/0.6300=3.52。其它各沸点范围的体
15、积分数计算如上，将计算结果列于表 2-1。表 2-1 质量分数与体积分数密度，g/cm 3 占原油，质量% 占原油，体积%沸点范围， 20 每馏分 总收率 每馏分总收率25-65 0.6300 2.6 3.60 3.52 3.5265-80 0.6788 1.3 4.90 1.63 5.1580-100 0.7037 2.0 6.90 2.42 7.57100-130 0.7257 4.0 10.90 4.70 12.27130-160 0.7476 4.0 14.90 4.56 16.83西安石油大学本科毕业设计(论文)4160-180 0.7640 2.9 17.80 3.23 20.06
16、180-200 0.7735 2. 3 20.10 2.53 22.59200-230 0.7934 4.6 24.70 4.94 27.53230-250 0.8074 3.0 27.70 3.16 30.69250-275 0.8194 4.2 31. 90 4.37 35.06275-300 0.8313 4.1 36. 00 4.20 39.26300-320 0.8393 3.7 39.70 3.76 43.02320-350 0.8553 5. 4 45.10 5.38 48.40350-365 0.8658 2.8 47.90 2.75 51.15365-395 0.8732 5
17、.1 53.00 4.98 56.13395-425 0.8853 5.5 58.50 5.29 61.42425-460 0.8977 3.9 62.40 3.70 65.12460-475 0.9006 2.5 64.90 2.36 67.48475-495 0.9060 3.8 68.70 3.57 71.05500-530 0.9108 3.2 71.90 2.99 74.04530-560 0.9157 3.3 75.20 3.07 77.11作出原油的实沸点蒸馏曲线图 2-2、2-3，密度曲线图 2-4，凝点曲线图 2-5。西安石油大学本科毕业设计(论文)5图 2-2 原油实沸点蒸
18、馏曲线图 2-3 原油实沸点蒸馏曲线图 2-4 原油密度曲线西安石油大学本科毕业设计(论文)6图 2-5 原油凝点曲线根据原油实沸点数据确定原油常压切割方案汇总于表 2-2。表 2-2 阿 曼 原 油 常 压 切 割 方 案 和 产 品 性 质收率， 实沸点蒸馏温度，产品 实沸点切割点，实沸点沸程， 体积分数质量分数20g/cm3 01030507090100重整料 170 65175 19.5 18.5 0.7650 65 83 105 125 140 167 175航 煤 236 165242 10.0 9.0 0.8065 165 169 184 206 222 236 242-20#柴
19、油 288 230296 8.0 8.5 0.8310 230 236 251 264 279 290 296-10#柴油 350 280360 12.0 11.0 0.8629 280 286 302 314 331 350 360重 油 340 50.5 53.0 0.8782 西安石油大学本科毕业设计(论文)73 常压塔工艺计算3.1 油品性质参数的计算油品性质参数的计算以重整馏分为例进行。3.1.1 蒸馏数据的相互转化（1）将表 2-2 的实沸点蒸馏温度转化成恩氏蒸馏温度。重整馏分的常压实沸点蒸馏数据如表 3-1：表 3-1 重整馏分油实沸点蒸馏数据馏出，% 0 10 30 50 70
20、 90 100温度， 65 83 105 125 140 167 175（a）先假设实沸点蒸馏与恩氏蒸馏 50%点之差值为 1.0，由文献 1 P96 页图3-2-2 查得恩氏蒸馏 50%点温度为 124，而实沸点蒸馏 50%点温度为 125 ，则假设正确。（b）由文献 1 P95 页图 3-2-3 查得恩氏蒸馏曲线各段温差如表 3-2： 表 3-2 恩氏蒸馏曲线各段温差曲线线段 实沸点蒸馏温差， 恩氏蒸馏温差，0%10% 18 8.310%30% 22 19.030%50% 20 12.150%70% 15 9.670%90% 27 26.090%100% 8 6.9（c）由恩氏蒸馏 50%点（ 124）推算得其他恩氏蒸馏点温度。30%点 =124-12.1=111.910%点 =111.9-19.0=92.90%点=92.9-8.3=84.670%点 =124+9.6=133.690%点 =133.6+26.0=159.6100%点 =159.6+6.9=166.5其他产品计算结果汇总于表 3-3。表 3-3 产品恩氏蒸馏数据恩氏蒸馏温度产品0% 10% 30% 50% 70% 90% 100%重整料 84.6 92.9 111.9 124.0 133.6 159.6 166.5
