1、本科毕业论文（20 届）年产 100 万吨中东原油常压塔设计所在学院 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 要本次设计主要是针对年处理量 100万吨沙中原油的常压设计。 原油常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。为了更好地提高原油的生产能力， 本着投资少， 能耗低， 效益高的思想对沙中原油进行常压蒸馏设计。 设计的基本方案是： 闪蒸塔拔出闪蒸塔料， 常压塔采取三侧线， 常压塔塔顶生产重整料， 三个侧线分别生产煤油 ， 轻柴油， 重柴油。 设计了
2、一个初馏塔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 个初馏塔， 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费用较少。 剩余的塔底重油可以作减压塔,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 3.2m，塔高 28.46m.换热流程一共通过 10 次换热达到工艺要求， 换热效率是64.21%。关键词 ：原油；常压蒸馏；物料衡算；热量衡算；塔；换热本科生毕业论文IIAbstractThis
3、design mainly regards to which Saudi Arabia crude oil are distilled by a process capacity of 1.0106t/a in normal pressures.As a part of crude oil processing technic , the normal pressures distilion of crude oil is very important in the whole processing schemes of crude oil and refineries and its ope
4、ration status directly affects the continuing machine process.In order to improve the product ability of crude oil ,In the principle of shoestring, lowenergy consumption, high-efficiency ,designing the normal pressures distillion of Saudi Arabia crude oil. Designs basic scheme: Flashing tower extrac
5、ts naphtha. atmospheric column has three lateral line .Its tower top extracts re-material and three lateral line respectively extrct kerosene, light diesel fuel, heavy diesel fuel. Design a Flashing tower，a atmospheric column with apiece of gasification. This device is consist of a tubular-furnace,
6、a atmospheric column ,several heat exchangers, cooling condenser and pumps. This procedure is simple; Investment and operation fee is short . At all under certain condition, they can be as raw material of vacuum column catalytic cracking and hydrogen cracking .This design adopts 34 block floating va
7、lve trays. Tower distance is 0.8m. Tower diameter is 3.2m.Tower level is 28.46m. Heat exchangers process reach to the technics requirement by 10 time heat exchangers processes.The heat exchangers efficiency is64.21%.Key words: Oil; Atmospheric distillation; Material balance; Heat balance; Tower; Hea
8、t exchange本科生毕业论文III目 录摘要 .IAbstract.II1.前言 .12.产品方案及工艺流程 .22.1 产品方案 .22.2 工艺流程 .22.3 工艺流程简图 .23.工艺计算及说明 .33.1 设计数据 .33.1.1 已知数据 .33.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据 .33.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 .53.3 常压塔工艺计算 .63.3.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 .63.3.2 产品的有关数据计算 .73.3.3 物料衡算 .83.3.4 确定塔板数和汽提蒸汽用量 .103.3.5 操作压力 .123.3.6 汽化段温度 .133.3.7
9、 塔底温度 .143.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 .143.3.9 侧线及塔顶温度的校核 .153.4 全塔气、液相负荷分布 .164.塔的设计及水力学计算 .264.1 塔板的操作条件 .264.2 塔板间距初选 .264.3 塔径初算 .264.4 浮阀数及开孔率的计算 .274.5 溢流堰及降液管的决定 .284.6 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 换热流程计算 .34本科生毕业论文IV6.1.1 闪蒸塔之前的换热流
10、程 .346.1.2 常压塔之前的换热流程 .356.2 热量利用率计算 .36结 论 .37参考文献 .38致谢 .39本科生毕业论文11.前 言背景 石油炼制工业在我国经济占有重要比例，是提供能源，尤其是交通运输和有机化工的发展前提1。数据表明，世界能源所需的 40来源于石油产品，汽车，飞机，轮船，等交通运输器械，使用的燃料基本是石油产品，有机化工原料大部分也是来源于石油炼制工业，世界原油总产量的 10%用于有机化工原料的生产 2。 石油作为一种能流密度高，便于储存、运输、使用的清洁能源已广泛应用于国民经济的方方面面3。按 2001 年中国各行业石油消费构成看，交通运输业占 30%以上，是
11、消费石油最多的行业。燃料包括汽油、柴油及喷气燃料（航空煤油）等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占 80%，而其中约 60%为各种发动机燃料，所产柴油和汽油的比例约为 1.3:1；润滑剂包括润滑油和润滑脂，主要用于降底机件之间的磨擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命4。其产量不多，占石油产品的总量 2%左右；石油沥青产量约占石油产品总量 3%；石油蜡产量约占石油产品总量的 1%；石油焦产量为原油产品总量的 2%；约有 10%的石油产品，是用作石油化工原料及溶剂，其中包括制取乙烯的原料（轻油） ，以及石油芳烃和各种溶剂油5。石油蒸馏最基本的石油炼制过程，指用蒸馏的方法将原
12、油分离成不同沸点范围油品(称为馏分)的过程。通常包括三个工序：原油的预处理常压蒸馏减压蒸馏6。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，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7。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，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义8。塔设备作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以获得较高的传质效率9。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列的各项要求 1.
13、生产能力强。在较大的气夜流速下，不会发生大量的雾沫夹带、拦液或者液泛等现象10。2.操作稳定、弹性大。塔设备的气夜负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。3.流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小 4.结构比较简单、材料用量小、制造和安装容易，这可以减少基建过程中的投资费用11。5.耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修12。沙中原油简介本次设计的沙中原油于 2002 年 9 月 1 日采于原油码头 1泊位 FFFFFF 号油轮，装载沙中原油 5.5 万吨。原油为深褐色流动液体，油样在 FY-II 实沸点蒸馏仪上切割13。沙中原油密度为 872.1kg/m3 20,凝
14、固点为20，硫含量为 2.56，酸值为0.22mgKOH/g,金属分析数据中 Ni、V 含量较高，特性因数 K 为 11.85,属为高硫中质中间基。沙中原油180馏分精制后可生产轻、重石脑油；350的轻油馏分通过精制，可生产 3#航煤及-10#轻柴油，不能直接生产-10#军用柴油。沙中原油蜡油馏分可作为催化裂化或加氢裂化掺炼原料14。沙中原油的530渣油可作为生产高等级道路沥青原料 15。本科生毕业论文2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
15、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。根据沙中原油本身的特性， 本次设计产品为燃料型方案。 设计闪蒸塔拔出部分轻组分， 再和常压塔的塔顶产品调和为燃料汽油。闪蒸塔：轻组分 常压塔顶：重整料 常压一线：煤油 常压二线：轻柴油 常压三线：重柴油2.2 工艺流程原油进入厂区后（温度为 45，进注缄后 ，由原油泵抽出，分为平衡的两 路进行换热。第一路原油与重整料、 煤油换热、 重柴（二次） 换热、 常二中路 换热,至此原油温度升至 159左右， 进入电脱盐罐， 从电脱盐罐出来的一路原油与二路原油混合进入闪蒸塔； 原油二路和闪顶油换热 、 常一中段 换热、 轻柴换热、
16、 重油（二次 ） 换热， 原油温度至此升 为 160左右，进入电脱盐罐，从电脱盐罐出来的二路原油与一路原油混合进入闪蒸塔加工。闪蒸塔塔顶出来的塔顶油气即闪顶油经换热之后，部分回流初馏塔内，部分进 入产品罐。塔底物料温度为 150左右，和重柴 （一次）换热温和重油 （一次） 换热， 温度升至201 左右，进入常压加热炉，加热 至355左右。从常压炉出来的原油温度在 355左右， 自常压塔的第 30 块板进入常压塔。 塔 顶的油气经过空冷、 水冷、 一部分作冷回流 ， 经常压塔顶回流泵打回常压塔， 另一部 分作为产品流出装置。一线煤油与原油换热一次， 温度至 100左右去产品罐， 二线 轻柴油与原
17、油换热一次，温度至 120左右去产品罐，常 压第一中段回流从常压塔 的第 13 板抽出， 经过常压泵与原油换热， 温度降至 100左右， 然后回流至常压塔。 常压第二中段回流从常压塔的 23 板抽出，经过常压泵与原油换热，温度降至 120 左右，然后回流至常压塔。2.3 工艺流程简图本科生毕业论文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：2）处理量： 100 万吨/ 年3）操作时间：300 天/ 年4）汽提蒸汽：420，0.3M Pa（绝压）3.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据1.沙中原 油的性质表 3.1 沙中原油的一般性质分析项目 性质 分析项目 性
18、质密度（20）/ g/cm3 0.8721 盐含量/ mgNaCl/ L 8.2API 29.99 C 84.45粘度 50 8.1 元素分析 H 12.74水分/ m% 0.03 /m% N 0.19残炭（康氏）/ m% 6.12 S 2.56机械杂质/ m% 0 Fe 2.22灰分/ m%酸值/ mgKO H/g0.0240.26Ni 10.64凝点/ 3 金属含量 Cu 0.1闪点（闭口）/ 20 /ppm V Pb32.070.1平均分子量 348 Na 0.1胶质/ m% 8.39 Ca 0.1沥青质/ m% 1.69 Mg 0.1蜡含量/ m% 3.16 特性因数 11.85原油类
19、别 含硫中间基2产品的恩氏 蒸馏数据表 3.2 产品的恩氏蒸馏数据温度/密度产品 初馏点10% 30% 50% 70% 90% 终馏点/g/cm3重整料50 77 91 102 115.0 129 150 0.7043煤油 135 167 175 184 195 209 226 0.7784轻柴 238 246.0 254 258 264 276 281 0.8288重柴 299 307 312 315 319 328 333 0.8601蜡油 - 379 400 434 462 501 527 0.9188本科生毕业论文53.原油的实沸点蒸 馏数据表 3.3 沙中原油的实沸点蒸馏收率馏份收率
20、 W%沸点范围 每馏份 W% 总馏份 W%HK15 0.27 0.271560 1.81 2.086080 2.11 4.1980100 2.50 6.69100130 4.23 10.92130145 2.58 13.50145180 6.04 19.54180200 3.40 22.94200230 4.94 27.88230250 2.80 30.68250275 4.32 35.00275300 4.05 39.05300330 4.13 43.18330350 4.18 47.36350395 6.49 53.85395425 4.05 57.90425440 2.61 60.51440480 4.28 64.79480500 2.97 67.76500530 3.74 71.50
