1、本科毕业论文（20 届）年产 150 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 要原油常压蒸馏作为原油加工的一次加工工艺，在原有加工流程中占有很重要的作用，其运行的好坏直接影响到整个原油加工的过程。而在蒸馏加工的过程中最重要的分离设备就是常压塔。因此，常压塔的设计好坏对能否获得高效益，高品质的成品油有着直接的影响。本次设计的常压塔是原油炼制工艺过程的中期塔设备。设计时要考虑实际要求，遵循塔设备的设计原则，主要有总体结构设计，零部件结构设计，参数设计，和设计实施这几个过程。在这个不断设计过程中，可供评估的方案越
2、多，评估体系越完善，最终确定的设计方案越理想。本设计的基本过程：第一章主要阐述了设计的背景和常压塔的基本知识；第二章是从各环节进行了设计和计算；第三章及后面主要讲了对已设计的方案进行校核，对各部件的选型，换热流程。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IIAbstractThe tower equipment is one kind of common process equipment. In the process industrial production it has an important impact to the production effici
3、ency, the energy use factor, the environmental protection and so on. As the process industry is pivotal to national economys development function, we must take seriously the tower equipments research. Its life cycle contains the design, manufac ture, installation and maintenance, and other aspects.
4、Design-led, its advantages and disadvantages, both impact the following process. The design of the tower is the early-run oil refining process of pre-tower equipment. When design we must consider to request actual, to follow the tower equipments principle of design, which experience the demand analy
5、sis, the goal limits, the gross structure design, the spare part structural design, the parameter design and the design implements these processes. In this unceasing decision-makings process, may supply the appraisal the plan to be more, the appraisal system to be more perfect, determined finally th
6、e design proposal is more ideal. The success process equipment design must finally balance three aspect requests. The instruct tion booklet has reflected the design unit process. The first chapter mainly elaborated the design background and the tower elementary knowledge; The second chapter has carr
7、ied on machinerys design and the shaping from the whole and part various links; The third rules to the plan which designs have carried on each kind of load the computation as well as the examination, the examination qualified can prove the design proposal the rationality.Key words: Oil; Atmospheric
8、distillation; Material balance; Heat balance; Tower; Heat exchange本科生毕业论文1目 录中文摘要 .I英文摘要 .II1 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 .43.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 .53.3 常压塔工艺计算 .73.3.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 .73.3.2 产品的有关数据计算 .83.3.3 物料衡算 .103.3.4 确定塔板数和汽提蒸
9、汽用量 .113.3.5 操作压力 .123.3.6 汽 化 段 温度 .133.3.7 塔底温度 .153.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 .153.3.9 侧线及塔顶温度的校核 .163.4 全塔气、液相负荷分布 .174 塔的设计及水力学计算 .274.1 塔板的操作条件 .274.2 塔板间距初选 .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 .29本科生毕业论文24.6 水 力 学 计算 .304.7 塔板上的适宜操作区和负荷上下限 .315 塔的内部工艺结构 .335.1 板式塔的内部工艺结构 .335.2 塔高 H .
10、356 换热流程设计 .366.1 换热流程计算 .366.1.1 闪蒸塔之前的换热流程 .366.1.2 常压塔之前的换热流程 .386.2 热量利用率计算 .38结 论 .40参考文献 .41致 谢 .42浙江海洋学院本科生毕业论文11 前 言设计目的及意义石油在世界上是最重要的能源之一，我国的经济运行和工业生产都离不开石油，可是又不能直接作为产品使用，所以必须经过加工炼制过程，制成多种在质量上符合使用要求的石油产品，才能够投入使用，满足大部分人类需求。我国炼油工业经过近 60 年的发展，到了 21 世纪初期，已经形成 281Mt/a 的原油加工能力，生产的润滑油、汽油、煤油、柴油等石油产
11、品基本上可以满足人民生活的需要和国民经济的发展。但是，我国在 21 世纪成为世界贸易组织的正式成员后，按照市场准入、关税减让的相关协议，国内成品油市场将逐渐融入国际市场，不可避免的要参与世界贸易大环境下的竞争，基本依靠自有技术发展起来的我国炼油工业将面临严峻挑战。国民经济和国防部门众多的各种应用场合对石油产品提出了许多不同的使用要求。随着我国社会经济情况的变化、科学技术水平以及工业生产水平的大幅度提高，不断提高对石油产品质量指标的要求，所要求的石油产品的数量和品种也不断增加。目前，我国原油的年加工量超过 2 亿吨，而国内所能提供原油量仅为 1.3 亿吨。为了满足国内原油的需求量，则每年需要从国
12、外进口大量原油。为了更好的提高石油资源的利用率，增加企业的经济效益，对从国外进口的原油炼制构成进行开发研究也是十分必要的。常减压蒸馏 原油精馏装置是原油加工的基础，是炼油工业的第一道工序，并且为二次加工装置提供原料，其能量的拔出率高低和综合利用程度直接体现在石化企业的利益上，所以对常压精馏装置进行研究是很有意义的。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
13、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。常减压蒸馏过程经过一百多年的发展，已成为一个比较完整成熟的工艺。目前，国内外大致都是采用由初馏塔、常压塔、压塔，常压炉、减刃压炉组成的三塔两炉工艺流程，但是仍存在一些问题。我国常减压蒸馏装置在近几年呈现了原油加工品种劣质化和多样化，生产操作智能化，规模大型化等趋势，技术水平有所提高。常减压蒸馏装置技术水平的高低，不但关系到原油的有效利用，而且对产品收率，产品质量，全厂的经济效益都有很大影响，所以要求我们积
14、极应用先进的技术，继续提高常减压蒸馏技术，从而不断提高整体炼油水平。与国际先进水平相比，我国的常减压蒸馏装置仍有较大的差距，主要是装置规模小，运行负荷低，关键工艺技术落后，运行周期短，能耗依然偏高等。浙江海洋学院本科生毕业论文2装置设备的考虑因素塔设备的性能好坏对于整个装置的产品质量、产量、生产能力、消耗定额、环境保护以及三废处理等各个方面都有重大的影响。据一些报道，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。塔设备主要用于传质过程，其首先必须能够使气液两相充分接触，来获得较高的传质效率。另外
15、，塔设备还得考虑几个要求：1. 结构简单、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；2.生产能力大。在较大的气液相流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或者液泛等破坏正常操作的现象；3.操作稳定、弹性大。塔设备的气液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。并且塔设备应保证能长期连续操作；4.流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小，这将有助于节省生产中的动力消耗，用来降低经常操作费用，对于减压蒸馏操作，较大的压力降还可以使系统无法维持必要的真空度；5.不易堵塞而且耐腐蚀，比较方便操作、调节和检修。沙中原油性质本设计选用沙中原油。沙中原油为深褐色流动液体
16、，油样在 FY-II 实沸点蒸馏仪上切割。沙中原油密度为 872.1kg/m3 （20）,凝固点为20，酸值为 0.22mgKOH/g, 硫含量为2.56，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。浙江海洋学院本科生毕业论文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诸多方面的综合考虑， 进行全面的分析、研究对比，才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，
17、再和常压塔的塔顶产品调和为汽油。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（温度为45）进行注碱后 ，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换热、 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、 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
18、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
19、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。浙江海洋学院本科生毕业论文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：沙中原油2）处理量： 150 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 性质密度（20）/ g/cm3 0.8721 盐含量/ mgNaCl/ L 8.2API度 29.99 C 84.45粘度 50 8.1 元素分析 H 12.74水分/ m% 0.03 /m%
20、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/g 0.0240.26Ni 10.64凝点/ 3 金属含量 /ppm Cu 0.1闪点（闭口）/ 20 Pb 0.1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 91 102 115.0129
21、 150 0.7043煤油 135 167 175 184 195 209 226 0.7784轻柴 238 246.0254 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浙江海洋学院本科生毕业论文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 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 71.503.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制
