1、本科毕业论文（20 届）年产三万吨环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置加氢反应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 本科生毕业设计I摘 要本设计为每年三万吨环保型特种溶剂油生产装置加氢反应系统工艺设计，采用类似汽油加氢装置生产，以芳烃抽余油为原料，制氢装置提供氢气，经过高压加氢工艺生产绿色环保型低芳溶剂油。加氢反应催化剂为抚研院开发的 FH-98 加氢精制催化剂；采用一台反应器，反应器设冷氢注入点，控制反应温度，提高操作灵活性。本设计计算了反应器、高压分离器、低压分离器、泵和换热器，并进行选型；绘制了带控制点的工艺流程图和主要装置装配
2、图。关键词 加氢 低芳烃 芳烃抽余油本科生毕业设计IIABSTRACTThe design for the each year tons of green plant-type special solvent oil hydrogenation process design system，production of similar gasoline hydrogenation unit，The aromatic raffinate oil as raw material, hydrogen plant to provide hydrogen，after a high-pressure hydr
3、ogenation process to produce green environmental protection type of low aromatic solvent oil. Hydrogenation catalyst is the FH-98 hydrotreating catalysts developmented by Fushun Petrochemical Research Institute; the reaction use one reactor,the reactor let cold hydrogen injection point, controlling
4、the reaction temperature and increase operational flexibility. The design and calculation of the reactor, high pressure separator, low pressure separators, pumps and heat exchangers, And select the model. Draw a flow chart with a control point and device assembly drawing.Keywords Hydrogenation Low a
5、romatic Aromatic raffinate oil本科生毕业设计I目 录摘 要.IABSTRACT.II1 前 言.11.1 设计的意义及目的 .11.2 国内现有的加氢生产低芳烃溶剂油的方法 .21.2.1 高压一段加氢生产低芳烃溶剂油技术 .21.2.2 高压一段串联生产低芳铝箔油技术 .21.2.3 中压加氢生产低芳溶剂油技术 .21.2.4 加氢裂化煤油生产低芳溶剂油技术 .21.2.5 重整抽余油低压加氢生产低芳溶剂油技术 .21.3 加氢生产低芳高档特种油技术新进展 .31.3.1 生产低芳溶剂油并联产低粘白油的新工艺技术 .31.3.2 新一代芳烃饱和贵金属催化剂的开发
6、 .31.4 生产方法选择 .32 工艺流程.43 物料衡算.53.1 物料流程图 .53.2 衡算基准.53.3 物料衡算过程.53.3.1 原料进反应器流量 .53.3.2 产品出装置流量 .54 能量衡算.64.1 基准： .64.2 加氢反应器热量衡算过程： .64.2.1 反应热的计算: .64.2.2 反应器冷氢耗量 .64.3 换热器的热量衡算： .74.4 原料油加热炉热量衡算 .7本科生毕业设计II4.5 分馏塔热量衡算 .85 反应器的工艺设计计算.125.1 原料和产品的组成: .125.2 反应工艺条件 .125.3 固定床加氢反应器工艺尺寸的确定 .125.3.1 催
7、化剂的用量 .125.3.2 反应器的直径和高度 .145.3.3 原料油在反应器中气化率计算 .145.3.4 反应器的压力降 .155.3.5 反应器的各部件尺 .175.4 氢耗量的计算 .185.4.1 新氢的耗量的计算 .185.4.2 设备漏损 .185.4.3 溶解损失 .185.4.4 弛放损失 .185.5 反应系统管径的计算与选项型 .195.5.1 原料泵出口管径 .195.5.2 氢油的管径 .205.5.3 无盐水泵出口管径 .205.5.4 氢气管的管径 .205.5.5 冷氢入口管的管径 .205.6 反应系统各换热器的选型 .215.6.1 原料油-反应油气换热
8、器 .215.6.2 换热器二(H-2) .235.7 高压分离器入口的冷却器的选型 .245.8 原料油加热炉选型 .265.9 泵的计算及选型 .275.9.1 无盐水泵的选择 .275.9.2 原料氢油泵的选型 .28本科生毕业设计III5.10 压缩机的选型 .285.10.1 新氢压缩机的选型 .285.10.2 循环氢压缩机的选型 .285. 11 分离器的选型 .285.11.1 高压分离器选型 .285.11.2 低压分离器选型 .285.11.3 循环氢压缩机入口分离器选型 .295.12 反应器部分设备汇总.295.12.1 反应器,容器 .295.12.2 机泵设备 .2
9、95.12.3 压缩机 .295.12.4 冷换设备 .306 环境影响评价.317 计算汇总.327.1 工艺计算数据汇总 .327.2 成本概算.33总结.34参考文献.35致 谢.36附件.37三万吨每年低芳烃溶剂油生产加氢装置带控制点的工艺流程图 .37年产 3 万吨高级环保溶剂油加氢反应器总图 .37本科生毕业设计11 前 言1.1 设计的意义及目的溶剂油产品是五大类石油产品之一，其应用领域也不断扩大，与人们的衣食住行密切相关，其中用量最大的为涂料溶剂油，在以下方面有广泛的用途：食用油、皮革、印刷油墨、杀虫剂、橡胶、农药、化妆品、化工、香料、医药以及清洗 Ic 电子部件。溶剂油大部分
10、都是各种烃类的混合物，整体而言溶剂油馏分范围很宽，分别包含于汽、煤、柴油馏分中，因此，常有煤油型溶剂油或者汽油型溶剂油之称。但就具体的溶剂油品种来说，馏分有时又很窄，这是溶剂油与汽、煤、柴油的重要区别之一。我国生产溶剂油的主要原料有直馏汽油、催化重整抽余油和油田稳定轻烃 1。目前，世界上，壳牌公司和埃克森美孚生产的低芳烃高级溶剂油品种齐全，溶剂油质量优良，生产技术的研究发展较快。国内除少数采用高压单段加氢法生产低芳溶剂油的溶剂油生产厂家外，其他厂家产的各种溶剂油的芳烃和硫含量仍然偏高，不能满足日益苛刻的质量指标要求。大部分卫生、环保要求比较高的高档溶剂油产品需要通过进口获取。开发、生产环保型低
11、芳烃溶剂油对我国国民经济发展有一定意义。我国目前的溶剂油产品以6号、120号、200号溶剂油为主，环保型低芳烃溶剂油产品也日益增多，相应的标准也越来越高，但是仍然远远不能满足各领域对石油烃类溶剂油的需求。环保型低芳烃溶剂油因其硫和芳烃含量低而能满足更高的环保要求，同时具有更优良的性能，从而具有更强的市场竞争力。最新的溶剂油生产技术指标及试验方法国家标准见表1-1表1-1最新溶剂油技术指标和试验方法 2项目 指标 试验方法馏程：初馏点/ 不低于干点/ 不高于6176GB/T 6536苯含量（质量分数）/% 不大于 0.1 GB/T 17474密度（20）/kgm 3 655680 GB/T 18
12、84和GB/T 1885SH/T 0604溴指数 不大于 100 GB/T 11136色度/号 不大于 +30 GB/T 3555不挥发物/（mg/100mL） 不大于 1.0 GB/T 3209硫含量（质量分数）/% 不大于 0.0005 SH/T 0253SH/T 0689机械杂质及水分 无 目测铜片腐蚀（50，3h）/级 不大于 1 GB/T 5096据统计，市场上有200多种溶剂油销售。近年来，各生产厂家又开发出不同牌号附加值较高的新产品，满足人们更多的需求和更严格的国家标准。随着人们环保意识增强、环保法规要求日益严格，各种低芳烃(质量含量小于01，以下同)、低硫(小于1gg)的清洁溶
13、剂油产品需求量及生产能力逐年增大。溶剂油脱芳烃技术主要包括催化加氢法、分子筛吸附法、磺化法、溶剂萃取法，其中催化加氢法工艺简单、生产费用低、操作容易、产品油收率高、脱除芳烃效果好，生产无特殊环保问题，是大中型企业生产低芳烃高级溶剂油的发展方向。本科生毕业设计21.2 国内现有的加氢生产低芳烃溶剂油的方法低芳烃溶剂油生产主要有高压一段加氢生产低芳溶剂油技术、高压一段串联生产低芳铝箔油技术、中压加氢生产低芳溶剂油技术、加氢裂化煤油生产低芳溶剂油技术、重整抽余油低压加氢生产低芳溶剂油技术等技术。为满足国内生产低芳溶剂油的需要，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院(FRIPP)对加氢生产低芳溶剂
14、油技术进行了大量的工艺研究，开发出了低压加氢生产低芳溶剂油技术、中压两段加氢生产低芳溶剂油技术及高压加氢生产低芳溶剂油技术。1.2.1 高压一段加氢生产低芳烃溶剂油技术 3高压一段加氢技术按原料不同分为两种。以石蜡基煤油为原料，通过选择高效芳烃饱和催化剂加氢生产低芳溶剂油并经过精馏过程，切割出一系列的窄馏分，满足各种牌号低芳溶剂油的指标要求。以直馏航煤为原料，采用高效加氢精制催化剂生产超清洁溶剂油，全馏分生成油通过精馏塔精密分馏，切割出不同的窄馏分，满足超清洁溶剂油指标要求。中压加氢生产超清洁溶剂油技术由于超清洁溶剂油芳烃指标要求苛刻，研究重点为中压下深度芳烃饱和。从热力学平衡角度来讲，低温和
15、高压对芳烃饱和反应是有利的，所以催化剂要有具有足够的低温活性，以便能够在较低温度下运转，具有较高的产品选择性，避免发生副反应。根据芳烃饱和机理和工业应用试验结果，采用还原型催化剂作为芳烃深度饱和催化剂，而该类催化剂对氢气和原料中氮、硫及硫化氢有比较严格的限制。直馏馏分油由于氮、硫杂质过多而无法满足催化剂稳定性及活性要求，故采用两段工艺流程，一段加氢预处理使原料中氮、硫等杂质脱出，并使芳烃最大程度饱和，以满足二段催化剂的需要;二段进行深度芳烃饱和，达到产品规格要求，采用硫化型加氢精制催化剂进行加氢预处理，采用还原型催化剂作为芳烃深度饱和催化剂。1.2.2 高压一段串联生产低芳铝箔油技术 3高压一
16、段串联生产低芳铝箔油技术通过选用开环选择性高的加氢处理催化剂及芳烃饱和性能强的加氢精制催化剂及优化工艺条件，适度降低产品粘度并深度饱和芳烃，产品既满足优质低芳铝箔轧制油要求又可以联产D 系列低芳溶剂油和低粘优级品工业白油。高压一段串联加氢生产低芳铝箔油技术于2005年6月投人工业应用。1.2.3 中压加氢生产低芳溶剂油技术 3中压加氢生产低芳溶剂油技术采用了两段工艺流程。一段加氢预处理采用硫化型加氢精制催化，脱出原料中硫、氮等杂质，并最大程度饱和芳烃，满足二段催化剂的需要;二段芳烃深度饱和采用还原型催化剂，后加氢过程进行深度芳烃饱和，达到产品规格要求。1.2.4 加氢裂化煤油生产低芳溶剂油技术
17、 4国内加氢裂化煤油资源非常丰富。目前，许多溶剂油生产厂家仅是将加氢裂化航空煤油简单蒸馏，生产200#等型号普通溶剂油。虽然加氢裂化煤油的氮、硫一般能满足生产低芳溶剂油的指标要求，但是关键的芳烃指标不能满足低芳溶剂油的要求，因此需要进行进一步加氢处理，使芳烃深度饱和，以达到低芳溶剂油的指标要求。FRIPP开发了原料为加氢裂化煤油的低压加氢生产低芳溶剂油技术，具有工艺条件缓和、产品液收高、产品质量优良、投资低等特点。低压加氢生产低芳溶剂油技术采用的催化剂为由抚研院开发的芳烃饱和专用催化剂。可以使原料在比较缓和的工艺条件下，加氢生成油经过精馏，可生产D30, D40, D60, D80, D110
18、低芳溶剂油。1.2.5 重整抽余油低压加氢生产低芳溶剂油技术 4重整抽余油为重整生成油抽出芳烃后的生成油。采用直接蒸馏生产6#抽提溶剂油的方法，嗅价和芳烃含量偏高，不能够满足即将执行的6#抽提溶剂油新标准的要求。因此，重整抽余油需要进行加氢处理。FRIPP开展了重整抽余油加氢生产溶剂油的研究工作。结果表本科生毕业设计3明:以重整抽余油为原料，利用还原型催化剂，能够生产满足6#抽提溶剂油新标准要求。1.3 加氢生产低芳高档特种油技术新进展根据国内低粘白油的需求量的发展趋势，需求量日益增加，抚研院开发了原料为石蜡基直馏柴油，选用合适的硫化型异构降凝催化剂，采用加氢精制加氢处理补充精制工艺，在生产低
19、芳溶剂油的同时，并联生产低粘白油的新技术。该技术扩大了原料的选择范围，增加了低芳溶剂油产品的种类，可为企业带来更高的经济效益 5。与此同时 ，抚研院根据市场需求，开发了稳定性更好、芳烃饱和活性更高、可以再生使用的新一代芳烃深度饱和贵金属催化剂。开发新一代芳烃深度饱和贵金属催化剂，提高中压加氢生产低芳特种油的技术水平，改善低芳特种油产品的质量是未来溶剂油生产的发展方向。1.3.1 生产低芳溶剂油并联产低粘白油的新工艺技术 6以石蜡基直馏柴油为原料，高压加氢精制生产溶剂油时，生产出的低粘白油具有较高倾点，无法达到白油的指标要求，产品不能够出厂。针对这种情况，抚研院开发出了加氢精制-加氢处理-补充精
20、制的串联新工艺技术。通过选择合适的硫化型异构降凝加氢处理催化剂及具有强芳烃饱和性能的加氢精制催化剂，通过合理匹配两种催化剂以及优化工艺条件，在生产低芳烃溶剂油的同时可以并联生产优级品工业白油。这一新工艺不仅扩大了生产低芳溶剂油原料选择范围，增加了溶剂油产品的品种，同时也可为企业创造更高的经济效益。1.3.2 新一代芳烃饱和贵金属催化剂的开发 6新一代芳烃深度饱和贵金属催化剂以氧化铝为载体，活性金属组分为钯、铂，具有堆积密度较小、产品质量稳定、制备工艺可行、技术成熟可靠、活性金属可以回收、加氢脱芳活性高等特点。1.4 生产方法选择本课题为每年30000吨环保型特种溶剂油生产装置加氢装置工艺设计，
21、采用类似汽油加氢装置，高压加氢工艺生产，采用芳烃抽余油为原料，氢气由制氢装置提供。设计采用抚研院的FH-98催化剂，催化剂预硫化采用液相硫化方法，器外再生。冷高分流程循环氢纯度较高，氢溶解损失小，流程简单，投资较低，结合本装置规模和所加工原料的特点，反应部分采用采用冷高分流程。反应装置采用一台反应器，反应器设冷氢注入点，控制反应温度，提高操作灵活性。反应器内设入口扩散器、顶部分配盘、出口收集器。本科生毕业设计42 工艺流程图 1 为每年 3 万吨环保型特种溶剂油生产装置工艺流程图，本设计设计内容为从进料开始到分离器结束这一段工艺流程，反应器、高压分离器、低压分离器、泵和换热器，并进行选型。 低 压 分 离 器反应器 分馏塔氢 气原 料 油 氢 气 、 瓦 斯产 品产 品产 品高 压 分离 器图 1 每年 3 万吨环保型高级溶剂油生产装置工艺流程图
