1、本科毕业论文（20 届）3万吨/年环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置分馏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2摘要本课题是 3 万吨/年环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置分馏系统工艺设计。分馏系统设计主要采用常压塔分馏，原料油经加氢后进入分馏塔后分离出 6 号抽提溶剂油、120 号橡胶溶剂油、200 号油漆溶剂油三种产品。经物料衡算，热量衡算,气液相负荷分布计算，塔体计算，塔内部的工艺计算以及水力学验算,绘制出带控制点的工艺流程图和装配图。设计共用了 30 块塔板，塔高：24.781m；塔径：1.8m；板间距：0.
2、8m。关键词 溶剂油； 分馏塔设计。 本科生毕业设计3AbstractThis design is 30 thousands tons / year of environmentally friendly solvents with low boiling point high low aromatic oil distillation plant process design system.The main use of atmospheric distillation tower system fractionation, fuel oil by hydrogenation, fracti
3、onation tower separated into isolated oil # 6, oil # 120, oil # 200 three products. And then by the material balance, heat balance, gas phase load distribution calculation, calculation of the tower and the tower-house process calculation, with control points to draw process flow diagrams and assembl
4、y drawings.The design shares the 30 tray, tower height: 24.781m; column diameter: 1.8m; plate distance: 0.8m.Key words Solvent oil; fractionation tower design.本科生毕业设计4目 录中英文摘要 .11、 前言.52、产品工艺流程.73、 工艺计算及说明.73.1 设计数据.73.1.1 已知数据.73.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据.83.2 常压塔工艺计算 .93.2.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算.93.2.2 物料衡算
5、.133.2.3 确定塔板数和气提用量 .143.2.4 操作压力.153.2.5 蒸馏塔各点温度.163.3 溢流堰及降液管的决定 .183.3.1 决定液体在塔板上的流动型式.183.3.2 决定溢流堰.183.3.3 溢流堰高度及塔板上清夜层高度的决定 .183.3.4 液体在降液管的停留时间及流速 .193.4 开孔率及浮阀数的计算 .193.4.1 浮阀的选取.193.4.2 开孔率及浮阀数计算.194、塔的主体设计.214.1 全塔气液相负荷分布 .224.2 塔板的操作条件 .254.3 塔 板 间 距 初选 .264.4 塔径初算.264.4.1 计算塔板气相 空间截面积上最大
6、的允许气体速度 .264.4.2 适宜的气体操 作速度 .274.4.3 计算气相空间截面积 .27本科生毕业设计54.4.4 计 算 降 液 管 内 液 体 流 速 .274.4.5 计 算 降 液 管 面 积 .274.4.6 采 用 塔 径 及 相 应 的 设 计 空 塔 气 速 .275、塔的内部工艺结构.285.1 板式塔的内部工艺结构 .285.1.1 塔 顶 .285.1.2 进 口 .285.1.3 抽 出 盘 及 出 口 .295.1.4 人 孔 .295.1.5 塔 底 .295.1.6 塔 群 .295.1.7 封 头 .305.2 塔高 H.306、 泵的选型.317、
7、设备一览表.328、工程预算.339、 致谢.3410、 参考文献.35本科生毕业设计61 前言溶剂油是五大类石油产品之一，顾名思义即为作为溶剂使用的石油产品。溶剂油的用途十分广泛，其中用量最大的为涂料溶剂油（俗称油漆溶剂油） ，另外在印刷油墨、皮革、杀虫剂、农药、橡胶、化妆品、化工、医药以及电子部件的清洗方面也都有广泛用途。由于溶剂油使用后大部分挥发到大气中，造成环境污染，同时溶剂油中的芳烃类成分还会对人体造成危害。因此现在对环保型低沸点低芳烃高级溶剂油的研究生产更显得的重要。据统计，市场上销售的溶剂油有 200 多种 1。近年来，随着人们环保意识增强，生产技术的不断进步，各生产厂家又开发出
8、不同牌号附加值较高的新产品，以满足人们更多的需求。1、关于高级溶剂油国内外的研究与生产状况1.1 国外溶剂油生产概况国外溶剂油产品种类齐全，生产主要集中在几个世界著名的石油公司，例如埃克森和壳牌公司其溶剂油生产都以直馏汽油为原料，经加氢脱芳烃脱硫精制后通过精密分馏而得，其产品芳烃含量和硫含量都很低具有低毒，无味的特点 2。1.2 国内溶剂油生产概况我国生产石油烃类溶剂油的原料主要有三种：催化重整抽余油、油田稳定轻烃和直馏汽油 3。国内溶剂油市场中，以油田稳定轻烃和直馏汽油生产的溶剂油由于芳烃含量较高，需经脱芳烃精制后才能得到合格产品；以催化重整抽余油生产的比其他两种稍好。国内目前生产的牌号按国
9、标生产的主要有 2 号洗涤溶剂油，6 号抽提油，120 号橡胶溶剂油和 200 号油漆溶剂油；按石化行业标准生产的橡胶工业用溶剂油、油漆工业用溶剂油、航空洗涤溶剂油；还有一些根据用户特殊要求制定企业标准生产的小批量特殊溶剂油 4。国内生产的溶剂油在品质以及种类相比国外还有一定的差距。生产溶剂油的原料不同，其产品溶剂油的比例差别较大和溶剂油中的芳烃和硫含量差别较大。由于原料的来源不同，溶剂油产品的质量特别是其中的硫含量和芳烃含量差别较大。高级溶剂油在我国的生产和应用被社会广泛认可，也越来越被人们重视。这类溶剂油在产品细化和专业化应用方面已逐步展开，但是市场目前明显没有做大，发展相对比较缓慢，在专
10、业化应用方面缺少统一标准，环保要求执行并不严格。2、高级溶剂油的发展前景为提高现有溶剂油生产装置的经济效益，必须开发芳烃和硫含量低的特种溶剂油和部分单体烃，提高产品的技术含量和附加值，在激烈的市场竞争中始终占据主动。目前溶剂油品种正在向低芳烃、低硫、低毒、无味的环保型溶剂油方向发展。这种溶剂油芳烃的含量低，对环境的污染小，国内的需求量比较大，所以具有很大的市场。本科生毕业设计73、设计的目的及意义随着我国环保要求的日益严格，生产技术的不断进步以及其他产品对溶剂油性能要求的提高，环保型低沸点低芳烃高级溶剂油已逐渐成为溶剂油市场的主流产品。为提高生产的经济效益，必须开发芳烃和硫含量低的高级溶剂油，
11、提高产品的技术含量和附加值，在激烈的市场竞争中始终占据主动。溶剂油品种正在向环保型低芳烃、低硫、低毒、无味的方向发展。本课题主要是来研究其中的分馏步骤来得到高级溶剂油的产品。首先是要确定进入分馏系统中的原料，原料中的物质，物性，和流量等进行一些考虑和研究。然后对分馏系统中的一些设计进行改进来提高产品的质量。本课题为 3 万吨/年环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置分馏系统工艺设计。由于环保型低沸点低芳烃高级溶剂油和目前市场上普通溶剂油的差异，所以在原料和产品的生产上也存在的不同之处。本科生毕业设计82 产品工艺流程根据设计的工艺流程及设备，绘制出环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置工艺流程简图
12、，见图2.1。 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2.1：环保型低沸点低芳烃高级溶剂油生产装置工艺流程简图采用直馏汽油为原料，经过高压加氢工艺生产环保型低沸点低芳烃溶剂油，然后通过脱氢处理后进行分离，按组分进行分离。开工时间8000小时/年。本科生毕业设计93 工艺计算及说明 3.1 设计数据 3.1.1 已知数据 1）原料类型：直馏汽油（1#油、2#油、3#油按3:2:5比例混合） 2）处理量： 3万吨/年 3）操作时间：8000小时/年4）汽提蒸汽：400，0.3MPa（绝压） 3.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据 参考
13、石油炼制工程大庆原油直馏汽油的性质见表3.1。表3.1：大庆原油直馏汽油的性质沸点范围/ 45115 60130 初馏点130 初馏点200占原料质量分数/ % 2.98 4.07 4.26 9.38密度 （20）/ g cm-3 0.7102 0.7241 0.7109 0.743910% 80 92 75 9450% 92 105 96 127馏程/ 90% 110 126 136 196酸度/mgKOH 100mL-1 0.9 1.1硫含量 /% 0.009 0.02砷含量 /g g-1 0.163 实际胶质 0烷烃 54.64 51.19 56.2 环烷烃 42.89 45.44 41
14、.7 族 组 成 （ 质 量 分 数 ） /%芳烃 1.47 3.37 2.1 辛烷值/（MON） 37本科生毕业设计10参考石油炼制工程原料油平衡蒸发数据见表3.2。表3.2：原料油平衡蒸发数据回收率(体积分数)/ % 0 10 30 50 70 90 100恩氏蒸馏数据/ 50 59 64 69 79 110 145平衡蒸发温度/ 51.5 54.5 58.5 62 66 83 96参考石油炼制工程产品的恩氏蒸馏数据见表3.3。表3.3：产品的恩氏蒸馏数据产 品 沸点范围/ 密度/g cm-3 恩 氏 蒸 馏 数 据/名 称 比重指数 初 10% 30% 50% 70% 90% 终1#产品
15、 5085 0.7340 62.6 50 58 64 70 73 80 852#产品 75110 0.7369 61.8 88 89 93 97 100 104 1103#产品 100145 0.7399 61.0 113 116 122 128 132 140 1453.2 常压塔工艺计算 3.2.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 此工艺操作没有超过246，所以用API 1987法从恩氏蒸馏曲线转换为实沸点曲线，且此法不需要进行热裂化修正 5。公式如下（3-67.491.5986bDTBPtat1） 式中： - 常压TBP的温度/TBPt- 常压D86 的温度/86Da，b - 随馏出体积分数变化的常数其数值见表3.4。表3.4：常数a,b的值体积分数 0%5% 10% 30% 50% 70% 90% 95%100%a 0.916668 0.5277 0.7249 0.89303 0.87051 0.948975 0.80079b 1.001858 1.090011 1.042533 1.017560 1.02259 1.010955 1.03549
