10万吨催化重整生产车间的工艺设计【毕业论文】.doc

1、本科毕业论文（20 届）10万 吨 催 化 重 整 生 产 车 间 的 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 毕业论文I摘 要重整是指烃类分子经过反应重新组成新的结构。催化重整是在催化剂作用下从石油轻馏分生成高辛烷值汽油组分或芳香烃的工艺过程，所副产的氢气是加氢装置用氢的重要来源。本文介绍了催化重整工艺，参照工厂的实际数据，设计了催化重整工艺流程，催化重整是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变成富含芳烃的重整汽油并副产氢气的过程。本文参照实际工厂要求和数据，结合一定的科学依据设计工艺流程，详细介绍了年产 10 万

2、吨装置的内件设置。结合物料衡算和热量衡算，主要介绍了催化重整过程中反应器的设计对催化重整反应器进行了设计，对换热器进行了的选型，筛选了催化剂的选着，布置了工艺路线的布置等。催 化 重 整 对 环 境 也 有 重 要 的 影 响 ， 因 此 设 计 时 也 需 要 确 定 和 规 划 周 边 环 境 ， 本 文 主要 参 照 国 家 标 准 和 现 实 工 艺 要 规 划 了 工 艺 环 境 。关 键 词 ： 反 应 器 ； 换 热 器 ； 工 艺 流 程ABSTRACT毕业论文IIThis paper introduces the catalytic reforming with proces

3、sed naphtha ,specifically introduces the catalytic reforming technological process.And I design the reactor、heat-exchange facility and others based on the catalytic reforming technological process.Catalytic reforming is in a certain temperature, pressure, hydrogen and catalyst in existence condition

4、, make naphtha transformed into the reforming gasoline and rich in aromatic byproduct hydrogen process.This article refer to the actual data, combined with the factory requirements and be a scientific foundation design process, introduces in detail the annual output of 100,000 tons devices within a

5、set.Mainly introduces the design of the reactor、heat-exchange facility 、the process routes and so on.The catalytic reforming also needs a good environment,so when I design I also should design the environment,this paper mainly refer to the environment legal and reality process requirement to design

6、the process.Key words: reactor;heat-exchange facility;technological process毕业论文III目 录第 一 章 前 言 .11.1 石 油 炼 制 工 程 .11.2 催 化 重 整 .11.2.1 国内外情况 .11.2.2 现 阶 常 用 的 催 化 重 整 工 艺 流 程 .21.2.3 常 用 反 应 器 轴 向 反 应 器 和 径 向 反 应 器 .31.2.4 催 化 剂 的 选 择 .51.3 课 题 的 目 的 及 意 义 .51.4 总 结 .5第 二 章 原 料 油 与 产 品 规 格 .62.1 重整原

7、料中杂质含量的限制要求 .62.2 重整催化剂 .6第 三 章 物 料 守 恒 和 热 量 守 恒 计 算 .83.1 工艺原理 .83.2 工艺路线选择和经典工艺 .93.2.1 铂铼重整工艺流程 .93.2.2 麦格纳重整工艺流程 .93.3 工艺流程 .103.4 工艺参数 .103.5 物料衡算 .121、计算重整转化率（芳烃转化率） .122、 对反应器进行物料衡算 .133.6 热量衡算 .16第 四 章 主 要 设 备 选 型 .184.1 换热器选型 .184.1.1 第一个换热器计算及选型 .184.1.2 第二个换热器计算及选型 .204.2 反应器的选择 .234.3 加

8、热炉的选择 .274.4 储存罐的选择 .28毕业论文IV第 五 章 车间设备布置设计 .305.1 设备选择的原理 .301. 满足工艺要求 .302. 设备成熟可靠 .303. 尽量采用国产设备 .305.2 关键设备一览表 .305.3 车间布置的一些原理和依据 .325.3.1 车间设备布置的原则 .325.3.2 车间设备平面布置的原则 .335.3.4 车间的立面布置原则 .33第 六 章 安 全 和 环境保护 .346.1 危险因素 .346.2 三废处理 .346.2.1 废气的处理 .346.2.2 废水的处理 .356.2.3 废渣的处理 .35【参考文献】 .35致谢 .

9、37毕业论文1第 一 章 前 言1.1 石 油 炼 制 工 程石 油 作 为 一 种 重 要 能 源 物 质 ， 在 当 今 世 界 上 具 有 极 重 要 的 战 略 地 位 ， 现 在 国 际 上许 多 矛 盾 就 是 由 于 争 夺 石 油 资 源 而 产 生 。 而 我 国 ， 油 气 资 源 尤 其 缺 乏 ， 如 何 最 大 限 度利 用 原 油 ， 成 为 科 学 工 作 者 关 注 的 焦 点 问 题 。目 前 的 石 油 炼 制 流 程 主 要 包 含 下 列 一 些 主 要 程 序 ： 常 减 压 装 置作 用 ： 原 油 加 工 的 第 一 道 工 序 将 原 油 进 行

10、 初 步 的 处 理 、 分 离 ， 为 二 次 加 工 装 置 提 供 合 格 的 原 料构 成 ： 原 料 预 处 理 、 常 压 蒸 馏 、 减 压 蒸 馏 三 部 分 有 些 装 置 还 有 ： 航 煤 脱 硫 醇 、 初 馏 塔 等部 分 加 氢 裂 化 、 加 氢 精 制 装 置作 用 ： 脱 硫 生 产 清 洁 燃 料构 成 ： 换 热 系 统 、 加 氢 装 置 、 加 热 炉 、 反 应 器 、 分 馏 塔 催 化 裂 化 装 置作 用 ： 最 为 关 键 的 二 次 加 工 工 艺构 成 ： 取 热 器 、 再 生 器 、 反 应 器 、 分 馏 系 统 、 稳 定 系 统

11、 焦 化 装 置作 用 ： 延 迟 焦 化构 成 ： 原 料 缓 冲 罐 、 加 热 炉 、 分 馏 塔 、 焦 炭 塔 催 化 重 整 装 置作 用 ： 生 产 高 辛 烷 值 汽 油构 成 ： 主 要 由 加 热 炉 、 反 应 器 、 稳 定 塔 、 分 离 器 、 压 缩 机 等 此 外 还 有 各 种 其 他 装 置1.2 催 化 重 整催 化 重 整 是 石 化 企 业 生 产 高 辛 烷 值 汽 油 组 分 和 芳 烃 的 主 要 工 艺 过 程 ,重 整 生 成 油具 有 辛 烷 值 高 和 烯 烃 含 量 低 等 特 点 ,而 且 重 整 装 置 副 产 的 氢 气 又 可

12、作 为 加 氢 装 置 用 氢 的廉 价 优 质 氢 源 ,因 此 催 化 重 整 在 炼 油 行 业 中 具 有 其 重 要 的 作 用 。 1毕业论文2美 国 UOP公 司 和 法 国 IFP公 司 催 化 重 整 技 术 比 较 先 进 ， 我 国 的 催 化 重 整 技 术 还 相 对处 于 比 较 落 后 的 发 展 前 期 。 本 部 分 我 们 将 对 工 艺 流 程 以 及 反 应 器 类 型 、 重 整 催 化 剂 的 选择 进 行 叙 述 。1.2.1 国内外情况根 据 一 份 资 料 显 示 2004 年 统 计 的 全 世 界 催 化 重 整 装 置 总 加 工 能 力

13、 是 488Mt， 其 中美 国 生 产 能 力 为 152Mt， 占 一 次 加 工 能 力 的 18.1%； 而 中 国 生 产 能 力 为 21.9Mt， 占 一次 加 工 能 力 的 7.1%。不 难 看 出 我 们 国 家 的 催 化 重 整 还 处 于 初 期 阶 段 。 长 期 以 来 世 界 的 催 化 重 整 技 术 一 直 掌握 在 美 国 UOP 公 司 和 法 国 IFP 公 司 ， 而 这 两 家 公 司 早 在 上 个 实 际 50 年 代 就 开 始 研 发 。中 国 是 在 1996 年 中 国 石 化 集 团 洛 阳 石 油 化 工 工 程 公 司 、 中 国

14、 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 石油 化 工 科 学 研 究 在 对 国 外 催 化 重 整 技 术 消 化 、 吸 收 的 基 础 上 ， 开 展 了 催 化 重 整 成 套 技 术的 研 发 。目 前 国 内 面 临 的 一 些 问 题 和 困 难 主 要 表 现 在 ： 1、 装 置 负 荷 率 偏 低 ； 2、 装 置 运 行水 平 不 够 高 ； 3、 生 产 效 率 低 。 但 是 面 临 挑 战 我 们 国 家 也 提 出 了 新 的 方 案 ， 比 如 加 快 了催 化 剂 技 术 进 步 的 步 伐 ， 采 用 ESD 系 统 ， 近 年 来 我 国 加 快 了 旧

15、 装 置 的 扩 能 改 造 工 作 ,随 着 老 装 置 的 扩 能 改 造 和 新 建 装 置 大 型 化 ,我 国 催 化 重 整 装 置 的 平 均 加 工 能 力 将 会 大 幅度 提 高 。1.2.2 现 阶 常 用 的 催 化 重 整 工 艺 流 程现 阶 段 常 用 的 工 艺 流 程 有 美 国 UOP公 司 的 铂 重 整 、 Houdny Process 公 司 的 胡 德 利重 整 、 Chevron 公 司 的 铼 重 整 、 Engdlhard and ARC 的 麦 格 纳 重 整 和 IFP 的 IFP 重整 工 艺 等 。1、 UOP公 司 铂 重 整 工 艺

16、 流 程 部 分 （ 如 图 1-1）毕业论文3图 1-1 铂 铼 重 整 装 置 工 艺 原 理 流 程UOP 公 司 的 催 化 重 整 工 艺 致 力 于 不 断 地 改 进 以 适 应 工 业 需 求 的 不 断 变 化 ， 由 于 重 整催 化 剂 、 重 整 工 艺 及 工 程 领 域 方 面 的 共 同 努 力 ， 提 高 了 重 整 工 艺 的 操 作 灵 活 性 ， 这 就 适应 了 当 前 和 将 来 工 业 的 需 要 。 目 前 已 开 工 的 UOP 铂 重 整 装 置 超 过 450 套 ， 处 理 量 在79500m3/天 以 上 。2、 法 国 IFP 公 司

17、的 重 整 流 程 部 分 图 （ 如 图 1-2）图 1-2 IFP连 续 重 整 反 应 系 统 流 程毕业论文4这 个 是 IFP 连 续 重 整 工 艺 的 一 个 新 式 的 设 计 ， 该 设 计 利 用 催 化 剂 连 续 再 生 技 术 可 使操 作 压 力 降 低 到 3.5kg cm2。 与 先 前 的 重 整 再 生 器 相 比 ， 在 较 高 辛 烷 值 炭 5 切 出 组 分和 氢 气 的 生 产 上 有 了 实 质 的 增 加 。 基 于 这 个 设 计 对 现 在 的 传 统 装 置 开 发 了 适 合 现 代 的 新的 工 艺 流 程 ,它 的 主 要 特 点

18、是 在 最 后 增 加 一 个 具 有 再 生 技 术 的 新 反 应 器 。 同 时 现 在 的 部分 以 长 循 环 周 期 低 加 工 强 度 工 作 ， 新 反 应 器 以 高 加 工 强 度 运 转 以 获 得 最 优 工 况 。此 外 还 有 多 个 公 司 的 催 化 流 程 工 艺 ， 但 是 每 个 公 司 都 有 自 己 生 产 的 主 要 产 物 ， 从 在细 节 方 面 进 行 调 整 。1.2.3 常 用 反 应 器 轴 向 反 应 器 和 径 向 反 应 器从 反 应 器 的 结 构 来 看 ， 工 业 用 重 整 反 应 器 主 要 有 轴 向 式 反 应 器 和

19、 径 向 式 反 应 器 。 他们 之 间 的 主 要 差 距 在 于 气 体 流 动 方 式 不 同 和 床 层 压 降 不 同 。1、 轴 向 反 应 器 图 如 下 ：1-合 金 钢 衬 里 ； 2-耐 热 水 泥 层 ； 3-碳 钢 壳 体 ；4- 测 温 点 ； 5-钢 丝 网 ； 6-油 气 出 口 集 合 管 ；7- 分 配 头 ； 8-惰 性 瓷 球 ； 9-催 化 剂 ；10-催 化 剂 卸 出 口油 气 出 口 处 设 有 钢 丝 网 以 防 止 催 化 剂 粉 末 被 带 出 。 入 口 处 设 有 事 故 氮 气 线 ， 反 应 器内 装 有 催 化 剂 ， 其 上 下

20、 方 均 装 有 惰 性 瓷 球 以 防 止 操 作 波 动 时 催 化 剂 床 层 跳 动 而 引 起 催 化剂 破 碎 ， 同 时 也 有 利 于 气 流 的 均 匀 分 布 。 催 化 剂 床 层 设 有 呈 螺 旋 形 分 布 的 若 干 测 温 点 ，以 便 检 测 整 个 床 层 的 温 度 分 布 情 况 ， 这 对 再 生 尤 为 重 要 。2、 径 向 反 应 器 图 如 下 ：毕业论文51-扇 形 筒 ； 2-催 化 剂 取 样 口 ； 3-催 化 剂 卸 出 口 ； 4-分 配 器5-中 心 管 罩 帽 ； 6-瓷 球 ； 7-催 化 剂 ； 8-中 心 管径 向 式 反

21、 应 器 的 压 降 比 轴 向 式 反 应 器 小 很 多 ， 这 一 点 对 连 续 重 整 装 置 尤 为 重 要 。 因此 ， 连 续 重 整 装 置 的 反 应 器 都 采 用 径 向 式 反 应 器 ， 而 且 其 再 生 器 也 是 采 用 径 向 式 的 。1.2.4 催 化 剂 的 选 择催 化 重 整 的 催 化 剂 选 择 也 很 重 要 ， 但 是 做 为 工 艺 设 计 ， 我 们 不 多 加 讨 论 ， 现 代 催 化剂 一 般 以 重 金 属 铂 等 ， 视 具 体 工 艺 设 计 为 准 。1.3 课 题 的 目 的 及 意 义石 油 资 源 在 我 们 当 今

22、 社 会 中 是 非 常 重 要 的 ， 但 是 我 们 人 类 对 于 石 油 的 利 用 率 相 对 来说 还 是 比 较 低 的 ， 根 据 一 份 资 料 显 示 ， 人 类 可 能 在 未 来 的 50 年 里 消 耗 光 地 球 的 已 发现 的 石 油 储 量 。 而 汽 油 柴 油 作 为 我 们 主 要 的 交 通 消 耗 燃 料 ， 主 要 是 从 石 油 炼 制 当 中 获 得的 ， 在 此 工 艺 流 程 中 ， 催 化 重 整 是 获 得 汽 油 的 关 键 途 径 。 目前我国炼油工业正面临着汽油消耗量激升和环保法规日趋严格的挑战, 生产符合环保标准的汽油成为了当代

23、催化重整的主要目的，发展催化重整可以改善汽油的组成结构，使辛烷值提高，还可以提供大量的芳烃和氢气。10 万 吨 催 化 重 整 生 产 车 间 的 工 艺 设 计 工 作 的 参 与 和 完 成 将 会 对 我 的 专 业 素 养 有 一 个质 的 提 升 ， 比 如 对 化 工 设 备 内 件 的 设 计 标 准 的 熟 悉 ， 化 工 设 备 设 计 思 路 的 开 拓 ， 设 备 设计 方 面 经 验 的 养 成 以 及 CAD 制 图 能 力 。 另 外 ， 从 这 次 毕 业 设 计 中 我 也 能 学 到 设 计 工 作 的流 程 与 分 工 ， 以 及 了 解 化 工 设 备 设 计 领 域 的 情 况 。 这 一 切 无 疑 对 我 日 后 的 发 展 有 着 举 足轻 重 的 作 用 。1.4 总 结综 上 所 述 可 知 ， 催 化 重 整 工 艺 技 术 虽 然 已 经 工 业 化 ， 但 是 人 们 并 没 有 放 弃 对 催 化 剂和 工 艺 的 继 续 研 究 开 发 。