原油常減壓蒸餾課程設(shè)計(jì)書(shū).doc

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目錄

第一章    總論

1.1概述……………………………………………………………………………………………………3

1.1.1設(shè)計(jì)方案……………………………………………………………………………………………3

1.1.2 生產(chǎn)規(guī)�！�…………………………………………………………………………………………3

1.1.3 工藝技術(shù)路線………………………………………………………………………………………4

1.1.4工藝技術(shù)特點(diǎn)………………………………………………………………………………………4

1.2文獻(xiàn)綜述………………………………………………………………………………………………4

1.2.1常減壓蒸餾技術(shù)現(xiàn)狀………………………………………………………………………………4

1.3.設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)…………………………………………………………………………………………5

1.4主要原材料……………………………………………………………………………………………5

1.5其他……………………………………………………………………………………………………5

1.5.1交通運(yùn)輸……………………………………………………………………………………………5

1.5.2節(jié)能措施……………………………………………………………………………………………6

第二章  工藝流程設(shè)計(jì)

2.1原料油性質(zhì)及產(chǎn)品性質(zhì)………………………………………………………………………………7

2.1.1原料油性質(zhì)…………………………………………………………………………………………7

2.1.2產(chǎn)品性質(zhì)……………………………………………………………………………………………7

2.2. 工藝流程……………………………………………………………………………………………8

2.2.1工藝流程……………………………………………………………………………………………8

2.3 塔器結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………………………………9

2.4環(huán)保措施………………………………………………………………………………………………9

2.4.1污染源分析…………………………………………………………………………………………9

2.4.2廢氣處理……………………………………………………………………………………………10

2.4.3廢水處理……………………………………………………………………………………………10

2.4.4噪聲防護(hù)……………………………………………………………………………………………11

第三章   工藝計(jì)算

3.1 原料及產(chǎn)品的有關(guān)參數(shù)的計(jì)算………………………………………………………………………13

3.2 工藝流程的確定根據(jù)與流程的敘述…………………………………………………………………15

3.2.1 切割方案及性質(zhì)……………………………………………………………………………………15

3.2.2  物料平衡…………………………………………………………………………………………15

3.2.3 汽提蒸汽用量………………………………………………………………………………………17

3.2.4  操作壓力…………………………………………………………………………………………17

3.2.5  汽化段溫度………………………………………………………………………………………18

3.3蒸餾塔各點(diǎn)溫度核算…………………………………………………………………………………20

3.3.1塔底溫度……………………………………………………………………………………………20

3.3.2塔頂及各側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配…………………………………………………………20

3.3.3側(cè)線及塔頂溫度的校核……………………………………………………………………………21

3.4全塔汽、液負(fù)荷衡算…………………………………………………………………………………23

第四章 常壓蒸餾塔尺寸計(jì)算

4.1塔徑的計(jì)算……………………………………………………………………………………………34

4.1.1塔徑的初算…………………………………………………………………………………………34

4.1.2計(jì)算出Wmax后再計(jì)算適宜的氣速Wa……………………………………………………………34

4.1.3計(jì)算氣相空間截面積………………………………………………………………………………35

4.1.4降液管內(nèi)流體流速Vd………………………………………………………………………………35

4.1.5計(jì)算降液管面積 ……………………………………………………………………………………35

4.1.6塔橫截面積Ft的計(jì)算………………………………………………………………………………35

4.1.7采用的塔徑D及空塔氣速W…………………………………………………………………………35

4.2塔高的計(jì)算……………………………………………………………………………………………36

第五章   水力學(xué)衡算

5.1塔板布置，浮閥、溢流堰及降液管的計(jì)算…………………………………………………………37

5.2塔的水力學(xué)計(jì)算………………………………………………………………………………………38

5.2.1塔板總壓力降………………………………………………………………………………………38

5.2.2霧沫夾帶……………………………………………………………………………………………38

5.2.3泄漏…………………………………………………………………………………………………39

5.2.4淹塔…………………………………………………………………………………………………40

5.2.5降液管超負(fù)荷………………………………………………………………………………………40

5.2.6適宜操作區(qū)和操作線………………………………………………………………………………40

5.2.7適宜操作區(qū)示意圖…………………………………………………………………………………42

第六章  車(chē)間平面布置

6.1 車(chē)間平面布置方案……………………………………………………………………………………43

6.2 車(chē)間平面布置圖………………………………………………………………………………………43

6.2.1 CAD繪圖（見(jiàn)附圖）………………………………………………………………………………43

6.2.2 工藝條件……………………………………………………………………………………………43

6.3 常壓蒸餾塔裝配圖（見(jiàn)附圖）………………………………………………………………………44

6.4 工藝流程圖（見(jiàn)附圖）………………………………………………………………………………44

6.5 主要塔器圖（見(jiàn)附圖）………………………………………………………………………………44

第七章   結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………45

第八章  參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………45

第一章    總論

1.1概述

石油是一種主要由碳?xì)浠�合物組成的復(fù)雜混合物。石油中的烴類(lèi)和非烴類(lèi)化合物，相對(duì)分子質(zhì)量從幾十到幾千，相應(yīng)的沸點(diǎn)從常溫到500度以上，分子結(jié)構(gòu)也是多種多樣。不同油區(qū)所產(chǎn)的原由在性質(zhì)上差別較大，不同組成的原油表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同，而不同的化學(xué)組成及物理性質(zhì)對(duì)原油的使用價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益都有影響。

石油不能直接作汽車(chē)、飛機(jī)、輪船等交通運(yùn)輸工具發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，必須經(jīng)過(guò)各種加工過(guò)程，才能獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品。人們根據(jù)對(duì)所加工原油的性質(zhì)、市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求、加工技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性，以及經(jīng)濟(jì)效益等諸方面的分析、制訂合理的加工方案。原油常減壓蒸餾是常用基本的加工方案。

石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學(xué)工業(yè)原料，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和社會(huì)發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。

石油煉制加工方案，主要根據(jù)其特性、市場(chǎng)需要、經(jīng)濟(jì)效益、投資力度等因素決定。石油煉制加工方案大體可以分為三種類(lèi)型：

（1）燃料型   主要產(chǎn)品是用燃料的石油產(chǎn)品。除了生產(chǎn)部分重油燃料油外，減壓餾分油和減壓渣油通過(guò)各種輕質(zhì)化過(guò)程轉(zhuǎn)化為各種輕質(zhì)燃料。

（2）燃料－潤(rùn)滑油型   除了生產(chǎn)燃料的石油產(chǎn)品外，部分或大部分減壓餾分油和減壓渣油還用于生產(chǎn)各種潤(rùn)滑油產(chǎn)品。
    （3）燃料－化工型   除了生產(chǎn)燃料產(chǎn)品外，還生產(chǎn)化工原料和化工產(chǎn)品。原油經(jīng)過(guò)常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質(zhì)不同，這些餾分有的可直接作為產(chǎn)品，有的需要進(jìn)行精制或加工。將常壓塔底油進(jìn)行減壓蒸餾，等到的餾分視其原油性質(zhì)或加工方案不同，可以作裂化（熱裂化、催化裂化、加氫裂化等）原料或潤(rùn)滑油原料油原料，也可以作為乙烯裂解原料。減壓塔底油可作為燃料油、瀝青、焦化或其它渣油加工（溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等）的原料。

1.1.1設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)一套年處理量為360萬(wàn)噸大港原油加工裝置，由于原料中輕組分不多，所以原油蒸餾裝置采用二段汽化，設(shè)計(jì)常壓塔，減壓塔。設(shè)計(jì)中采用水蒸氣汽提方式, 并確定汽提水蒸汽用量;由于浮閥塔操作彈性大，本設(shè)計(jì)采用浮閥塔。

原油蒸餾在煉油廠是原油首先要通過(guò)的加工裝置。一般包括預(yù)處理系統(tǒng)（原油電脫鹽）、常壓分餾系統(tǒng)、減壓分餾系統(tǒng)、注劑系統(tǒng)、輕烴回收系統(tǒng)（加工輕質(zhì)原油且達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模時(shí)一般設(shè)置輕烴回收系統(tǒng)）等。常壓蒸餾就是在常壓下對(duì)原油進(jìn)行加熱、氣化、分餾和冷凝。如此得到各種不同沸點(diǎn)范圍的石油餾分。常減壓蒸餾是指在常壓和減壓條件下，根據(jù)原油中各組分的沸點(diǎn)不同，把原油“切割”成不同餾分的工藝過(guò)程。

1.1.2生產(chǎn)規(guī)模

規(guī)模原油處理量360萬(wàn)噸/年。按年開(kāi)工8000小時(shí)計(jì)，即處理量為450000kg/h。

1.1.3工藝技術(shù)路

大港原油屬于低硫環(huán)烷─中間基原油。

煤油具有相當(dāng)好的揮發(fā)性能，比較高的閃點(diǎn)，適宜的粘度等特性，是一種優(yōu)良的有機(jī)溶劑，有著廣泛的應(yīng)用前景，但是，直餾煤油和一般的加氫煤油芳烴含量都較量，氮的非烴化合物也很多，致使在使用過(guò)程中，不僅使人感到有不舒服的臭味，還對(duì)人體有害。

在應(yīng)用上，煤油餾分除用作噴氣燃料、特種溶劑油、燈用煤油以外，還有很大一部分作為鋁軋油基礎(chǔ)油使用。由于鋁軋制在冷卻、潤(rùn)滑和改善鋁制品表面光潔度等方面都極其重要的作用，因此，隨著鋁加工業(yè)的迅猛發(fā)展，鋁軋制油的用量越來(lái)越大。鋁軋制油除應(yīng)用具有餾分范圍窄、飽和烴含量高、閃點(diǎn)高的特點(diǎn)外，還要求具有較低的硫含量和芳烴含量。煤油加氫工藝是生產(chǎn)高檔鋁軋制油最有效的工藝手段，該工藝主要是對(duì)其進(jìn)行深度脫硫、脫氮和脫芳烴。采用加氫法生產(chǎn)無(wú)味煤油、鋁軋制油，有著其它方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。首先是產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高，其中產(chǎn)品芳烴含量小于0.1%；其次是不產(chǎn)生酸渣、堿渣等污染物，屬于環(huán)境友好工藝。

特種油品精餾與一般的煉油裝置不同，餾分窄分餾精度要求高，產(chǎn)品的種類(lèi)繁多，生產(chǎn)操作完全由市場(chǎng)決定，操作靈活要求非常高，根據(jù)產(chǎn)品方案要求，分餾部分采用雙分餾塔多側(cè)線抽出，其中第二分餾塔為減壓操作，滿(mǎn)足不同產(chǎn)品分割及質(zhì)量要求。

1.1.4工藝技術(shù)特點(diǎn)

由于裝置規(guī)模較小，在保證安全平衡生產(chǎn)的前提下，盡量簡(jiǎn)化工藝流程和自動(dòng)控制系統(tǒng)，以節(jié)省工程投資。

反應(yīng)部分采用冷高壓分離流程。

分餾部分設(shè)置兩臺(tái)分餾塔，其中第二分餾塔為減壓操作，兩臺(tái)分餾塔產(chǎn)品側(cè)線抽出及塔底均設(shè)重沸器，塔內(nèi)裝填高效規(guī)整填料，確保分餾精度。

設(shè)置熱載體回執(zhí)系統(tǒng)，熱載體作為塔底重沸器熱源。

1.2.文獻(xiàn)綜述

1.2.1常減壓蒸餾技術(shù)現(xiàn)狀

①?lài)?guó)外蒸餾裝置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

煉油傳廠的大型化是提高其勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗和物耗的一項(xiàng)重要措施。按2004年一月底的統(tǒng)計(jì)，全世界共有717座煉油廠，總加工能力4103Mt/a。其中加工能力在10Mt/a以上的煉油廠126座，分散在34個(gè)國(guó)家和地區(qū)，有16座加工能力在20Mt/a以上�，F(xiàn)在單套蒸餾裝置一般都在5Mt/a以上，不少裝置已達(dá)到10Mt/a�，F(xiàn)在最大的單套蒸餾裝置處理量為15Mt/a。

整體蒸餾裝置將原油分為：常壓渣油、含蠟餾分油、中間餾分油和石腦油組分。常壓部分出常壓渣油、中間餾分和石腦油以下的餾分。中間餾分在加氫脫硫分餾塔中分餾煤油、輕、重柴油，常壓渣油進(jìn)入高真空減壓蒸餾，分餾出的蠟油作為催化裂化裝置和加氫裂化裝置的原料。整體蒸餾裝置可以節(jié)省投資30％左右。

電脫鹽方面：以Petrolite和Howe-Beaket二公司的專(zhuān)利技術(shù)較為先進(jìn)。Howe-Beaket技術(shù)主要為低速脫鹽，Petrolite已在低速脫鹽的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了高速電脫鹽。

塔內(nèi)件方面：以Koch-Glitcsh、Sulzer和Norton為代表，擁有較先進(jìn)的專(zhuān)利技術(shù)，公司開(kāi)發(fā)出了SuperFRAC I.SuperFRACV高效塔盤(pán)和Gempak填料，Sulzer在原有Mellapak填料的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了Mllapakplus和Optiflow高效填料。

產(chǎn)品質(zhì)量方面，國(guó)外蒸餾裝置典型的產(chǎn)品分餾精度一般為：石腦油和煤油的脫空度ASTM D86(5%-95%)13℃；煤油和輕柴油的脫空度ASTM  D86(5%-95%)-20℃；輕蠟油與重蠟油的脫空度ASTM  D1160(5%-95%)5℃，潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油也基本滿(mǎn)足窄餾分、淺顏色。

②國(guó)內(nèi)蒸餾裝置技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)蒸餾裝置規(guī)模較小，大部分裝置處理能力為2.5Mt/a，僅有幾套裝置的加工能力超國(guó)4.5Mt/a。我國(guó)蒸餾裝置的總體技術(shù)水平與國(guó)外水平相比，在處理能力、產(chǎn)品質(zhì)量和撥出率方面存在較大的差距。最近幾年，隨著我國(guó)煉油工業(yè)的發(fā)展，為縮短與世界先進(jìn)煉油廠的差距，我國(guó)新建蒸餾裝置正向大型化方向發(fā)展，陸續(xù)建成了鎮(zhèn)海、高橋8Mt/a及西太平洋10Mt/a等大型化的蒸餾裝置等，其中高橋?yàn)闈?rùn)滑油型大型蒸餾裝置，擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。

我國(guó)蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大，如中石化有些煉油廠常頂和常一線能夠脫空，但尚有40%的裝置常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過(guò)10℃，最多重疊達(dá)86℃。多數(shù)裝置常二線與常三線恩氏蒸餾餾程重疊15℃以上，實(shí)沸點(diǎn)重疊則超出25℃。潤(rùn)滑油餾分切割也同國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距，主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的發(fā)揮及中質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的殘?zhí)肌㈩伾�和安定性等方面存在差距較大。

1.3.設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)

設(shè)計(jì)任務(wù)有指導(dǎo)教師指定課題

1.4.主要原材料

主要原材料是大港原油，其屬低硫環(huán)烷─中間基原油。

1.5.其他

1.5.1交通運(yùn)輸

本裝置設(shè)在廣東**石化工業(yè)區(qū)，相關(guān)設(shè)施及公用工程非常完善，原料、產(chǎn)品及廢渣方便快捷地輸送。

1**石化工業(yè)區(qū)內(nèi)交通便利，汕茂鐵路與京廣、京九鐵路相連，河茂鐵路與柳湛鐵路相連，正在建設(shè)的洛湛鐵路通過(guò)**，使**與華南、華北腹地相接起來(lái)。

2**有發(fā)達(dá)的公路網(wǎng)，325國(guó)道與高水一級(jí)公路連通。廣湛高速已全線通車(chē)，**到湛江機(jī)場(chǎng)1小時(shí)車(chē)程，**至廣州3小時(shí)車(chē)程，**至重慶高速公路已建成通車(chē)。

3**港是國(guó)家一類(lèi)對(duì)外開(kāi)放口岸，距香港202海里，距澳門(mén)184海里，現(xiàn)有水東、博賀和北山嶺3個(gè)港區(qū)，已建成500噸級(jí)以上碼頭11個(gè)，其中萬(wàn)噸以上4個(gè)，年吞吐能力1759萬(wàn)噸。其中，博賀新港區(qū)已建成25萬(wàn)噸級(jí)單點(diǎn)系泊碼頭、85萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐可以用十分低廉的成本建成30萬(wàn)噸級(jí)碼頭泊位4個(gè)，20-25萬(wàn)噸級(jí)碼頭泊位4個(gè)，10萬(wàn)噸級(jí)碼頭泊位10個(gè)，5萬(wàn)噸級(jí)及以下碼頭泊位71個(gè)，總計(jì)89個(gè)深水泊位，形成的港口吞吐能力可達(dá)3億噸。

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gianluigib

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