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万吨常减压蒸馏课程设计 课程设计说明书 设计名称：化工专业课程设计 题目：460万吨/年原油常减压蒸馏装置 常压分馏塔工艺设计 学生：学号： 班别： 专业： 指导教师： 日期：2022 年9 月22 日 设计任务书 2022 年9 月1 日批准 系主任谢颖 发给学生 1.设计题目: 原油常减压蒸馏装置工艺设计 2. 学生完成全部设计之期限: 2022 年9 月22 日 3. 设计之原始数据: (另给) 4. 计算及说明部分内容: (设计应包括的项目) 一、总论 1概述；2文献综述；3设计任务依据；4主要原材料；5其他 二、工艺流程设计 1. 原料油性质及产品性质； 2. 工艺流程； 3. 塔器结构；4环保措施 三、常压蒸馏塔工艺计算 1. 工艺参数计算； 2. 操作条件的确定； 3. 蒸馏塔各点温度核算； 4. 蒸馏塔汽液负荷计算 四、常压蒸馏塔尺寸计算 1. 塔径计算； 2. 塔高计算 五、常压蒸馏塔水力学计算* 六、车间布置设计* 1. 车间平面布置方案； 2. 车间平面布置图； 3. 常压蒸馏塔装配图 七、参考资料 5. 绘图部分内容: (明确说明必绘之图) (1) 原油常减压蒸馏装置工艺流程图 (2) 主要塔器图 (3) 常压蒸馏塔汽液负荷分布图 (4) 常压蒸馏塔装配图 6. 发出日期: 2022 年9 月 1 日 设计指导教师: 完成任务日期: 2022 年9 月日 学生签名: 石油化工生产技术课程设计 原油常减压蒸馏装置工艺设计基础数据 1、原油的一般性质 大庆原油，20 4 d= 0.8587；特性因数K=12.3 2、原油实沸点蒸馏数据 表1 大庆原油实沸点蒸馏及窄馏分性质数据 馏分号沸点范围 / 占原油(质)/% 密度 (20) /g·cm-3 运动粘度/ mm2·s-1 凝点 / 闪点 (开)/ 折射率 每馏分累计205010020 D n70 D n 1 初11 2 2.98 2.98 0.7108 1.3995 2 112156 3.15 6.1 3 0.7461 0.89 0.6 4 1.4172 3 156195 3.22 9.35 0.7699 1.27 0.89 -65 1.4350 4 19522 5 3.25 12.60 0.7958 2.03 1.2 6 -41 78 1.4445 5 225257 3.40 16.00 0.8092 2.81 1.63 -24 1.4502 6 257289 3.40 19.46 0.8161 4.14 2.26 -9 125 1.4560 7 289313 3.44 22.90 0.8173 5.93 3.01 4 1.4565 8 313335 3.37 26.27 0.8264 8.33 3.84 1.73 13 157 1.4612 9 335355 3.45 29.72 0.8348 4.99 2.07 22 1.4450 10 355374 3.43 33.15 0.8363 6.24 2.61 29 184 1.4455 11 374394 3.35 36.50 0.8396 7.70 2.86 34 1.4472 12 394415 3.55 40.05 0.8479 9.51 3.33 38 206 1.4515 13 415435 3.39 43.44 0.8536 13.3 4.22 43 1.4560 14 435456 3.88 47.32 0.8686 21.9 5.86 45 238 1.4641 15 456475 4.05 51.37 0.8732 7.05 48 1.4675 16 475500 4.52 55.89 0.8786 8.92 52 282 1.4697 17 500525 4.15 60.04 0.8832 11.5 55 1.4730 渣油>525 39.96 100.0 0.9375 41 3、产品方案及产品性质 表2 产品产率及其性质 产品沸点范围产率相对密度恩氏蒸馏数据, 名称%(重) 20 4 d初10% 30% 50% 70% 90% 终 重整原料初130 4.26 0.7109 52 75 84 96 112 136 150 航空煤油130230 9.4 0.7782 142 162 180 192 205 228 243 轻柴油230320 13.5 0.8406 225 238 255 262 270 288 312 重柴油320350 5.7 0.8450 307 324 329 331 342 359 385 重油>350 67.2 0.9200 4. 设计处理量: 250+学号×10万吨/年, 开工：8000小时/年。 5. 汽提水蒸汽采用过热水蒸汽: 420, 0.3MPa(表) 6. 可采用二段汽化流程，设3个中段循环回流; 过汽化油为24(重)。 7. 按时完成设计，交电子版和纸质版以及手稿。 目录 第一章：总论 . 7文档收集自网络，仅用于个人学习 11概述 . 7文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.1设计基础 . 7文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.2 生产规模 . 8文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.3 工艺技术路线 . 8文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.4工艺技术特点 . 9文档收集自网络，仅用于个人学习 1.2文献综述: . 9文档收集自网络，仅用于个人学习 1.2.1常减压蒸馏技术现状 . 9文档收集自网络，仅用于个人学习 1.3 课程设计任书 . 10文档收集自网络，仅用于个人学习 第二章工艺简述 . 13文档收集自网络，仅用于个人学习 2.1 原料油性质及产品性质 . 14文档收集自网络，仅用于个人学习 2.1.1 原油的一般性质 . 14文档收集自网络，仅用于个人学习 2.1.2 原油实沸点蒸馏数据 . 14文档收集自网络，仅用于个人学习 2.1.3 原油平衡蒸发数据 . 14文档收集自网络，仅用于个人学习 2.1.4产品性质 . 14文档收集自网络，仅用于个人学习 2.2大庆原油加工方案 . 15文档收集自网络，仅用于个人学习 2.3 工艺流程设计 . 16文档收集自网络，仅用于个人学习 2.4 塔器结构 . 17文档收集自网络，仅用于个人学习 2.5 环保措施 . 17文档收集自网络，仅用于个人学习 2.4.1污染源分析 . 17文档收集自网络，仅用于个人学习 2.4.2废气处理 . 18文档收集自网络，仅用于个人学习 2.4.3废水处理 . 18文档收集自网络，仅用于个人学习 2.4.4噪声防护 . 19文档收集自网络，仅用于个人学习 第三章：原料及产品的有关参数的计算 . 20文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1工艺参数计算 . 20文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.1体积平均沸点 体 t . 20文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.2恩氏蒸馏90%10%斜率 . 20文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.3立方平均沸点 . 20文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.4中平均沸点 . 21文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.5相对密度d15.6 . 21文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.6特性因数K 、相对分子质量M . 21文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.7平衡蒸发温度 . 21文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.8临界温度和临界压力 . 22文档收集自网络，仅用于个人学习 3.1.9 焦点温度和焦点压力 . 22文档收集自网络，仅用于个人学习 3.2.0 切割方案及性质 . 22文档收集自网络，仅用于个人学习 3.2.1原油和产品的有关性质参数计算汇总 . 23文档收集自网络，仅用于个人学习 3.2.2 物料平衡 . 24文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3操作条件的确定 . 24文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3.1汽提蒸汽用量 . 24文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3.2操作压力 . 27文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3.3 汽化段温度. 28文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3.4塔底温度. 31文档收集自网络，仅用于个人学习 3.3.5 塔顶及各侧线温度的假设与回流热分配. 31文档收集自网络，仅用于个人学习 3.4蒸馏塔各点温度核算. 33文档收集自网络，仅用于个人学习 3.4.1重柴油抽出板温度校核. 33文档收集自网络，仅用于个人学习 3.4.2 轻柴油抽出板校核和煤油抽出板温度. 35文档收集自网络，仅用于个人学习 3.4.3煤油抽出板温度校核. 37文档收集自网络，仅用于个人学习 3.4.4塔顶温度的校正. 38文档收集自网络，仅用于个人学习 3.6 作全塔汽液相负荷分布图. 53文档收集自网络，仅用于个人学习第四章：常压蒸馏尺寸计算. 56文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1 塔的直径的计算. 56文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.1塔径的初算. 56文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.2计算适宜的气速Wa . 57文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.3 计算气相空间截面积. 57文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.4 降液管内流体流速, Vd . 57文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.5计算降液管面积. 58文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.6塔横截面积Ft的计算. 58文档收集自网络，仅用于个人学习 4.1.7采用的塔径D及空塔气速W . 58文档收集自网络，仅用于个人学习 4.2塔高的计算. 58文档收集自网络，仅用于个人学习 4.3 塔板布置, 浮阀丶溢流堰及降液管的计算参照塔的工艺计算P131137,59文档收 集自网络，仅用于个人学习 4.3.1浮阀型式：. 59文档收集自网络，仅用于个人学习 4.3.2 临界阀孔流速. 59文档收集自网络，仅用于个人学习 4.3.3开孔率. 59文档收集自网络，仅用于个人学习 4.3.4 浮阀数. 59文档收集自网络，仅用于个人学习 4.3.5溢流堰. 60文档收集自网络，仅用于个人学习第五章：常压蒸馏塔水力计算. 60文档收集自网络，仅用于个人学习 5.1塔板总压力降. 60文档收集自网络，仅用于个人学习 5.2 雾沫夹带. 61文档收集自网络，仅用于个人学习 5.3泄漏. 62文档收集自网络，仅用于个人学习 5.4淹塔. 62文档收集自网络，仅用于个人学习 5.5 降液管超负荷. 63文档收集自网络，仅用于个人学习 5.6适宜操作区和操作线. 63文档收集自网络，仅用于个人学习 5.6.1 泄漏线. 66文档收集自网络，仅用于个人学习 5.6.2 降液管超负荷界线. 66文档收集自网络，仅用于个人学习 5.7适宜操作区和操作线. 67文档收集自网络，仅用于个人学习第六章车间布置图. 68文档收集自网络，仅用于个人学习 6.1车间平面布置方案. 68文档收集自网络，仅用于个人学习 6.2 车间平面布置图. 68文档收集自网络，仅用于个人学习 6.2.1 工艺条件：. 68文档收集自网络，仅用于个人学习 6.2.2安全性. 69文档收集自网络，仅用于个人学习 6.2.3经济性. 69文档收集自网络，仅用于个人学习 6.3常压蒸汽塔装配图. 69文档收集自网络，仅用于个人学习 6.4文献综述. 70文档收集自网络，仅用于个人学习 第七章结束语. 71文档收集自网络，仅用于个人学习 第一章：总论 11概述 1.1.1设计基础 原油在常压条件下呈液态的复杂的烃类混合物。原油是一种主要由碳氢化沸点从常温到500度以上，分子结构也是多种多样合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物，相对分子质量从几十到几千。不同油区所产的原由在性质上差别较大，不同组成的原油表现出的物理性质不同，而不同的化学组成及物理性质对原油的使用价值、经济效益都有影响。对许多原油来说，它的各项性质指标间往往存在着利弊交错、优劣共存的现象，这样就需要对原油进行分析评价。人人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性，以及经济效益等诸方面的分析、制订合理的加工方案。文档收集自网络，仅用于个人学习 石油不能直接作汽车、飞机、轮船等交通运输工具发动机的燃料，也不能直接作润滑油、溶剂油、工艺用油等产品使用，必须、经过各种加工过程，才能获得符合质量要求的各种石油产品。文档收集自网络，仅用于个人学习 石油炼制工业生产汽油、煤油、柴油等燃料和化学工业原料，是国民经济最重要的支柱产业之一，关系国家的经济命脉和能源安全，在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。文档收集自网络，仅用于个人学习 原油炼制加工方案，主要根据其特性、市场需要、经济效益、投资力度等因素决定。石油炼制加工方案大体可以分为三种类型：文档收集自网络，仅用于个人学习（1）燃料型主要产品是用燃料的石油产品。除了生产部分重油燃料油外，减压馏分油和减压渣油通过各种轻质化过程转化为各种轻质燃料。文档收集自网络，仅用于个人学习 （2）燃料润滑油型除了生产燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分油和减压渣油还用于生产各种润滑油产品。 （3）燃料化工型除了生产燃料产品外，还生产化工原料和化工产品。文档收集自网络，仅用于个人学习 原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。因原油性质不同，这些馏分有的可直接作为产品，有的需要进行精制或加工。将常压塔底油进 行减压蒸馏，等到的馏分视其原油性质或加工方案不同，可以作裂化（热裂化、催化裂化、加氢裂化等）原料或润滑油原料油原料，也可以作为乙烯裂解原料。减压塔底油可作为燃料油、沥青、焦化或其它渣油加工（溶剂脱沥青、渣油催化裂化、渣油加氢裂化等）的原料。文档收集自网络，仅用于个人学习大庆原油:设计一套年处理量为460万吨大庆原油加工装置，由于原料中轻组分不多，所以原油蒸馏装置采用二段汽化，设计常压塔，减压塔。设计中采用水蒸气汽提方式, 并确定汽提水蒸汽用量;由于浮阀塔操作弹性大，本设计采用浮阀塔。文档收集自网络，仅用于个人学习 石油炼制工业的发展是伴随着石油及石油产品的开发利用发展起来的，石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并、逐步形成石油炼制工业。始于19世纪30年代，到20世纪4050年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之一。文档收集自网络，仅用于个人学习 原油蒸馏在炼油厂是原油首先要通过的加工装置。一般包括预处理系统（原油电脱盐）、常压分馏系统、减压分馏系统、注剂系统、轻烃回收系统（加工轻质原油且达到经济规模时一般设置轻烃回收系统）等。常压蒸馏就是在常压下对原油进行加热、气化、分馏和冷凝。如此得到各种不同沸点范围的石油馏分。常减压蒸馏是指在常压和减压条件下，根据原油中各组分的沸点不同，把原油“切割”成不同馏分的工艺过程。文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.2 生产规模 规模原油处理量460年。575000kg/h。 按年开工8000小时计，即处理量为575000kg/h 1.1.3 工艺技术路线 大庆原油属于石蜡基原油，含硫量少， 煤油具有相当好的挥发性能，比较高的闪点，适宜的粘度等特性，是一种优良的有机溶剂，有着广泛的应用前景，但是，直馏煤油和一般的加氢煤油芳烃含量都较量，氮的非烃化合物也很多，致使在使用过程中，不仅使人感到有不舒服的臭味，还对人体有害。文档收集自网络，仅用于个人学习 在应用上，煤油馏分除用作喷气燃料、特种溶剂油、灯用煤油以外，还有很大一部分作为铝轧油基础油使用。由于铝轧制在冷却、润滑和改善铝制品表面光洁度等方面都极其重要的作用，因此，随着铝加工业的迅猛发展，铝轧制油的用量越来越大。铝轧制油除应用具有馏分范围窄、饱和烃含量高、闪点高的特点外，还要求具有较低的硫含量和芳烃含量。煤油加氢工艺是生产高档铝轧制油最有效的工艺手段，该工艺主要是对其进行深度脱硫、脱氮和脱芳烃。采用加氢法生产 无味煤油、铝轧制油，有着其它方法无法比拟的优点。首先是产品质量好，收率高，其中产品芳烃含量小于0.1%；其次是不产生酸渣、碱渣等污染物，属于环境友好工艺。文档收集自网络，仅用于个人学习 特种油品精馏与一般的炼油装置不同，馏分窄分馏精度要求高，产品的种类繁多，生产操作完全由市场决定，操作灵活要求非常高，根据产品方案要求，分馏部分采用双分馏塔多侧线抽出，其中第二分馏塔为减压操作，满足不同产品分割及质量要求。文档收集自网络，仅用于个人学习 1.1.4工艺技术特点 由于装置规模较小，在保证安全平衡生产的前提下，尽量简化工艺流程和自动控制系统，以节省工程投资。反应部分采用冷高压分离流程。分馏部分设置两台分馏塔，其中第二分馏塔为减压操作，两台分馏塔产品侧线抽出及塔底均设重沸器，塔内装填高效规整填料，确保分馏精度。设置热载体回执系统，热载体作为塔底重沸器热源。文档收集自网络，仅用于个人学习 1.2文献综述: 1.2.1常减压蒸馏技术现状 (1)国外蒸馏装置技术现状及发展趋势 炼油传厂的大型化是提高其劳动生产率和经济效益，降低能耗和物耗的一项重要措施。按2022年一月底的统计，全世界共有717座炼油厂，总加工能力4103Mt/a。其中加工能力在10Mt/a以上的炼油厂126座，分散在34个国家和地区，有16座加工能力在·20Mt/a以上。现在单套蒸馏装置一般都在5Mt/a以上，不少装置已达到10Mt/a。现在最大的单套蒸馏装置处理量为15Mt/a。文档收集自网络，仅用于个人学习 整体蒸馏装置将原油分为：常压渣油、含蜡馏分油、中间馏分油和石脑油组分。常压部分出常压渣油、中间馏分和石脑油以下的馏分。中间馏分在加氢脱硫分馏塔中分馏煤油、轻、重柴油，常压渣油进入高真空减压蒸馏，分馏出的蜡油作为催化裂化装置和加氢裂化装置的原料。整体蒸馏装置可以节省投资30左右。文档收集自网络，仅用于个人学习 电脱盐方面：以Petrolite和Howe-Beaket二公司的专利技术较为先进。Howe-Beaket技术主要为低速脱盐，Petrolite已在低速脱盐的基础上开发了高速电脱盐。文档收集自网络，仅用于个人学习 塔内件方面：以Koch-Glitcsh、Sulzer和Norton为代表，拥有较先进的专利技 术，公司开发出了SuperFRAC I.SuperFRACV高效塔盘和Gempak填料，Sulzer在原有Mellapak填料的基础上开发了Mllapakplus和Optiflow高效填料。文档收集自网络，仅用于个人学习 产品质量方面：国外蒸馏装置典型的产品分馏精度一般为：石脑油和煤油的脱空度ASTM D86(5%-95%)13；煤油和轻柴油的脱空度ASTM D86(5%-95%)-20；轻蜡油与重蜡油的脱空度ASTM D1160(5%-95%)5，润滑油基础油也基本满足窄馏分、浅颜色。文档收集自网络，仅用于个人学习 (2)国内蒸馏装置技术现状 我国蒸馏装置规模较小，大部分装置处理能力为 2.5Mt/a，仅有几套装置的加工能力超国4.5Mt/a。我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拨出率方面存在较大的差距。最近几年，随着我国炼油工业的发展，为缩短与世界先进炼油厂的差距，我国新建蒸馏装置正向大型化方向发展，陆续建成了镇海、高桥8Mt/a及西太平洋10Mt/a等大型化的蒸馏装置等，其中高桥为润滑油型大型蒸馏装置，拟建的大型蒸馏装置也基本为燃料型。文档收集自网络，仅用于个人学习 我国蒸馏装置侧线产品分离精度差别较大，如中石化有些炼油厂常顶和常一线能够脱空，但尚有40%的装置常顶与常一线恩氏蒸馏馏程重叠超过10，最多重叠达86。多数装置常二线与常三线恩氏蒸馏馏程重叠15以上，实沸点重叠则超出25。润滑油馏分切割也同国外先进水平存在一定差距，主要表现在轻质润滑油馏分的发挥及中质润滑油馏分的残碳、颜色和安定性等方面存在差距较大。文档收集自网络，仅用于个人学习 1.3 课程设计任书 (一) 设计题目 设计处理大庆原油, 年处理量460万吨的常减压蒸馏装置中的常压分馏塔。 (二) 设计内容 1. 根据原始数据, 决定装置物料平衡。 2. 常压塔的计算 常压塔的物料平衡和物料性质。 计算常压塔进料温度, 根据经验数据, 定出塔底温度。 作常压塔全塔热平衡, 求出塔顶回流及中段回流。 计算各侧线的温度。 根据塔的各段回流量, 确定最大汽液负荷的位置。 塔径与塔高的计算。