209万吨每年原油常减压蒸馏塔设计(共81页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业摘 要本次设计主要是对ESPO原油处理量能力为209万吨/年的常减压塔及换热流程的设计。常压塔的设计主要是依据所给的原油评价数据,对常压塔进行工艺计算,对减压塔进行工艺计算以及对换热流程的初步设计计算。设计的结果是:常压塔采取两侧线,常压塔塔顶生产汽油,两个侧线分别生产喷气燃料和柴油,体积收率依次为16.0%、13.3%、21.7%,塔板外径为4.2m,塔高为23.051m;减压塔采取三侧线,各侧线重量收率依次为19.3%、19.9%、11.6%,采用M252Y规整填料,上部塔径为6.4m,下部塔径为3.2m,塔高为10m;换热流程将原油分为三路
2、分别逐级与产品换热。本次设计结果表明,参数的校核结果与假设值之间误差在允许范围内,其余均在经验值范围内,本次设计就此完成。关键词:常压蒸馏塔;减压蒸馏塔;换热流程AbstractThe design is mainly designed for the ESPO crude oils atmospheric vacuum distillation tower and heat exchanger which processing capacity is tons / year.The design of the atmospheric tower is mainly based on the
3、evaluation of crude data, the atmospheric tower process calculation, the vacuum tower process calculation and the heat exchange process of preliminary design calculations.The result of the design is : the atmospheric tower takes two sides,the production of the overhead line is gasoline ,two lateral
4、lines were producing jet fuel and diesel,volume yield are 16.0%,13.3%,21.7%,plate dimeter is 4.2m,height is 23.051m;vacuum tower takes 3 sidings ,the line weight yield were 19.3%,19.9%,11.6%,using M525Y structured packing ,upper tower dimeter is 6.4m,the lower tower dimeter is 3.2m,height is 10m,hea
5、t transfer process of crude oil is divided into 3 way are sequential and product of heat exchanger.The result of the design shows that the value between parameters check results and the assumption is within the error range, the remaining value is in the experiences range, the design is done thereon.
6、Keywords: Atmospheric distillation tower; Vacuum distillation tower; The heat transfer process第一章 总论1.1概述石油是极其复杂的混合物,要从原油中提炼出多种多样的燃料、润滑油和其他产品,基本途径是:将原油分割成不同沸程的馏分,然后按照油品的使用要求,除去这些六分钟的非理想组分,或者是经由化学转化形成所需要的组成,进而获得合格的石油产品。蒸馏正是一种合适的手段,而且常常也是一种最经济、最容易实现的分离手段。它能够将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分,或是分离为近似纯
7、的产物。正因为这样,几乎所有的炼油厂中,第一个加工装置就是蒸馏装置,例如常减压蒸馏。1.2 常减压蒸馏工艺特征原油常压精馏塔是常减压蒸馏装置的重要组成部分,此塔在接近常压下操作,故称常压塔。原油在常压塔里进行精馏,从塔顶馏出汽油馏分或重整原料油,从塔侧引出煤油和轻、重柴油等侧线馏分,塔底产物称常压重油。将原油350以上的高沸点馏分在减压和较低的温度下通过蒸馏取得叫做减压蒸馏,减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和抽真空设备。根据生产任务的不同,减压塔可分为润滑油型和燃料型减压塔,其特点是要求尽量避免油料发生分解反应的条件下尽可能多地拔出减压馏分油。1.3 常减压蒸馏技术方案选择原油炼制加工方案,主要
8、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:(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。(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。本设计根据原油评价数据中硫含量为0.65w%,不低,粘度偏高可知选择燃料型加工方案为适宜方案。1.4 常减压蒸馏技术发展趋势 常压拨出率和馏分质量影响着直馏柴油的收率,对全厂的经济效益有重大的影响。目前,常压塔的发展
9、趋势是塔盘数不断增加,塔盘效率不断提高。新设计的常压塔,其精馏段的塔盘数不应少于50层。适当增加塔盘数投资增加不多,得到的经济效益却非常显著。而减压蒸馏的趋势为改进减压蒸馏,发展润滑油和石蜡的生产,为了在减压塔获得必需的分馏精度,同时又尽量减少全塔压降,国内外的发展趋势都是采用全填料型的减压塔,同时不断改进填料分布器的结构,提高分馏效率,Mellapakplus等新型填料,已得到了广泛应用。1.5文献综述常减压蒸馏技术现状1.5.1国外蒸馏装置技术现状及发展趋势炼油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2004年一月底的统计,全世界共有717座炼油厂,总加工能
10、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。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。电脱盐方面:以Petrolite和Howe-Beaket二公司的专利技术较为先进。
11、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。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。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%-
12、95%)5,润滑油基础油也基本满足窄馏分、浅颜色。1.5.2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过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。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%
13、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。第二章 工艺简述2.1 处理量的确定根据任务书中所定:2XX万吨/年 XX 学号后两位数 ,则本设计的处理量为209万吨/年;根据正常生产和检修确定操作时间: 8000 小时/年 2.2 原油来源及原油的评价数据原油名称:ESPO原油原油产地:俄罗斯东西伯利亚管道原油ESPO原油20密度为845.6kg/m ,属中质原油;硫含量不低,为0
14、.65%,20及50的运动粘度分别为12.570mm /s、5.354mm /s;倾点低,小于-35;酸值低,为0.08mgKOH/g;盐含量高,为94.2mgNaCL/L;氮含量不高,为0.21%;残炭为2.51%;金属Ni、V含量含量低,分别为2.510g/g及3.448g/g;从馏程看,340前馏出量为59.0%,轻质油收率较高。其特性因数为12.2,归属含硫石蜡基原油注意:该原油盐含量较高,在原油加工过程中注意加强原油的脱盐、防腐工作。2.3 其它物性及条件常压设两个中段循环回流, 每个中段循环回流取热量为全塔回流热的30; 过汽化油为2(重)。减压设为两个中段回流,每个中段回流取热量
15、为全塔回流热的40%,过汽化度为2%,塔顶循环回流量为20%。汽提水蒸汽均采用过热水蒸汽: 420, 0.3MPa2.4 设计计算的主要内容2.4.1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。 2.4.2常压蒸馏塔尺寸计算 :1) 塔径计算;2)塔高计算。 2.4.3常压蒸馏塔水力学计算2.4.4减压蒸馏塔工艺计算 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。2.4.5减压蒸馏塔尺寸计算2.4.6换热流程的热量计算 1) 各级换热最终温度的确定;2) 热量利用率的计算;
16、3)换热面积的计算。2.5 产品方案及常减压蒸馏流程2.5.1 产品方案 设计的产品方案是:常压塔采取两侧线,常压塔塔顶生产汽油,汽油的馏程为初馏点到165;两个侧线分别生产喷气燃料和柴油,喷气燃料的馏程为165240,柴油的馏程为240350。减压塔采取三侧线,三个侧线的馏程依次为350430,430480,480520。换热流程将原油分为三路分别逐级与产品换热。表2-1 常压产品产率及其性质产 品名 称沸点范围产 率%(重)相对密度特性因数恩 氏 蒸 馏 数 据, 初10%30%50%70%90%终石脑油初16516.630.709312.2434.2 60.386.8106.4 125.
17、7144.5151.2喷气燃料16524010.250.787011.96159.0181.2190.6199.4208.5224.7232.5柴油24035022.230.836911.94245.0258.0274.4292.9311.3332.6342.4常压渣油35048.980.9214表2-2 减压产品产率及其性质产 品名 称沸点范围产 率%(重)特性因数相对密度恩 氏 蒸 馏 数 据, 初10%30%50%70%90%终减一线35043019.311.920.885352.86369.25377.23388.26401.76405.5减二线43048019.912.110.896
18、423.54430.65442.58449.63453.64462.60减三线48052011.612.300.898471.26480.21483.67486.99489.44490.71减压渣油52049.20.96502.5.2 常减压蒸馏流程 从原油的处理过程来看,上述常减压蒸馏装置分为原油初馏(预汽化)、常压蒸馏和减压蒸馏三部分,油料在每一部分都经历一次加热汽化冷凝过程,故称之为“三段汽化”。如从过程的原理来看,实际上只是常压蒸馏与减压蒸馏两部分,而常压蒸馏部分可采用单塔(仅用一个常压塔,不用初馏塔)流程或者用双塔(用初馏塔和常压塔)流程。 国内大型炼油厂的原油蒸馏装置多采用的典型三
19、段汽化常减压蒸馏流程: 图2-1常减压塔的工艺流程图本次设计仅采用常压塔和减压塔双塔操作。 第三章 常压塔的工艺计算3.1计算各油品的参数经过系列计算,将各油品性质绘制为下表:表3-1 原料及产品的有关参数名称体积平均沸点恩氏蒸馏9010%斜率立方均沸点/中平均沸点/特性因数K分子量M临界温度/临界压力/Mpa焦点压力/Mpa焦点温度/比重指数石脑油104.71.0525102.198.112.24103276.90.1212.87345.266.6喷气燃料200.90.5438199.8198.211.96164387.00.0890.75413.747.25柴油293.80.9325292
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