最新260万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计.doc
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1、精品资料260万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计.广东石油化工学院课程设计260万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计 学院: 化工与环境工程学院 专业: 化学学工程与工艺 班级: 化工08-4 学生: 李小兰 学号: 08014020401 指导教师:黄克明 谢颖 黄伟莉 莫桂娣 完成时间: 2011 年 11月 24日至 2011 年 12月23日广东石油化工学院 化学工程与工艺 专业 设 计 任 务 书 1.设计题目: XX 万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计 2. 学生完成全部设计之期限: 2011 年 11 月 26 日 3. 设计之原始数据: (另给) 4. 计算及说明
2、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、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: 2011 年 11 月 7 日 设计指导教师: 黄克明、谢颖、黄伟莉、莫桂娣 完成任务日期: 2011 年 11 月 26 日 学 生 签 名: 化学工程与工艺课程设计XX万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计基础数据一. 原油的一般性质阿曼原油,= 0.8552;特性因数 K=12.2 含硫石蜡-中间基原油二. 原油实沸点蒸馏数据 表1 阿曼原油实沸点蒸馏数据序馏分范围馏 出, %序馏分范围馏 出, %序馏分范围馏 出, %号重累计号重体号重体1IBP-601.451.459200-2202.8522.101736
4、0-3952.9645.39260-802.063.5110220-2301.3323.4318395-4256.6051.99380-1002.245.7511230-2502.2825.7119425-4402.8754.864100-1202.288.0312250-2753.5129.2220440-4603.4858.345120-1453.8411.8713275-3003.5132.7321460-4803.0961.436145-1602.0013.8714300-3203.4236.1522480-5002.6964.127160-1802.8716.7415320-3403
5、.2839.4323500-5202.4866.608180-2002.5119.2516340-3603.0042.4324520-5402.9369.5325540+30.47100三. 原油平衡蒸馏数据 表2 原油平衡蒸馏数据累计馏出, (体)初馏点10203040506070平衡蒸发温度, 125.1 182.8 233.7 287.9 336.9 387.9 433.6 482.8 四. 产品方案及产品性质表3 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)初10%30%50%70%90%终初顶油9.760.7010-6274871
6、04117132常顶油初1303.930.71423080108115127138147航空煤油13023013.090.7840147167183200219244264轻 柴 油23032016.100.8206228260278292306330349重 柴 油3203503.810.8450244297333345356381402常四线3504204.720.8623295313366398408434497重 油42048.590.9200五. 设计处理量: 250+学号10万吨/年, 开工:8000小时/年。六. 汽提水蒸汽采用过热水蒸汽: 370, 0.4MPa(表) 七. 可
7、考虑采用两段汽化流程,设两个中段循环回流和常顶循环回流,可考虑过汽化油为2(重)。目 录第一章: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。人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技
8、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。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,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。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。原油常减压蒸馏是常用基本的加工方案。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。石油炼制加工方案,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
9、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。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
10、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。1.1.2设计方案设计一套年处理量为260万吨阿曼原油加工装置,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。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
11、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。1.1.3 生产规模规模原油处理量260万吨/年。按年开工8000小时计,即处理量为325000kg/h。1.1.4 工艺技术路线阿曼原油属于含硫石蜡-中间基原油。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。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
12、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。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
13、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。1.1.5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。1.2、文献综述:常减压蒸馏技术现状1.2.1国外蒸馏装置技术现状及发展趋势由于原油进入炼油厂后必须首先进入常减压装置进行一次加工,因此炼油厂的加工能力一般用原油常减压蒸馏装置的加工能力来表示,因此时间原油加工的能力
14、基本上就是世界常压蒸馏装置的加工能力。21世纪炼油技术的发展将呈现这样一些特点:提高石油产品质量,减少产品排放污染;环境保护继续推动炼油工艺技术发展;重油深加工、催化等技术都将有新的提高。今后二三十年,炼油工艺将围绕不断满足新配方汽油和低硫、低芳烃柴油等清洁燃料标准进行开发创新。30年后,如果燃料电池,特别是氢燃料电池能够广泛应用,炼油厂的功能及结构将会发生重大变化。其中的重点发展方向是:(1)发展深度加工,优化资源利用,提高资源利用率;(2)采用清洁技术,生产清洁油品,减少三废排放; (3)采用生物技术,生产清洁油品,降低生产成本;(4)采用合成技术,生产清洁油品,满足未来需求;(5)炼油化
15、工体化,优化资源配置,提高经济效益。炼油厂的装置结构决定厂炼油厂所能加工的原油种类和性质,同时也决定于炼油厂可向市场提供的商品油的种类和质量。为了适应原油质量的变化以及石油产品需求结构和质量升级换代的需求,国外炼油厂不断调整装置结构。催化裂化、加氢裂化、加氢处理等装置的结构比对清洁燃料的生产有很大影响。欧洲和亚洲各国的催化裂化装置结构比般在20左右;美国、意大利、加拿大加氢裂化的结构比较高,分别达8.50、1419、12.96;日本、德国、美国的加氢处理结构比明显高于其他国家,其中美国10大炼油厂加氢处理结构比平均值达65左方。应该说在一定程度亡,加氢精制装置的结构比反映了世界各国的产品质量和
16、环境标准的差异。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2004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。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
17、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:美、欧各国规定,经油田处理后,进炼油厂的原油含盐量不大于50mg/L,含水量小干0.5%。美国练油厂一般脱至3mg/L,有个别炼油厂(如Eise-gunilol炼油厂)二级脱盐结果达0.3mg/L。现以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。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.SuperFRAC
18、V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%-95%)5,润滑油基础油也基本满足窄馏分、浅颜色。1.2.2国内蒸馏装置技术现状我国炼油工业基本上是依靠自己的技术发展起来的。50年来,随着国民经济的增长和社会发展的需要,在稳步提高炼油能力的同时,重点发展深度加工、降低能源消耗、提高产抓质量、更新
19、工艺装备、推广先进控制技术,积极开展“三废”治理和综合利用工作,炼油综合技术水平上厂个新台阶。随着中国国民经济健康、持续、快速发展,市场对石油、石化产品的需求不断增长,小国的炼油工业也获得了高速发展。截至到2004年底,中国的原油一次加上能力为3.5x108ta,2004年的原油加工量约27108ta,其中中国石化和中国石油的炼油能力和加工量合计分别占全国的867和893.我国炼油工业面临着巨大的挑战,主要表现在:原油质量劣质化。我国低硫原油产量正在下降,大庆油田低硫原油连续27年年产保持在5000 xl04t以上,2003年首次下调至4830xl04t,国内炼油厂加工进口含硫原油的比例将逐年
20、增大,进口中东原油所占比例将由2000年的536、2001年的562上升到2010年的95。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。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,
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