原油常减压蒸馏装置工艺设计课程设计.docx

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1、茂 名 学 院 化学工程与工艺 专业 设 计 任 务 书 2008 年 2 月 22 日 批准 系 主 任 吴世逵 发给学生 陈瑾怡 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: 2008 年 3 月 14 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

2、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: 2008 年 2 月 25 日 设计指导教师: 完成任务日期: 2008 年 3 月 日 学 生 签 名: 化学工程与工艺课程设计原油常减压蒸馏装置工艺设计基础数据一. 原油的一般性质大港原油，= 0.8717；特性因数 K=12.

3、0二. 原油实沸点蒸馏数据 表1 原油实沸点蒸馏数据序馏出温度馏 出, %序馏出温度馏 出, %序馏出温度馏 出, %号重体号重体号重体11132.373.28728320.8622.891338539.8042.3521485.586.54830024.0026.131439943.0145.6231808.539.84931827.1129.351541946.1448.79421011.5413.121033530.3132.661646059.1361.65523514.5916.381135333.4935.921750071.3273.48625617.6819.611236436

4、.6839.17三. 原油平衡蒸发数据 表2 原油平衡蒸发数据累计馏出, (体)310203040506070平衡蒸发温度, 200237280316348381409436四. 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%终重整原料初1304.20.734258879399106118130航空煤油1302309.40.7909142162180192205228243轻 柴 油23032013.50.8406225238255262270288312重 柴 油3203505.70

5、.8450307324329331342359385重 油35067.20.9200五. 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: 420, 0.3MPa(表)七. 可考虑采用两段汽化流程，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量为全塔回流热的30; 可考虑过汽化油为2(重)。目录第一章 总论61、1概述61、1、1产品性能及用途61、1、2国民经济的重要性及市场需求61、1、3 该产品的生产方法及特点71、2文献综述71、2、1生产技术91、3设计任务依据101、4主要原材料101、4、1原油性质、来源101、5其他

6、101、5、1 交通运输及综合运用11第二章 工艺流程设计122、1原料油性质及产品性质122、1、1产品性能及用途122、1、2原油性质、来源122、2工艺流程122、2、2常压系统132、2、3减压系统（设计不要求计算故参考同类装置）132、3塔器结构142、3、1塔器概述142、3、2 塔板类型152、4环保措施152、4、1 本项目污染物状况及治理152、4、2 环境保护工程所需投资15第三章 工艺计算163、1 工艺参数计算163、1、1 原料及产品的有关参数的计算163、1、2产品收率及物料平衡173、1、3.汽提蒸汽用量173、2 操作条件的确定183、2、1 决定塔板数、塔顶压

7、力和塔板压力降183、2、2 汽化段温度的确定及校核193、3蒸馏塔各点温度核算213、3、1 塔顶及各侧线温度的假设与回流热分配213、4全塔汽丶液负荷衡算25第四章 常压蒸馏塔尺寸计算284、1塔径的计算294、2塔高的计算30第五章 水力学衡算315、1塔板布置, 浮阀丶溢流堰及降液管的计算315、2塔的水力学计算31第六章 车间平面布置366、1 车间平面布置方案366、2 车间平面布置图；366、2、1 CAD绘图366、2、2 工艺条件366、2、3 CAD软件制图（附）386、3 常压蒸馏塔装配图386、3、1 CAD软件制图（附）386、4 工艺流程图386、4、1 CAD软件

8、制图（附）386、5 主要塔器图386、5、1 手工制图（附）38参考文献39第一章 总论1、1概述石油是一种主要由碳氢化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，相应的沸点从常温到500度以上，分子结构也是多种多样。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。世界经济强国无一不是炼油和石化工业强国。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

9、符合质量要求的各种石油产品。石油及其产品的蒸馏是炼油装置的最基本单元设备。是任何一次加工与二次加工装置所不可缺少的设备.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。1、1、1产品性能及用途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

10、 氏 蒸 馏 数 据, 名 称%(重)初10%30%50%70%90%终重整原料初1304.270.720042677486102114127航空煤油1302308.860.7720138158167177191215226轻 柴 油23032010.840.8210238245252270285291313重 柴 油3203606.650.8305326331333336339344353重 油36069.380.90501、1、2国民经济的重要性及市场需求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

11、会发展中具有极其重要的地位和作用。世界经济强国无一不是炼油和石油工业强国。随着中国人口持续增长和经济高速发展，对石油消费产生持久性的巨大需求，中国已经成为世界第二石油能源消费大国。能源消费增长量占全球一次消费增长总量的68.50%，石油消费增长5.8%。我国分别与1993年和1996年成为石油制品和原油纯进口国，2003年我国进口石油9112万吨。专家预测20102020年中国石油消费量为2.74.0亿吨。1、1、3 该产品的生产方法及特点大港原油属于中间基原油，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

12、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

13、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。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

14、献综述(1)国外蒸馏装置技术现状及发展趋势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。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

15、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。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

16、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%-95%)5，润滑油基础油也基本满足窄馏分、浅颜色。(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

17、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%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

18、质润滑油馏分的残碳、颜色和安定性等方面存在差距较大。原油蒸馏流程，就是用于原油蒸馏生产的炉、塔、泵、换热设备、工艺管线及控制仪表等按原料生产的流向和加工技术要求的内在联系而形成的有机组合。将此内在的联系用简单的示意图表达出来，即成为原油蒸馏的流程图。原油蒸馏过程中，在一个塔内分裂一次称一段汽化。原油经过加热 汽化的次数，称为汽化段数。汽化段数一般取决于原油性质、产品方案和处理量等。原油蒸馏装置汽化段数可分为以下几种：一段汽化式：常压;二段汽化式：初馏常压；二段汽化式：常压减压；三段汽化式：初馏常压减压；三段汽化式：常压一级减压二级减压；四段汽化式：初馏常压一级减压二级减压；原油蒸馏中，常见的是

19、三段汽化。1、2、1生产技术原油在蒸馏前必须严格进行脱盐脱水，其目的是降低换热器或常压炉的热负荷和压力降，稳定常压分馏的操作以及减轻设备的腐蚀和结垢，一般要求原油含水 0.5%，含盐 20毫克/升。脱盐、脱水后的原油换热到230240，进入预汽化塔（也称初馏塔），从预汽化塔顶抽出轻汽油或重整原料油，其中一部分返回塔顶作塔顶回流。侧线一般不出产品，也可抽出组成似重汽油的馏分，经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（在常压塔侧一、二线之间），这样可以减轻常压炉和常压塔的负荷，另一部分则送回初馏塔侧作本塔的循环回流。塔底拔头原油，经常压炉加热到360370，进入常压塔，塔顶部打入冷回流，使塔顶温度

20、约为90100左右，由于塔顶到进料段温度逐渐上升，利用汽油、煤油、柴油等馏分的沸点范围不同，塔顶蒸出汽油蒸汽，煤油、轻柴油则呈液相依次从侧一线、侧二线、侧三线蒸出，这些侧线馏分经汽提塔、吹出重迭的轻组分后，与原油换热，回收一部分热量，然后分别经冷却到一定温度后送出装置。塔底则为未汽化的重油，经过热水蒸汽汽提，吹出未被蒸出的轻组分后，作减压塔进料油。为了使塔内上、下段汽液相负荷比较均匀，并充分利用回流热，一般在塔各侧线抽出口之间，打入12个中段循环回流。常压塔底重油，用泵送入减压炉，加热到410左右送入减压塔。塔顶分出不凝汽和水蒸汽，进入大气冷凝器，经冷凝冷却后，用二至三级蒸汽抽空器抽出不凝气，

21、维持塔内残压2080毫米汞柱，以利于油品充分蒸出，塔侧从第一、二、三侧线，抽出轻重不同的润滑油馏分或催化裂化原料油，它们分别经汽提、换热、冷却后，一部分可以返回塔侧作循环回流，一部分送出装置。塔底渣油经水蒸汽汽提提高拔出率，然后用泵抽出经换热、冷却出装置，如渣油用作丙烷脱沥青、氧化沥青或作为焦化原料时，也可以经换热，不经冷却，直接送入下一工序。1、3设计任务依据指导老师指定课题1、4主要原材料大港原油、水源、电、气1、4、1原油性质、来源原油含水量大于0.5%时先脱水。原油经脱水后，进行一般的性质分析。包含相对密度、粘度、凝点或倾点、含硫量、含氮量、含蜡量、胶质、沥青质、残炭、水分、含盐量、灰

22、分、机械杂质、元素分析、微量金属、馏程、闪点及原油基属等原油的一般性质大港原油，= 0.8587；特性因数 K=12.3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)/gcm-3运动粘度/ mm2s-1凝点/闪点(开)/折射率每馏分累计20501001初1122.982.980.71081.399521121563.156.130.74610.890.641.417231561953.229.350.76991.270.89-651.435041952253.2512.600.79582.031.26-41781.44455225257

23、3.4016.000.80922.811.63-241.450262572893.4019.460.81614.142.26-91251.456072893133.4422.900.81735.933.0141.456583133353.3726.270.82648.333.841.73131571.461293353553.4529.720.83484.992.07221.4450103553743.4333.150.83636.242.61291841.4455113743943.3536.500.83967.702.86341.4472123944153.5540.050.84799.5

24、13.33382061.4515134154353.3943.440.853613.34.22431.4560144354563.8847.320.868621.95.86452381.4641154564754.0551.370.87327.05481.4675164755004.5255.890.87868.92522821.4697175005254.1560.040.883211.5551.4730渣油52539.96100.00.9375411、5其他1、5、1 交通运输及综合运用原料大港原油直接由海运到茂名水东港口，再由输送管道直接输送到厂区储罐内，产品则可通过公路，铁路和水路销往

25、各地市场。本项目的水、电、风等公用工程均有茂石化工业园区管道输送。三废排放也均可依托茂石化工业园区的三废处理中心处理。第二章 工艺流程设计2、1原料油性质及产品性质2、1、1产品性能及用途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)初10%30%50%70%90%终重整原料初1304.270.720042677486102114127航空煤油1302308.860.7720138158167177191215226轻 柴 油23032010.840.8210238245252270285291313重 柴 油32

26、03606.650.8305326331333336339344353重 油36069.380.90502、1、2原油性质、来源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)/gcm-3运动粘度/ mm2s-1凝点/闪点(开)/折射率每馏分累计20501001初1122.982.980.71081.399521121563.156.130.74610.890.641.417231561953.229.350.76991.270.89-651.435041952253.2512.600.79582.031.26-41781.444552

27、252573.4016.000.80922.811.63-241.450262572893.4019.460.81614.142.26-91251.456072893133.4422.900.81735.933.0141.456583133353.3726.270.82648.333.841.73131571.461293353553.4529.720.83484.992.07221.4450103553743.4333.150.83636.242.61291841.4455113743943.3536.500.83967.702.86341.4472123944153.5540.050.84

28、799.513.33382061.4515134154353.3943.440.853613.34.22431.4560144354563.8847.320.868621.95.86452381.4641154564754.0551.370.87327.05481.4675164755004.5255.890.87868.92522821.4697175005254.1560.040.883211.5551.4730渣油52539.96100.00.937541原油平衡蒸发数据： 2、2工艺流程2、2、1原油换热系统原油从北山油罐靠静位能压送到原油泵进口，在原油泵进口前的过滤器注入利于保证电脱

29、盐效果的破乳化剂和水，经泵抽送后分东西两路与油品换热后进入电脱盐罐脱盐脱水。在电脱盐罐内1200024000伏高压交流电所产生的电场力和破乳化剂的作用下，微小的水滴聚集成大水滴沉降下来与原油分离，因原油中的盐份绝大部分溶于水中，故脱水包括了脱盐。原油从电脱盐罐出来后，进料继续与油品换热进入常压塔第31层2、2、2常压系统从炉-1加热出来的油进入塔-1汽化段后，汽相进入精馏段，在精馏段分离切割出五个产品，液相进入提馏段，在塔底液面上方吹入过热蒸汽作汽提用。常顶油汽、水蒸汽从塔顶挥发线出来，（在挥发线依次注有氨水，缓蚀剂和碱性水），先分八路进入8片空冷器冷却到6075后，再分两路冷却到4045，冷

30、后合并进入容罐作油、水、汽分离。容分离出来的冷凝水部份用泵注入挥发线，另一部份排入碱性水道或经泵送北汽提装置，不凝气（瓦斯）从容一顶出来经水封罐脱油脱水后去加热炉烧或明放空或去火炬线放空，或去三蒸馏尾气系统。常顶汽油由泵抽出，部份打回塔-1顶作冷回流，部份经混合柱碱洗进入容沉降罐分离碱渣后出装置或经脱砷后出装置。常压一线自第9层馏出，经汽提上段汽提，油汽返回塔-1第8层，馏出油由泵-抽出先后经冷却至4045进入灯油沉降罐作航煤，灯油或溶剂油出装置。常压二线自第18层馏出，进入汽提中段汽提，油汽返回塔-1第17层，馏出油由泵抽出后经冷却至5070后与碱液混合进入柴油电离罐，在罐内约1.52.0万

31、伏高压直流电的电场作用下分出碱渣，常二经沉降后作轻柴装置，若作-10#军柴则改进盐罐后出装置。精制罐分离出的碱渣自压送往汽油泵房回收。常压三线自第27层抽出，经汽提下段汽提，油汽返回塔-1第26层，馏出油由泵抽出后经冷却至6075作变压器油原料出装置，若作轻柴则与常二合并出装置。常压一中自第12层馏出，由泵抽送，返回口为第10层。常压二中自第20层馏出，由泵抽出后经换热后经三通温控调节阀返回塔-1第18层。常压塔底重油由泵抽出，分四路进入炉-3加热。2、2、3减压系统（设计不要求计算故参考同类装置）从炉-2加热出来的油（约385395）进入塔-4第4层，在塔内91-97Kpa真空度下进行减压分

32、馏。塔-4顶油汽、水蒸汽由挥发线引出，（为了防腐注有氨水和缓蚀剂）分8支路进入4组间冷凝器冷却，冷凝油水流入容-5进行油水分离，未冷凝油汽被一级蒸汽真空泵抽送入2组间冷器，冷却，冷凝液进入容-5，未冷凝气被二级蒸汽真空泵抽送入冷却，冷凝液进入容-5，最后的不凝气引去炉-3烧或排入大气中。减压一线自塔-3上段填料下集油箱馏出，由泵抽送去与炉用空气换热，换热后再经换热器与原油换热，然后进入冷却至4050，部份打回塔-4作冷回流，另一部份作重柴或催化料出装置。减压二线自塔-3下段填料下集油箱馏出，经塔-5上段汽提，油汽返回中段填料下集油箱之下，馏出油由泵抽出后经冷却至6070作润料或催化料出装置。冷-9出口引一支路去泵-32进口以作重质封油用。减一中自塔-3中段填料下集油箱馏出，由泵抽送分三路并联经换热器（经三通温控调节阀），换热器（不经三通温控调节阀）换热后返回塔-4上段填料下集油箱之下。减二中自塔-3第15层馏出，由泵-抽送先后经换热后返回塔-4第17层。减底渣油由泵抽出，分两路换热（渣油一路换热流程：换-11/1CD、换-11/2CD、换-11/3CD、换-11/4CD、换-11/5CD；渣油二路换热流程：11/1AB、11/2AB、11/3AB、11/4AB、11/5AB）后合并进入冷-12，然后作氧