30萬(wàn)噸大慶原油常壓工藝設(shè)計(jì)

30萬(wàn)噸大慶原油常壓工藝設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)基本是針對(duì)年處理量30萬(wàn)噸大慶原油的常壓蒸餾設(shè)計(jì)。自2008全球金融危機(jī)在全世界范圍內(nèi)蔓延開(kāi)來(lái)，全球的物價(jià)，尤其是石油漲幅令人瞠目結(jié)舌。此外，隨著世界油價(jià)的普遍走高，全國(guó)唯一逆差最大的行業(yè)石化行業(yè)，面對(duì)著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，所以必須要在石化工藝上出新的突破。原油常壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，在原油加工總流程中占有重要作用，在煉廠具有舉足輕重的地位，其運(yùn)行的好壞直接影響到后續(xù)的加工過(guò)程。其中重要的分離設(shè)備常壓塔的設(shè)計(jì)，是能否獲得高收率、高質(zhì)量油的關(guān)鍵。近年來(lái)常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國(guó)外先進(jìn)水平相比，仍存在較大的差距。為了更好地提高原油的生產(chǎn)能力，本著投資少，能耗低，效益高的思想對(duì)大慶混合原油進(jìn)行常壓蒸餾設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本方案是本設(shè)計(jì)采用常壓塔，常壓塔采取雙側(cè)線，常壓塔塔頂生產(chǎn)汽油，兩個(gè)側(cè)線分別生產(chǎn)煤油，柴油，塔底為重油。設(shè)計(jì)了一個(gè)常壓塔一段汽化蒸餾裝置，此裝置由一臺(tái)管式加熱爐、一個(gè)常壓塔以及若干臺(tái)換熱器完善的換熱流程應(yīng)達(dá)到要求充分利用各種余熱；換熱器的換熱強(qiáng)度較大；原油流動(dòng)壓力降較小。冷凝冷卻器、機(jī)泵等組成，在常壓塔外側(cè)為側(cè)線產(chǎn)品設(shè)汽提塔。流程簡(jiǎn)單，投資和操作費(fèi)用較少。原油在這樣的蒸餾裝置下，可以得到350360以前的幾個(gè)餾分，可以用作石腦油、汽油、煤油、輕柴油、重柴油產(chǎn)品，也可分別作為重整化工（如輕油裂解）等裝置的原料。蒸余的塔底重油可作鋼鐵或其它工業(yè)的燃料。在某些特定的情況下也可以作催化裂化或加氫裂化裝置的原料。本次設(shè)計(jì)共用31塊浮閥塔板，塔板間距06M，塔徑24M，塔高度21182M換熱流程一共通過(guò)12次換熱達(dá)到工藝要求，換熱效率是659,另外本設(shè)計(jì)利用了ASPENPLUS進(jìn)行了物料和熱量方面核算及優(yōu)化，利用CAD完成了流程圖和常壓塔的繪制工作。關(guān)鍵詞減壓蒸餾；常壓塔；餾出產(chǎn)品；熱平衡DAQING300000TONSOFCRUDEOILPROCESSDESIGNABSTRACTTHISDESIGNISTHEBASICOFATMOSPHERICDISTILLATIONFORTHEANNUALHANDLINGCAPACITYOF300000TONSOFCRUDEOILFROMDAQINGSPREADFROMTHE2008GLOBALFINANCIALCRISISWORLDWIDE,THEGLOBALCOMMODITYPRICES,ESPECIALLYOILORABESTRUCKDUMBINADDITION,ASWORLDOILPRICESGENERALLYHIGHER,THEONLYTHELARGESTDEFICITINDUSTRY,PETROCHEMICALINDUSTRY,ISFACINGSEVERECHALLENGES,SOMUSTTHENEWBREAKTHROUGHINPETROCHEMICALPROCESSACRUDEOILATMOSPHERICDISTILLATIONASACRUDEOILPROCESSINGTECHNOLOGY,PLAYSANIMPORTANTROLEINTHECRUDEOILPROCESSINGPROCESS,HASPLAYADECISIVEROLEPOSITIONINREFINERY,ITSOPERATIONHASADIRECTINFLUENCEONTHESUBSEQUENTPROCESSINGPROCESSDESIGNOFSEPARATIONEQUIPMENTIMPORTANTATMOSPHERICTOWERONE,ISTHEKEYTOOBTAINHIGHYIELD,HIGHQUALITYOILINRECENTYEARS,ATMOSPHERICANDVACUUMDISTILLATIONTECHNOLOGYANDEXPERIENCEOFMANAGEMENTINNOVATION,DEVICEENERGYCONSUMPTIONSIGNIFICANTLY,IMPROVEPRODUCTQUALITYBUTCOMPAREDWITHFOREIGNADVANCEDLEVEL,THEREARESTILLLARGEGAPSINORDERTOIMPROVEOILPRODUCTIONCAPACITY,WITHLESSINVESTMENT,LOWENERGYCONSUMPTION,HIGHEFFICIENCYTHOUGHTDISTILLATIONDESIGNFORDAQINGMIXEDCRUDEOILTHEBASICSCHEMEOFTHEDESIGNISTHISDESIGNUSESTHEATMOSPHERICTOWER,ATMOSPHERICTOWERTOTAKEBILATERALLINE,ATMOSPHERICPRESSURETOWERTOPRODUCEGASOLINE,TWOLATERALLINEWEREPRODUCINGKEROSENE,DIESELOIL,HEAVYOILTOWERBOTTOMAVAPORIZATIONDISTILLATIONUNITINANATMOSPHERICTOWERDESIGN,THEDEVICECONSISTSOFAFURNACE,ANATMOSPHERICTOWERANDANUMBEROFHEATEXCHANGERSHEATTRANSFERPROCESSSHOULDBEIMPROVEDTOMEETTHEREQUIREMENTSFULLUSEOFWASTEHEATHEATEXCHANGERSTRENGTHSMALLDROPOFOILFLOWPRESSURECOOLER,PUMPSETC,ASTRIPPERFORTHESIDEPRODUCTSINTHEATMOSPHERICTOWEROUTSIDESIMPLEPROCESS,LESSINVESTMENTANDOPERATINGCOSTSINTHISKINDOFCRUDEOILDISTILLATIONUNIT,CANGETSEVERALFRACTIONSOF350360BEFORE,CANBEUSEDASNAPHTHA,GASOLINE,KEROSENE,LIGHTDIESELOIL,HEAVYDIESELOILPRODUCTS,ALSOCANBEUSEDASRENORMALIZATIONINDUSTRYSUCHASNAPHTHACRACKINGDEVICESSUCHASRAWMATERIALBOTTOMHEAVYOILCANBEUSEDFORSTEELOROTHERINDUSTRIALFUELRESIDUEINCERTAINCIRCUMSTANCESCANALSOBEUSEDASCATALYTICCRACKINGORHYDROCRACKINGFEEDSTOCKMAKEUPSETTHISDESIGNWITH31BLOCKSOFFLOATINGVALVETRAY,TRAYSPACINGOF06M,THEDIAMETEROFTHECOLUMN24M,TOWERHEIGHT21182MHEATTRANSFERPROCESSISTHROUGHTHE12HEATANDMEETTHETECHNOLOGICALREQUIREMENTS,THEHEATTRANSFEREFFICIENCYIS659,THISDESIGNUSESASPENPLUSFORTHEMATERIALANDHEATFIELDCALCULATIONANDOPTIMIZATION,USINGCADTOCOMPLETETHEFLOWCHARTANDATMOSPHERICTOWERRENDERINGKEYWORDSVACUUM；DISTILLATIONTOWER；DISTILLATIONPRODUCT；HEATBALANCE目錄摘要IABSTRACTII前言11原油及其產(chǎn)品的性質(zhì)611綜述612處理量613氣提蒸汽性質(zhì)614原油的種類、性質(zhì)6141數(shù)據(jù)處理7142各種餾出產(chǎn)品的性質(zhì)102塔工藝參數(shù)的選取1621原油精餾塔計(jì)算草圖求取16211確定蒸汽用量16212塔板型適合塔板數(shù)16213精餾塔計(jì)算草圖16214操作壓力的確定1722汽化段和塔底溫度的確定18221汽化段溫度18222進(jìn)料在汽化段中的焓18223塔底溫度193塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配2131全塔回流熱21311設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度假21312全塔回流熱21133流熱分配2132側(cè)線及塔頂溫度的校準(zhǔn)22321柴油抽出板（第18層）溫度22322煤油抽出板（第9層）溫度23323塔頂溫度244結(jié)論27參考文獻(xiàn)29致謝30前言石油又稱原油，是從地下深處開(kāi)采的棕黑色可燃粘稠液體。石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0810克/厘米3，粘度范圍很寬，凝固點(diǎn)差別很大（3060C），沸點(diǎn)范圍為常溫到500C以上，可容于多種有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。組成石油的化學(xué)元素主要是碳（8387）、氫（1114），其余為硫（00608）、氮（00217）、氧（008182）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵等）。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分,約占9599，含硫、氧、氮的化合物對(duì)石油產(chǎn)品有害,在石油加工中應(yīng)盡量除去。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴三類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油；以環(huán)烷烴、芳香烴為主的稱環(huán)烴基石油；介于二者之間的稱中間基石油。我國(guó)主要原油的特點(diǎn)是含蠟較多，凝固點(diǎn)高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量極少。除個(gè)別油田外，原油中汽油餾分較少，渣油占1/3。組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當(dāng)物盡其用。原油精餾裝置是煉油企業(yè)的“龍頭”，是煉油工業(yè)的第一道工序，為二次加工裝置提供原料，是原油加工的基礎(chǔ)，其能量的綜合利用程度和拔出率高低體現(xiàn)在石化企業(yè)的效益上，因此，開(kāi)展常壓精餾裝置的研究很有意義。原油常減壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，在原油加工總流程中占有重要作用，在煉廠具有舉足輕重的地位，其運(yùn)行的好壞直接影響到后續(xù)的加工過(guò)程。其中重要的分離設(shè)備常壓塔的設(shè)計(jì)，是能否獲得高收率、高質(zhì)量油的關(guān)鍵。近年來(lái)常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國(guó)外先進(jìn)水平相比，仍存在較大的差距，裝置能耗仍然偏高，分餾精度和減壓拔出深度偏低，對(duì)含硫原油的適應(yīng)性差等。進(jìn)一步提高常減壓裝置的操作水平和運(yùn)行水平，顯著日益重要，對(duì)提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也具有重要意義。常減壓蒸餾過(guò)程經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展,已成為一個(gè)比較完整成熟的工藝。目前，國(guó)內(nèi)外大致都是采用由初餾塔、常壓塔、壓塔，常壓爐、減刃壓爐組成的三塔兩爐工藝流程，但是仍存在一些問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)常減壓蒸餾裝置，呈現(xiàn)了規(guī)模大型化，原油加工品種多樣化生產(chǎn)操作智能化等趨勢(shì)，技術(shù)水平有了較大的提高。作為煉油企業(yè)的“龍頭”，常減壓蒸餾裝置技術(shù)水平高低，不但關(guān)系到原油的有效利用，而且對(duì)全廠的質(zhì)量，產(chǎn)品收率，經(jīng)濟(jì)效益都有很大影響，這就要求我們積極應(yīng)用先進(jìn)適用技術(shù)，繼續(xù)推動(dòng)常減壓蒸餾技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)整體煉油水平的不斷提高。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)常減壓蒸餾裝置仍然存在較大的差距，主要是裝置規(guī)模小，運(yùn)行負(fù)荷低，運(yùn)行周期短，關(guān)鍵工藝技術(shù)落后，能耗依然偏高等。原油中的汽油餾分含量低，渣油含量高是我國(guó)原油餾分組成的一個(gè)特點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)的大慶原油屬于低硫石蠟基原油，凝固點(diǎn)高，蠟含量高，膠質(zhì)含量適中，瀝青質(zhì)含量低，金屬含量中NI含量較高。為了更好地提高原油的生產(chǎn)能力，本著投資少，能耗低，效益高的思想對(duì)大慶原油進(jìn)行常壓蒸餾設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本方案原油換熱系統(tǒng)電脫鹽系統(tǒng)加熱爐系統(tǒng)常壓系統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)，經(jīng)常壓蒸餾得到汽油、煤油、柴油等燃料出裝置及常壓重油去催化裂化車間。塔設(shè)備是化工，石油化工、煉油廠等廠中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)材料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)的較大比例，它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液；兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列的各項(xiàng)要求生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）夜流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或者液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。操作穩(wěn)定、彈性大。塔設(shè)備的氣（汽）夜負(fù)荷量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期連續(xù)操作。流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過(guò)塔設(shè)備的壓力降小。這將有助于節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，用來(lái)降低經(jīng)常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還可以使系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料用量小、制造和安裝容易，這可以減少基建過(guò)程中的投資費(fèi)用。耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。石油作為一種能流密度高，便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用的清潔能源已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面。石油煉制工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是提供能源，尤其是交通運(yùn)輸燃料和有機(jī)化工原料的最重要的工業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界總能源需求的40依賴于石油產(chǎn)品，汽車，飛機(jī)，輪船等交通運(yùn)輸器械使用的燃料幾乎全部是石油產(chǎn)品，有機(jī)化工原料主要也是來(lái)源于石油煉制工業(yè)，世界石油總產(chǎn)量的10用于生產(chǎn)有機(jī)化工原料。石油是十分復(fù)雜的烴類非烴類化合物的混合物。石油產(chǎn)品種類繁多，市場(chǎng)上各種牌號(hào)的石油產(chǎn)品達(dá)1000種以上，大體上可分為以下幾類燃料如各種牌號(hào)的汽油、航空煤油、柴油、重質(zhì)燃料油等；潤(rùn)滑油如各種牌號(hào)的內(nèi)燃機(jī)油、機(jī)械油等；有機(jī)化工原料如生產(chǎn)乙烯的裂解原料、各種芳烴和烯烴等；工藝用油如變壓器油、電纜油、液壓油等；瀝青如各種牌號(hào)的鋪路瀝青、建筑瀝青、防腐瀝青、特殊用途瀝青等；蠟如各種食用、藥用化妝品用，包裝用的石蠟和地蠟；石油焦炭如電極用焦、冶煉用焦、燃料焦等。從上述石油產(chǎn)品品種之多和用途之廣也可以看到石油煉制工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防中的重要地位。石油作為一種能流密度高，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用的清潔能源已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面。按2001年中國(guó)各行業(yè)石油消費(fèi)構(gòu)成看，交通運(yùn)輸業(yè)占30以上，是消費(fèi)石油最多的行業(yè)。在交通運(yùn)輸業(yè)中，汽車是最大的石油消費(fèi)用戶。在石油產(chǎn)品中，汽油的8590和柴油的30被汽車所消耗。面對(duì)中國(guó)目前汽車的飛速發(fā)展，保有量的迅猛增長(zhǎng)，不能不未雨綢繆，以防石油短缺制約汽車工業(yè)的正常發(fā)展。從世界范圍看，汽車的出現(xiàn)把石油工業(yè)推向了快速發(fā)展的軌道，加快了石油產(chǎn)品的消費(fèi)和需求。燃料包括汽油、柴油及噴氣燃料（航空煤油）等發(fā)動(dòng)機(jī)燃料以及燈用煤油、燃料油等。我國(guó)的石油產(chǎn)品中燃料約占80，而其中約60為各種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，所產(chǎn)柴油和汽油的比例約為131；潤(rùn)滑劑包括潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，主要用于降底機(jī)件之間的磨擦和防止磨損，以減少能耗和延長(zhǎng)機(jī)械壽命。其產(chǎn)量不多，僅占石油產(chǎn)品總量的2左右，但品種達(dá)數(shù)百種之多；石油瀝青用于道路、建筑及防水等方面；其產(chǎn)量約占石油產(chǎn)品總量3；石油蠟屬于石油中固態(tài)烴類，是輕工、化工和食品等工業(yè)部門的原料，其產(chǎn)量約占石油產(chǎn)品總量的1；石油焦可用以制作煉鋁及煉鋼用電極等，其產(chǎn)量約為石油產(chǎn)品總量的2；約有10的石油產(chǎn)品，是用作石油化工原料和溶劑，其中包括制取乙烯的原料（輕油），以及石油芳烴和各種溶劑油。2002年，中國(guó)原油生產(chǎn)量位居世界第5位，由2001年的1649108T，增加到2002年的1689108T，進(jìn)口石油1004108T（原油694107T,石油產(chǎn)品31107T），其中從中東進(jìn)口389107T，比2001年增加47106T，進(jìn)口國(guó)家和地區(qū)接近20個(gè)。大慶原油是一種低硫、低膠、高含蠟、高凝點(diǎn)、的石蠟基石油。由于含烷烴多，所以，在其各個(gè)餾分中，烷烴的相對(duì)含量高，生產(chǎn)汽油抗爆性較差，小于180C餾分，馬達(dá)法辛烷值僅40左右。噴氣燃料的相對(duì)密度較小，結(jié)晶點(diǎn)較高，故只能符合2號(hào)噴氣燃料規(guī)格。由于硫含量很低，輕質(zhì)燃料油不需要精制。同時(shí)，在加工中，設(shè)備腐蝕問(wèn)題不大。大慶原油的餾分組成較重，故須采取二次深度加工，以提高輕質(zhì)燃料收率。潤(rùn)滑油餾分的黏溫特性好，但凝點(diǎn)高，加工時(shí)需要脫蠟。勝利原油相對(duì)密度較大，含硫較多，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較多，屬于含硫中間基原油。孤島混合原油是勝利油田中比較特殊的石油，其特點(diǎn)是含硫、氮、膠質(zhì)較高，酸值大，黏度大，凝點(diǎn)較低，屬環(huán)烷中間基原油?？死斠朗褪堑土蛑虚g基原油，特點(diǎn)是含硫量很低約為004到007，含蠟少，凝點(diǎn)低，是生產(chǎn)噴氣燃料和低凝點(diǎn)的輕柴油的良好原料，但直餾餾分的酸度較高，需堿洗。中原混合原油相對(duì)密度小，黏度、膠質(zhì)和硫、氮含量均較低，屬于低硫石蠟基原油。遼河曙光首站原油密度大，黏度大，含蠟量低，屬于硫環(huán)烷中間基原油。俄羅斯原油在室溫下（約22攝氏度）流動(dòng)性較好，且較輕，20攝氏度密度在07868克每立方厘米到08533克每立方厘米之間，輕質(zhì)餾分含量較高，氣體的質(zhì)量收率高達(dá)242；粘度較低，50攝氏度粘度在127立方毫米每秒到247立方毫米每秒之間；原油的硫含量較高，含鹽量也較高，所以加工前應(yīng)進(jìn)行脫鹽處理。殘?zhí)俊⒒曳趾恳膊桓?。我?guó)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的特點(diǎn)是工業(yè)技術(shù)水品整體不高，工業(yè)生產(chǎn)的能源和資源消耗及污染排放量高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比重逐漸增大，但其三廢基本沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理而四處排放，污染十分嚴(yán)重。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭仍占70左右，煤煙對(duì)大氣污染程度不易減輕，環(huán)保治理技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地制約環(huán)保工作的深入開(kāi)展。人們認(rèn)識(shí)到既不能走“先污染，后治理”的道路，也不能走“邊污染，邊治理”的道路，而應(yīng)該是采取積極的態(tài)度?！叭嬉?guī)劃，合理布局，綜合利用，化害為利，依靠群眾，大家動(dòng)手，保護(hù)環(huán)境，造福人民”的中國(guó)環(huán)保方針，明確了環(huán)境保護(hù)的綜合防止思想，是將環(huán)境作為一個(gè)有機(jī)整體，根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，按污染物的產(chǎn)生、變遷和歸宿的各個(gè)環(huán)節(jié)，采取法律、行政、經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)相結(jié)合的措施，以防為主，以最大限度地合理利用資源、減少污染物的產(chǎn)生和排放，用最經(jīng)濟(jì)的方法獲取最佳的防止效果，以實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與發(fā)展的良性循環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是搞好環(huán)境保護(hù)，需要石油煉制過(guò)程中在幾的不同層次上開(kāi)展工作第一層是對(duì)污染進(jìn)行更有效的治理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。其目的是把生產(chǎn)的有害物質(zhì)再近期危害限制在一定水平內(nèi)。第二層是通過(guò)工藝改造，盡可能的在正常運(yùn)行條件下把污染消化在企業(yè)內(nèi)部。第三層是用潔凈的綠色工藝代替有污染的工藝。即在產(chǎn)品的源頭和生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)防污染，而不是在污染產(chǎn)生后再去治理。第四層是建立“生態(tài)化工”的概念，即根據(jù)對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程生命周期的分析，使用自然界代謝的全過(guò)程來(lái)規(guī)劃生產(chǎn)。圖01燃料型煉油廠的生產(chǎn)工藝流程圖1原油及其產(chǎn)品的性質(zhì)11綜述確定一種原油的加工方案是煉廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的首要任務(wù)。人們根據(jù)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)效益等方面的大量信息，進(jìn)行全面的分析、研究對(duì)比，方能訂出合理的加工方案。一個(gè)煉油成產(chǎn)裝置由各種工藝設(shè)備（如加熱爐、塔、反應(yīng)器）及機(jī)泵等，它們是為完成一定的生產(chǎn)任務(wù)按照一定的工藝技術(shù)要求和原料的加工流向互相聯(lián)系在一起，即構(gòu)成一定的工藝流程。一個(gè)工業(yè)裝置的好壞不僅取決于各種設(shè)備性能，而且與采用的工藝流程合理程度有很大關(guān)系。最簡(jiǎn)單的原油蒸餾方式是一段汽化常壓蒸餾工藝流程，所謂一段汽化指的是原油經(jīng)過(guò)一次的加熱汽化冷凝完成了將原油分割為符合一定要求餾出物的加工過(guò)程。本設(shè)計(jì)是對(duì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸大慶原油常壓塔的設(shè)計(jì)。主要對(duì)常壓塔核心裝置進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，并對(duì)其進(jìn)行了工藝參數(shù)的確定以及設(shè)備尺寸計(jì)算與選型。設(shè)計(jì)中我們繪制了工藝流程圖。12處理量30萬(wàn)噸/年8000小時(shí)/年13氣提蒸汽性質(zhì)P301KGF/CM2T42014原油的種類、性質(zhì)大慶原油的性質(zhì)見(jiàn)表11表11大慶原油性質(zhì)大慶原油采樣時(shí)間年月20085餾程V密度（20）852010032比重指數(shù)34612060粘度（50）MM2/S222114076凝固點(diǎn)30160105閃點(diǎn)（閉口）7180140酸值,MGKOH/G018200170含蠟,M/M1107220185鹽含量,MGNACL/L240218瀝青質(zhì),M/M030260252膠質(zhì),M/M706280296殘?zhí)?M/M2975300406重金屬,UG/G初餾32FE333NI936元素分析CU050S036PB049N026V041含水,V/V痕跡灰分,M/M0008特性因數(shù)（K）125原油性質(zhì)由表11可知，該原油密度適中，凝固點(diǎn)高，蠟含量高，膠質(zhì)含量中，瀝青質(zhì)含量低（03M/M），金屬含量中NI含量較高（936UG/G）。該原油第一和第二關(guān)鍵餾分的性質(zhì)見(jiàn)表12表12大慶原油每10餾分蒸餾收率（M/M）01020304050607080900246時(shí)對(duì)恩氏蒸餾數(shù)據(jù)按式（710）石油煉制工程LGD000852T1691進(jìn)行校正。式中D溫度校正值（加至T上），T超過(guò)246的恩氏蒸餾溫度，校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)為見(jiàn)表111表111校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）01030507090100汽油6593114131150182194煤油20422022423124427952905柴油21723126022773296032013308計(jì)算各產(chǎn)品的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾點(diǎn)溫度查石油化工工藝計(jì)算圖表76頁(yè)確定實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50點(diǎn)，由圖表查得它與恩蒸餾50點(diǎn)之差分別為17，73，12。故實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50點(diǎn)分別為1327，2383，2893。查石油化工工藝計(jì)算圖表75頁(yè)得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差見(jiàn)表112表112蒸餾溫差曲線線段組分恩氏蒸餾溫差實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差汽油28451煤油16295010柴油14265汽油21341煤油4891030柴油292438汽油1726煤油7123050柴油171266汽油19265煤油131915070柴油187263汽油32378煤油3554067090柴油241295汽油1214煤油1110890100柴油107121計(jì)算舉例1030恩氏蒸餾溫差汽油1149321，煤油2242204，柴油2602231292由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50點(diǎn)，推算得其實(shí)沸點(diǎn)溫度，見(jiàn)表113表113實(shí)沸點(diǎn)蒸餾點(diǎn)溫度餾出，V01030507090100汽油275726106713271592197211煤油187921742263238325742983088柴油1924218926272893315634513572計(jì)算舉例以汽油為例0點(diǎn)726451275（）10點(diǎn)106734172630點(diǎn)1327261067（）50點(diǎn)13277013272651592（）901592378197（）100點(diǎn)19714211（）計(jì)算產(chǎn)品收率直餾汽油的實(shí)沸點(diǎn)終餾點(diǎn)211，煤油實(shí)沸點(diǎn)蒸初餾點(diǎn)1879汽油與煤油的切割溫度為（2111879）/219945（）煤油與柴油的切割溫度為（30881924）/22506（）柴油與重油的切割溫度為（3572350）/23536（）整理見(jiàn)表114表114產(chǎn)品的切割溫度產(chǎn)品實(shí)沸點(diǎn)蒸餾終餾點(diǎn)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾初餾點(diǎn)切割溫度汽油211煤油3088187919945柴油357219242506重油3503536查圖11石油煉制工程讀出汽油，煤油，柴油的蒸餾收率分別為17、20、35將各體積收率換算為質(zhì)量收率分別為1487和1890、3331各餾出產(chǎn)品的性質(zhì)求五個(gè)平均沸點(diǎn)體積平均沸點(diǎn)（T10T30T50T70T90）/5（）體積平均沸點(diǎn)TV汽（93114131150182）/5134（）TV煤（220224231244275）/52388（）TV柴（231257273290311）/52724（）斜率S（90餾出溫度10餾出溫度）/（9010）得汽油11125，煤油06875，柴油1由圖34石油煉制工程查得體積平均沸點(diǎn)、質(zhì)量平均沸點(diǎn)、實(shí)分子平均沸點(diǎn)、立方平均沸點(diǎn)和中平均沸點(diǎn)。將各沸點(diǎn)值見(jiàn)表115表115五個(gè)平均沸點(diǎn)產(chǎn)品體積平均沸點(diǎn)質(zhì)量平均沸點(diǎn)子平均沸點(diǎn)立方平均沸點(diǎn)中平均沸點(diǎn)汽油1341361122913181271煤油23882392233123762357柴油27242733267227112696查石油化工工藝計(jì)算圖表128頁(yè)得K1117,K2120,K3116查石油化工工藝計(jì)算圖表59頁(yè)得M1114，M2194，M3211，API1512，API2435，API3335查石油化工工藝計(jì)算圖表89頁(yè)焦點(diǎn)溫度臨界溫度分別為62，243，269查石油化工工藝計(jì)算圖表88頁(yè)焦點(diǎn)壓力臨界壓力分別為126大氣壓，57大氣壓，59大氣壓K查石油化工工藝計(jì)算圖表102頁(yè)假臨界溫度分別為578K，709K，725K查石油化工工藝計(jì)算圖表106頁(yè)假臨界壓力分別為271MPA，251MPA，198MPA查石油化工工藝計(jì)算圖表105頁(yè)假臨界溫度分別為578K，709K，725K真臨界溫度分別為。590K，715K，730K真臨界溫度與假臨界溫度之比為1021,1008,1007查石油化工工藝計(jì)算圖表107頁(yè)真臨界壓力分別為331MPA，289MPA，221MPA帕焦點(diǎn)溫度分別為37885，46615，48375焦點(diǎn)壓力分別為61MPA，471MPA，49MPA。以上數(shù)據(jù)見(jiàn)表116表116油品的性質(zhì)油品汽油煤油柴油密度D420，G/CM3074350803308092比重指數(shù)，API0512435335特性因數(shù)，K117120116相對(duì)分子量，M114194211027518791924平衡汽化溫度，10021130883572溫度，32142584694臨界參數(shù)壓力，MPA4242143焦點(diǎn)參數(shù)溫度，壓力，1063788561466154714837549物料衡算根據(jù)物料衡算要求，進(jìn)入蒸餾塔的進(jìn)料的質(zhì)量應(yīng)等于各出料的質(zhì)量之和。根據(jù)已知數(shù)據(jù)和進(jìn)料質(zhì)量可以求出個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表118表118物料平衡（按每年開(kāi)工8000小時(shí)計(jì)）油品產(chǎn)率,處理量或產(chǎn)量體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)104T/YT/DKG/H原油10010040120050000汽油171487595178507437煤油201890756226809450柴油353331133239972166502塔工藝參數(shù)的選取21原油精餾塔計(jì)算草圖求取211確定蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過(guò)熱蒸汽汽提。使用的是420，00301MPA的過(guò)熱蒸汽。用量見(jiàn)表21表21汽提水蒸氣用量油品質(zhì)量分?jǐn)?shù)（對(duì)油）KG/HKMOL/H一線煤油3028351969二線柴油2948285335塔底重油20329262286合計(jì)1095617609數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程如下煤油945032835（KG/H）；柴油166502948285（KG/H）；重油（500009450166507437）232926（KG/H）212塔板型適合塔板數(shù)石油精餾塔的塔板數(shù)主要靠經(jīng)驗(yàn)選用表（77）（78）【石油煉制工程】是常壓塔板數(shù)的參考值。參照表選定塔板數(shù)見(jiàn)表22表22各油段所占的塔板層數(shù)汽油煤油段9層煤油柴油段6層柴油汽化段3層塔底氣提段4層考慮采用一個(gè)中段回流，用3層換熱塔板，全塔塔板數(shù)總計(jì)為28層。213精餾塔計(jì)算草圖將塔底、塔板、進(jìn)料及產(chǎn)品進(jìn)出口、中段循環(huán)回流位置、汽體返塔位置、塔底汽提點(diǎn)等繪制成草圖見(jiàn)圖21圖21精餾塔計(jì)算草圖214操作壓力的確定壓力為013MPA。塔頂采用兩級(jí)冷卻流程。取塔頂空冷器壓力為001MPA，使用一個(gè)管殼式后冷器，殼程壓力降取0017MPA，故塔頂壓力01300100170157MPA（絕對(duì)壓力）取每層浮閥塔板壓力降為05KPA（4MMHG），則推算得常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下（單位為MPA）塔頂壓力為0157（MPA）；一線抽出板（第9層）上壓力為0161（MPA）；二線抽出板（第18層）上壓力為0166（MPA）；汽化段壓力（第21層）下壓力為0167MPA）；取轉(zhuǎn)油線壓力降為0035MPA，則加熱爐出口壓力017000350202MPA）22汽化段和塔底溫度的確定221汽化段溫度汽化段中進(jìn)料的汽化率與汽化度取過(guò)汽化度為進(jìn)料的2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或203（體積分?jǐn)?shù)），即過(guò)汽化量為750KG/H要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率為（172035203）7403汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如表23表23汽化段中各物料的流量產(chǎn)品KMOL/H汽油6524煤油4871柴油7891過(guò)汽化油25油汽量合計(jì)19536其中過(guò)汽化油的相對(duì)分子量取300，則過(guò)汽化油流量為750/30025KMOL/H）塔底氣提還有水蒸氣2286KMOL/H由此計(jì)算的汽化段的油氣分壓為016724525/（245252286）0153（MPA）汽化段溫度的求定汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣分壓0153MPA之下汽化7403體積分?jǐn)?shù)）的溫度，作出在0153MPA下原油平衡汽化曲線；原油在常壓下的實(shí)沸點(diǎn)曲線與平衡汽化曲線的交點(diǎn)為280，將此交點(diǎn)溫度280換算為0155MP下的溫度，查石油煉工程66頁(yè)得2889從該點(diǎn)作垂直于橫坐標(biāo)的直線A，在A線上找的2989之點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)作平行于原油常壓平衡汽化曲線2的線4，即為原油在0153MPA下的平衡汽化曲線。由曲線4可查EF為7403的溫度為3555222進(jìn)料在汽化段中的焓查圖317石油煉制,進(jìn)料在汽化段中的焓計(jì)算見(jiàn)表24（P0170MPA,T3495）表24進(jìn)料在汽化段中的焓值及帶入汽化段的熱量焓，KJ/KG油料氣相液相熱量，KJ/H106汽油煤油柴油過(guò)汽化油重油合計(jì)11507911221211137411095692114115079929375107011221211812513261113742081875231911095612501399212057518956749其中過(guò)汽化油和重油的密度分別為08513，08615。223塔底溫度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，原油蒸餾裝置的常壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低510，取塔底溫度比汽化段溫度低7，則塔底溫度3555734853塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配31全塔回流熱311設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度假在塔內(nèi)有水蒸氣存在的情況下，常壓塔頂汽油蒸汽可以大致定為該油品恩氏蒸餾60點(diǎn)的溫度。（1405）當(dāng)全塔汽提水蒸氣用量不超過(guò)進(jìn)料量的12時(shí)，側(cè)線抽出板溫度大致相當(dāng)于與該油品恩氏蒸餾50點(diǎn)的溫度。80166188000/310710038512假設(shè)塔頂?shù)臏囟燃案鱾?cè)線溫度見(jiàn)表31表31假設(shè)塔頂?shù)臏囟燃案鱾?cè)線溫度塔頂溫度1405煤油抽出板（第9層）溫度2276柴油抽出板（第18層）溫度2603312全塔回流熱按上述假設(shè)條件作全塔熱平衡，由此求出全塔回流熱，見(jiàn)表32表32全塔回流熱操作條件焓，KJ/KG物料流率KG/H密度G/CM3壓力，MPA溫度，氣相液相熱量106KJ/KG進(jìn)料500000852016735556749汽提蒸氣10956103014203316454入方合計(jì)51095617203汽油7437074350157140665317607煤油9450080330161227657362678柴油166500809201662602678291412重油329260861501713485908581869水蒸氣109561015714052702370出方合計(jì)34961874936所以，全塔回流熱Q（720349361062267106（KJ/H）313流熱分配塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為60；采用一個(gè)中段回流位于煤油側(cè)線與柴油側(cè)線之間（第1113層之間）?；亓鳠岱峙湟?jiàn)表33表33回流熱分配塔頂回流取熱50Q111335106KJ/H中段回流取熱50Q211335106KJ/H32側(cè)線及塔頂溫度的校準(zhǔn)321柴油抽出板（第18層）溫度按下圖的隔離體系作第18層以下塔段的熱平衡圖31柴油抽出板下方草圖第18層以下塔段的熱平衡見(jiàn)表34表34第18層以下塔段的熱平衡操作條件焓，KJ/KG物料流率KG/H密度G/CM3壓力，MPA溫度，氣相液相熱量106KJ/KG進(jìn)料500000852016735556749汽提蒸氣10956103014203316136內(nèi)回流L08354016624756196861968L入方合計(jì)51095616885汽油7437074350166260391695852煤油94500803301662603904391068柴油166500809201662603678291412重油329260861501713485908581869水蒸氣1095610166260330024124內(nèi)回流L0835426038876488764L出方合計(jì)34961875325由熱平衡得，688510661968L532510688764L所以，內(nèi)回流L5821764（KG/H）或5821764/21127591（KMOL/H）柴油抽出板上方氣相總量為8152608927591228644118（KMOL/H）柴油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓為016627591/441180104（MPA）由柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算01MPA下平衡汽化0點(diǎn)溫度，可以用圖224和圖223石油化工工藝計(jì)算圖表先換算的常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用換算成0104MPA下的平衡汽化數(shù)據(jù)，其計(jì)算結(jié)果如表（35）表35柴油蒸汽分壓下的溫度換算項(xiàng)目0103050恩氏蒸餾溫度，恩氏蒸餾溫差，平衡汽化溫差，常壓平衡汽化溫度，0105MPA下平衡汽化溫度，2172311426511124257262125727316652802745281由以上可求得柴油在0104MPA下的泡點(diǎn)溫度為257，與原假設(shè)的2603很接近，可認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。322煤油抽出板（第9層）溫度按圖32的隔離體系作第9層以下塔段的熱平衡圖32煤油抽出板下方草圖第9層以下塔段的熱平衡見(jiàn)表36表36第9層以下塔段的熱平衡操作條件焓，KJ/KG物料流率KG/H密度G/CM3壓力，MPA溫度，氣相液相熱量106KJ/KG進(jìn)料500000852016735556749汽提氣10956103014203316337內(nèi)回流L080630161183452204522L入方合計(jì)51095617086汽油7437074350161227684577786煤油9450080330161227657362678柴油166500809201662603678291412重油329260861501713485908581869水蒸氣10956101612276293312298內(nèi)回流L0806322768290382903L出方合計(jì)34961875043由熱平衡得，70861064522L504310682903L所以，內(nèi)回流L5421543（KG/H或5421543/19427946（KMOL/H）煤油抽出板上方氣相總量為8512279462286335441738（KMOL/H）煤油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓為016127946/417380108（MPA）由煤油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算0108MPA下平衡汽化0點(diǎn)溫度，可以用圖224和圖223石油化工工藝計(jì)算圖表先換算的常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用換算成0108MPA下的平衡汽化數(shù)據(jù)，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表37表37煤油油蒸汽分壓下的溫度換算項(xiàng)目0103050恩氏蒸餾溫度，恩氏蒸餾溫差，平衡汽化溫差，常壓平衡汽化溫度，0105MPA下平衡汽化溫度，2042201646122623222423171223412332342由以上可求得煤油在0108MPA下的泡點(diǎn)溫度為226，與原假設(shè)的2276很接近，可認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。323塔頂溫度塔頂蒸氣一般冷凝到5590?；亓鳒囟萒060，其焓值H01632KJ/KG；塔頂溫度T11405，回流（汽油）蒸氣的焓H164317KJ/KG，故塔頂冷回流量為L(zhǎng)0Q1/（H1H0）11335106/（6531716320）2313407（KG/H）塔頂油氣量（汽油內(nèi)回流蒸氣）為（5575929375）/11413043（KMOL/H）塔頂水蒸氣流量為82177/184565（KMOL/H）塔頂油氣分壓為015728445/（284457609）01239（MPA）塔頂溫度應(yīng)該是汽油在其油氣分壓下的露點(diǎn)溫度。由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算汽油壓露點(diǎn)溫度，見(jiàn)表38。表38露點(diǎn)溫度的換算項(xiàng)目507090100恩氏蒸餾溫度，恩氏蒸餾溫差，平衡汽化溫差，常壓平衡汽化溫度，1311501932916811712618219412321428146由上表可求得汽油常壓露點(diǎn)溫度為146已知汽油焦點(diǎn)溫度和焦點(diǎn)壓力依次為37885，591MPA根據(jù)以上數(shù)據(jù)在平衡汽化坐標(biāo)紙上作出汽油平衡汽化100點(diǎn)的PT線；由上述作出的汽油露點(diǎn)線相圖，見(jiàn)圖33可讀得油氣分壓為01239MPA時(shí)的露點(diǎn)溫度為147。不凝氣以后求得的塔頂溫度比實(shí)際塔頂溫度約高出3，可將計(jì)算所得的塔頂溫乘以系數(shù)097作為采用的塔頂溫度。則塔頂溫度為147097814259，與假設(shè)的1405很接近，故原假設(shè)溫度正確。圖33汽油的露點(diǎn)相圖驗(yàn)證在塔頂條件下，水蒸氣是否會(huì)冷凝塔頂水蒸氣分壓為01570123900331MPA相應(yīng)于此壓力的飽和水蒸氣溫度為7190（）遠(yuǎn)低于塔頂溫度1405，故在塔頂?shù)乃魵馓幱谶^(guò)熱狀態(tài)，不會(huì)冷凝4結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我不僅僅把所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，更重要的是初步培養(yǎng)了我要做為一個(gè)工程技術(shù)人員應(yīng)有的那種認(rèn)真負(fù)責(zé)，謹(jǐn)慎而有創(chuàng)造性的工作風(fēng)格。關(guān)于本次設(shè)計(jì)我總結(jié)如下在工藝計(jì)算中，一些參數(shù)的求取，我采用的是一種經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，或者假設(shè)和對(duì)比的方法，其優(yōu)點(diǎn)是使計(jì)算比較簡(jiǎn)單，計(jì)算的結(jié)果比較接近實(shí)際；在對(duì)水力學(xué)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是對(duì)塔盤的設(shè)計(jì)，我采用的是逐板分析法確定塔板數(shù)，對(duì)塔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和查閱資料，對(duì)一些主要尺寸進(jìn)行了給定，這方面設(shè)計(jì)的好與壞直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)的成與敗。原油常減壓蒸餾裝置耗能極大,約占整個(gè)煉油廠煉油用能量的2030,而且目前我國(guó)的一些煉油廠用的換熱網(wǎng)絡(luò)僅僅考慮到工藝要求,而未考慮熱量的合理利用因此,優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),最大限度地回收熱量,不僅可提高原油的預(yù)熱中溫,減少燃料油的消耗,還可降低冷卻熱負(fù)荷要保證有效能損失最小,即遵循高溫位熱流與高溫位冷流換熱,中溫位與中溫位換熱,低溫位與低溫位換熱的匹配原則,而且要有效利用熱流的高溫位熱源,對(duì)原有換熱器進(jìn)行充分利用,使設(shè)備投資費(fèi)降到最低。常壓蒸餾裝置提高經(jīng)濟(jì)效益的方法如下（1）改變工藝流程、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整常壓塔側(cè)線產(chǎn)品方案開(kāi)發(fā)新工藝、生產(chǎn)新產(chǎn)品回收不凝氣中的液化石油氣（2）精心操作、增加高附加值產(chǎn)品減少石腦油含量、提高柴油收率強(qiáng)化汽提段操作、提高輕油收率（3）常壓汽提