年產(chǎn)100萬噸潤滑油白土精制工藝設(shè)計(jì)

1、目 錄前言61.總論 61.1設(shè)計(jì)的目的和意義 61.2設(shè)計(jì)依據(jù) 71.3指導(dǎo)思想 71.4設(shè)計(jì)范圍 81.5設(shè)計(jì)重點(diǎn) 81.6生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 81.7產(chǎn)量方案設(shè)計(jì) 92.生產(chǎn)方法確定 92.1潤滑油簡介 92.2白土精制原理 102.3白土精制方法 123. 工藝流程設(shè)計(jì) 123.1接觸法流程 123.2工藝流程說明 133.3工藝操作條件確定 144.白土精制工藝指標(biāo)確定15 4.1原料指標(biāo) 15 4.2白土規(guī)格 16 4.3產(chǎn)品指標(biāo) 16 4.4工藝控制指標(biāo) 17 4.5主要操作條件 18 4.6動(dòng)力和原料消耗指標(biāo) 185.工藝計(jì)算 195.1主要生產(chǎn)步驟195.2物料計(jì)算2

2、05.3熱量衡算226.主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型24 6.1蒸發(fā)塔（t101）的設(shè)計(jì) 24 6.2換熱器（h104/2）的設(shè)計(jì) 267.輔助設(shè)備設(shè)計(jì)及選型287.1泵的設(shè)計(jì) 287.2油罐的設(shè)計(jì) 297.3白土下料流量計(jì) 307.4設(shè)備選型匯總 308.非工藝項(xiàng)目設(shè)計(jì) 358.1水、氣和電的來源 358.2自動(dòng)儀表 359. “三廢”處理 369.1環(huán)境保護(hù)措施及綜合利用369.2熱能利用及冷卻水的回收3610. 生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)3710.1車間設(shè)計(jì)的原則 3710.2工藝設(shè)計(jì)平面布置 3710.3生產(chǎn)車間概貌 3810.4廠區(qū)概貌 3810.5總平面布置 3911. 效益經(jīng)濟(jì)估算3911.1全廠定員

3、3911.2基本數(shù)據(jù) 4011.3資金來源 4211.4固定資產(chǎn)折舊費(fèi)和年維修費(fèi) 4211.5總投資估算 4211.6產(chǎn)品成本估算 4211.7技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 4312. 設(shè)計(jì)評(píng)析與總結(jié)44致 謝 44參考文獻(xiàn) 45附 表 46附cad圖紙 48前 言潤滑油英文名稱為lubricating oil，屬于不揮發(fā)的油狀潤滑劑。潤滑油占全部潤滑材料的85%，種類牌號(hào)繁多，現(xiàn)在世界年用量約3800萬噸。主要用于減少運(yùn)動(dòng)部件表面間的摩擦，同時(shí)對(duì)機(jī)器設(shè)備具有冷卻、密封、防腐、防銹、絕緣、功率傳送、清洗雜質(zhì)等作用。按其來源分動(dòng)、植物油，石油潤滑油和合成潤滑油三大類。石油潤滑油的用量占總用量97以上，因此潤滑油

4、常指石油潤滑油。主要以來自原油蒸餾裝置的減壓直餾油餾分和渣油餾分為原料，通過溶劑脫瀝青 、溶劑脫蠟、溶劑精制、加氫精制或酸堿精制、白土精制等工藝，除去或降低形成游離碳的物質(zhì)、低粘度指數(shù)的物質(zhì)、氧化安定性差的物質(zhì)、石蠟以及影響成品油顏色的化學(xué)物質(zhì)等組分，得到合格的潤滑油基礎(chǔ)油，經(jīng)過調(diào)合并加入添加劑后即成為潤滑油產(chǎn)品。海南已建成年產(chǎn)800萬噸的煉油廠并已投產(chǎn)，每年從石油煉制中分離出來的潤滑油基礎(chǔ)油將達(dá)幾十萬噸。本著充分利用本地資源優(yōu)勢(shì)，降低生產(chǎn)成本，做到因地制宜，合理利用資源，從而提高經(jīng)濟(jì)效益的原則。本次設(shè)計(jì)課題為年產(chǎn)150000噸潤滑油白土精制工藝設(shè)計(jì)，選用白土精制“接觸法”工藝技術(shù)。其主要過程

5、為：將白土和油混成漿狀，通過加熱爐加熱到一定的溫度，并保持一定的時(shí)間，然后濾出精制油。此工藝技術(shù)比較成熟，應(yīng)用面較廣，工藝和設(shè)備均較簡單，生產(chǎn)周期較短，收益快。本設(shè)計(jì)主要參照茂名石化潤滑油生產(chǎn)車間白土精制工藝流程，依據(jù)課題設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，完成“年產(chǎn)150000噸潤滑基礎(chǔ)油”生產(chǎn)任務(wù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。1. 總 論1.1設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的全面加強(qiáng)鞏固和檢驗(yàn)；使理論與實(shí)踐更好的聯(lián)系，技能與應(yīng)用更好地結(jié)合；進(jìn)一步鍛煉獨(dú)立工作能力，不斷提高綜合分析問題能力與解決實(shí)際問題能力。以白土精制接觸法生產(chǎn)精制油，是較為成熟的技術(shù)。通過完成本設(shè)計(jì)，能使本人基本掌握

6、潤滑油白土精制工藝流程設(shè)計(jì)，特別是混合、加熱、蒸發(fā)、過濾四個(gè)工藝流程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)技能，對(duì)通用工程設(shè)計(jì)有一個(gè)系統(tǒng)的了解和整體的把握，達(dá)到高等工類本科生應(yīng)具備的專業(yè)設(shè)計(jì)技能和設(shè)計(jì)能力。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1海南大學(xué)2005級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書-年產(chǎn)150000噸潤滑油白土精制工藝初步設(shè)計(jì)，見附件。1.2.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（1）設(shè)計(jì)項(xiàng)目：潤滑油白土精制工藝初步設(shè)計(jì)（2）產(chǎn)品名稱：潤滑精制油（3）生產(chǎn)能力：150000噸年（4）工廠廠址：海南省洋浦開發(fā)區(qū)（5）原料油來源：海南煉化廠減壓直餾油和渣油等。（6）生產(chǎn)天數(shù)：全年生產(chǎn)320天（全天候）當(dāng)?shù)貧夂驐l件：（來自?？谑袣庀缶仲Y料 ）溫 度 最

7、高溫溫39 最低溫度11 平均溫度23.6濕 度 最高濕度92% 平均濕度89.7%水 溫 河水（ 1米） 最高30 最低10自來（飲用）水 最高30 最低10深井水 平均18。風(fēng)頻率 年平均風(fēng)速：3.4 m/s降水量 1592.7 mm/s風(fēng) 向 東南風(fēng)和東北風(fēng)1.3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想以課題設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，通過文獻(xiàn)檢索、全面收集資料，參照成功經(jīng)驗(yàn)和最新科研成果，在綜合分析比較的基礎(chǔ)上，搏眾家之長，選擇合適設(shè)計(jì)方案。貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)先進(jìn)，降低工程造價(jià)等思想，從節(jié)約能源和降低原料消耗，創(chuàng)較高經(jīng)濟(jì)效益等角度出發(fā)，以“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)?！睘樵O(shè)計(jì)原則，同時(shí)在“三

8、廢” 治理方面，充分重視環(huán)保防污、科學(xué)生產(chǎn)和提高社會(huì)效益為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量采用本地原料、定型設(shè)備、節(jié)省能耗方案，生產(chǎn)高產(chǎn)量高質(zhì)量的精制油。1.4 設(shè)計(jì)范圍 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：（1）生產(chǎn)方法說明，工藝流程設(shè)計(jì)及論證，（2）工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)論證；（3）物料衡算、熱量衡算；（4）主要與設(shè)備設(shè)計(jì)與選型；（5）設(shè)計(jì)繪圖；（6）“三廢”治理和綜合利用；（7）經(jīng)濟(jì)效益核算分析；1.5 設(shè)計(jì)重點(diǎn) 設(shè)計(jì)重點(diǎn)：白土精制工藝流程設(shè)計(jì)與論證；物料衡算、熱量衡算；蒸發(fā)塔的設(shè)計(jì)及選型。1.6 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1.6.1 生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)潤滑精制油150000噸，按年320（全天候）工作日計(jì)，即每天生產(chǎn)46

9、8.75噸。1.6.2 產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品：內(nèi)燃機(jī)油精制油；產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)按： 內(nèi)燃機(jī)油的粘度分類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行g(shù)b/t 14906-1994 見表1-1所示。表1-1 內(nèi)燃機(jī)油的粘度分類gb/t 14906-19941粘度等級(jí)號(hào)低溫粘度，mpa.s邊界泵送溫度，運(yùn)動(dòng)粘度（100），mm2/s 0w3250(-30)-353.85w3500(-25)-303.810w3500(-20)-254.115w3500(-15)-205.620w4500(-10)-159.325w6000(-5)-105.6，小于9.3209.3，小于12.53012.5，小于16.34016.3，小于21.95021

10、.9，小于26.1601.6.3 生產(chǎn)車間組織本工藝實(shí)行車間、工段、班組三級(jí)組織。全天候生產(chǎn)，每日三班，每班8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。1.6.4 工作制度全年生產(chǎn)320天（全天候），其余時(shí)間為設(shè)備維修檢修、員工技能培訓(xùn)。1.7 產(chǎn)量方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)針對(duì)大規(guī)模高產(chǎn)量的潤滑油生產(chǎn)提出合乎科學(xué)又切實(shí)可行的方案及具體措施，并對(duì)其做出科學(xué)論證。2.生產(chǎn)方法確定2.1 潤滑油簡介潤滑油一般由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成?；A(chǔ)油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質(zhì)，添加劑則可彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油性能方面的不足，賦予某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。 2.1.1 基礎(chǔ)油潤滑油基礎(chǔ)油主要分礦物基礎(chǔ)油及合成基礎(chǔ)油兩大類。礦

11、物基礎(chǔ)油應(yīng)用廣泛，用量很大（約95%以上），但有些應(yīng)用場合則必須使用合成基礎(chǔ)油調(diào)配的產(chǎn)品，因而使合成基礎(chǔ)油得到迅速發(fā)展。礦油基礎(chǔ)油由原油提煉而成。潤滑油基礎(chǔ)油主要生產(chǎn)過程有：常減壓蒸餾、溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土或加氫補(bǔ)充精制。1995年修訂了我國現(xiàn)行的潤滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)，主要修改了分類方法，并增加了低凝和深度精制兩類專用基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)。礦物型潤滑油的生產(chǎn)，最重要的是選用最佳的原油。礦物基礎(chǔ)油的化學(xué)成分包括高沸點(diǎn)、高分子量烴類和非烴類混合物。其組成一般為烷烴（直鏈、支鏈、多支鏈）、環(huán)烷烴（單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)）、芳烴（單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴）、環(huán)烷基芳烴以及含氧、含氮、含硫有機(jī)化合物和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

12、等非烴類化合物（見附表）。2.1.2添加劑添加劑是近代高級(jí)潤滑油的精髓，正確選用合理加入，可改善其物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)潤滑油賦予新的特殊性能，或加強(qiáng)其原來具有的某種性能，滿足更高的要求。根據(jù)潤滑油要求的質(zhì)量和性能，對(duì)添加劑精心選擇，仔細(xì)平衡，進(jìn)行合理調(diào)配，是保證潤滑油質(zhì)量的關(guān)鍵。一般常用的添加劑有：粘度指數(shù)改進(jìn)劑，傾點(diǎn)下降劑，抗氧化劑，清凈分散劑，摩擦緩和劑，油性劑，極壓劑，抗泡沫劑，金屬鈍化劑，乳化劑，防腐蝕劑，防銹劑，破乳化劑。潤滑油白土補(bǔ)充精制裝置是潤滑油基礎(chǔ)生產(chǎn)的最后一道工序，它的加工質(zhì)量好壞直接影響到高檔潤滑油生產(chǎn)，也關(guān)系到潤滑油生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，所以在潤滑油系統(tǒng)中占有重要地位。白土補(bǔ)充精

13、制在潤滑油加工中的作用主要是在一定的溫度和時(shí)間下，潤滑油料同定量的白土混合，處理各種溶劑精制和溶劑脫蠟潤滑油料，以物理吸附方式脫除原料中少量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸、磺酸、氧氮硫化合物等極性物質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)等非理想組分，然后白土與油過濾分離，得到高質(zhì)量的潤滑油基礎(chǔ)油。2.2 白土精制原理白土精制是一種物理吸附過程，白土作為吸附劑，它具有較強(qiáng)的選擇吸附性，依靠它的活性表面有選擇地吸附油、蠟中的極性物質(zhì)（如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)），而對(duì)油、蠟的理想組分則不吸附，從而達(dá)到除去油、蠟中不理想物質(zhì)的目的，使油、蠟得到精制。白土精制就是用活性白土在一定溫度下處理油料，降低油品的殘值及酸值（或酸度），改善油品的顏色

14、及安定性。2.2.1白土組成白土是一種結(jié)晶或無定型物質(zhì)，它具有許多微孔，形成很大的表面積。白土有天然的和活性的兩種。天然白土就是風(fēng)化的長石?；钚园淄潦菍淄劣?%15%的稀硫酸活化、水洗、干燥、粉碎而得。它的比表面可達(dá)450/g，其活性比天然白土大410倍。所以工業(yè)上多采用活性白土。其主要化學(xué)成份是硅酸鋁，化學(xué)理論式：h2al2(sio3)4nh2o。另外，還有少量的氧化鐵、氧化鎂等（見表2-1）。在白土精制條件下，白土對(duì)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的分子量越大，越容易被吸附。氧化物和硫酸酯也容易被吸附。在烴類中，吸附順序是：芳香烴環(huán)烷烴烷烴。表2-1 白土的化學(xué)組成1組成，%天然白土，%活性白土，%水分24

15、3068sio254686263al2o319251620fe2o31.01.50.71.0cao1.01.50.51.0mgo1.02.00.51.02.2.2白土性質(zhì)活性白土的主要指標(biāo)是活性度、脫色率、水分和顆粒度。白土的活性度是用中和100克白土試樣所消耗的0.1naoh溶液的毫升數(shù)來表示。它是判斷白土對(duì)極性物質(zhì)吸附能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。白土活性度越大，吸附能力越強(qiáng)。吸附能力越強(qiáng)，則對(duì)油品的脫色能力也越好。白土的水分也會(huì)影響到它的吸附性能，白土含適量的水分其吸附能力較強(qiáng)。過度干燥的白土吸附能力很低，甚至完全喪失活性。因?yàn)樵诟邷亟佑|精制過程中水分蒸發(fā)，白土孔隙不再含水而有獨(dú)特的吸附性能。除次

16、之外，高溫接觸精制過程中所生成的水蒸汽，使脫蠟油與白土的攪拌加強(qiáng)，從而增加白土與油的接觸機(jī)會(huì)，使精制效果加強(qiáng)。白土含水過多會(huì)造成白土貯運(yùn)、輸送、下料困難，嚴(yán)重時(shí)在精制過程中，吸附能力降低，導(dǎo)致白土沉降造成容器、管線堵塞。顆粒度是表示白土的破碎程度，即在篩網(wǎng)上，每25毫米長度上的篩孔數(shù)表示。目前裝置所采用白土的粒度為200目通過90%。當(dāng)白土顆粒太大，每克白土的表面積減少，吸附能力降低，且白土容易沉降，白土不能充分利用。但白土顆粒過小時(shí)，會(huì)造成過濾難度增加，同時(shí)廢白土含油量增加，降低了產(chǎn)品收率。表2-2 白土主要指標(biāo)1名稱指標(biāo)脫色率，%90游離酸，%0.2活性度（2025），0.1naohml/

17、100g210粒度（通過200目篩），%90水分，%8.02.3 白土精制方法潤滑油原料經(jīng)過溶劑精制、溶劑脫蠟、和溶劑脫瀝青工藝處理后，其質(zhì)量已基本達(dá)到要求，但所得油品中還含有少量未分離掉的溶劑，以及因回收溶劑被加熱而生成的大分子組合物、膠質(zhì)等，這些雜質(zhì)的存在，影響油品的安定性、顏色和殘?zhí)恐档?。為了除去這些雜質(zhì)，需要對(duì)潤滑油進(jìn)行補(bǔ)充精制，白土精制是廣泛采用的一種精制方法。隨著加氫補(bǔ)充精制技術(shù)的發(fā)展，國外潤滑油的加工已大部分采用加氫精制，但加氫后的精油存在光安定性差及凝固點(diǎn)回升的問題，由于白土精制裝置有投資少、精油光安定性好等優(yōu)點(diǎn)，使白土精制裝置仍有較強(qiáng)的生命力。 白土精制方法有滲透法和接觸法兩

18、種。滲透法把顆粒白土裝在立式罐內(nèi)，油慢慢滲透，當(dāng)白土活性下降到一定程度后就切換到另外的罐中。廢白土可以燒去吸附的物質(zhì)再行使用。該法效率太低，一次投資太大，油料損失大，故大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中已不見用。目前比較廣泛使用的白土精制方法是接觸法。該法主要用于各種潤滑油的最后精制，工業(yè)上常稱白土補(bǔ)充精制。它是將白土和油混成漿狀，通過加熱爐加熱到一定的溫度，并保持一定的時(shí)間，然后濾出精制油。這也是本次設(shè)計(jì)所采用的白土精制方法。3.工藝流程設(shè)計(jì)3.1接觸法流程 白土精制“接觸法”工藝流程簡圖見圖1所示：混合罐加熱爐吹氣白土抽真空二過濾蒸發(fā)塔一過濾精制油原料油圖1 白土精制接觸法工藝流程簡圖白土精制“接觸法”工藝

19、主要過程為：混合、加熱、蒸發(fā)、過濾四個(gè)工序。3.2 工藝流程說明潤滑油原料換熱升溫至90后與白土進(jìn)行攪拌混合并加熱至180-260，進(jìn)入蒸發(fā)塔負(fù)壓蒸發(fā)，蒸發(fā)塔底油經(jīng)換熱至130后，進(jìn)行二級(jí)過濾，所得成品油送至精制油罐區(qū)。具體工藝流程為：原料油灌泵301（302、304）換304/1（管程）換302（外管）容302/1泵305（306、304）爐301塔301泵307（308）換302（內(nèi)管）換303（內(nèi)管）機(jī)301/13容306泵309（311）機(jī)302/13塔302泵310/1.2換304/1（殼程）換304/2（內(nèi)管）精制油灌參考cad圖紙：帶控制點(diǎn)的工藝流程圖3.2.1真空系統(tǒng)t101頂

20、部汽態(tài)物冷卻后進(jìn)入r103，r103頂部用水噴射真空泵抽真空，t102頂部分離的水分、微量溶劑經(jīng)r104/2底部流入廢油罐r(nóng)106。3.2.2輔助系統(tǒng)瓦斯自系統(tǒng)來瓦斯罐r(nóng)112瓦斯控制閥加熱爐各火嘴。新水經(jīng)新水表一股去冷卻器h103，一股進(jìn)入泵房作機(jī)泵冷卻水。空氣自系統(tǒng)管架進(jìn)入機(jī)泵、板機(jī)掃線，空氣與蒸汽在樓上自動(dòng)板框過濾機(jī)前互串。儀表用風(fēng)自系統(tǒng)來，直接進(jìn)入各儀表用風(fēng)點(diǎn)。本工藝流程特點(diǎn)：工藝流程短，物料循環(huán)使用，生產(chǎn)效率高。3.3 工藝操作條件確定白土精制的主要操作條件為白土用量、精制溫度、接觸時(shí)間等。影響操作條件的主要因素是原料和白土性質(zhì)。如果原料在前幾個(gè)加工過程中處理不當(dāng)，精制深度不夠，含溶

21、劑太多等，這些都會(huì)增加白土精制的困難。一般說，原料越重，粘度越大及產(chǎn)品質(zhì)量要求越高，操作條件就越苛刻，而當(dāng)白土活性高以及顆粒度和含水量適當(dāng)時(shí)，在同樣操作條件下，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)更好。3.3.1 白土用量原料和白土性質(zhì)確定后，一般白土用量越大產(chǎn)品質(zhì)量就越好，但油品質(zhì)量的提高和白土用量并非成正比，即當(dāng)白土用量提高到一定程度后，產(chǎn)品質(zhì)量的提高就不顯著了。在保證精制深度的前提下，白土用量要盡量少（見表3-1）。因?yàn)榘淄劣昧窟^多一則浪費(fèi)；二則對(duì)不加抗氧化添加劑的一般產(chǎn)品會(huì)因精制過度而將天然的抗氧化劑少量膠質(zhì)、瀝青質(zhì)完全除掉，使油品安定性降低；三則降低潤滑油的收率。另外對(duì)操作也有影響，降低過濾速度，增加循環(huán)泵的

22、磨損，白土還會(huì)在加熱爐管內(nèi)沉降，堵塞管線，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使油局部過熱裂化結(jié)焦。表3-1 潤滑油白土補(bǔ)充精制時(shí)白土用量1原料油白土用量，%機(jī)械油24內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油13變壓器油35汽輪機(jī)油1015真空泵油1015殘?jiān)鼭櫥?5253.3.2 精制溫度為了使非理想組分能很快地全部吸附在白土活性表面上，要求這些分子能快速運(yùn)動(dòng)，以增加與白土活性表面的接觸機(jī)會(huì)，這就要提高精制溫度。白土的孔吸附潤滑油中不良組分的速度，決定于所精制潤滑油的粘度。潤滑油粘度越大，則吸附速度越小。精制溫度一般宜選在180320之間，處理重的油品精制溫度應(yīng)偏于上限，超過320時(shí)，由于白土的催化作用，油品易分解變質(zhì)（見表3.2）。表3-

23、2 白土精制的接觸溫度1原料油接觸溫度，變壓器油150160機(jī)械油200210內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油230240殘?jiān)鼭櫥?702803.3.3 接觸時(shí)間一般是指在高溫下白土與油的接觸時(shí)間，即在蒸發(fā)塔內(nèi)的停留時(shí)間。為了使油品與白土能充分接觸，必須保證有一定的吸附和擴(kuò)散時(shí)間，所以，在蒸發(fā)塔內(nèi)的停留時(shí)間一般為2040分鐘。3.3.4 汽提蒸汽當(dāng)常壓或加壓操作時(shí)，為蒸出潤滑油因溫度升高而產(chǎn)生的分解物，以保證油品的質(zhì)量，在蒸汽塔底部吹入汽提蒸汽，以加速輕餾分等的蒸發(fā)，所用汽提蒸汽量，視塔操作壓力與溫度來決定，減壓操作時(shí)可少吹或不吹。4.白土精制工藝指標(biāo)確定參閱某石化公司的潤滑油白土精制工藝參數(shù)資料。具體數(shù)據(jù)為

24、白土加入量2%6%，爐出口溫度140240，白土蒸發(fā)塔操作壓力-0.8mpa，操作溫度200。年產(chǎn)150000噸，年開工日為320天，日產(chǎn)為468.75噸，建設(shè)期為1年。4.1原料指標(biāo)以下表4-1、2、3、4、5、6、7的數(shù)據(jù)主要參考茂名石化內(nèi)部資料。原料指標(biāo)見表4-1所示。表4-1 原料油規(guī)格原油品種項(xiàng)目常三輕白油減二減二深減三減三深減四輕脫運(yùn)動(dòng)黏度（40）mm2/g報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告水分痕跡痕跡痕跡痕跡痕跡痕跡痕跡痕跡溶劑含量 % 0.20.10.10.10.10.10.10.1傾點(diǎn) -9-1-5-9-5-9-5-5凝點(diǎn) -11-11-7-11-7-11-7-7閃點(diǎn) 1701

25、90215215215220225255溶劑含量 %實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)4.2 白土規(guī)格 活性白土指標(biāo)見表4-2所示。名稱指標(biāo)脫色率，%90游離酸，%0.2活性度（2025），0.1naohml/100g210粒度（通過200目篩），%90水分，%8.0表4-2 活性白土規(guī)格4.3產(chǎn)品指標(biāo)產(chǎn)品指標(biāo)見表4-3所示。表4-3 產(chǎn)品指標(biāo)產(chǎn)品品種項(xiàng)目常三輕白油減二減二深減三減三深減四輕脫色度 號(hào) 0.50.51.51.03.02.54.05.5機(jī)雜 %無無無無無無無無水分 % 無無無無無無無無殘?zhí)?% 0.250.6機(jī)械雜質(zhì) % 0.050.050.050.050.050.050.050.

26、05抗乳化度min 108108透明度透明透明透明透明透明透明透明透明閃點(diǎn)(開口) 報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告報(bào)告4.4工藝控制指標(biāo)工藝控制指標(biāo)見表4-4所示（注：*表示本次設(shè)計(jì)的工藝控制點(diǎn)）。表4-4 工藝控制指標(biāo)原料品種項(xiàng)目常三輕白油減二減二深減三減三深減四輕脫*白土加入量 %3624243624364646*爐出口溫度 140160140160150170150170165185165185195215220240爐膛溫度 650650650650650650650650過熱蒸汽溫度 420420420420420420420420蒸發(fā)塔頂溫度 11015011015011015011

27、0150110150110150110150110150t101真空度 mpa 0.0400.0400.0400.0400.0400.0400.0400.040塔101吹氣量 %0505050505050505h103出口溫度 110145110145120145120145130145130145130145130145一次過濾溫度 6510080130801308013080130901309013090130自動(dòng)板框進(jìn)料壓力 mpa 0.70.70.70.70.70.70.70.7容105真空度mpa 0.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.060*h1

28、04/2出口溫度 9090909085858595廢白土含油率 % 3030303030353535人工板框過濾機(jī)進(jìn)料壓力mpa 0.20.20.40.40.50.50.60.84.5主要操作條件 主要操作條件見表4-5所示。表4-5 主要操作條件油品名稱混合溫度加 熱 爐蒸 發(fā) 塔白土接觸時(shí)間min二次過濾溫度,精制油出口溫度,備 注入口溫度出口溫度頂部溫度底部溫度頂部壓力mpa吹汽量kg/h常三7570160180110150185-0.03100308512090輕白油7570180200110150185-0.03100308512090減二7570180200110150195-0.

29、03100308512090減二深8570200220110150195-0.03120309513090減三8570200220110150195-0.03120309513085減三深8570600220110150195-0.03120309513085減四8570200220110150195-0.03120309513085輕脫8570220240110150195-0.031203095130954.6動(dòng)力和原料消耗指標(biāo)動(dòng)力和原料消耗指標(biāo)見表4-6、7所示。表4-6 動(dòng)力指標(biāo)項(xiàng)目循環(huán)水壓力mpa新鮮水壓力mpa燃料氣壓力mpa凈化風(fēng)壓力mpa非凈化風(fēng)壓力mpa瓦斯壓力 mpa蒸汽壓

30、力mpa電v指標(biāo)0.30.30.30.30.40.20.8220/380表4-7 原料消耗指標(biāo)項(xiàng)目濾紙 張/噸濾布 m/t循環(huán)水t/t新鮮水t/t燃料油(瓦斯)/t蒸汽 t/t非凈化風(fēng)m3/t電 kw.h/t能耗mj/t指標(biāo)0.120.030.60.25.61.06.91.6376.25.工藝計(jì)算5.1 主要生產(chǎn)步驟該工藝有四個(gè)步驟：混合、加熱、蒸發(fā)、過濾?；旌希簉102/1內(nèi)混合，混合溫度150,操作壓力0.1mpa加熱：l101內(nèi)加熱，爐膛溫度650 蒸發(fā)：t101內(nèi)蒸發(fā)，操作溫度100,操作壓力-0.8mpa過濾：一過濾使用自動(dòng)板框過濾機(jī)，二過濾使用人工板框過濾機(jī)。具體見圖2所示?；旌霞?/p>

31、熱蒸發(fā)過濾原料油精制油白土白土渣水蒸發(fā)量圖2 白土精制物料平衡圖5.2 物料計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用的是白土精制接觸法，白土精制是一種物理吸附過程，完全沒有化學(xué)反應(yīng)。采用倒推法，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，白土精制年生產(chǎn)能力為150000噸/年。這樣的規(guī)模采用連續(xù)操作比較合理。全年365天，除去大、中修理及放假等共45天。則年工作日 = 36545 =320天每晝夜生產(chǎn)能力為：1500001000320 =468750 kg/d每晝夜24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，則每小時(shí)生產(chǎn)能力為：46875024 =19531.25 kg/h以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。5.2.1進(jìn)出蒸發(fā)塔（t101）的物料橫算輸入：白土和原料油的混合液=153

32、5181000320240.04+153518100032024kg/h=20788.89 kg/h輸出：水蒸發(fā)量+白土和原料油的混合液=1535181000320240.04+0.6100019.98932+7995.73kg/h=20788.89 kg/h因?yàn)椋嚎傒斎肓靠傒敵隽浚?，蒸發(fā)過程物料守恒。5.2.2整個(gè)系統(tǒng)總物料衡算總輸入量 =原料油輸入量=153518100032024=19989.32 kg/h總輸出量=精制油輸出量損失量=150122100032024+0.22153518100032024=19989.32kg/h因?yàn)椋嚎傒斎肓?=總輸出量，所以，整個(gè)系統(tǒng)總物料守恒。

33、5.2.3物料平衡匯總 各種油品加工量、精制油產(chǎn)率及收率、損失見表5-1所示。表5-1 物料平衡表油 品 名 稱加工量t/a精 制 油損 失%產(chǎn) 量 ， t/a收 率 ， %常三421874128397.862.14輕白油2618255697.632.37減二2632255797.912.09減二深649226347297.772.23減三4902479597.812.19減四274372683597.812.19減四深4573447697.882.12輕脫4247414897.672.33合計(jì)15351815012297.82.25.2.4 原料動(dòng)力及水、汽消耗 原料動(dòng)力及水、汽消耗見表5-

34、2所示。表5-2 原料動(dòng)力及水、汽消耗序號(hào)名稱單位每噸產(chǎn)品消耗定額消耗量備注每天每年1濾紙張0.1256180002濾布m0.031445003燃料油（瓦斯）kg5.626258400004非凈化風(fēng)m36.9323410350005電kw.h1.67502400006循環(huán)水t0.6281900007新鮮水t0.297311528蒸汽t1.04681500005.3 熱量衡算整個(gè)設(shè)計(jì)的熱平衡方程式為：q1+q2=q3+q4式中：q1原料油所具備熱量（kj/h） q2加熱和冷卻物料所需要熱量（kj/h）；符號(hào)規(guī)定：加熱為“”，冷卻為“+” q3精制油帶出熱量（kj/h） q4蒸發(fā)塔傳熱量（kj/h

35、）q1=g1cpt1g1原料油消耗量，g1=19989.32kg/hcp1原料油的比熱容，cp1=2.15kj/（）t1原料油溫度，t1=60q1=g1cpt1=19989.322.1560kj/h=2578622.28kj/hq2=q加熱爐+q換熱器q加熱爐=g2tqp，q換熱器=qh104/1qh102-qh103-qh104/2g2瓦斯氣消耗量，g2=111.94kg/ht加熱爐的熱效率，t=85.62%qp瓦斯氣的熱值，qp=495kj/kgq加熱爐=111.940.8562495kj/h=47442.30kj/hq換104/1=ks1tm1k換熱器總傳熱系數(shù)，k=223w/()s1傳

36、熱面積，s1=180tm1=（t2-t1）/（t2/t1）=（60-55）/（60/55）=57.46qh104/1=ks1tm1=2233.618057.46kj/h=8303199.84kj/hqh102=ks2tm2=2233.66527.42kj/h=1494993.24kj/hqh103=ks3tm3=2233.62067.47kj/h=1131876.72kj/hqh104/2=ks4tm4=2233.63057.46kj/h=1445923.44kj/hq換熱器=8303199.84+1494993.24+1131876.72+1445923.44kj/h=12375993.24

37、kj/hq2=q加熱爐+q換熱器=47442.30+12375993.24kj/h=12423435.54kj/hq3=g3cp1t3g3精制油產(chǎn)量，g3=19547.14kg/hcp1精制油的比熱容，cp1=2.15kj/（）t3精制油溫度，t3=90q3=g3cpt3=19547.142.1590kj/h=3782371.60kj/hq4 = katm5 k蒸發(fā)塔總傳熱系數(shù)，k=289.78w/()a傳熱面積，a=1043tm5傳熱溫差，tm5=10q4 = katm5 =289.78104310kj/h=11219686.22kj/h因?yàn)閝1+q2=q3+q4，所以，整個(gè)系統(tǒng)熱量守恒。5

38、.3.1 熱量衡算匯總 熱量平衡見表5-3所示。表5-3 熱量平衡表輸入量（kj/h）輸出量（kj/h）q12578622.28q33782371.60q212423435.54q411219686.22合計(jì)15002057.82合計(jì)15002057.826. 主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型（1） 主體設(shè)備：蒸發(fā)塔（t101）。（2） 輔助設(shè)備：換熱器（h104/2）。6.1 蒸發(fā)塔（t101）的設(shè)計(jì)（1）傳熱面積的確定傳熱溫差為10，傳熱量為11219686.22kj/h，蒸發(fā)塔內(nèi)的總傳熱系數(shù)取為289.78w/（）。由公式 q = katm 得 a = q/（ktm）=11219686.22/（3.6

39、289.7810）=1043（2）傳熱管數(shù)的確定傳熱管選用322.5 ，長度3m的鋼管，材質(zhì)為00cr18ni5mo3si2鋼。由公式 f =3.14dln 得 n = f/（3.14dl）=1043/（3.1430.0295）=375其中因要安排拉桿需要減少4根，實(shí)際管數(shù)為371根。（3） 蒸發(fā)塔塔體直徑的確定蒸發(fā)塔內(nèi)管子分布采用正三角形排列，管間距a=40mm，殼體直徑 ： di=a（b1）+2l式中：di蒸發(fā)塔內(nèi)徑，mm； b正六角行對(duì)角線上的管子數(shù)查有關(guān)表取為21； l最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取l=2do所以 di=40（211）+2232=928 圓整后取為1000（4）蒸

40、發(fā)塔塔體厚度的確定殼體材料選用16mnr鋼，計(jì)算壁厚的公式為：s=pcdi/(2tpc)式中：pc計(jì)算壓力，取pc=0.80mpa ； di蒸發(fā)塔內(nèi)徑，di=1100mm； =0.85 200=170mpa（設(shè)殼壁溫度為200） s=10000.8/（21700.850.80）=2.78取c2=2mm ；c1=0.25mm，圓整后取s=8mm，復(fù)驗(yàn)86%=0.42 0.25 故最終取c1=0.25mm故s=8mm（5）蒸發(fā)塔封頭的確定上下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材質(zhì)選用和筒體相同（16mnr）。由封頭厚度計(jì)算公式： s=pcdi/(2t0.5pc)式中：pc計(jì)算壓力，取pc=0.80mpa

41、； di蒸發(fā)塔內(nèi)徑，di=1100mm；=0.85200=170mpa（設(shè)殼壁溫度為200）s=0.81000/（21700.850.50.8）=2.77mm取c2=2mm ；c1=0.25mm，圓整后取s=8mm，復(fù)驗(yàn)86%=0.0.420.25 故最終取c1=0.25mm，故s=8mm 。實(shí)際制造中取厚度和筒體相同既8mm，所以封頭為dn10008。 （6）接管的確定人孔選用標(biāo)準(zhǔn)圓形公稱直徑dn450。原料進(jìn)料口dn80二次蒸汽出口dn650。塔底出料口dn100。 所有的開孔進(jìn)行等面積補(bǔ)強(qiáng)，在開孔外面焊接上一塊與容器材料和厚度都相同的鋼板。（7）支座的確定支座采用裙座，裙座座體厚度為75

42、mm，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑1100mm，外徑1200mm，基礎(chǔ)環(huán)厚度為20mm，地腳螺栓公稱直徑m30，數(shù)量為24個(gè)。（8）蒸發(fā)器的輔助設(shè)備選型蒸發(fā)中產(chǎn)生的二次蒸汽為水蒸氣，可采用混合式冷凝器。為了進(jìn)一步捕集二次蒸汽中所夾帶的霧沫或液滴，以減少有用產(chǎn)品的損失或?qū)淠鞯奈廴?，常在蒸發(fā)器分離室頂部蒸汽出口處設(shè)置各種形式的除沫器，本次選用的是金屬絲網(wǎng)除沫器。而疏水器采用熱動(dòng)力式的。6.2 換熱器（h104/2）的設(shè)計(jì)（1） 傳熱面積的確定 兩股流體的進(jìn)出口溫度為：熱 11590 （油） 冷 55 35 （水）故傳熱推動(dòng)力：tm = （t2-t1）/（t2/t1）=（60-55）/（60/55）=57.46總

43、傳熱系數(shù)為k=223w/（m2.）由公式q=ak tm 可得a=q/（ktm）=8303199.84/（2233.655.46）=180 （2） 管子數(shù)n的確定 設(shè)計(jì)選用322.5的無縫鋼管，材質(zhì)20號(hào)鋼，管長3.0m，由公式a=3.14dln，n=a/（3.14dl）=180/（3.140.02953）=648根，其中安排拉桿需要減少8根，實(shí)際管數(shù)為640根。（3）管子的排列方式，管間距的確定 設(shè)計(jì)采用正三角行排列，取管間距為a=32mm 。（4） 殼體直徑的確定殼體直徑：di=a（b1）+2l式中：di換熱器內(nèi)徑，mm； b正六角行對(duì)角線上的管子數(shù)查有關(guān)表取為29； l最外層管子的中心到殼

44、壁邊緣的距離，取l=2do所以，di=32（291）+2232=1024，取di=1100 換熱器為臥式，一般要求6 l/di 10 ，7000/1100=7.5 ，所以滿足要求。（5） 殼體厚度的計(jì)算殼體材料選用20r鋼，計(jì)算壁厚的公式為：s=pcdi/(2t-pc)式中：pc計(jì)算壓力，取pc為4.91.1=0.80mpa ； di=1100mm；=0.85100=133mpa（設(shè)殼壁溫度為100）s=11000.80/（21330.85-0.80）=3.91 mm取c2=2mm ；c1=0.25mm，圓整后取s=8mm，復(fù)驗(yàn)86%=0.42 0.25 故最終取c1=0.25mm，故s=8m

45、m（6）換熱器封頭的確定上下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭為dn11008。曲面高度h1=250mm，直邊高度h2=40mm，材料選用20 r鋼。（7） 容器法蘭的選擇材料選用16mnr鋼，根據(jù)jb4703-2000標(biāo)準(zhǔn)，選用pn1.6mpa，dn1100mm的榫槽密封面長頸對(duì)焊法蘭。（8）折流板的設(shè)計(jì)折流板為弓形，h=3/41100=825mm，折流板間距取600mm；最小厚度為6mm。折流板外徑1095.5，材料為q235-a鋼，材料為q235-a鋼；拉桿選用12，共8根，材料為q235-af鋼。（9） 開空補(bǔ)強(qiáng)換熱器封頭和殼體上的接管都需要補(bǔ)強(qiáng)，在開空外面焊接上一塊與容器壁材料和厚度都相同的，即8mm厚的20r鋼板。（10）支座選用型號(hào)jb/4712-92 鞍座 bi 700 f 。其他換熱器選型見表7.97. 輔助設(shè)備選型7.1泵的設(shè)計(jì)及選型類型：依據(jù)流體性質(zhì)選型號(hào)：依據(jù)生產(chǎn)任務(wù)（輸送量q與所需壓頭h）選7.1.1原料泵b101的設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)