370萬噸大慶原油常壓蒸餾工藝設計

摘要

常減壓蒸儲裝置是煉油廠的“龍頭”裝置，它的拔出率、產物質量、

分離精度、能耗等對整個煉廠的后繼加工過程影響很大。本次設計是年處

理量為370萬噸原油的常壓蒸儲塔，其次為塔板的設計及水利學核算。

利用大學期間學習過的石油煉制工程、化工原理及煉油類參考書籍

順利的完成了本次設計。

常壓塔的設計主要是依據原油和產品的恩氏蒸儲數據，計算產品的各

物性數據并確定切割方案、計算產品收率。參考同類裝置確定塔板數、進

料及側線抽出位置，再確定各主要部位操作壓力及假設操作溫度，進行全

塔熱平衡計算，采取塔頂二級冷凝冷卻和兩個中段回流。塔頂取熱：第一

中段回流取熱：第二中段回流取熱為5：2：3,最后校核各主要部位溫度

是否在允許的誤差范圍內。

塔板形式選用浮閥塔板，依據常壓塔內最大汽、液相負荷處算得塔徑

為4.0m,板間距取0.8m。這部分最主要的是核算塔板流體力學性能及操

作性能，使塔板在適宜的操作范圍內操作。

關鍵詞：常壓塔，節(jié)能，浮閥塔板，流體力學

Abstract

Refinery'scrudedistillationunitisthe"leading"device,itpulledoutrate,

productquality,segmentationaccuracy,andenergyconsumptionoftheentire

refinerygreatinfluencesubsequentprocessing.Thedesigniswithcapacityof

3.7milliontonsofcrudeoilatmosphericdistillationtower,followedbyplate

designandhydrologicaccounting.

availuniversityperiodstudyultrapetroleumrefiningengineeringand

chemicalengineeringtheoryandreferenceoilrefiningchemicalengineering

communicationgradehalfclothpropitiousfinishthesedegreedesignoffof.

AtmospherictowerdesignismainlyproductsEnglerdistillationdatato

calculatetheproductofthephysicalpropertydatatodeterminethecutting

programtocalculatetheyieldoftheproduct.Referencetosimilardevicesto

determinetheplatenumber,locationoffeedingandlaterallineout,andthen

determinethemajorpartsoftheoperatingpressureandassumedoperating

temperature,full-towerheatbalancecalculations,totaketwocondensing

coolingtowerandtwomid-back.Towerforheat:thefirstheattotakebackthe

middle:mid-backtotakethesecondheat5:2:3,thelastcheckofallthemajor

partsofthetemperaturewithintheallowableerrorrange.

Plateintheformselectedvalvetrays,accordingtothelargesttowervapor

pressure,liquidloadatthetowerdiameterisconsidered4.0m,taketheplate

spacing0.8m.Thispartismostimportantisaccountingtrayhydrodynamics

andoperationalperformance,maketheplateintheappropriateoperating

ranges.

Keywords:atmospherictower,energy,valvetrays,fluidmechanics

目錄

370萬噸/年大慶原油常壓蒸儲工藝設計...........................1

1文獻綜述...................................................1

L1前言..................................................1

1.2世界原油現狀.........................................2

1.3原油常壓蒸饋及其特點.................................2

1.4常減壓蒸儲的現狀與發(fā)展趨勢...........................3

1.5原油預處理的新技術...................................4

L5.1新型電脫鹽技術...................................4

1.6原油的常壓蒸儲.......................................5

1.7常壓加熱爐...........................................6

1.7.1影響加熱爐熱效率的因素..........................6

1.7.2提高加熱爐的效率途徑............................7

1.8加熱爐優(yōu)化控制技術...................................8

1.9常壓裝置節(jié)能技術.....................................9

1.9.1節(jié)能降耗的措施.................................10

1.10減壓深拔發(fā)展前景...................................12

1.11腐蝕的監(jiān)測和防護方法...............................13

2設計任務說明書............................................18

2.1大慶原油評價........................................18

2.1.1原油和各側線油的性質...........................18

2.2生產方案的確定：....................................20

2.2.1.各產品數據...................................20

2.2.2裝置流程要求：.................................20

3初鐳塔的工藝設計.........................................25

3.1塔板數確定：........................................25

3.1.1操作條件確定：.................................25

3.2塔的物料平衡：......................................25

3.2.1塔的工藝計算：..................................26

3.2.2操作條件：....................................26

3.2.3物料平衡：.....................................26

4常壓塔計算...............................................28

4.1基礎數據............................................28

4.2工藝設計計算過程及結果..............................30

4.2.1體積平均沸點...................................30

4.2.2恩氏蒸儲曲線斜率S..............................30

4.2.3立方平均沸點tcu................................30

4.2.4中平均沸點t*...................................31

4.2.5特性因數K......................................32

4.2.6油品的API.....................................33

4.2.7平衡汽化溫度....................................33

4.2.8臨界溫度........................................38

4.2.9臨界壓力........................................39

4.2.10焦點溫度.......................................40

4.2.11焦點壓力......................................40

4.2.12實沸點切割范圍.................................41

4.2.13相對分子質量...................................46

4.2.14實沸點切割溫度.................................47

4.3產品收率和物料平衡...................................50

4.4汽提水蒸汽用量.......................................52

4.5塔板型式和塔板數.....................................53

4.6精偏塔計算草圖.......................................53

4.7操作壓力.............................................54

4.8汽化段溫度...........................................55

4.8.1汽化段中進料的汽化率與過汽化度..................55

4.8.2汽化段油氣分壓..................................56

4.8.3汽化段溫度的初步求定............................56

4.8.4tF的校核.......................................57

4.9塔底溫度.............................................59

4.10塔頂及側線溫度的假設與回流分配......................59

4.10.1假設塔頂及各側線溫度...........................59

4.10.2全塔回流熱.....................................60

4.10.3回流方式及回流熱分配...........................62

4.11側線及塔頂溫度核算..................................62

4.11.1重柴油抽出板（第27層）溫度校核................62

4.11.2輕柴抽出板（第18層）溫度校核..................65

4.11.3煤油抽出板（第9層）溫度的校核.................67

4.11.4塔頂溫度校核...................................70

4.12全塔汽，液相負荷....................................71

4.12.1第28層塔板上氣液相負荷........................71

4.12.2第27層板上汽液相負荷..........................74

4.12.3第23層板上汽液負荷...........................74

4.12.4第22層板上汽液相負荷.........................76

4.12.5第21塊板上汽液相負荷.........................78

4.12.6第19層板上汽液相負荷.........................80

4.12.7第18層板上汽液相負荷.........................82

4.12.8第17層板上汽液相負荷.........................82

4.12.9第14層板上汽液相負荷.........................84

4.12.10第13層板上汽液相負荷........................86

4.12.11第10層板上汽液相負荷........................88

4.12.12第9層板上汽液相負荷.........................90

4.12.13第3層板上汽液相負荷.........................90

4.12.14第2層板上汽液相負荷.........................92

4.12.15第一層板上汽液相負荷.........................94

4.13全塔汽液相負荷分布..............................96

5塔的工藝計算.............................................97

5.1塔徑計算............................................97

5.1.1塔徑...........................................97

5.1.2溢流裝置.......................................98

5.1.3塔板布置及浮閥數目與排列......................100

5.2塔板流體力學驗算...................................101

5.2.1氣相通過閥塔板的壓強降........................101

5.2.2淹塔..........................................102

5.2.3霧沫夾帶......................................103

5.2.4塔板負荷性能圖................................104

5.3車間裝置分布........................................109

5.3.1車間平面分布圖................................109

5.3.2車間工藝流程圖................................110

5.3.3車間工藝設備表................................110

致謝..................................................119

參考文獻...................................................121

370萬噸/年大慶原油常壓蒸儲工藝設計

1文獻綜述

1.1前言

石油及石油化學工業(yè)是我國邁向工業(yè)化社會，追求經濟發(fā)展的基礎產

業(yè)。石油工業(yè)不但提供了我們社會中最主要的動源，同時，也因為我國石

油工業(yè)的發(fā)展，提供了石化產業(yè)為數眾多中下游業(yè)者穩(wěn)定的石化基本原料

（甲烷，乙烷，乙烯，丙烯，丁二烯，苯，甲苯，二甲苯等）之供應。進而

使我國的合成纖維、塑膠、橡膠及其他化學品等高附加值的產業(yè)能快速成

長。石油是重要的能源之一，在各個國家石油的重要程度不亞于黃金的儲

備。隨著我國社會經濟情況的變化，科學技術水平以及工業(yè)生產水平的大

幅度提高，對石油產品質量指標的要求不斷嚴格。

石油是一種極其復雜的混合物，而蒸儲是分離液體混合物的典型操

作。通過對原油的提煉，可以得到多種多樣的燃料油、潤滑油和其他產品，

基本途徑是：將原油分割為不同沸程的儲分，然后按照原油的要求，除去

這些譙分中的非理想組分。蒸儲正是一種合適的手段，它能夠將液體混合

物按其所含組分的沸點或蒸汽壓的不同二分離為輕重不同的各種儲分。正

因為如此，幾乎在所有的煉油廠中，第一加工裝置就是蒸儲裝置。因此，

原油的蒸儲裝置在煉化企業(yè)中占有重要的地位，又被稱為煉化企業(yè)的“龍

頭”。

1.2世界原油現狀

根據BP公司2011年6月9日在倫敦發(fā)布了《BP世界能源統(tǒng)計2011》。

2010年全球能源消費強勁增長，呈現了自1973年以來最大的增長量，

2010年，全球石油產量為8209.5萬桶/日（約39.1億噸），同比增長了

2.2臨即181.7萬桶/日,歐佩克國家石油產量增長了96萬桶/日（2.5%）,

至3432.4萬桶/日，非歐佩克國家的石油產量增長了1.9%即86萬桶/

So由于海上石油產量增加，中國實現了27.1萬桶/日的石油產量增長，

也成為非歐佩克國家中增產石油最多的國家；其次是美國和俄羅斯，分別

增加了24.2萬桶/日和23.6萬桶/日。俄羅斯保持了最大石油生產國的地

位，美國本土陸上和墨西哥灣海上石油產量都有所增加。BP年度統(tǒng)計報

告稱2009年全球探明石油儲量為1.33萬億（兆）桶，去年全球石油日消費

量減減少120萬桶，為1982年以來最大降幅，2009年全球石油日產量減

少200萬桶，亦為1982年以來最大降幅。按照目前的生產速度，全球擁

有的石油儲量足夠開采40年。

1.3原油常壓蒸播及其特點

所謂原油的常壓蒸儲，即為原油在常壓（或稍高于常壓）在復合塔下

進行的蒸儲小。在塔的側部開若干側線以得到如汽、煤、柴等輕質儲分和

常壓重油等多個產品。常在常壓塔的旁邊設置若干個側線汽提塔，側線產

品從常壓塔中部抽出送入汽提塔上部，從汽提塔和復合塔下部注入水蒸氣

進行汽提。以降低油氣分壓使更多的輕組分從塔底蒸出。

原油是不同沸點的復雜組分組成的混合物，我們所說的常減壓蒸鐳就

是指在常壓狀態(tài)下和真空狀態(tài)下，根據原油中各組分的沸點不同，將原油

切割成不同儲出物的過程。不同沸點范圍的儲出物稱之為“微分”，在一

定溫度下蒸儲出來的儲分也是混合物。

1.4常減壓蒸播的現狀與發(fā)展趨勢

我國蒸儲裝置規(guī)模較小大部分裝置處理能力為2.5Mt/a,僅有幾套加

工能力超過4.5Mt/a.我國蒸儲裝置的總體技術水平與國外水平相比在處

理能力產品質量和拔出率方面存在較大差距。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋

8Mt/a及大連西太平洋10Mt/a等大型化的蒸儲裝置,其中高橋為潤滑油型

大型蒸儲裝置，擬建的大型蒸儲裝置也基本為燃料型。

我國蒸儲裝置側線產品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂

和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸僧儲程重疊

超過10C,最多重疊度達到86C,多數裝置常二線與常三線恩氏蒸儲儲

程重疊在15℃以上，實沸點重疊則超出25°C.潤滑油儲分切割也同國外

先進水平存在一定差距,主要表現在輕質潤滑油儲分的揮發(fā)度及重質潤滑

油儲分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。

由于原油進入煉油廠后必須首先進入常減壓裝置進行一次加工，因此

煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸儲裝置的加工能力來表示，因此世界

原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸儲裝置的加工能力。

1.5原油預處理的新技術

在油田脫過水后的原油，仍然含有一定量的鹽和水，所含鹽類除有一

小部分以結晶狀態(tài)懸浮于油中外,絕大部分溶于水中，并以微粒狀態(tài)分散

在油中，形成較穩(wěn)定的油包水型乳化液。

原油含鹽和水對后續(xù)的加工工序帶來不利影響。在進入煉油裝置前,

要將原油中的鹽含量脫除至小于3mg/L,水含量小于0.2%o由于原油形成

的是一種比較穩(wěn)定的乳化液，煉油廠廣泛采用的是加破乳劑和高壓電場聯

合作用的脫鹽方法⑵，在電脫鹽罐內，在破乳劑和高壓電場(強電場梯度

500-1000v/cm,弱電場梯度為150?300v/cm)的共同作用下，乳化液被

破壞，小水滴聚生成大水滴,通過沉降分離,排出污水，即所謂電脫鹽脫水。

1.5.1新型電脫鹽技術

傳統(tǒng)的原油電脫鹽采用添加化學破乳劑一電脫鹽組合技術方式，技術

原理是注水后的原油，利用添加化學破乳劑的表面化學作用方式，降低油

水界面張力，破壞油水乳化結構，增強油水在電場與重力的作用下的分離

能力。具有生產成本高、適應性差、對后續(xù)加工過程不利等缺陷。為了降

低裝置生產運行費用、增強電脫鹽操作隨原油性質變化的適應性、減輕添

加化學劑對后續(xù)加工的不利影響，可采用新型超聲波一一電脫鹽組合技術

方式咒工藝特點：

(1)對裝置現有流程不進行改動，僅在原油進脫鹽罐之前、混合器

與混合閥之后的管路上增加一條同徑付線，將超聲波作用區(qū)域安裝在付線

上。

(2)注水原油流經超聲波作用區(qū)，受到超聲波換能器發(fā)射的順一逆

流超聲波的聯合作用，通過超聲波的機械式振動波的作用，強化了破乳與

脫鹽的效果。

(3)注水原油在電脫鹽罐中繼續(xù)受到超聲波動效應作用，強化了油

水的重力沉降作用效果，尤其有利于強化重質原油的油水分離效果。

(4)DCS程序控制設計隨原油性質變化自動調節(jié)超聲波參數，適應

靈活多變的原油加工方案。另外，超聲波系統(tǒng)控制還配有現場手操、控制

室遠程手操兩種手動操作模式。

在加工含硫原油時,還需向經脫水和脫鹽的原油中加入適量的堿性中

和劑和緩蝕劑，以減輕硫化物對煉油設備的腐蝕。

1.6原油的常壓蒸儲

原油的常壓蒸儲流程是原油經預熱至230?240C后，入初偏塔，輕汽

油和水蒸氣由塔頂蒸此冷卻到常溫后,入分離器分離掉水和未凝氣體，得

輕汽油(國外稱“石腦油”)。未凝氣體稱為“原油拔頂氣”，占原油重量

的0.15%?0.4%,其中乙烷2%~4%,丙烷約30%,丁烷約50%,其余為及C5

以上組分,可用作燃料或生產烯煌的裂解原料口，初儲塔底油料,經加熱爐

加熱至360?370℃,進入常壓塔,塔頂出汽油，第一側線出煤油，第二側線

出柴油。為了與油品二次加工所得汽油、煤油和柴油區(qū)分開來，在它們前

面冠以“直儲”兩字，以表示它們是由原油直接蒸儲得到的⑸。將常壓塔

塔底重油在加熱爐中加熱至380?400℃,進入減壓蒸儲塔。采用減壓操作

是為了避免在高溫下重組分的分解（裂解）。減壓塔側線油和常壓塔三、四

線油，總稱“常減壓儲分油”，用作煉油廠的催化裂化等裝置的原料。

1.7常壓加熱爐

加熱爐是煉廠生產中的主要能耗設備，其提供了煉油工藝過程中所需

的大部分能量i⑶。其能耗占全裝置能耗70%-80%左右。在正常生產條件

下影響加熱爐熱效率的因素主要有過?？諝庀禂岛团艧煖囟取?/p>

1.7.1影響加熱爐熱效率的因素

影響加熱爐熱效率的因素十分復雜，主要有加熱爐的結構，型號，形

狀，大小，如常見的爐管是圓筒式加熱爐的主要構件之一，其受熱、結焦

和腐蝕等狀況影響加熱爐的熱效率外；另外在保證燃料完全燃燒和爐壁保

溫正常情況下，影響加熱爐熱效率的關鍵是取決于降低排煙溫度，降低過

?？諝庀禂导礋煔庵械难鹾浚瑴p少不完全燃燒的損失，減少散熱損失等

⑹。加熱爐的煙氣氧含量是監(jiān)測加熱爐熱效率的重要指標，其煙氣氧含量

主要通過過?？諝庀禂祦砗饬?，在工業(yè)爐中燃料不可能在化學平衡的空氣

量（理論空氣量）下完全熱燒，總要在一定過?？諝饬康臈l件下才能完全熱

燒，燃燒所用的實際空氣量與理論空氣量之比叫做過剩空氣系數。過?？?/p>

氣系數過大會對加熱爐的熱效率造成一系列的影響：

（1）造成加熱爐熱效率下降：煙氣氧含量增加表明進入爐內的過?？?/p>

氣多，大量的過?？諝鈺S煙氣將熱量從煙囪帶走排人大氣，增加了爐子

的熱損失，使熱效率下降。排煙溫度越高，過剩空氣帶走的熱量越多，對

熱效率影響越大。

(2)使燃燒溫度下降：在加熱爐內，燃料燃燒溫度越高，火焰和高溫

煙氣傳給輻射爐管的熱量也越多。過?？諝庀禂翟龃蠛?，降低了燃燒溫度,

使輻射室爐管熱強度下降，吸熱量減少，這時必然增加燃料用量才能維持

恒定的加熱爐熱負荷即保持穩(wěn)定的加熱爐出口溫度，從而使熱效率下降。

(3)過?？諝庀禂翟酱?，必將造成露點腐蝕溫度越高：為避免空氣預

熱系統(tǒng)遭受露點腐蝕的影響，只能限制排煙溫度的降低，因此，降低過剩

空氣系數可使排煙溫度有下降的余地。過大的過剩空氣系數還會加劇爐管

的氧化，影響加熱爐的壽命，并使NO,化合物增加，從而會對大氣環(huán)境質

量造成一定的影響。加熱爐的煙氣氧含量與過?？諝庀禂档年P系。煙氣氧

含量與過?？諝庀禂档年P系基本呈直線關系，即不管是那種煙氣中的氧的

含量都將隨著過?？諝庀禂档脑黾佣龆?。若過?？諝庀禂颠^大，勢必煙

氣中氧含量過大，將造成上面分析所說的各種危害。

1.7.2提高加熱爐的效率途徑

要使加熱爐高效正常運轉，除采用新型結構的加熱爐，改善爐管的受

熱狀況，預防結焦，減少腐蝕外；從改善排煙狀況，維持較低排煙溫度；

減少煙氣氧含量，確定最佳過?？諝庀禂档染切兄行У拇胧Ｎ覀儜?/p>

從以下幾方面提高加熱爐熱效率。

(1)降低排煙溫度

(2)降低加熱爐過剩空氣系數

(3)減少爐壁散熱損失

(4)設置和改進控制系統(tǒng)

1.8加熱爐優(yōu)化控制技術

加熱爐又是一個較為復雜的系統(tǒng)，其運行熱效率受到諸多因素的

影響。比如加熱爐設計、設備狀況、燃燒調整、工藝操作、運行負荷等。

加強管理提高現場操作技能，是提高熱效率重要途徑，但最后仍需要立足

于新裝備、新技術、新工藝的應用，才能進一步長周期、比較穩(wěn)定的提高

效率、實現節(jié)能降耗的目標⑷。加熱爐的操作，很大程度上依賴于現場管

理和現場操作，比如燃燒器的調風門、霧化蒸汽調節(jié)、吹灰器的控制、自

動點火的控制等。能夠遠程控制的，應當包括介質出口溫度的控制、氧含

量的控制、負壓的控制。而目前真正能實現自動控制的，只有出口溫度與

燃料油閥位的閉環(huán)控制。這種依賴于個人操作技能的操作方式，決定了加

熱爐的運行水平必然是參差不齊的，這樣的技術現狀與當前提倡的節(jié)能降

耗、建設節(jié)約型社會的要求是有差距的。近年來，人們加強對現代控制理

論的研究與應用，國內外出現了自校正系統(tǒng)、自適應控制、模糊控制、智

能控制等新型控制系統(tǒng)，國內高校、研究院和企業(yè)逐步開展加熱爐的數學

模型與仿真研究，開展模糊控制算法及智能控制系統(tǒng)的研究，取得了一些

成果并獲得很好的應用，石化生產裝置多采用集散控制系統(tǒng)，但真正實現

加熱爐自動控制的并不多，只用作數據采集、出口溫度的單回路調節(jié)，模

仿代替儀表PID調節(jié)，無法達到最優(yōu)的節(jié)能操作狀態(tài)。加熱爐節(jié)能技術,

除了在工藝裝備上進行改進外，通過對加熱爐燃燒過程的自動優(yōu)化控制,

實現節(jié)能的技術就應運而生了。實例證明，本技術在冶金行業(yè)加熱爐應用

可節(jié)約燃料5%?10%,減少氧化燒損20%以上；在石化行業(yè)加熱爐應用可

節(jié)約燃料2%以上。由于燃燒控制的優(yōu)化，除具有節(jié)能降耗、提高產品質

量和產量等直接經濟效益外，還能減少C0及煙塵排放，同時具有清潔生

產的環(huán)保效益。

1.9常壓裝置節(jié)能技術

原油蒸儲過程是一個消耗巨大能量的復雜工藝生產過程，其能耗占煉

廠總能耗的2096以上，因而節(jié)能問題一直是原油蒸儲過程優(yōu)化控制的一個

主要問題。

常減壓裝置的能耗問題是除工藝技術之外的又一重要問題，也是直接

影響反應成本的重要因素。隨著原油成本不斷上升，煉油企業(yè)所面臨的壓

力越來越大，降低成本提高企業(yè)競爭能力是企業(yè)生存發(fā)展的必然途徑。能

源消耗費用在煉油生產過程中占有較大比例，如何優(yōu)化用能結構，降低系

統(tǒng)能耗是企業(yè)發(fā)展和提高經濟效益的重要環(huán)節(jié)。由于常減壓蒸儲是石油加

工中應用最為廣泛的分離過程之一。蒸儲裝置節(jié)能的三個階段，即：一是

生產管理上的優(yōu)化操作階段。如加強加熱爐操作管理的“三門一板”等；

二是投資較少的單體設備提高效率，如塔板的改造等；三是投資較大的以

換熱流程為主體的裝置。

1.9.1節(jié)能降耗的措施

(1)降低水耗，減少循環(huán)水用量。常減壓蒸儲裝置循環(huán)水主要用于

水冷器冷卻油品，為進一步降低循環(huán)水單耗，使單位加工費用降低到最小,

經仔細研究，采取的措施為：夏季用空冷器代替水冷器，冬季利用裝置的

側線余熱加熱采暖水輸出熱量。在調節(jié)側線油品離開裝置溫度時，采取將

側線油品盡量與原油換熱的方式，使其達到離開裝置時的溫度，可節(jié)約大

量循環(huán)水。另外對水冷器進行定期化學清洗，提高其冷卻效果，減少了循

環(huán)水用量。

(2)降低電耗，機泵、風機采用變頻器。對機泵電機采用變頻技術,

以滿足當原油性質變化時，側線及回流油量變化情況下的節(jié)能。對常壓塔

頂油氣空冷器風機采用變頻技術，以適應不同工況條件。

電脫鹽系統(tǒng)。本次改造，對電脫鹽采用了交直流電脫鹽技術，該技術

的主要特點是在電脫鹽罐內產生了直流強電場和交流弱電場，具有交流電

脫鹽和直流電脫鹽的優(yōu)點，同時克服了各自的不足。在達到同等脫鹽、脫

水水平的條件下，可節(jié)電約30虬

(3)降低蒸汽用量，常減壓蒸儲裝置所用蒸汽壓力分別為LOMPa和

0.30MPao通過細心調整操作可提高它們的自產量。l.OMPa蒸汽的消耗主

要在減壓抽真空系統(tǒng)、加熱爐霧化蒸汽及冬季伴熱系統(tǒng)等。投用機械抽真

空泵，可節(jié)約蒸汽0.6t/h；加熱爐可采用高效火嘴，調整其合適的霧化蒸

汽量;對蒸汽伴熱系統(tǒng)及蒸汽放空尾部安裝疏水閥，減少“小白龍”現象。

建議對汽包排污水也可作為水伴熱熱源，可減少蒸汽用量。0.30MPa蒸汽

的消耗主要在側線汽提及塔底吹汽，合理調整其側線汽提蒸汽用量及常減

壓塔底吹汽量。

(4)降低燃料油的用量，提高換熱終溫。換熱終溫是衡量常減壓裝

置原油換熱回收情況的重要標志(換熱終溫每提高3℃,可降低爐子燃料

0.lkg/t)o盡管在改造設計時采用了窄點技術對換熱網絡進行優(yōu)化，但

運行中，由于換熱器本身泥沙沉積、積垢較嚴重，大大影響了傳熱效率，

使換熱終溫大幅下降‘⑻。管理好燃燒系統(tǒng),火嘴燃燒不好就會影響加熱爐

熱效率。嚴格工藝紀律，控制好燃料油的壓力及溫度，加熱爐參數不作大

幅度調整，保證加熱爐的燃燒狀態(tài)良好，作到火苗齊、火焰短、爐膛明亮、

火焰不直撲爐管。

采用保溫材料降低爐壁熱損失。對爐壁表面采用優(yōu)質隔熱材料，并對

爐襯表面噴涂反輻射涂料，減少爐壁散熱損失，可提高加熱爐效率

5%o

多燒系統(tǒng)干氣。由于催化干氣量較大，不能得到很好平衡而白白燒掉,

浪費大量的能源，加熱爐采用多燒系統(tǒng)干氣的措施，可節(jié)約燃料油0.7t/h,

使燃料油單耗降至0.6kg/to既降低大量的燃料油量又平衡全公司干氣系

統(tǒng)。

煙氣回收系統(tǒng)，加熱爐排煙溫度高，損失大量熱量，正壓嚴重影響裝

置操作，計劃對余熱回收系統(tǒng)進行改造。

吹灰器，裝置改造時采用的是聲波吹灰器，由于車間一直用原油作為

燃料油，原油中的鹽類物質及泥沙較多，爐管和空氣預熱器積垢較嚴重，

其吹灰效果不太理想。計劃在加熱爐改造時上一套激波吹灰器，提高吹灰

效果。

(5)其他節(jié)能降耗措施如污油回收系統(tǒng)改造，為更好地降低裝置煉油

損失，利用原有設備進行改造將隔油池中的污油定期回收至罐內，再用機

泵打入電脫鹽罐內，進行煉制。

1.10減壓深拔發(fā)展前景

減壓蒸儲裝置雖然工藝較為成熟，但作為煉油行業(yè)的關鍵工序，其

重要性不言而喻I⑸。目前在工藝加工流程、設備結構及優(yōu)化操作等方面有

了較大的技術進步。對目前減壓塔的深拔，以下幾個方法有待進一步深

入研究。

(1)強化原油蒸儲法，此方法是通過往原油或常壓重油中加活性添

加劑，改變系統(tǒng)狀態(tài)，調節(jié)石油分散體系中分子間的相互作用，使館分

油的相對揮發(fā)度增加,提高拔出率「⑼。國內一些科研單位也正在對這項新

技術進行研究開發(fā)，如華東理工大學對添加劑強化蒸僧進行研究,并將其

應用勝利油田的減壓蒸儲。結果表明，減壓儲分油收率提高了2.2%,具

有技術經濟可行性:聞。

(2)采用蒸汽+機械抽真空系統(tǒng)，此方法不僅能節(jié)約蒸汽，降低加

工成本，也能減少環(huán)保壓力，避免含硫污水的產生，同時不受蒸汽壓力的

影響，而影響真空度。

(3)采用先進的流程模擬軟件，采用先進的流程模擬軟件，如Pr。

II、AspenPlus等計算機模擬軟件對生產進行優(yōu)化，對出裝置的不足，

達到深拔的目的。

1.11腐蝕的監(jiān)測和防護方法

(1)監(jiān)測方法，對于塔頂低溫腐蝕，一般是分析塔頂脫水的PH值來

判斷腐蝕狀況。指標是：PH值在7到9之內。近兩年新推出一種新的塔

頂腐蝕在線監(jiān)測方法一電阻探針在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)口—它的原理就是利用

探針上的電阻片受到腐蝕而減薄產生的電阻變化來在線監(jiān)測探針安裝點

處的腐蝕速度。

正常生產時，可進行定期定點測厚。在各種低溫油氣管線、含硫管

線、高溫管線的直管段、重點是彎頭部位做出活動式的保溫以方便測厚。

如果加工含硫較高的原油可以每進行一次定點測厚，并作好記錄以進行對

比。這種方法有一個缺點，就是高溫部位的測厚數據有時候不太準確，經

常會比原始厚度還厚，可能與測厚儀器或測厚手法有關系。最好是利用停

工檢修時進行大面積測厚。

(2)防護措施，防護措施可分為兩種：工藝防腐和設備防腐。

①塔頂低溫腐蝕的設備防護。在塔頂腐蝕環(huán)境下，碳鋼會產生嚴重

的均勻腐蝕，表現為露點腐蝕，奧氏體不銹鋼則會發(fā)生應力腐蝕破裂⑺。

所以，我們必須在材質方面采取一定措施?，F在加工高硫原油的常壓塔，

常一中以上塔體一般都采用內部襯不銹鋼初儲塔、常壓塔頂空冷設備部

位，沖蝕和露點腐蝕嚴重。為了避免氯離子造成的不銹鋼材質應力開裂，

可以使用管束材質為鈦合金或雙相不銹鋼的空冷，也可以在空冷入口處用

鈦板做襯板。

在塔頂水冷器的管束上可采用新型涂料進行內外防腐⑻。需要注意的

是有一些防腐涂料的耐熱溫度很低，在停工吹掃、蒸汽沖洗塔時，要避免

長時間超過200℃,否則會出現起皮、脫落現象，進而結垢嚴重，需要進

行高壓清洗，但高壓清洗同樣會沖壞其涂層。為節(jié)約成本，各裝置基本未

對油氣管線的材質進行升級，仍然還是采用碳鋼管，只是增加了在線測厚

的頻次。機泵密封的材質也要進行選擇，以抵抗腐蝕。

②高溫腐蝕的設備防護。針對高溫腐蝕的特點，處于腐蝕嚴重的高

溫部位，減壓塔整個塔體，減壓轉油線均應采用360L內襯鋼扳。常壓爐、

減壓爐的輻射室，介質溫度高于250℃的工藝管道。彎頭、三通、熱電偶

套管插入處、倒淋，這些地方的環(huán)烷酸腐蝕特別嚴重，也需要對這些區(qū)域

進行定期定點測厚。高溫換熱器的材質也應提高檔次，以減少腐蝕。

重油的閥門絲杠會被腐蝕變細或腐蝕出凹坑，出現壓蓋處泄漏、閥門

關不嚴的問題，因此重油、高溫閥門應保持全開、全關，避免閥桿遭受腐

蝕。生產中開關重油閥門時要注意安全，以免燙傷或發(fā)生火災。對裝置所

有的重油管線及其管件要進行材質的確認，尤其是新安裝的管線。國內已

有多起材質用錯，造成泄漏著火，甚至傷及生命的事故發(fā)生。

(3)工藝防腐，設備防腐是在裝置初建或檢修中進行的例。日常生

產中，為了控制蒸儲裝置的塔頂低溫電化學腐蝕，最有效的手段就是工藝

防腐，一般都采用“一脫三注”一原油深度電脫鹽，塔頂揮發(fā)線注入氨、

注緩蝕劑、注水。

①油電脫鹽。原油電脫鹽是控制腐蝕的關鍵一步，充分脫除水解后

產生氯化氫的鹽類是防止腐蝕的治本辦法，通過有效的脫鹽，實現脫后原

油含鹽3毫克每升以下，即可對低溫部位腐蝕進行有效的控制。但是要注

意，完全脫鹽會加重高溫部位的硫腐蝕，因為氯化物對高溫硫腐蝕有抑制

作用，因此脫后含鹽控制在5毫克每升，是比較合理的。

②揮發(fā)線注入氨。為使常減壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的腐蝕進一步降低,

需在塔頂揮發(fā)線系統(tǒng)中注中和劑以中和氯化氫，因氨水價格低廉來源充

足，多數煉廠都使用氨作為中和劑。氨水除了中和作用還可以起調節(jié)PH

值的作用。

從上面可以看出，在弱酸、弱堿的環(huán)境下，腐蝕速度最小。因此有不

少人認為可以保持弱酸環(huán)境不要注氨，以控制腐蝕速度。理由還有減少化

工原材料的用量，而且長期注氨，生成的氯化鏤鹽會在冷卻器中沉積，造

成塔頂各水冷器結垢嚴重，嚴重影響傳熱效果。但由于緩蝕劑的適宜工作

環(huán)境是弱堿性，所以需要在注緩蝕劑前先注氨，將PH值調到堿性，發(fā)揮

緩蝕劑的作用。氨水的來源是污水汽提裝置的產物或將液氨與軟化水配成

氨水。如果用液氨配置溶液，要小心液氨對呼吸道的刺激。氨水的濃度可

大可小，日常生產中要勤檢查塔頂脫水的值在7~9之間。

③塔頂揮發(fā)線注入緩蝕劑皿1。緩蝕劑是一種表面活性劑，其分子內

部有硫、氮、氧等強極性因子及妙類的結構因子。緩蝕劑可以以單分子狀

態(tài)吸附在金屬表面，形成一層致密的膜，其極性因子吸附在金屬設備表面,

另一端煌類因子則在設備與介質之間組成一道屏障，隔斷了腐蝕介質和金

屬的接觸，因此具有保護作用’⑺。

一般常用的緩蝕劑是中和緩蝕劑，即其中含有大量的起中和作用的有

機胺。緩蝕劑的配制和破乳劑相同聞。效果好的緩蝕劑的注入量僅是塔頂

儲出物的10毫克每升。現場一般控制一個定量，根據塔頂腐蝕數據來調

節(jié)。

緩蝕劑分油溶性和水溶性兩大類，其中油溶性緩蝕劑經過塔頂回流可

循環(huán)使用，所以損失較小，而水溶性緩蝕劑隨冷凝水排掉，因此使用油溶

性緩蝕劑較經濟。在開工初期，要盡快將緩蝕劑注入到塔頂，而且量要大。

目的是使緩蝕劑盡快成膜，發(fā)揮保護作用。一般需要兩個星期，然后可以

根據腐蝕速度調節(jié)注入量。

④揮發(fā)線注水。在揮發(fā)線上注水，可使冷凝冷卻器的露點部位轉移

以保護冷凝設備。同時，注入氨后塔頂儲出系統(tǒng)會出現氯化鏤沉積，即影

響冷凝冷卻器傳熱效果，又引起設備的垢下腐蝕，故需用注水洗滌加以解

決。注水量不要長時間固定一個量，每隔一段時間調整一次。注水量要盡

量大些，提高露點處的PH值。一般，三注按流程走向的順序是注入氨、

注緩蝕劑、注水。

⑤高溫腐蝕的工藝防腐。根據高溫腐蝕機理分析，目前控制高溫腐

蝕環(huán)境的對策有如下幾種：

a.混煉：原油的酸值易于通過稀釋加以降低，對許多煉油廠而言混煉

不失為一種較好的防止高溫腐蝕的方法，即不需要額外支出或投資，只需

在計劃和運行上作些額外的努力。

b.注高溫緩蝕劑：使用油溶性緩蝕劑；原油脫酸等方法屬于新技術，

國內尚處于研究階段，我們應密切注意，了解專業(yè)前沿內容，以便盡快服

務于生產。

2設計任務說明書

2.1大慶原油評價

大慶原油是我國的主要油區(qū)原油之一，許多煉廠均采用大慶原油煉

制各種產品，在我國處于重要地位。首先我們必須了解大慶原油的性質。

與國外原油相比，大慶原油的凝點和蠟含量較高，庚烷瀝青質含量較低相

對密度大約在0.85-0.95g/cm3之間。

大慶原油性質：密度(20℃)0.8990g/cn?運動粘度(5(fC),凝點(30℃)蠟

含量(26.2%),殘?zhí)?2.9%),硫含量(0.10%),氮含量(0.16%)。

2.1.1原油和各側線油的性質

表2-1原油蒸儲數據

占原油（每微分）密度（20℃）占原油（每儲

假程C

m%g/cm3分）V%

<1503.40.72504.2

150—1802.10.77602.4

180—2001.50.77801.7

200—2302.50.78802.9

235—2502.10.79502.4

250—2752.60.80102.9

275_3003.50.80703.9

300—3507.60.83208.2

350—3959.00.85409.5

395—4256.50.87606.7

425—50018.70.892018.8

>50039.30.902039.1

由以上大慶原油的性質確定生產方案。

2.2生產方案的確定:

2.2.1.各產品數據：

表2-2側線產品數據

項目密度儲程℃

(20℃)HK1030%50%70%90%KK

g/cm3%

常頂0.73018010120135149168200

0

常一線0.775217019206215224238259

6

常二線0.797225626275278285294305

7

常三線0.811930931322326331338345

9

常底0.9120340

常頂出產品-汽油。常一線出產品煤油。常二線出產品輕質柴油。常三線

產品重質柴油。常壓塔底產品重油。

2.2.2裝置流程要求：

1壓力：

常壓塔頂壓力是塔頂回流罐或產品罐的壓力加上塔頂換熱

系統(tǒng)的阻力。由于在一定的產品收率條件下，增加塔的操作壓

力則需相應地提高常壓爐油品的出口溫度，不但增加了爐子的

熱負荷，且受油品裂解溫度的制約，因此常壓塔的操作壓力采

用較低壓力值是比較經濟合理的，由經驗知，產品罐的壓力為

1.30MPa,冷凝冷卻系統(tǒng)的壓力降為0.27MPa,于是塔頂壓力可

定為1.57MPa。

2.溫度：

常壓塔頂溫度可選用塔頂回流或塔頂循環(huán)回流控制，是在

塔頂油氣分壓下產品的露點溫度。即產品平衡蒸發(fā)100%的溫度。

又塔頂儲出物包括塔頂產品，塔頂回流蒸汽，不凝氣和水蒸汽。

由于塔頂不凝氣量很少可忽略不計。將計算所得的塔頂溫度采

取系數為0.97作為采用塔頂溫度。

側線油品抽出溫度可由回流或抽出量來控制，是在該抽出

層油氣分壓下未經汽提的油品的泡點溫度?？紤]到同樣條件下

汽提前后的側線產品的溫度都差不多，通常按汽提后側線產品

在該處油氣分壓下的泡點溫度來計算。

汽化段溫度即是進料的絕熱閃蒸溫度，可由汽化段和爐出

口操作壓力、產品總收率、汽提蒸汽用量來定。塔底溫度一般

采用經驗數據，此溫度比汽化段溫度低5?10℃上面各溫度見

后面計算。

3.側線汽提及塔底汽提

對于側線汽提，由于油品分儲塔要求分離精度較低，側線

抽出的產品必然還有比該側線還輕的低沸點物質。而使用汽提

就是除去這些輕儲分從而提高產品的閃點、初儲點及10%點溫

度。

塔底汽提則可以分儲出塔底重油中輕儲分含量，從而提高

儲分油的收率，總的來說，汽提的目的，就是降低油氣分壓，

以便輕僧分更多地留出來。本次設計，使用0.3MPa,420℃的

過熱水蒸汽。

4.過汽化率

常壓塔進料的汽化率至少應等于塔項產品和各側線產品之

和，否則不能保證要求的拔出率或輕質油收率為了使常塔精偏

段最低一個側線以下的幾層塔板上有一定的液相回流以保證最

低側線產品的質量，原油進塔后的汽化率，應要比塔上部各種

產品收率高一些，要有一定的過汽化率。

過汽化率越大，相應進料溫度也要提高。全塔取出的回流

熱也將增加，也就相應增加加熱爐的熱負荷和塔頂冷凝熱負荷，

要在保證側線質量的前提下盡量減少過汽化率，為設計取過汽

化率為2%（重量）。

5.回流方式及取熱比

汽液相負荷高溫下進入塔內，而產品在較低溫度下抽出，

即進入塔內的熱量比離開塔的熱量多，所以回流的目的首先是

取之塔內多余的熱量，使分儲塔達到熱量平衡。在提取回流的

同時，使各塔板上的汽液相充分接觸，達到了傳熱，傳質目的。

同時，打入液相回流也可達到汽液相平衡塔的蒸汽負荷的目的。

本設計常壓塔塔頂冷回流：一中循環(huán)回流：二中循環(huán)

回流，回流取熱比為5：3：2；中段回流進口溫度為80℃。

雖然熱回流設計已為日益發(fā)展的蒸儲工藝的采納，它

不僅回收了常頂油汽的低溫位熱量，減少了冷卻負荷，且

能降低塔頂壓力，進而降低常壓爐出口溫度，但它的流程

較冷回流復雜的多。設計不當使系統(tǒng)壓力降過大，引起常

壓塔頂壓力上升。所以，本設計仍采用塔頂冷回流。

6.塔板型式和塔板間距

本設計采用浮閥塔板。塔板的根本作用就是在塔板上使

汽、液相均勻鼓泡，充分良好接觸在加大氣體負荷時，不

會出現霧沫夾帶；而加大液體負荷時不要出現液泛現象。

浮閥塔板設有能上下浮動的閥片，能在較寬范圍內保持高

的分儲效率，操作彈性較大，又在不同的氣體負荷下，浮

閥可以在一定開度范圍內自行調節(jié)，隨著氣體負荷的變化

相應地變化浮閥的流通面積，可在寬廣的操作范圍內使得

氣、液接觸較好，塔板效率較高，應用較為廣泛。

3初福塔的工藝設計

3.1塔板數確定：

根據同類裝置以及相關經驗數值，選定塔板數，進料段以上（不包括

進料板）取16層塔板，進料段以下（包括進料板）取4層塔板。

3.1.1操作條件確定：

（1）塔的操作溫度：

根據相關裝置的實際操作參數，設定初儲塔進料溫度為225℃,塔頂

溫度為105C,由于未用水蒸氣汽提，所以塔底近似溫度為225℃。

（2）塔的操作壓力：

壓力的選擇主要以塔內的最小壓力應使偏出產品能克服冷換設備及管

線、管件的壓力降，順利的流到回流罐或抽出泵入口為原則。塔頂壓力為

回流罐壓力加上塔頂冷換系統(tǒng)壓降，由于塔頂未凝氣用途不同，回流罐壓

力要求也不同。本設計未凝氣作本裝置加熱爐燃料，回流罐壓力取1.1

MPa此時塔頂壓力為1.49MPa。

3.2塔的物料平衡：

本裝置設計初頂產品為＜130℃的重整原料，由其實沸點100%點溫度

查實沸點蒸儲曲線得收率6.2%（體積），實際取5.0旅質量），對全塔作

物料平衡計算得到塔頂和塔底產品質量流率。以全塔為隔離體系作熱平衡

計算得到全塔回流熱，本設計中，初,離塔不開側線，采用塔頂冷回流，因

此根據回流熱可以得到塔頂回流量。

3.2.1塔的工藝計算:

由于初儲塔分離精度、操作條件要求不高因此初儲塔采用傳統(tǒng)的F1

型重閥，根據浮閥塔的計算過程計算塔徑以及塔高。

參照同類裝置，選定塔板如下：

進料段以上（不包括進料板）16層

進料段以下（包括進料板）4層

3.2.2操作條件：

（1）確定進料段溫度：

設t=225℃,由實沸點蒸儲曲線Cf=12.8%

（2）確定塔頂壓力：

塔頂壓力為回流罐壓力加上塔頂冷換系統(tǒng)壓降，由于塔頂未凝氣用

途不同，回流罐壓力要求也不同。本設計未凝氣作本裝置加熱爐燃料，此

時回流罐壓力為0.1MPa（表）左右，塔頂壓力為0.5MPa（表）

則P5）=0.5X9.807X10'+l.013X1（）5=150.36kpa=l.49MPa

（3）塔頂溫度確定：

根據同類裝置，設t頂=105℃

（4）塔底溫度：

因未用水蒸氣汽提，所以與氣化段溫度相同，為225℃

3.2.3物料平衡：

根據塔頂產品的實沸點100%點為130C。由其實沸點蒸儲曲線得收

率6.2%(v),而實際不可能這么大，取5.0%(m),處理量按年開工330

天計，對全塔作物料平衡，得：

F=D+WD=5.0%F

F=370X10ft/a=11212t/d=467850kg/h

D=0.05X467850=23392kg/h

所以W=444458kg/h

D,t1=105°C

4常壓塔計算

4.1基礎數據

1.原油實沸點：原油密度：（20C）0.8990g/cm3

表4-1基礎數據

占原油（每饋分）密度(20℃)占原油（每微

儲程/℃