遼河油常減壓蒸餾工藝設(shè)計(jì)

1、遼寧石油化工大學(xué)1000萬噸/年遼河油常減壓工藝設(shè)計(jì)摘 要主要完成了年處理能力為1000萬噸的遼河原油常壓塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，其次為塔板的設(shè)計(jì)。常壓塔的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)所給的原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品的各物性數(shù)據(jù)，確定原油切割方案，計(jì)算產(chǎn)品收率。參考同類裝置確定塔板數(shù)，進(jìn)料及側(cè)線抽出位置，假設(shè)各主要部分的操作溫度及操作壓力，對(duì)全塔進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定全塔回流熱。本次設(shè)計(jì)塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻回流，塔中采用兩個(gè)中段循環(huán)回流，塔頂取熱：第一中段回流取熱：第二中段回流取熱本次設(shè)計(jì)主要采用經(jīng)驗(yàn)圖表和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，參數(shù)的核算結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)和經(jīng)驗(yàn)值范圍內(nèi)。關(guān)鍵詞：原油

2、；常壓塔；塔板；設(shè)計(jì)1000MT/a Liao He crud oil atmospheric and decompression distillation equipment technology designAbstractA atmospheric distillation column, which is able to treat crud oil 500MT a year, is designed mainly, and a type of tray and a atmospheric heater are secondary.The design of the atmospher

3、ic distillation column is based on the datum of true point distillation of the crude oil and of Engler distillation of the products. The calculation of products phsical property parameters and the cut comceptual and products yields are also based on the datum. The tray number, the feed tray and the

4、side stream withdrawal tray are determined by referring to the same kind unit. The m vapor load of the column is 2286Kmol/h, and outside diamete is 3.8m.The tray spacing 0.8m. So the height of the column body is 25.6m. In this section, the most important work is to calculate the hydromechanics perfo

5、rmance and the operating flexibility of tray is 3.2. The tray should be operated in a proper area.A hollow cylindrical pipe furnace is chosen. The VI vacuum residuum is used as the fuel. In this section, the parameters of the radiant section and convection section is calculated with the empirical fo

6、rmulas. The design is mainly adopted empirical figures and empirical equations. The results show that the results are in the range permitted and in the range of empirical values. Keywords: crude oil; atmospheric distillation column; tray; heater; design311000萬噸/年遼河油常減壓工藝設(shè)計(jì)1 前 言1.1文獻(xiàn)綜述1.1.1常減壓裝置在煉廠總加

7、工流程中的作用原油是由各種碳?xì)浠衔锝M成的極復(fù)雜的混合物。煉油工業(yè)的主要目的是從原油中提煉出各種燃料、潤(rùn)滑油、化工原料和其他石油產(chǎn)品（例如石油焦、瀝青等）。常減壓裝置將原油用蒸餾的方法分割成為不同沸點(diǎn)范圍的組分，以適應(yīng)產(chǎn)品和下游工藝裝置對(duì)原料的要求。常減壓蒸餾是煉油廠加工原油的第一個(gè)工序，即原油的一次加工，在煉油廠加工總流程中的重要作用，常被稱之為“龍頭”裝置。一般來說，原油經(jīng)常減壓裝置加工后，可得到直餾汽油、噴氣汽油、燈用煤油、輕、重柴油和燃料油等產(chǎn)品，某些富含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的原油，經(jīng)減壓深拔后還可直接生產(chǎn)出道路瀝青。在上述產(chǎn)品中，除汽油由于辛烷值較低，目前已不再直接作為產(chǎn)品，還有部分產(chǎn)品可直

8、接或經(jīng)過適當(dāng)精制后作為產(chǎn)品出廠（如噴氣燃料、直餾柴油等）。常減壓裝置的另一個(gè)主要作用是為下游二次加工裝置或化工裝置提供質(zhì)量較高的原料。例如，重整原料、乙烯裂解原料、催化裂化、加氫裂化或潤(rùn)滑油加工裝置的原料、焦化、氧化瀝青、溶劑脫瀝青或減粘裂化裝置的原料等。近年來，隨著重油催化裂化技術(shù)的發(fā)展，某些原油（例如大慶原油）的常壓塔第重油也可直接作為重油催化裂化裝置的原料。因此，常減壓蒸餾裝置的操作，直接影響著下游二次加工裝置和全廠的生產(chǎn)狀況。1.1.1.1蒸餾發(fā)展過程19世紀(jì)20年代主要石油產(chǎn)品為燈用煤油，石油主要采用釜式蒸餾法（石油間歇送入蒸餾釜,在釜下加熱）進(jìn)行蒸餾。隨著石油產(chǎn)品種類和需求量的逐漸

9、增加，80年代起，出現(xiàn)了連續(xù)釜式蒸餾，石油加工能力大幅度提高。1912年，美國(guó)M.T.特朗布爾應(yīng)用管式加熱爐與蒸餾塔等加工石油，形成了現(xiàn)代化連續(xù)蒸餾裝置的雛形，石油加工能力飛速提高。近30年來，沿著擴(kuò)大石油加工能力和提高設(shè)備運(yùn)行效率的方向不斷發(fā)展，全球范圍內(nèi)逐漸形成了若干個(gè)大型現(xiàn)代化石油蒸餾裝置群和加工基地。改革開發(fā)以來，我國(guó)在大型石油常減壓蒸餾裝置國(guó)產(chǎn)化的工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)、研發(fā)以及生產(chǎn)管理等方面均取得了重大進(jìn)步。主要表現(xiàn)在：（1）2001年在中國(guó)石化集團(tuán)公司鎮(zhèn)海煉化公司（以下簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)海煉化）改造建成我國(guó)第一套加工能力為1000Mt/a的常減壓蒸餾裝置并一次開車成功，標(biāo)志著我國(guó)常減壓蒸餾裝置邁入大

10、型化行列；（2）開發(fā)和應(yīng)用了兩極閃蒸、強(qiáng)化蒸餾、減一線生產(chǎn)柴油、初餾塔加壓等新工藝技術(shù)；（3）在消化吸收國(guó)外引進(jìn)電脫鹽技術(shù)和設(shè)備的同時(shí)，先后開發(fā)了鼠籠式高效電脫鹽、垂直極板電脫鹽等一系列新技術(shù)；（4）采取適宜的工藝流程對(duì)“三頂氣”進(jìn)行回收，對(duì)減少加工損失、提高煉油廠效益都起到了積極的促進(jìn)作用；（5）隨著企業(yè)節(jié)能降耗意識(shí)的提高和技術(shù)改造力度的加大，裝置的能耗在逐年有所降低，有些已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類裝置的先進(jìn)水平；（6）科研人員使用新技術(shù)、新材料使常減壓蒸餾的總撥出率有所提高。1.1.1.2 常減壓蒸餾技術(shù)發(fā)展常減壓裝置是原油加工的第一道程序，也是石油加工過程加工規(guī)模最大的工藝裝置。常減壓裝置加工能力

11、的高低是一個(gè)煉油企業(yè)加工能力的標(biāo)志，它的能耗占煉油綜合能耗的 1520。同時(shí)加工量越高，裝置能耗越低，提高常減壓裝置加工能力以及降低能耗對(duì)降低整個(gè)煉廠的綜合能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的作用十分明顯。以加工量為10.0Mt/a 的原油蒸餾裝置為例，能耗下降一個(gè)單位(即加工每噸原油的能耗降低1kg 標(biāo)準(zhǔn)燃料油)，則每年可節(jié)省10kt 標(biāo)準(zhǔn)燃料油。因此近年來常減壓裝置工藝發(fā)展總是圍繞兩個(gè)個(gè)主題：擴(kuò)能、降耗。1.1.1.3擴(kuò)能改造規(guī)模小的裝置能耗高，其原因除了小設(shè)備、小機(jī)泵可能效率較低外，主要是散熱損失大。粗略計(jì)算一個(gè)年處理量50 萬噸的常減壓裝置其單位散熱面積一般為年處理量250 萬噸同類的2.4 倍以上，

12、因此規(guī)模小的裝置其“固定能耗“占的比例比大裝置大很多，這是小型煉油廠在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的致命弱點(diǎn)。大加工量也成為常減壓蒸餾裝置發(fā)展的趨勢(shì)。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代后，國(guó)內(nèi)原油資源日趨緊張，各煉油廠都把提高進(jìn)口原油摻煉量作為提高加工能力的主要手段。但是這也帶來一系列問題，其中最突出的是進(jìn)口原油輕組分較多，以大慶原油與米納斯原油性質(zhì)對(duì)比為例，大慶油輕油收率21%，米納斯油輕油收率37%，外油摻煉比的提高，導(dǎo)致混合后原油輕組分增多，加重了常壓塔上部負(fù)荷，致使常壓塔操作及產(chǎn)品質(zhì)量受到較大影響。因此國(guó)內(nèi)煉油企業(yè)擴(kuò)能改造的主要目的是在提高加工能力同時(shí)提高輕質(zhì)外油的摻煉能力，而改造的關(guān)鍵也就集中在常壓塔。目前常減

13、壓裝置擴(kuò)能改造一般有以下方法：（1）常壓塔擴(kuò)徑從精餾角度來講，精餾塔加工能力與塔截面積是正比關(guān)系，精餾塔塔徑越大，處理能力越大，因此常壓塔擴(kuò)徑是常減壓裝置擴(kuò)能改造的最有效手段。但由于其一次性投資較大，一般適用于大幅度提高加工能力的裝置。（2）使用高效塔板或規(guī)整填料通過更換高效塔盤或規(guī)整填料提高常壓塔分離精度，可以在不更換塔的情況下一定限度的提高裝置加工能力和摻煉外油能力，由于一次投資較小，這成為目前國(guó)內(nèi)裝置擴(kuò)能改造的主要手段。近年來國(guó)內(nèi)開發(fā)的用于常減壓蒸餾的新型高效塔板很多，如：箭形浮閥塔板、HTV 船型浮閥塔板、微分浮閥塔板、Supper浮閥塔盤等等，這些新型塔板或規(guī)整填料與過去通常采用的F

14、1 浮閥塔板及導(dǎo)向浮閥塔板等相比較具有操作彈性更大、分離精度更高等特點(diǎn)，能夠有效的提高常減壓裝置的加工能力。1995 年8 月江漢石油管理局石油化工廠在改造中，常壓塔由自行設(shè)計(jì)的填料塔更換為天津大學(xué)化學(xué)工程研究所開發(fā)的高校規(guī)整填料塔，裝置加工能力提高了67，由0.15Mt/a 提高到0.25Mt/a。2000 年5 月岳陽石化總廠在改造中，常壓塔用箭形浮閥塔盤取代F1 浮閥塔盤，在原有塔徑（3000mm）不變情況下，將加工能力提高了50，由1.0Mt/a提高到1.5Mt/a。由此可見高效塔盤及規(guī)整填料在常減壓裝置擴(kuò)能高造中發(fā)揮的巨大作用。1.1.2原油蒸餾裝置目前面臨的問題常減壓裝置是原油加工

15、的第一道程序，也是石油加工過程加工規(guī)模最大的工藝裝置。常減壓裝置加工能力的高低是一個(gè)煉油企業(yè)加工能力的標(biāo)志，它的能耗占煉油綜合能耗的 1520。同時(shí)加工量越高，裝置能耗越低，提高常減壓裝置加工能力以及降低能耗對(duì)降低整個(gè)煉廠的綜合能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的作用十分明顯。以加工量為10.0Mt/a 的原油蒸餾裝置為例，能耗下降一個(gè)單位(即加工每噸原油的能耗降低1kg 標(biāo)準(zhǔn)燃料油)，則每年可節(jié)省10kt 標(biāo)準(zhǔn)燃料油。同時(shí)設(shè)備的腐蝕同樣不能忽視。因此近年來常減壓裝置工藝發(fā)展總是圍繞兩個(gè)主題：防腐、降耗。1.1.2.1工藝防腐工藝防腐即“一脫四注”，主要包括石油電脫鹽、脫后注堿、塔頂注氨、緩蝕劑、水，用來控制

16、或減緩塔頂系統(tǒng)的腐蝕。（1）石油電脫鹽電脫鹽是石油在電場(chǎng)、破乳劑、溫度、注水、混合等條件的綜合作用下，破壞油水乳化液，實(shí)現(xiàn)油水分離的過程。（2）塔頂餾出線注氨塔頂餾出線注氨是為了中和塔頂餾出物中的Hd和H2S，調(diào)節(jié)塔頂餾出系統(tǒng)冷凝水的HP濃度的PH值。（3）塔頂餾出線注水塔頂餾出線注水是為了稀釋初凝水中的HD濃度，控制和調(diào)節(jié)塔頂餾出系統(tǒng)的露點(diǎn)部位，使露點(diǎn)腐蝕部位由空冷器前，移至餾出線，防止對(duì)設(shè)備的腐蝕，同時(shí)沖洗NH4D沉積，防止產(chǎn)生垢下腐蝕。（4）注緩蝕劑緩蝕劑是一種表面活性劑，其分子內(nèi)部有S、N和O等強(qiáng)極性基因及烴類結(jié)構(gòu)基因，其極性基因一端附在金屬表面上，另一端烴類基因與介質(zhì)之間形成一道屏障

17、，即緩蝕劑在金屬表面形成一層保護(hù)膜，起到防腐蝕作用。1.2.1.1 石油電脫鹽技術(shù)進(jìn)展1.2.1.1.1 常規(guī)電脫鹽技術(shù)（1）國(guó)外歐美各國(guó)和俄羅斯的煉油廠要求脫后石油鹽含量不大于3mg/L，該指標(biāo)基本反映了目前國(guó)際上石油脫鹽水平。國(guó)外石油電脫鹽技術(shù)主要有雙電場(chǎng)電脫鹽技術(shù)、電動(dòng)態(tài)脫鹽、水平流動(dòng)式電脫鹽等。國(guó)外非電場(chǎng)脫鹽脫水方法主要有：細(xì)菌脫鹽脫水、生物脫金屬、催化脫鹽、加氫脫鹽脫雜物。這些方法尚處摸索階段。（2）國(guó)內(nèi) 表 國(guó)內(nèi)煉油廠“一脫四注”工藝防腐控制指標(biāo)石油電脫鹽常壓塔頂冷凝水平均腐蝕率脫后含鹽脫后含水電耗PH值C1-Fe(Fe2+)H2S/mg.L-11%/kwh.t-1/mg.L-1/

18、mg.L-1/mg.L-1/mm.a-15<0.2<1.57.58.5<6030.2我國(guó)煉油廠“一脫四注”工藝防腐控制指標(biāo)見表。目前國(guó)內(nèi)高效電脫鹽的較先進(jìn)水平為：在石油鹽含量100mg/L以下采用兩段電脫鹽的條件下，脫后石油鹽含量達(dá)到3mg/L以下，脫后含水0.10.3%，破乳劑1020Mg/g、56%、電耗0.30.5 kwh/t。國(guó)內(nèi)其它電脫鹽技術(shù)還有以下兩種：(1) SHE型高效電脫鹽罐。它罐的體積小，耗電省，效率可提高2050%。(2) 過濾法石油電脫鹽脫水技術(shù)。過濾法是一種對(duì)乳化石油破乳的技術(shù)。常（減）壓蒸餾重油脫鈣技術(shù)進(jìn)展國(guó)內(nèi)脫鈣技術(shù)主要有催化劑加氫脫鈣、萃取脫鈣

19、法、膜分離脫鈣法等，較多采用的是脫金屬劑。高溫部位的防腐（1）高溫部位的防腐類型 高溫環(huán)烷酸腐蝕環(huán)烷酸可直接與金屬作用，還可與FeS作用，兩者都生成溶性的環(huán)烷酸鐵。反應(yīng)式如下：2RCOOH+Fe F e (RCOO)2+H22RCOOH+FeFe (RCOO) 2 +H2S環(huán)烷酸腐蝕破壞了金屬表面生成的FeS保護(hù)膜，游離出的H2S又與無保護(hù)膜的金屬再起反應(yīng)，不斷加劇設(shè)備的腐蝕。 高溫硫腐蝕硫腐蝕從250左右開始，隨溫度升高加劇，當(dāng)溫度為340430時(shí)，腐蝕最為嚴(yán)重。溫度達(dá)480以上時(shí)，腐蝕逐漸減弱。高溫硫腐蝕反應(yīng)式如下：H2S+FeFeS+ H2 S+ FeFeSRC H2SH+ FeFeS+

20、RCH3 H2SS+ H2（2）環(huán)烷酸腐蝕的影響因素影響環(huán)烷酸腐蝕速率的主要因素有：酸值、溫度及流速等。 酸值的影響。腐蝕率隨石油酸值的增加而增高。但酸值小于0.5mgkoh/g時(shí)，腐蝕較輕。重質(zhì)石油的酸值較高。 溫度的影響。溫度低于230時(shí)，腐蝕性很小，高于230時(shí)腐蝕明顯。 流速的影響。流速越大，環(huán)烷酸腐蝕越強(qiáng)。（3）控制高溫腐蝕的方法?？刂聘邷夭课桓g的方法通常有三種，即：通過石油混總控制酸值、硫含量； 改進(jìn)設(shè)備材質(zhì)； 使用緩蝕劑。1.2.2 常減壓裝置節(jié)能1.2.2.1常減壓裝置單體設(shè)備節(jié)能單體設(shè)備是節(jié)能工作的基礎(chǔ)。對(duì)常減壓裝置而言，單體設(shè)備的節(jié)能主要包括以下方面：（1）提高加熱爐熱效

21、率燃料是常減壓裝置最大的用能項(xiàng)目。對(duì)于大型常減壓裝置，提高加熱爐效率是極其重要的。（2）降低機(jī)泵耗電量（3）優(yōu)化塔盤數(shù)和回流取熱比例在滿足一定的分餾精度條件下，增加塔盤數(shù)或提高塔盤效率都會(huì)減少分餾的用耗，可以通過投資與操作費(fèi)用的比較選擇最經(jīng)濟(jì)的塔盤數(shù)和相應(yīng)的回流比。（4）增加其它單體設(shè)備其它單體設(shè)備還有換熱設(shè)備、抽真空設(shè)備等。1.2.2.2常減壓裝置內(nèi)綜合節(jié)能這類節(jié)能是指在常減壓裝置內(nèi)，通過流程的組合，進(jìn)行多變量多參數(shù)的綜合節(jié)能，主要換熱網(wǎng)絡(luò)合成及分餾流程組合。裝置間的系統(tǒng)綜合節(jié)能常減壓裝置和下游裝置之間在系統(tǒng)綜合節(jié)能上存在著很大的潛力，這種潛力主要表現(xiàn)如下：（1）裝置之間的熱聯(lián)合（2）裝置之

22、間的流量組合其它節(jié)能措施（1）裝置大型化，提高負(fù)荷率。（2）提高換熱終溫。主要有：利用窄點(diǎn)技術(shù)，化化換熱網(wǎng)絡(luò)；采用高效換熱器以及注阻垢劑。（3）分餾部分的優(yōu)化。主要包括分餾流程；優(yōu)化回流取熱；降低壓塔過氣化率；減壓轉(zhuǎn)油線。（4）使用變頻調(diào)速技術(shù)降低電耗。（5）降低水和蒸汽消耗?？傊?，要在總體確保生產(chǎn)與技術(shù)優(yōu)化的前提條件下對(duì)常減壓蒸餾裝置的工藝技術(shù)方案和配套設(shè)備技術(shù)組合方案進(jìn)行全面和系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，尋求最佳的預(yù)期技術(shù)水準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并有針對(duì)性地開展一系列技術(shù)研發(fā)、改造與創(chuàng)新，從而為煉化企業(yè)最大限度地獲得現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景將是原油常減壓蒸餾技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)和原動(dòng)力。2設(shè)計(jì)說

23、明書2.1蒸餾過程的目的石油是極其復(fù)雜的混合物。要從原油提煉出多種多樣的燃料、潤(rùn)滑油和其他產(chǎn)品，基本的途徑是：將原油分割為不同沸程的餾分，然后按照油品的使用要求，除去這些餾分中的非理想組分，或者是經(jīng)由化學(xué)轉(zhuǎn)化形成所需要的組成，進(jìn)而獲得合格的石油產(chǎn)品。因此，煉油廠必須解決原油的分割和各種石油餾分在加工過程中的分離問題。蒸餾正是一種合適的手段，而且也是一種最經(jīng)濟(jì)、最容易實(shí)現(xiàn)的分離手段。它能夠?qū)⒁后w混合物按其所含組分的沸點(diǎn)或者蒸汽壓的不同而分離為輕重不同的各種餾分。幾乎在所有的煉油廠中，第一個(gè)加工裝置就是蒸餾裝置。借助于蒸餾過程，可以按所制定的產(chǎn)品方案將原油分割成相應(yīng)的直餾汽油、煤油、輕柴油或重柴油

24、餾分及各種潤(rùn)滑油餾分；也可以按照不同的生產(chǎn)方案分割出一些二次加工所用的原料，進(jìn)一步提高輕質(zhì)油的產(chǎn)率或改善產(chǎn)品的質(zhì)量。2.2裝置生產(chǎn)方案的確定本設(shè)計(jì)所用原油為遼河油田歡喜嶺地塊原油。遼河油田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，重質(zhì)低凝環(huán)烷基原油儲(chǔ)量較為豐富，這種重質(zhì)低凝環(huán)烷基原油具有密度大、粘度高的特點(diǎn)，往往含有大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，所以又稱瀝青基原油，可以生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)瀝青。通常還含有大量的環(huán)狀烴和較多的芳烴，含蠟低，甚至不含蠟，是生產(chǎn)某些特種潤(rùn)滑油的良好原料，用它生產(chǎn)的低凝環(huán)烷基潤(rùn)滑油可以作為電氣絕緣油、冷凍機(jī)油、橡膠工藝用油、潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油等。本設(shè)計(jì)為1000萬噸/年遼河原油加工方案，由于只對(duì)常壓蒸餾部分進(jìn)行工藝計(jì)

25、算，故確定的方案如下：從初餾點(diǎn)至195可作為汽油的調(diào)合組分。195300可作為輕柴油的調(diào)合組分。300339可作為電氣絕緣油的基礎(chǔ)原料。339399可作為橡膠工藝用油的基礎(chǔ)原料。2.3流程的確定及特點(diǎn)裝置加工遼河低凝環(huán)烷基原油，生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)原料和優(yōu)質(zhì)的道路瀝青原料，流程的特點(diǎn)是燃料潤(rùn)滑油型裝置，工藝路線為原油進(jìn)裝置換熱電脫鹽換熱常壓爐常壓塔減壓爐減壓塔。裝置未設(shè)初餾塔（閃蒸塔）是因?yàn)樗拥脑蛯僦刭|(zhì)原油，輕組分較少的緣故。常壓塔設(shè)三條側(cè)線，二個(gè)中循環(huán)回流。常頂油作為汽油的調(diào)合組分（汽油產(chǎn)品升級(jí)后可作為化工裂解原料），常一線作為輕柴油的調(diào)合組分，常二線作為電氣絕緣油的基礎(chǔ)原料，常三線作為橡膠工

26、藝用油的基礎(chǔ)原料。設(shè)計(jì)中預(yù)留了增設(shè)塔頂循環(huán)回流的換熱塔板。本設(shè)計(jì)只是對(duì)常減壓蒸餾裝置的常壓塔進(jìn)行設(shè)計(jì)，其余部分包括減壓塔、加熱爐、抽真空系統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡(luò)、機(jī)泵、容器等不在本設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。2.4基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.4.1產(chǎn)品性質(zhì)餾分d4200%10%30%50%70%90%100%常頂0.75945096112139152165197常一0.8785204223252269288310334常二0.9060285313323332339349364常三0.9415303351367380394418447常底0.99242724002.4.2原油實(shí)沸點(diǎn)餾程d420=0.9734餾分0-200200-300

27、300-350350-400400-450450-500>500收率v%2.656.366.794.1415.0011.6953.352.4.3設(shè)計(jì)加工量1000萬噸/年2.5內(nèi)容要求2.5.1說明部分（1）蒸餾過程的目的（2）裝置生產(chǎn)方案的確定（3）流程的確定和特點(diǎn)2.5.2計(jì)算部分（1）常壓塔參數(shù)的確定（2）塔板的設(shè)計(jì)（3）塔板水力學(xué)計(jì)算2.5.3繪圖部分（1）常壓塔設(shè)備圖（2）常減壓裝置工藝流程圖3. 常壓塔參數(shù)的確定3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理油品的性質(zhì)參數(shù)3.1.1體積平均沸點(diǎn)由公式tv=(t10+t30+t50+t70+t90)/5得：常頂 tv=(96+112+139+152+165

28、)/5=133.6常一 tv=(233+252+269+288+310)/5=270.4常二 tv=(313+323+332+339+349)/5=331.2常三 tv=(351+367+380+394+418)/5=382.03.1.2恩氏蒸餾曲線斜率由公式 S =（t90- t10）/（90-10）得：常頂 S =（165-96）/（90-10）=0.8625 /%常一 S =（310-223）/（90-10）=1.0875 /%常二 S =（349-313）/（90-10）=0.45/%常三 S =（418-351）/（90-10）=0.8375 /%3.1.3立方平均沸點(diǎn)由公式 tcu

29、=tv-3得： ln3=-0.82368-0.089970 tv0.45+2.45679s0.45常頂 3=1.96 tcu=133.6-1.96=131.64 常一 3=1.836 tcu=270.4-1.836=268.5 常二 3= 0.41 tcu=331.2-0.41=330.79 常三 3=1.15 tcu=382-1.15=380.85 3.1.4中平均沸點(diǎn)由公式 tmc=tv-4得：=- ln4=-1.53181-0.0128 tv0.6667+3.64678s0.3333常頂 4=4.95 tmc=133.6-4.95=128.65 常一 4=5.36 Tmc=270.4-5

30、.36=265.04 常二 4= 1.91 Tmc=331.2-1.91=329.29 常三 4=2.33 tmc=382-2.33=379.673.1.5特性因-=數(shù)K查石油化工工藝計(jì)算圖表P57圖2-1-2常頂 K=11.6常一 K=11.2常二 K=11.3常三 K=11.23.1.6比重指數(shù)API由公式API=141.5/d15.6-131.5得: 常頂 API=50.76常一 API=29.13常二 API=24.01常三 API=18.793.1.7各餾分分子量查石油化工工藝計(jì)算圖表P57圖2-1-2常頂 M=115常一 M=192常二 M=242常三 M=3053.1.8平衡汽化

31、溫度（1）常頂：1)換算50%點(diǎn)溫度恩式蒸餾10%-70%斜率=（149-108）/（70-10）=0.93 /%查石油化工工藝計(jì)算圖表P77圖2-2-4得：平衡汽化50%-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=-8平衡汽化50%=140-8=1322)查平衡汽化曲線各段溫差查石油化工工藝計(jì)算圖表P76圖2-2-3得曲線線段 恩氏蒸餾溫差平衡汽化溫差50%70% 9 370%90% 14 390%100% 24 43)推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度70%=152+3=15590%=165+3=168100%=197+4=201（2）常一：同上步驟查得平衡汽化50%點(diǎn)-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=2則平衡汽化50%=269+2=2

32、71曲線線段 恩氏蒸餾溫差 平衡汽化溫差0%10% 12 410%30% 15 830%50% 17 9各點(diǎn)平衡汽化溫度30%點(diǎn)=259-9=25010%點(diǎn)=250-8=2420%點(diǎn)=242-4=238（3）常二：同上步驟查得平衡汽化50%點(diǎn)-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=12則平衡汽化50%=31612=328曲線線段 恩氏蒸餾溫差 平衡汽化溫差0%10% 15 610%30% 9 430%50% 6 3各點(diǎn)平衡汽化溫度30%點(diǎn)=323-3=32010%點(diǎn)=313-4=3090%點(diǎn)=303-6=297（4）常三：同上步驟查得平衡汽化50%點(diǎn)-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=16則平衡汽化50%=36716=383曲線

33、線段 恩氏蒸餾溫差 平衡汽化溫差0%10% 16 610%30% 14 830%50% 12 5各點(diǎn)平衡汽化溫度30%點(diǎn)=367-5=36210%點(diǎn)=351-8=3430%點(diǎn)=303-6=2973.1.9臨界參數(shù)3.1.9.1臨界溫度 由計(jì)算式 tc=85.66+0.9259D-0.0003959D2 D=S×（1.8tb+132） 式中tc臨界溫度 tb體積平均沸點(diǎn) S相對(duì)密度d 15.6常頂 D=0.7736×（1.8×133.6+132）=288.15tc=85.66+0.9259×288.15-0.0003959×288.15²

34、; =319.59常一 D=0.8879×（1.8×270.4+132）=618 tc=85.66+0.9259×618-0.0003959×6182 =506.67常二 D=0.9059×（1.8×315+132）=728.16 tc=85.66+0.9259×728.16-0.0003959×728.162 =547.95常三 D=0.9377×（1.8×382+132）=768.54 tc=85.66+0.9259×768.54-0.0003959×768.542 =5

35、65.233.1.9.2臨界壓力 公式的計(jì)算式 Pc=6.1483×1012×Tb -2.3177×S2.4858/1.013×105式中 Pc臨界壓力 atm Tb平均沸點(diǎn) K S相對(duì)密度d 15.63.1.9.3焦點(diǎn)溫度由已知恩式蒸餾體積平均沸點(diǎn)和恩氏蒸餾10%-90%餾分的曲線斜率查石油化工工藝計(jì)算圖表P89圖2-2-19得到焦點(diǎn)溫度-臨界溫度的值，于是：常頂焦點(diǎn)溫度=323.4+47=370.4常一焦點(diǎn)溫度=463.3+24=487.33.1.9.4焦點(diǎn)壓力由已知恩式蒸餾體積平均沸點(diǎn)和恩氏蒸餾10%-90%餾分的 曲線斜率查石油化工工藝計(jì)算圖表P

36、88圖2-2-18得到焦點(diǎn)壓力-臨界壓力的值，于是：常頂焦點(diǎn)壓力=28.1+17=45.1atm常一焦點(diǎn)壓力=21.6+7=28.6atm3.1.10實(shí)沸點(diǎn)切割范圍 （1）常頂：1) 換算50%點(diǎn)的溫度查石油化工工藝計(jì)算圖表P76圖2-2-2則實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)溫度=139+2=1412) 實(shí)沸點(diǎn)各段溫差查石油化工工藝計(jì)算圖表P75圖2-2-1曲線線段 恩氏蒸餾溫差實(shí)沸點(diǎn)溫差50%70% 9 1370%90% 15 1990%100% 24 263) 推算實(shí)沸點(diǎn)100%點(diǎn)溫度70%=141+13=15490%=165+19=184100%=197+26=223（2）常一1) 換算50%點(diǎn)的溫度查石

37、油化工工藝計(jì)算圖表P76圖2-2-2則實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)溫度=269+10=2792) 實(shí)沸點(diǎn)各段溫差查石油化工工藝計(jì)算圖表P75圖2-2-1曲線線段恩氏蒸餾溫差實(shí)沸點(diǎn)溫差0%10% 12 2410%30% 15 1730%50% 17 2650%70% 15 2170%90% 17 2190%100% 13 154)推算實(shí)沸點(diǎn)各點(diǎn)溫度0%=204-24=18010%=233-17=21630%=252-26=22650%=26970%=288+21=30990%=310+21=331100%=334+15=349（3）常二1) 換算50%點(diǎn)的溫度查石油化工工藝計(jì)算圖表P76圖2-2-2則實(shí)沸點(diǎn)5

38、0%點(diǎn)溫度=332+17=3492) 實(shí)沸點(diǎn)各段溫差查石油化工工藝計(jì)算圖表P75圖2-2-1曲線線段恩氏蒸餾溫差實(shí)沸點(diǎn)溫差0%10% 15 2810%30% 9 1830%50% 6 1050%70% 5 770%90% 6 890%100% 7 85)推算實(shí)沸點(diǎn)各點(diǎn)溫度0%=285-28=25710%=313-18=29530%=323-10=31350%=33270%=339+7=34690%=349+8=357100%=364+8=372（4）常三1) 換算50%點(diǎn)的溫度查石油化工工藝計(jì)算圖表P76圖2-2-2則實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)溫度=380+26=4062) 實(shí)沸點(diǎn)各段溫差查石油化工工藝計(jì)

39、算圖表P75圖2-2-1曲線線段 恩氏蒸餾溫差實(shí)沸點(diǎn)溫差0%10% 16 3010%30% 14 2830%50% 12 2050%70% 24 3270%90% 24 2890%100% 17 196)推算實(shí)沸點(diǎn)各點(diǎn)溫度0%=303-30=27310%=351-28=32430%=367-20=34750%=38070%=394+32=42690%=418+28=446100%=447+17=4643.1.11原油常壓平衡汽化曲線（1）原油實(shí)沸點(diǎn)餾程d420=0.9730餾分0-200200-300300-350350-400400-450450-500>500收率v%2.656.36

40、6.794.1415.0011.6753.35（2）推算每10%點(diǎn)的溫度實(shí)沸點(diǎn)v%10203040506070溫度293355419455487521547（3）參考線各點(diǎn)參數(shù)S10-70%=（547-293）/60=4.2 /%10%=29340%點(diǎn)=411+12=42350%點(diǎn)=439+8=447將以上數(shù)據(jù)匯總原油常壓切割方案及產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品平 衡 汽 化 溫 度 實(shí)沸點(diǎn)餾程實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)0%10%30%50%70%90%100%常頂132135138142190195常一238242250259200324300常二315321325328277356339常三371377385390322

41、477374油品有關(guān)性質(zhì)參數(shù)油品密度20g/cm3比重指數(shù)API特性因數(shù)K相對(duì)分子量M臨界參數(shù)焦點(diǎn)參數(shù)溫度壓力atm溫度壓力atm常頂0.759450.7611.6115323.428.1370.445.1常一0.878529.1311.2192463.321.6487.328.6常二0.906024.0111.3242513.5常三0.941518.7911.2305563.5常底0.99243.2產(chǎn)品收率和物料平衡 由上述方案，根據(jù)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線可得到各餾分的體積收率餾 分常頂常一常二常三常底收 率v%0.868.145.008.5077.50又已知原油的比重d420=0.9734，各餾分

42、的重量收率為：常頂 w=（0.7594/0.9734）×0.86%=0.67%常一 w=（0.8785/0.9734）×8.14%=7.35%常二 w=（0.9060/0.9734）×5.00%=4.65%常三 w=（0.9415/0.9734）×8.50%=8.22%底常 w=（0.9924/0.9734）×77.50%=79.01%常壓塔物料平衡（年加工按8000小時(shí)計(jì)）項(xiàng) 目年加工量104t小時(shí)加工量t/h重量收率w%體積收率v%原 油10001250.0100100常 頂6.78.50.670.86常 一73.591.757.358.1

43、4常 二46.558.1264.655.00常 三82.267.5668.228.50常 底790.1988.2579.0177.503.3塔板形式和塔板數(shù)由于計(jì)算的方便，本設(shè)計(jì)采用33g F1浮閥。參照石油煉制工程（第3版）及部分煉廠的常減壓裝置，選定的塔板數(shù)如下：常頂常一段 12層（預(yù)留增設(shè)頂循環(huán)回流的換熱塔板）常一常二段 9層常二常三段 9層常三進(jìn)料段 10層塔底汽提段 4層考慮采用兩個(gè)中段回流，每個(gè)回流用3層換熱塔板，共6層，全塔塔板總數(shù)為50層。3.4操作壓力取塔頂回流罐的壓力為1.20atm（a），塔頂采用一段冷凝冷卻流程，4組換熱器并聯(lián)后使用2組并聯(lián)的管殼式冷卻器，冷凝冷卻設(shè)施的壓力降取0.1 atm，塔頂?shù)牟僮鲏毫?.30 atm（a），取每層浮閥塔板的壓力降為0.005 atm，則推算各關(guān)鍵部位的壓力如下：常 底4941250.