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毕业设计(论文)-沈北原油常压塔的设计.doc

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毕业设计(论文)-沈北原油常压塔的设计.doc

辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计目录1前言......................................................................11.1石油是极其复杂的混合物..................................................11.2常压蒸馏塔..............................................................12设计说明书..................................................................42.1原油评价与加工方案的确定................................................42.1.1沈北原油的一般性质分析............................................42.1.2加工方案的确定......................................................52.2常压塔的设计............................................................62.2.1操作压力............................................................62.2.2操作温度............................................................72.2.3汽提蒸馏用量........................................................72.2.4回流方式............................................................73初馏塔设计部分.............................................................83.1设计数据及换算..........................................................83.2工艺计算...............................................................104常压塔设计部分............................................................154.1基本数据处理...........................................................154.2产品收料及物料平衡.....................................................214.3汽提水蒸气用量.........................................................224.4塔板形式和塔板数.......................................................224.5塔顶及侧线温度假设与各回流热分配.......................................234.6侧线及塔顶温度核算.....................................................244.7全塔汽、液相负荷.......................................................30参考文献...................................................................45致谢........................................................................46辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计11前言1.1石油是极其复杂的混合物石油炼厂中的第一个生产装置都是蒸馏装置,人们通过蒸馏装置将石油分割成我们所需要的各种馏分。所谓原油的一次加工是指就原油蒸馏而言,借助于蒸馏,我们可以将原油分割成各种半成品馏分油,也可以将原油分割成一些二次重整加工的原料。在一些二次加工的装置中,蒸馏过程也是不可缺少的组成部分。蒸馏过程是炼油厂中一种最基本的,也是最重要的一种工艺。蒸馏过程和设备设计是否合理,操作是否良好,对炼厂生产影响甚大。因此,必须彻底了解蒸馏工艺的本质规律,掌握其影响因素和设计方法,对炼油工艺的专业人员来说是相当重要的。1.2常压蒸馏塔原油的常压蒸馏就是原油在常压或稍高于常压下进行的蒸馏,所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔,它具有以下工艺特点(1)常压塔是一个复合塔原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品馏分。按照一般的多元精馏办法,需要有n1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。而原油常压精馏塔却是在塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分,就像n个塔叠在一起一样,故称为复合塔。(2)常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分,如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油,这些产品仍然是复杂的混合物其质量是靠一些质量标准来控制的。如汽油馏程的干点不能高于205℃。35℃150℃是石脑油(naphtha)或重整原料,130℃250℃是煤油馏分,250℃300℃是柴油馏分,300℃350℃是重柴油馏分,可作催化裂化原料。350℃是常压重油。辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计2(3)汽提段和汽提塔对石油精馏塔,提馏段的底部常常不设再沸器,因为塔底温度较高,一般在350℃左右,在这样的高温下,很难找到合适的再沸器热源,因此,通常向底部吹入少量过热水蒸汽,以降低塔内的油汽分压,使混入塔底重油中的轻组分汽化,这种方法称为汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400℃450℃,约为3MPa的过热水蒸汽。在复合塔内,汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段,这样侧线产品中会含有相当数量的轻馏分,这样不仅影响本侧线产品的质量,而且降低了较轻馏分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔,这些汽提塔重叠起来,但相互之间是隔开的,侧线产品从常压塔中部抽出,送入汽提塔上部,从该塔下注入水蒸汽进行汽提,汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔,侧线产品由汽提塔底部抽出送出装置。(4)常压塔常设置中段循环回流在原油精馏塔中,除了采用塔顶回流时,通常还设置12个中段循环回流,即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油,经与其它冷流换热或冷却后再返回塔中,返回口比抽出口通常高23层塔板。中段循环回流的作用是,在保证产品分离效果的前提下,取走精馏塔中多余的热量,这些热量因温位较高,因而是价很高的可利用热源。采用中段循环回流的好处是,在相同的处理量下可缩小塔径,或者在相同的塔径下可提高塔的处理能力。减压蒸馏及其特点原油在常压蒸馏的条件下,只能够得到各种轻质馏分。常压塔底产物即常压重油,是原油中比较重的部分,沸点一般高于350℃,而各种高沸点馏分,如裂化原料和润滑油馏分等都存在其中。要想从重油中分出这些馏分,就需要把温度提到350℃以上,而在这一高温下,原油中的稳定组分和一部分烃类就会发生分解,降低了产品质量和收率。为此,将常压重油在减压条件下蒸馏,蒸馏温度一般限制在420℃以下。降低压力使油品的沸点相应下降,上述高沸点馏分就会在较低的温度下汽化,从而避免了高沸点馏分的分解。减压塔是在压力低于100kPa的负压下进辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计3行蒸馏操作。减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器或机械真空泵。蒸汽喷射器的结构简单,使用可靠而无需动力机械,水蒸汽来源充足、安全,因此,得到广泛应用。而机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中采用。渣油是原油经过常减压蒸馏后剩余的最重的组分,常温下呈固态,有的蒸馏装置没有减压蒸馏,剩余的就是常压渣油AR,根据性质可做催化原油。或者卖给其它炼厂深加工。有减压蒸馏的剩余的就是减压渣油VR。其根据性质不同可以做焦化原料、催化原料、渣油加氢、溶剂脱沥青、减粘等装置的原料。常减压蒸馏产生的减压渣油可以做燃料油,一般做加热炉燃料,通过蒸汽将其雾化后燃烧。也可以重型机械的燃料油,如船舶的燃料。减压渣油作为燃料油需要满足一定的质量标准.如硫含量/灰分等。图11常减压装置减压塔初馏塔常压塔辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计42设计说明书2.1原油评价与加工方案的确定原油蒸馏是目前炼油工业必不可少的第一道工序,因而常减压蒸馏装置便是所有炼油厂中原油加工的第一加工装置。它采用的蒸馏方式将原油分割成不同的馏分及渣油,作为炼厂产品或二次加工的原料。由于原油是极其复杂的混合物,并含有少量硫、氧、氮及重金属的化合物和盐类,而且其组成还会因产地的不同而不同,所以原油的蒸馏变得更加复杂。另外,炼厂对目的产物的要求、经济效益、投资力度等对所采用的加工方案和装置组成或之间的联合方式有影响。因此,在进行常减压蒸馏装置设计时,应根据具体条件从工艺流程、工艺设备、操作参数、目的产品等因数加以综合分析比较,以确定经济合理的设计。炼厂进行装置设计和开工生产首要的任务便是确定进料原油的加工方案的确定,是以原油评价数据为依据,综合考虑对参评的需求、技术的先进行性、生产的灵活性及经济的合理性等因素的结果。2.1.1沈北原油的一般性质分析由沈北原油一般性质数据表中数据可以看出,沈北原油的特点是含蜡量高、凝点高。硫含量低,原油的特性因数12.512.6。按原油的硫含量及两个关键馏分的相对密度来分,沈北原油属于低硫石蜡基原油。辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计5表21沈北原油性质2.1.2加工方案的确定由于沈北原油馏分组分较重,小于350℃的馏分仅占30%左右,而大于525℃的减压渣油占原油40%。为提高汽油、煤油、柴油及液化气、苯等轻质产品的收率,必须采取深度加工的方法。为此在常减压装置中英尽量拔出馏分油,使减压渣油尽可能减少,同时把减压馏分油进行催化裂化或加氢裂化,催化裂化后的气提产物再进行叠合或烷基化,生产高辛烷值汽油馏分,并把部分减压馏分进行延迟焦化。经过这些加工后,使得轻质油收率提高到原油的70%72%,其中约一半为二次加工产品,同时生产出低硫的电极焦。原油评价数据表明沈北原油是生产优质润滑油和各种蜡的良好原料,原油中各种粘度润滑油的总潜含量为25%左右。尽管需要较大的蜡基装置,但润滑油粘度指数高,芳香烃和胶质含量较小,所以通常不必深度精制。减压渣油需要通过丙烷脱沥青及制取高粘度润滑油,经脱蜡,溶剂精制的润滑油,最后经过加氢精制或白土精制处理,得到润滑油的基础油,同时得到产品石蜡。因此,沈北原油的一次加工方案采用燃料润滑油加工方案。本设计的装置适用量为300性质数值性质数值密度(20℃),g/cm30.8331元素分析,%C86.350远动粘度,106m2/s19.5H13.5凝点,℃49S0.15含蜡量(吸附法),%47.36N沥青质,%0.13微量金属V0.1硅胶胶质,%5.23Ni2酸值,mgKOH/g300℃馏出,%25.6辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计6万吨的加工方案,具体如下从初馏点160℃的常压馏分作为铂重整原料。因为初馏塔塔顶汽油产品质量不高,从环保的角度考虑,它达不到目前车用汽油的标准,因此将初馏塔塔顶馏分作为重整原料,进行下一步精制,以改善油品质量。160℃230℃馏分作2号航煤,其密度为0.7946,符合2号航煤的标准。230℃320℃馏分可用来生产20号轻柴油,也可以用作乙烯的良好原料。320℃350℃馏分用作重柴油。而沸点大于350℃的馏分,则从减压侧线抽出。由于该馏分含烷烃量高、稠环芳烃量低,硫、氧、氮、重金属和残炭都很低,所以可用作裂化原料。2.2常压塔的设计浮阀塔具有生产能力大、操作弹性好、塔板效率高气体压降及液面落差较小、造价低等特点,兼具泡罩塔和筛板塔的优点,而且它是国内应用最广的塔型,普通应用于石油化工行业,其性能也得到了充分的研究,故本设计常压塔用浮阀塔。F1型重浮阀,每阀约重33g。重阀压降虽大,但它具有较好的操作稳定性,分离效率高,不易漏液,所以也应用在本设计中。常压塔各操作条件的确定2.2.1操作压力原油常压精馏塔的最终压力是由塔顶产品罐温度下塔顶产品的泡点压力限制确定的。确定塔顶产品罐或回流罐的操作压力(0.10.25MPa)加上塔顶馏出物流经管线、管件和冷凝冷却设备的压降即得道塔顶的操作压力。根据经验值,一个空冷器的压降为0.01Mpa,管壳式后冷器其壳层压降为0.017Mpa。国内多数常压塔塔顶压力大约在0.130.16Mpa之间。塔顶压力确定之后,其他各部分压力与油气流经塔板所造成的压降有关。通常浮阀塔板的压降为0.4KPa0.65Kpa,由此在计算各部分压力。

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