毕业论文年初离400万吨原油常减压蒸馏车间加热炉工段初步设计

齐齐哈尔大学毕业设计(论文) I 摘 要 本文是关于年初离 400 万吨原油常减压蒸馏车间加热炉工段初步设计。文中首先 论述加热炉的性质、用途、国内外发展现状、市场前景以及生产方法。根据查找资料， 确定使用辐射-对流型的双室卧管立式炉，主要生产初镏汽油、常顶汽油、常一线(航煤 或分子筛料)、常二线、常三线、常四线、减顶油减一线、减二线、减三线、减四线、 减五线、热渣油、冷渣油。本文重点阐述了常压和减压蒸馏工艺原理和工艺流程的论 述。根据工艺参数进行物料衡算、热量衡算和设备计算，并依据计算的数据进行设备 选型。依据车间布置设计原则进行了合理的车间设备平面和立面布置。并且对该工段 的工艺控制、车间安全、 “三废处理”和公用工程做了说明。最后根据工艺条件手绘带控 制点的工艺流程图和利用 Auto CAD 绘制了车间平立面布置图和加热炉。并且完成了 20 000 字的设计说明书。 关键词：加热炉；常压；减压；初步设计 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) II Abstract This article is about 400 million tons of crude oil from early vacuum distillation workshop heating section often preliminary design. This paper firstly reheating properties, applications and development situation, market prospect and production methods. According to search information, make sure to use radiation type double room - convection pipes, mainly producing LiShiLu lie in early arantius gasoline, often roof gasoline, often first (boat coal or molecular materials and often second-line, often three-wire, often four lines, reduce oil, a top reduced second-line three-wire, minus four, five line, line, reduce heat, cold residue residue. This paper mainly describes the atmospheric and vacuum distillation process principle and process flow. According to the technical parameters of material, heat balance and equipment, and on the basis of calculation calculated data selection of equipment. According to the principle of workshop layout design reasonable workshop equipment and elevation layout. In this section, and the process control, safety, “workshop of“ three wastes “treatment“ and utilities. Finally, according to the process conditions with the process control chart handpainted Auto CAD drawing and elevation layout and adjustment of the workshop off isoamyl silane packed tower. 20 000 words, and completed the design specification. Key words : Furnace；Pressure；Decompression；Preliminary design； 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) III 目录 摘 要.I ABSTRACT.II 第章 总论.1 1.1 概述1 1.1.1 意义与作用.1 1.1.2 加热炉在理论中和实际中的价值.1 1.1.3 加热炉的国内外研究水平及现状.1 1.2 设计依据3 1.3 厂址选择4 1.3.1 厂址选择的原则.4 1.3.2 方案比较.4 1.4 设计规模和生产制度5 1.4.1 设计规模.5 1.4.2 生产制度.5 1.5 原料与产品规格6 第章 工艺设计与计算.7 2.1 工艺原理7 2.2 工艺路线的选择7 2.3 工艺参数10 2.4 物料衡算的意义和作用10 2.4.1 物料衡算的方法与步骤.10 2.4.2 物料衡算.11 2.5 热量衡算11 2.5.1 热量衡算的意义和作用.11 2.5. 2 热量衡算的方法和步骤11 2.5. 3 热量衡算11 2.5.4 热量衡算结果.20 第 3 章 设备选型.21 3.1 选型原则21 3.1.1 设备选型的意义.21 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) IV 3.1.2 设备选型原则.21 3.2 关键设备选择21 3.2.1 泵的选择.21 3.2.2 烧焦罐的选择.22 3.2.3 加热炉设计.22 3.3 其它设备选择27 3.3.1 平台及梯子.27 第 4 章 设备一览表.29 第 5 章 车间设备布置设计.31 5.1 车间设备布置的原则31 5.2 车间设备平面布置的原则31 5.3 车间设备立面布置原则31 第 6 章 自动控制.32 6.1 主要的控制原理32 6.2 自控水平及控制点32 第 7 章 安全和环境保护.33 7.1 污水33 7.2 废气33 7.3 噪声33 第 8 章 公用工程.35 8.1 供水35 8.2 供电35 8.3 通风36 8.4 供暖36 8.5 电气37 结束语.38 参考文献.39 致 谢.40 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 1 第章 总论 1.1 概述 1.1.1 意义与作用 对原油蒸馏，国内大型炼油厂一般采用年处理原油 250270 万吨的常减压装置， 它有点脱盐、初馏塔、常压塔，常压加热炉,减压加热炉,产品精馏和自产蒸汽系统组成。 该装置不仅要生产出质量合格的的汽油，航空煤油，灯用汽油，柴油，还要用生产催 化剂裂化原料，氧化沥青原料和渣油；对于一般润滑油型炼油厂1，还需要生产润滑油 基础油。原油从灌区送到常减压装置温度一般为 30左右，经原油泵分路送到热交换 器换热，换热后原油温度达到 110，进入点脱盐灌进行进行一次脱盐，二次脱盐，脱 盐后在换热至 220左右，进入初馏塔进行蒸馏。初馏塔底原油经泵换热分两路送热交 换热至 290左右。分路送常压加热炉并加热到 370进入常压塔，常压塔顶镏出汽油， 常一测线出煤油，常二测线出柴油，常三测线出润料或催料。常压塔底重油用泵送送 至常压加热炉加热到 390，送减压塔进行减压蒸馏。减一线与减二线出润料或催料， 减三线与减四线出润料。 加热炉对原油加热，根据蒸馏可以吧以前汽油、煤油、轻柴油等直镏产品分馏出 来。在 350以上仍有很多宝贵的润滑油馏分和催化裂化或加氢原化原料未能蒸出。在 常常压下更高温度下，会受到分解2。采用减压可以降低沸点，可在较低的温度下得到 高沸点组份。 1.1.2 加热炉在理论中和实际中的价值 加热炉是合理利用石油资源选择最佳途径的关键，在以往炼油工艺中，将原油和 渣油视为分子溶液并假定原料的宏观相和组成境遇溶液的性质有关，因此具有非均相 性存在的实现。这样，为了提高蒸馏产品的收率就只能通过加热炉加热来达到。 1.1.3 加热炉的国内外研究水平及现状 今后加热炉的发展趋势为：有陶质材料职称的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌 筑的基础上，这种炉子叫“无水冷炉”。 在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括 有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉13。初轧前加 热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和 热处理炉。 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 2 连续加热炉 广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加 热炉,但习惯上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻 造和热处理。主要特点是：料坯在炉内11依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续 流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度 和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。 按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为 预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉 气温度较高，以利于实现快速加热。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别 12很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加 热段。习惯上还按炉内安装烧嘴的供热带划分炉段，依供热带的数目把炉子称为一段 式、二段式，以至五段式、六段式等。 5060 年代，由于轧机能力加大，而推钢式炉的长度受到推钢长度的限制不能太 长，所以开始在进料端增加供热带，取消不供热的预热段，以提高单位炉底面积的生 产率。用这种炉子加热板坯，炉底的单位面积产量达 9001000kg(m2h)，热耗约为 (0.50.65)106 kCaVt吨。70 年代以来，由于节能需要，又由于新兴的步进式炉允 许增加炉子长度，所以又增设不供热的预热段,最佳的炉底单位面积产量在 600650 kg /(m2h),热耗约为(0.30.5) kCaVt106/t。 连续加热炉通常使用气体燃料、重油或粉煤， 有的烧块煤。 为了有效地利用废气热量，在烟道内安装预热空气和煤气的换热器，或安装余热 锅炉。在锻造和轧制生产中，钢坯一般在完全燃烧火焰的氧化气氛中加热。采用不完 全燃烧的还原性火焰(即“自身保护气氛”)来直接加热金属，可以达到无氧化或少氧化的 目的。这种加热方式称为明火式或敞焰式无氧化加热，成功地应用于转底式加热炉和 室式加热炉。 推钢式连续加热炉，靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在 用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管 通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近 年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。 有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材 料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。 步进式连续加热炉 靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯 一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步 进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水 冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 3 70 年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。同推钢式炉相比， 它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地 摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度 不受这些因素的限制。中国 1979 年投产的步进梁式炉长为 32.5m，生产能力为每小时 270t。转底式加热炉 炉身固定，炉底转动，放置在炉底上的料坯随炉底转动由进料口 移送到出料口。根据炉底的形状，转底式加热炉可分为环形炉和盘形炉两种，冶金厂 轧钢车间多用环形炉。图是一座生产能力为每小时 75t 的转底环形加热炉剖面图。这种 炉子适于加热不能用推钢和步进方式运送的物料，如圆坯、车轮和轮箍坯、模锻前的 异形坯以及品种多和长短不一的料坯等。缺点是炉底面积利用率低，炉底单位面积产 量通常约为 350400kg/(m2h)。 分室式快速加热炉 由若干个摆在一条线上的加热室所组成。加热室和加热室之间 设间室，传送料坯的辊子设在间室内，料坯单根(或双根)地通过各加热室和间室而被加 热。每个加热室与相邻的间室构成一个“炉节”，所以又称节式炉。这种加热炉能快速 加热，氧化和脱碳少，适用于加热圆形料坯和钢管。与行星轧机相配合，可用来加热 连铸板坯；也可对某些钢材进行局部加热。缺点是单位炉长的生产能力低，炉子热效 率较低。 室式加热炉用于金属坯或锭锻压前的加热。物料加热时不移动；炉内不分段，要 求各处炉温均匀，对于大钢锭加热采用周期性的温度制度(即炉温按时间分为预热期、 加热期、均热期等)。室式加热炉有两种：固定炉底室式炉和车底式炉。 固定炉底室 式炉 炉底面积一般 110m。装出料多靠人工或简单机械；加热较大工件的室式炉，也 有用专门装出料机的。燃料为煤、重油或煤气。有的炉在炉墙上开一缝隙,料坯由缝隙 送入炉内加热,叫“缝式炉”，常用于小件加热或长料坯的端头或局部加热。这类炉的炉 底单位面积产量通常为 300400kg/(m2h)，单位热耗每吨钢约为(1.01.5)106 kCaVt。 车底式炉 用于重量为十几吨至几百吨的大钢锭在锻压前的加热，炉型为室式 或隧道式。加热物件放置在台车上，炉外进行装卸料，由车间吊车或其他牵引装置把 台车拽入或拖出炉膛，大钢锭加热要求炉温分布均匀，所以车底式炉常采用分散供热 和分散排烟(烧嘴和烟道口分散地布置在炉子侧墙上)。 1.2 设计依据 根据齐齐哈尔大学化学与化学工程学院下达的关于毕业设计任务书和化工厂国家 设计国家标准，以及学校对毕业生毕业设计的要求，确定毕业设计题目是：年处理 400 万吨原油常减压蒸馏车间加热炉工段初步设计，本设计的关键设备是加热炉，因此， 选择中国石化出版出版社出版的化学工业炉设计手册作为主要的设计依据，运用 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 4 化学工业出版社出版化学化工物性数据手册 ，以及依据中国石化出版的化工计算 手册 ， 管式加热炉工艺计算对各个组分的物性进行估算，为化工设计计算部分提 供依据。利用网络资源，了解到国内外加热炉技术发展现状及其发展趋势，通过自己 的思考和总结作为出设计依据。 1.3 厂址选择 1.3.1 厂址选择的原则 (1)适合全国和地区工业布局以及产品供需安排的要求； (2)适合城市规划或工业区域规划； (3)尽可能节约占地面积，少占或不占良田耕地； (4)企业生产所需的资源能够落实，原料燃料及辅助材料的供应经济合理； (5)有充足可靠的水源和电源； (6)交通运输条件比较方便经济； (8)不污染环境，不破坏文物古迹，不妨碍文化旅游及其他精神文明建设； (9)对拟建项目留有适当发展馀地； (10)地质条件较好，施工难度小，建设投资省； (11)项目建成投产後，经济效益良好3； 除此之外，设计也要符合以下依据： (1) 产品的技术要求。 (2) 安全要求：在化工生产中大量的物质都具有易燃易爆有毒的性质，所以在设计 上一定要考量到安全问题，保证生产的安全进行和操作人员的人身安全。 (3) 经济要求：从社会效益出发，保证经技术指标应有竞争力，需要经济的使用物 力、人力，节省开支。 (4) 建筑单位提供的主要原料及公用工程供应条件的供应报告，主要原料、燃料、 运输及销售方面的有关文件4。 1.3.2 方案比较 根据具体情况和因地制宜的原则，以及尽量满足建厂原则，该课题初步选中国蓝 星集团大庆分公司。黑龙江大庆市位于我国东北地区，大庆市土壤是在特定的地貌、 成土母质、气候、水文、植被等成土因素的综合作用下形成的5。据大庆市志记载， 草原土壤占市区总土地面积的 18.64%，是主要的耕地土壤；水成土壤主要有草甸土和 沼泽土，其中草甸土占市区总土地面积 52.3%。全市地处北温带大陆性季风气候区， 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 5 受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的影响，总的特点是：冬季寒冷有雪；春秋季风多。 全年无霜期较短。雨热同季，有利于农作物和牧草生长。 新中国十年大庆前夕于松嫩平原“松基三井“喷出了工业油流，从此宣告了世界上 最大的陆相沉积油田-大庆油田的诞生。属温带草原气候，冬季寒冷风速大，年平均温 度在 14，最高风速可达 8 级，地质坚硬比较适合建厂。 另外，对于资源的配制及运输问题，大庆市具有较好的地理优势。大庆市位于松 嫩平原中部。地理位置在北纬 4546至 4655，东经 12419至 12512之间，东南距黑 龙江省会哈尔滨市 150 公里，西北距齐齐哈尔市 139 公里，大庆市地域平坦，平均海 拔 146m。 大庆位于哈大齐工业走廊中轴，东距哈尔滨、西距齐齐哈尔都仅有两小时车程。 境内滨洲、通让铁路交汇，连接哈大齐三市的 G015 国道等公路网已经形成，大广高速 公路正在紧张施工建设当中。基本形成了以大庆为中心的“T 字型”两小时经济带。通过 滨洲铁路，从大庆可以到达蒙古和俄罗斯，经松花江黄金水道也可直达俄罗斯，地缘 和区位优势明显，是亚欧大陆桥的中转站和黑、吉、内蒙古三省区的交通枢纽。 1.4 设计规模和生产制度 1.4.1 设计规模 本设计为年产 400 万 t 原油常减压蒸馏车间加热炉工段初步设计，所以生产规模为 年产 400 万 t 原油。年开工 300d，且 24h 运作，既每年开工 7 200 小时。 1.4.2 生产制度 为加强公司生产工作的劳动保护、改善劳动条件，保护劳动者在生产过程中的安 全和健康，促进公司事业的发展，根据有关劳动保护的法令、法规等有关规定，结合 公司的实际情况制订本规定。 公司的安全生产工作必须贯彻“安全第一，预防为主”的方针，贯彻执行总经理(法 定代表人)负责制，各级领导要坚持“管生产必须管安全”的原则，生产要服从安全的需 要，实现安全生产和文明生产。 对在安全生产方面有突出贡献的团体和个人要给予奖励，对违反安全生产制度和 操作规程造成事故的责任者，要给予严肃处理，触及刑律的，交由司法机关论处。 安全生产人人有责，企业的每个职工都必须在自己岗位上认真履行各自的安全职 责，实现全员安全生产责任制、岗位安全生产职责。此外，厂区内和厂区范围以外 100 米内严禁烟火，坚决禁止任何人携带火柴、香烟、汽油等易燃易爆物品进入厂区7；员 工禁止穿带铁钉的鞋，防止产生电火花。岗位安全如下： 经理安全生产职责: 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 6 (1)认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，执行上级有关安全生产的法令法规， 落实总经理负责制，加强安全生产管理； (2)安全生产机构健全，人员措施落实，能有效地开展工作； (3)严格执行各项安全生产规章制度，开展经常性的安全生产教育活动，不断增强 职工的安全意识和提高职工的自我保护能力； (4)加强安全生产检查，及时整改事故隐患和尘毒危害，积极改善劳动条件； (5)连续三年以上无责任性职工死亡和重伤事故，交通事故也逐年减少，安全生产 (6)遵守安全生产各项规章制度，遵守各项操作规程，遵守劳动纪律保障生产安全； (7)积极学习安全生产知识，不断提高安全意识和自我保护能力； (8)坚决反对违反安全生产规定的行为，纠正和制止违章作业、违章指挥。 员工安全职责： (1)认真学习和遵守各项安全生产规章制度，严格遵守安全生产的各项禁令和规定， 履行安全职责； (2)提高安全生产意识，严肃认真地做好各项工作，对本岗位的安全工作负直接责 任； (3)认真学习并执行安全用火、防静电、防腐蚀等环节的安全管理制度和规定； (4)正确分析、判断和处理各种事故苗头，把事故消灭在萌芽状态8。在发生事故 时，及时地如实向上级报告； (5)妥善保管、正确使用各种防护器具和消防器材，保持工作环境整洁，文明办公； (6)积极参加各种安全活动，对他人违章作业加以劝阻和制止。 1.5 原料与产品规格 本设计中的工厂主要产品为主要生产初镏汽油、常顶汽油、常一线(航煤或分子筛 料)、常二线、常三线、常四线、减顶油减一线、减二线、减三线、减四线、减五线、 热渣油、冷渣油。 表 1-1 大庆原油常压蒸馏馏份油性质 序 号 分 析 项 目 试验方法 减顶油 柴油组 分 减一 线裂 化原 料 减二 线 150SN 料 减二 线 200SN 料 减三 线 400SN 料 减三 线 500SN 料 减三 线 500SN 料 减三 线 500SN 料 减压 塔底 油 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 7 第章 工艺设计与计算 2.1 工艺原理 加热炉是各物料通过其加热作用，只改变其物料的机械性能及物理性能，而不改 变物料的的物态，使原料分离出来。 2.2 工艺路线的选择 原油从装置外原油罐区进入装置，经原油泵(P-1/1.2)分两路换热升温到 120，依 次注入破乳剂(注入量 20ppm(占原油)，破乳剂浓度为2%)，冷凝水注入量 5%经混合 阀充分混合后进入电脱盐罐(V-1)，将原油中的水和盐分别脱到 0.1%(重)及 2.5 毫克/升 以下。 脱盐脱水后的原油再分四路换热温升到 230合为一路进入初馏塔汽化段(C-1)。 原油在初馏塔内闪蒸从初馏塔顶馏出的油气约 120与采暖水换热(换-44/14)非采暖季 节停用换-44/14，油气改走空冷器(空冷-5/13)，油气冷却到 77进入初顶回流罐(V-2)。 油气经分离后，液相用初顶回流泵-4/1.2 打回初馏塔作为回流，其余未凝油气继续由初 顶空冷器(空冷-1/13)，初顶后冷器(冷-1)冷却到 40进入初顶产品罐(V-3)。液相用初 顶产品泵(泵-5)送出装置作重睁原料，气相经瓦斯分液罐(容-17)分液后送出装置到轻烃 回收设施。当轻烃回收设施停运时，瓦斯引到本装置加热炉作燃料。 初馏塔第 10 层(或第 12 层)用初馏侧线泵(泵-6/1.2)抽出初侧线，与常一中返塔管线 合并送到常压塔第 33 层塔盘上。 工艺流程简述 对流段入口温度 359 对流段出口温度 395 辐射段入口温度 360 辐射段出口温度 400 13.37 1.32 10.07 5.71/ 40 13.28 4.12 18.34 5.15 13.30 8.34 14.97 9.14 19.98 12.03 25.89 15.16 311.20 136.01 对流段 辐射段 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 8 初馏塔底的拔头原油，温度约为 226，经初底泵(泵-2/1.2)抽出再次分两路换热到 309，然后分四路进入常压炉，经过对流和辐射炉管加热到 364后进入到常压塔(塔- 2)进料段。 常压塔顶馏出的油气 110，与原油换热(换-1，换-14)可回收 6000.5 千瓦 (516.04104 千卡/时)的热量，油气冷到 86进入常顶回流罐(容-4)。经油、气分离分水 后，液相用常顶回流泵(泵-7/1.2)抽出打回到常压塔顶作为塔顶回流。从容-4 出来的未 凝气继续经空冷器(空冷-2/1.2)和后冷器(冷-2)冷却到 40进入常顶产品罐(容-5)。经分 水后，由常顶产品泵(泵-8)送出装置作为轻裂解料，不凝油气送到炉-1 作为燃料气。常 压塔设有 47 层塔盘及一个常二中填料段，顺次从第 34 层、23 层、15 层(或 13 层)及第 7 层抽出常一线、常二线、常三线、常四线，抽出温度分别为 170、260、322、 345。其中常一、二、三分别进入常压汽提塔(塔-3)的上中下段进行汽提，汽提出的 轻组分分别返回常压塔，常一线汽提是用常三线作重沸器热源，常二线、常三线用蒸 汽汽提。 用常一线泵(泵 9-/1.2)从气提塔抽出常一线油；经与原油换热(换-5)冷到 130注入 少量空气后送入内部装有 13X 铜分子筛的脱硫醇反应器(反-1/1.2)进行脱硫醇反应，经 过氧化脱硫醇后的常一线油顺次通过与伴热水换热(换-41)及空冷器(空冷-3)；冷却到 45后进入脱硫醇中间罐(容-14)，再用航煤脱硫醇泵(泵-30/1.2)抽出，依次经过航煤脱 色罐(容-8/1.2)、玻璃毛过滤器(滤-1/1.2)和陶瓷过滤器(滤-2/1.2)送往装置外 3 号航煤储 罐。 用常二线泵(泵-10/1.2)从气提塔抽出常二线油，依次经换-12/1.2、换-7、换-16、换 -2 与原油换热后，进入空气预热器(空予-1)与加热炉燃烧用的空气换热，然后送出装置。 在开工初期，空予-1 未启动时，常二线油也可走空冷器(空冷-4/1.2)冷却到 60送出装 置，作为轻柴油。 用常三线泵(泵-11/1.2)从气提塔抽出常三线油，先经过常一线热虹吸重沸器(换-40) 提供气提热源，然后与原油换热(换-26、42、45)再经冷却器(冷-3)冷却到 60送出装置。 用常四线泵(泵-12/1.2)从常压塔第 7 层抽出常四线油，先与原油换热(换- 38、29、19、46)，然后经冷却器(冷-4)冷到 70，送出装置作为催化裂化原料。 为了取走全塔的过剩热，常压塔设有：顶回流、顶循环回流、常一中、常二中， 取热比例为 10：20：35：35。 顶循环回流从第 44 层抽出，温度为 132，经与原油换热(换-15/13)冷到 83.8 返 回常压塔第 46 层塔盘上。 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 9 常一中从第 31 层塔盘抽出，温度为 204，经与蒸-1、蒸-3 换热发生 P=1.0 及 P=0.4MPa 的蒸汽之后温度降为 154返回常压塔第 33 层塔盘上。 常二中从第 21 层塔盘抽出经与原油换热(换-30/1.2、换-28/1.2)温度降为 233返回 常压塔常二中填料段的上部。 常压塔底油温度为 355，用常底泵(泵-3/1.2)抽出，分四路送入减压炉(炉-2)在辐 射段入口注入 P=1.0MPa 的蒸汽约 1530 公斤/时，经加热到 395进入减压塔(塔-4)的进 料段进行减压蒸馏。 减压塔按湿式蒸馏设计，塔底吹入气提蒸汽，减二、三、四用蒸汽气提，以保证 产品的闪点合格并适当调整馏分宽度。 减压塔顶出来的油气 55，25mmHg，先进入予冷器(冷-5/14)，将大部分蒸汽及 可凝油冷凝下来，予冷器采用 12的深井水冷却，从予冷器出来的未凝油气和蒸汽为 19.5，进入一级蒸汽喷射器(抽-1/1.2)由 19 mmHg 增压到 126 mmHg，进入一级冷凝 器(冷-6/1.2)，冷-6/1.2 的冷却是利用冷-5/14 排出的深井水，从冷-6/1.2 出来的 32的 不凝气和水蒸气进入二级蒸汽喷射器(抽-2/1.2)增压到 800 mmHg 然后进入二级冷凝器 (冷-7/1.2)在冷-7 中将大部分蒸汽冷凝下来，不凝气引到加热炉烧掉，冷-7/1.2 是用循环 水来冷却，在予冷器、一级冷凝器、二级冷凝器中冷凝下来的凝缩油和水，通过大气 腿流入减顶分水罐(容-6)中进行油水分离。分出的减顶油用减顶油泵(泵 24/1.2)送出装 置作柴油组分，减顶分水罐排出的水排入含油污水管网。设计考虑了试用减顶切水做 电脱盐注水的可能性。 减一线油 130，从减压塔顶部填料段下面的集油箱中抽出，用减一线泵(泵- 16/1.2)抽出经与原油换热(换-3)除盐水换热(换-43/1.2)然后分成两路，一路作为减一线 油送出装置作裂化原料，另一路继续经水冷却(冷-8)，冷至 50 返回减压塔顶作为减顶 回流。 减二线油 270，从减压塔第 13(或 15)层塔盘馏出进入减二线气提塔(塔-5)，气提 出的轻组分及水蒸气返回减压塔，气提过的减二线油用减二线泵(泵-17/1.2)抽出，依次 与原油(换-21/1.2、换-8、换-17)采暖水(换-51)换热，最后经冷却器(冷-9)冷至 60送出 装置，作 200SN 原料(或 150SN 原料)。 减三线油 338，从减压塔第 5 层塔盘下集油箱抽出，进入减三线气提塔，气提出 的轻组分及水蒸气返回减压塔，气提过的减三线油用减三线泵(泵-18)抽出，经与原油 换热后(换-23、换-9/1、2、换-4)进入冷却器(冷-10)，冷至 60送出装置。作 500SN 原 料(或 400SN 原料)。 减四线油 358，从减压塔净洗填料段下面的集油箱抽出，进入减四线气提塔，气 提出的轻组分及水蒸气返回减压塔，气提过的减四线油用减四线泵(泵-19/1、2)抽出， 大部分返回减压塔通过喷头喷在净洗填料段的上方作为净洗油，另一部分依次与原油 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 10 换热(换-33、换-20)、采暖水换热(换-47)，最后进入冷却器(冷-11)，冷至 60送出装置， 作 650SN 原料。 减五线油 370，从减压塔靠近汽化段之上的集油箱，流入减五线中间罐，再用减 五线泵(泵-20/1、2)抽出，分送至两处，一路作为过汽化循环油返回到常压塔底泵(泵- 3/1、2)的入口，经减压炉，返回到减压塔的汽化段。另一路经与原油换热(换-25)后， 进入冷却器(冷-12)冷到 90送出装置，作为催化裂化原料。 减压塔底渣油，馏出温度 378，用减底泵(泵-21/1、2)抽出，分两路与原油换热 (一路为换-39/1、2、换-31、换-10/14、换-18；一路为换-34/1、2、换-33、换-36、换- 13/1、2、换-27/1、2)换后两路合并，温度为 160，分出少许作为本装置的自用燃料 供炉-1、炉-2 使用，其余大部分继续与脱盐前原油换热(换-6/1、2)，接着再与电脱盐注 水换热(换-48)， 、采暖水换热(换-50)，与采暖水换热后的减压渣油，温度为 98可直接 送出装置，非采暖季节采暖水换热器停用，渣油改走冷却器(冷-13)冷至 98出装置。 减压渣油在与电脱盐注水换热后，温度为 125，直接分出一股送至焦化装置。 2.3 工艺参数 年开工时间：7 200 小时 API 度 32.7 密度(克/厘米 2)200.8575 粘度(毫米 2/秒) 50 21.63 含盐量(毫克 Nacl/升):电量法 4.7 GB6532-866.7 酸值(毫克 KOH/克)0.045 金属元素分析ppm Ni3.10 Fe0.55 Mg0.08 V0.02 Na3.10 Ca0.80 Cu0.02 K 2.4 物料衡算的意义和作用 质量守恒定律在对化工过程进行定量的分析计算中的应用，是建立过程数学模型 的一个重要手段，是化工计算的重要组成部分。物料衡算可以按需要，围绕整个生产 过程、生产过程的某一部分、单元操作、反应过程、设备的某一部分或设备的微分单 元进行，这种为进行物料衡算所取的生产过程中某一空间范围称为控制体。根据质量 守恒定律，通过物料衡算，可以得知进入控制体的物料质量和组成与离开控制体的物 料质量和组成之间的关系。 物料衡算方程 为进行物料衡算，首先按分析的需要划定控制体；再选定衡算的 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 11 物料质量基准，对于间歇操作常取一批原料或 1kg 原料，对于连续操作通常取单位时 间处理的物料量。 对于连续生产的定态化工过程，控制体内的一切状态参数、物料的物理性质等均 不随时间而改变，故其中不会有物料质量的累积。控制体内产生(或消失)的物料质量， 由化学(反应)计量方程(见化学计量学)决定。 2.4.1 物料衡算的方法与步骤 根据质量守恒定律而进行的物料平衡的计算。对任何一个生产过程，其中原料消 耗量应为产品量与物料损失量之和。通过物料衡算。可知原料转变为产品以及损失的 情况，以便寻求改善的途径。对整个过程或过程的某一阶段，都同样适用。可对参与 过程的全部物质进行衡算，也可对任何一个组分进行计算。例如湿物料干燥过程中， 以一个组分为基准的衡算，可按湿物料中的干物质重量或水分重量计算。 投入物料量总和产出物料量总和主副产品和回收及综合利用的物质量总和 排出系统外的废物质量(包括可控制与不可控制生产性废物及工艺过程的泄漏等物料流 失)采用物料衡算法核算污染物产生和排放量时，应建立在对企业进行充分了解的基础 上，从物料平衡分析着手，对企业的原材料、辅料、能源、水的消耗量、生产工艺过 程进行综合分析，使测算出的污染物产生量和排放量能够比较真实地反映设计的工程 在生产过程中的实际情况。 2.4.2 物料衡算 输入+产生=输出+消耗 = A G 4 . 323 2 1 GG h t 2.5 热量衡算 2.5.1 热量衡算的意义和作用 同物料衡算一样，热量衡算以能量守恒定律为基础，即在稳定的条件下，进入系 统的能量必然等于离开系统的能量和损失能量的和。通过计算传入或传出的热量，确 定加热剂的消耗量以及其他能量的消耗；计算传热面积以决定换热设备的工艺尺寸。 2.5. 2 热量衡算的方法和步骤 热量衡算可分为两种情况：一种情况在已有的装置上对某个设备利用实际测定的 数据，算出另外一些不能测定或很难测定的热量，从而对这个设备做出能量上的分析。 另外一种情况是在设计中利用各物料的进出口已知量及已知温度，求另外一股物料的 未知量或温度，比如求水蒸气或冷却水量等。在实际生产中还要考虑热量损失等。 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 12 2.5. 3 热量衡算 1总热负荷计算: = - (2-3) 20 4 d 15.6 15.6 d dA =0.0039 =0.92+0.0039=0.92 dA 15.6 15.6 d (API)= (2-4) 15.6 15.6 141.5141.5 131.5131.521.66 0.9239d 由石油炼制工程图 2-12 石油馏分特性因数和相对分子质量图查得 在 360 下 K=11.32，M=290；在 400下 K=11.54 M=342；在对流室：387下 K=11.48 M=328；395下 K=11.50 M=340。 由石油馏分焓图和特性因数校正小图查得：在 K=11.8 时，360时=220kcal/kg i I 在 400下，=250 kcal/kg 校正后，=2200.976=214.12 kcal/kg； L I i I L I =2500.987=246.75 kcal/kg。由化学工业炉设计手册知:1atm 下， 400时，气相 热焓为=280kcal/kg，在 K=11.54 时，校正后的焓值为=280-12-6=262 kcal/kg V I V I =323 40024%262+(1-24%) (1) FVLi QW eIe IIQ 246.75-214.2+ =1 303.91+ (2-5) Q 4 10 Q 为两路蒸汽进料:在 0.4 MP下蒸汽产生的热量 Q a 1 596(781.8-650.9)=20.89kcal/h 4 10 在 1.0MPa 下蒸汽产生的热量 ： 2 319702=162.79kcal/h 4 10 =1 363.91+20.89164+162.7938 Q 4 10 4 10 4 10 =1 547.59kcal/h 4 10 所以加热炉的设计值 =1.2=1.21 547.59kcal/h Q Q 4 10 =1 857.10kcal/h (2-6) 4 10 2加热炉的燃烧过程计算 (1) 燃料的低发热值 由管式加热炉工艺计算知 8124626()6 l QCHSOW =8188+24612=10 080 kcal/kg (2-7) (2) 燃烧所需的理论空气量 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 13 0 (2-8) 2.6782.67 888 12 14.3 23.223.2 o CHSO L (3) 炉效率 设离开对流段的烟气温度较原料油入对流段温度高 100，所以 s t =346+100=446，由式 s t (2-9) 1 (100) L qq 式中 热效率，% 辐射段加对流段总热损失，% L q 烟气出对流段带走的热量，% 1 q 设=3%，即，当=446时，查图 4 得 L q 1 q 1 n q Q s t 1 20% n q Q 1 (100) L qq =(100-3-20%)=77% (4) 燃料用量 4 1740 10 10080 77% l Q B Q 2 392 kg/h (2-10) 式中 ， B 燃料用量kg/ h (5) 烟气流量： (2-11) 0 4 (1) (1.3 14.3 1 0.5) 22424.50 10/ gS WLW kg h 式中 烟气流量， g W /kg h 雾化蒸汽流量， S W/kg h 当烧油时，=0.5 S W 3加热炉辐射段传热计算 (1) 辐射段热负荷 由炼油工程师手册知 (2-12) 1 . 1 p R s q QQ q 式中 辐射段热负荷，kcal/h R Q 火墙温度下显热损失，% p q 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 14 排烟温度下显热损失，% s q 总热负荷，kcal/h Q (2) 平均热强度 查大庆石化公司炼油厂二套常减压蒸馏装置标定报告知烟气出减压炉温度为 346， 减压炉膛温度 747，由炼油工程师手册图 4.5.5 查到排烟温度为 346时 s q =16% ；火墙温度为 747时 p q =36% 所以： =1 1 . 1 p R s q QQ q 1 36% 1 16% 740kcal/h=1.33kcal/h 4 10 7 10 在管壁温度 400下， 火墙温度为 747时，查图 4.5-18 得平均热强度为 R q =21 000( kcal/ m2h) (3) 有效加热面积为： m (2-13) R R R Q A q 7 1.33 10 631 21000 2 (4) 管径及管程数：由管式加热炉工艺计算查表 5 取管内流体重量流速=1500 F G kg/h，因为管径小，程数多，停留时间短，可减少裂化，故 N 取 4。 m (2-14) 31400011 0.14 30303.14 4 1500 F i F W d N G A A = 式中 管内径，m i d 管内流体重量流速，kg/ m s F G2 取管内流体流量，kg/h F W N管程数 选用辐射管为，选用管心距为m 152 8 22 0.1520.30d 4辐射段炉体尺寸 (1) 高径比：选用 2 L 辐射段长度 辐射段直径D (2)估算辐射管长度 L 和辐射段直径；用公式 D m (2-15) 22 2631 2 (2.1 )7.80 2.13.142.1 R R AC A A A DD D 所以辐射管长度 L=m，根据我国现有炉管规格辐射管长度 L=17。 2.1 7.816.39m (3) 对流段长：由公式 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 15 1.255.4(7.82 0.152) 1.255.4 0.152 6.03 cc LDd m (2-16)取对流段长=7m c L 式中 对流段长，m c L D辐射段内径，m D D2d 对流管外径，m c d (4) 对流段宽：从表 7 查得的标准钉头管，管周边上的钉头管数为 14，钉头直径 152 mm，钉头高mm，纵向钉头间距为 16 mm，选用对流管标准 12 s 25.37b 152 8 钉头管。每米钉头管所占面积由 c 1000 12 ccs p ddb d (2-17) m 1000 1 0.1520.012 0.025 20.19 16 2 式中 每米钉头管所占流通面积，m c 2 钉头直径，m s d 钉头高，m b 纵向钉头间距，mm p d 选用烟气重量流速kg/ m s 6.7 g G 2 选用管心距为 2 c d (2-18) 3(1)2 cWc Sdnd kg/ m s (2-19) /3600 6.70 g g cccW W G L SL n 2 式中 对流段宽，m S 烟气重量流速，kg/ m s g G 2 对流管每排炉管根数 W n 所以根 45041.78/3600 6.710 7(0.1520.304)0.1895 7 W WW n nn ，根据以上计算得对流管每排 10 根，每根管长 7，管 0.1520.304 103.90Smm 径，遮蔽管面积=m 152 7 10 0.152 3.1433.41 2 齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 16 辐射管壁面积= m 631 33.41597.59 2 ，所以双面辐射管为根。 597.59 73.65 3.14 0.152 17 R A n dL 2147n 表 2-1 钉头管和翅片管的使用范围 扩大表面型式单燃气 油、气混燃 以气为主 单燃油或 以油为主 钉头管可以采用 钉头直径12 mm 高度 25 mm 钉头直径12 mm 高度 25 mm 翅片管 翅片间距5 mm 高度 25 mm 厚度1.2 mm 翅片间距8 mm 高度 19 mm 厚度1.2 mm 不推荐 5. 加热炉辐射段核算 (1) 核算辐射段热负荷： 烟气出口温度为 750时依据管式加热炉工艺计算查图 4 得 取辐射段热 2 0.37 n q Q 损失为 1 0.02 n q Q (2-20) 2 (1) f anRL cpnnnncp q qQQqq A FQQQQA F 式中输入辐射段的热量： 燃料的总放热量 n Q 燃烧空气的显热 a q 燃