毕业设计（论文）-10万吨年石脑油分馏装置工艺设计.doc

摘要摘 要原油进口依存度的提高和近年来国际市场原 油价格大幅提高, 使我国能源消费结构面临极大 的挑战。近几年来，我国溶剂油产业得到了迅猛发展，增长扩张速度在各类石油产品中名列前茅，国内产量、需求呈逐年递涨的趋势，溶剂油产品表观需求量日增，市场前景广阔。以石脑油为原料，采用连续蒸馏生产轻烃和溶剂油，从而达到资源优势互补，解决石脑油出路问题，提高油气资源的综合效益，增加产品总类，提高市场竞争能力。同时石脑油路线工艺技术是成熟 的, 有现成的工业化装置和工业化数据可以参考。关键词 石脑油 连续蒸馏 模拟设计 溶剂油abstract in recent years, our country solvent oil industry has developed rapidly development, growth in all kinds of petroleum products outspread speed is one of the, domestic production, demand is more pass up trend, solvent oil growing demand for products of the apparent, wide prospect of market. with the naphtha as raw material, through continuous distillation production light and solvent oil, so as to achieve the resource advantage complementary, solve the naphtha outlet problem, improve the comprehensive benefits of oil and gas resources, increase of total product, improve the market competition ability.keywords naphtha continuous distillation simulation design solvent oil3目录目录摘 要iabstractii第一章 溶剂油的概况11.1溶剂油概况11.2溶剂油理化性质411.3溶剂油的种类11.3.1按沸程分11.3.2按化学结构分11.3.3按用途分11.4具体用途21.5国内溶剂油主要区域分布特点62第二章 需求预测和拟建规模42.1溶剂油生产工艺42.2溶剂油市场现状42.2.1国内市场现状42.2.2价格情况52.2.3进出口情况62.3汽油的性质72.3.1轻烃72.3.2 6号溶剂油372.3.3 90号溶剂油72.3.4 120号溶剂油72.4 溶剂油的主要用途72.4.1轻烃72.4.2 6#抽提溶剂油的用途82.4.3 120#橡胶工业用溶剂油的用途82.5应用与发展前景82.5.1 轻烃的应用与发展前景82.5.2 溶剂油的应用与发展前景82.6 市场预测92.6.1新建拟建项目92.6.2产品的竞争能力9第三章 生产工艺113.1原料性质113.2石脑油产品基本概况113.3石脑油加工工艺对比情况113.4工艺流程13第四章 设备计算144.1aspen plus模拟设计144.1.1蒸馏塔的模拟计算144.1.2换热器的模拟设计184.1.3 aspen plus模拟数据汇总194.2公用工程用量204.3换热器技术说明214.4塔高的计算224.5精馏塔操作说明234.6设备汇总表23第五章 投资估算和资金筹措及项目经济效果评价255.1 编制依据255.2 投资估算1314255.2.1 固定资产投资估算方法255.2.2其他设备的引进费用265.2.3建筑工程费用265.2.4固定资产的其他费用265.2.5总建设投资估计和资金安排275.2.6建设期的利息估算275.2.7 直接材料成本估算275.2.8流动资金的估算285.3企业的项目盈利能力285.3.1企业项目年度销售总收入估算285.3.2企业项目年度总净收益（盈利）295.4敏感性分析295.5 总述29第六章 石脑油安全技术与环境保护306.1安全管理306.1.1 厂房和仓库的防爆306.1.2 厂房的安全疏散306.1.3 厂房内不设置办公室、休息室等306.1.4 仓库的安全疏散16316.1.5 消防安全管理制度316.2环境保护326.2.1 主要污染物326.2.2项目拟采用的环境保护标准326.3治理环境的方案326.3.1各种污染物最终排放的治理措施和综合利用方案336.4注意事项33致谢36参考文献36第一章 溶剂油的概况第一章 溶剂油的概况1.1溶剂油概况溶剂油是五大类石油产品之一,溶剂油是以石油加工生产的用于涂料和油漆生产、食用油加工、印刷油墨、皮革、农药、橡胶、化妆品生产的轻质油。溶剂油的用途十分广泛并且与人们的衣食住行密切相关。目前约有400-500种溶剂在市场上销售，其中溶剂油（烃类溶剂，苯类化合物）占一半左右。英语：impregnant oil。中国海关编码：27101130 1.2溶剂油理化性质4 外观与性状：无色或浅黄色液体 溶解性：不溶于水，溶于多数有机溶剂 熔点()：无资料 沸点()：20160 相对密度(水=1)：0.780.97 相对蒸气密度(空气=1)：无资料 闪点()：-2 引燃温度()：350 爆炸上限%(v/v)：8.7 爆炸下限%(v/v)：1.1 禁配物：强氧化剂溶剂油的性质视其用途不同而有别，选择溶剂油主要考虑的性质有：溶解性、挥发性、安全性。当然，根据其用途不同，其它的各项性能也不能忽略，有时甚至更重要。6#抽提溶剂油执行国标gb16629-1996标准，橡胶工业用溶剂油、油漆工业用溶剂油、航空洗涤汽油采用石化行业标准sh0004-90、sh0005-90、sh011492。1.3溶剂油的种类1.3.1按沸程分溶剂油可分为三类：低沸点溶剂油，如6抽提溶剂油，沸程为60-90；中沸点溶剂油，如橡胶溶剂油，沸程为80-120；高沸点溶剂油，如油漆溶剂油，沸程为140-200，近年来广泛使用的油墨溶剂油，其干点可高达300。一般情况下，6090称为抽提溶剂油，即人们常说的6溶剂油；80120称为橡胶溶剂油，即人们常说的120溶剂油；140200称为油漆溶剂油，即200溶剂油。此外，还有油墨溶剂油、干洗溶剂油等。有时，馏程的切割各个企业也会有所不同。例如，6溶剂油，有的厂家的馏程范围是6075，通常我们称之为窄6溶剂油，以示区别。根据生产实际，120溶剂油的馏程往往会控制在90120之间。1.3.2按化学结构分溶剂油则可分为链烷烃，环烷烃和芳香烃三种。实际上除乙烷，甲苯和二甲苯等少数几种纯烃化合物溶剂油外，溶剂油都是各种结构烃类的混合物。从化学构成上，可以分为链烷烃、环烷烃和芳香烃等。通常所说的6、120、200溶剂油，就是链烷烃。芳香烃指苯、甲苯、二甲苯等。 1.3.3按用途分溶剂油可以分为主要用在抽出大豆油、莱籽油、花生油和骨油等动植物油脂的抽提溶剂油，用于橡胶、鞋胶、轮胎等领域的橡胶溶剂油，用于油漆、涂料工业的油漆溶剂油，等等。此外，还有洗涤溶剂油、油墨溶剂油等。根据国家标准gb1922-88，即按其98%馏出温度或干点划分溶剂油，常见的牌号有：70#香花溶剂油，90#石油醚，120#橡胶溶剂油，190#洗涤剂油，200#油漆溶剂油，260#特种煤油型溶剂。此外还有6#抽提溶剂油，航空洗涤汽油，310#彩色油墨溶剂油。农用灭蝗溶剂油等。实际上市场销售的远不止这些，生产厂家可以根据用户需要，生产各种规格溶剂油。1.4具体用途溶剂油的性质视其用途不同而有别，选择溶剂油应主要考虑其溶解性、挥发性、安全性。当然，根据其用途不同，其它的各项性能也不能忽略，有时甚至更重要。 溶剂油包括切取馏分和精制两个过程。切取馏分过程通常有以下三种途径：由常压塔直接切取；将相应的轻质直馏馏分再切割成适当的窄馏分；和将催化重整抽余油进行分馏。各种溶剂油馏分一般都需要经过精制加工。以改善色泽，提高安定性，除去腐蚀性物质和降低毒性等。常用的精制方法有碱洗，白土精制和加氢精制等5。 溶剂油是烃的复杂混合物，极易燃烧和爆炸。所以从生产，贮运到使用，都必须严格注意防止火灾的发生。 溶剂油毒性的表示方法大致三种： 致死量（ld）：一般用来表示剧毒物质对动物生理作用强度的一种尺度。 致死浓度（lc）：用浓度表示急性中毒的一种尺度。 最大容许浓度（mac）：最大容许浓度通常用空气中蒸气容量的百万分率（ppm或10-6）表示，这是溶剂毒性的粗略估计，因人而异，不是绝对的极限值。1.5国内溶剂油主要区域分布特点6 华南市场：广东三角洲市场巨大，广东三角洲地区溶剂油年消耗量约35万吨以上，根据市场调查，估计“南海牌”溶剂油所占三角洲市场份额不到六分之一。广东省两大溶剂油生产基地广石化和茂名石化年产溶剂油约20万吨，绝大部分消耗在珠三角地区，缺口50%左右。广东省两大溶剂油生产基地广石化和茂名石化年产溶剂油约20万吨，绝大部分消耗在珠三角地区，缺口50%左右。珠江三角洲最大的集散地在佛山小塘西和东莞沙田：小塘西油库年装卸能力30万吨，装车能力600车/月。目前有立罐7个，总罐容量8千立方米；铁路专用线一条，有装卸位42个；2千吨级码头一座，是珠江三角洲最大的石油化工产品集散地。东莞沙田油库有立罐78个，总罐容量28万立方米，有铁路专用线，有码头，水陆路装卸能力齐全。溶剂油仓储中转量只占20%左右。这两个集散地的产品报价代表了华南市场的主流价格。华东市场：该区域资源充足，全年6号抽提溶剂油47月、912月销售较好，橡胶工业用溶剂油411月销售较好，油漆工业用溶剂油12月、1112月销售较好。估计华东区全年市场需求量6号抽提溶剂油约8万吨左右；橡胶工业用溶剂油约15万吨左右；油漆工业用溶剂油约10万吨左右。销售平均价格比华北高，在一定程度上影响华北各厂定价。华北市场：华北地区是一个极具发展潜力的市场。华北地区植物油生产厂家较多，近几年来大豆到港和价格的不稳定，使一些大豆生产厂家纷纷倒闭，使得华北区6#油总的销售呈下降趋势；而在沿海地区，一些大的轮胎厂、橡胶厂、鞋厂生产稳定，120#的销售一直比较稳定。同时我们也找到了许多溶剂油的新用途，比如：胶粘剂行业、杀虫剂行业、清洗行业等，溶剂油的需求也是越来越大。华北区是一个竞争激烈的市场由于需求的旺盛，也造成了生产的旺盛。现在的华北市场，出现了三足鼎立的局面：一是正规的生产厂家，二是小的生产厂家，三是外地厂家。三足鼎立的局面使得华北区市场竞争异常激烈。华北地区是一个有待发展的市场。华北区市场需要进一步的整合和发展：首先，有些用油厂家对质量要求不严格，片面追求低价位。其次，大部分厂家没有联合起来，没有统一的定价机制。再次，随着生产厂家技术的发展，短馏程甚至是正己烷已经在植物油浸出行业占据了越来越大的地位。最后，铁路、汽运的限制越来越大。43第二章 需要预测和拟建规模第二章 需求预测和拟建规模2.1溶剂油生产工艺普通溶剂油的生产工艺分为切割馏分和精制两个过程。切割主要是将轻质直馏馏分（通常由常压塔直接切取）切割成适当窄馏分或将催化重整抽余油，进行分馏。各种溶剂油一般都需精制，目的是改善颜色、提高安定性、减少腐蚀性物质和降低毒性等。精制方法主要有碱洗、白土精制、加氢精制等7。此外，还可以通过分子筛精制方法生产普通溶剂油。采用这些工艺生产的产品硫、氮含量相对较高，芳烃、不饱和烯烃含量多，致使产品味道大、毒性强、颜色深，虽然能够满足溶解性和经济性的需要，但远远不能满足特殊场合的需要。中国加入wto以后，溶剂油产品的质量标准逐步提高，我国特殊场合的溶剂油几乎全部依赖进口。溶剂油脱芳烃技术主要有四种：加氢法，使6号溶剂油中的芳烃含量降到0.05% 以下，使直馏汽油中的苯含量降到0.02% 以下；磺化法，石油溶剂磺化氧化精制技术可使溶剂油中的芳烃含量降到0.1% 以下；萃取精馏法，以n甲基吡咯烷酮为萃取剂，通过萃取精馏法可使6号溶剂油中的苯含量降到0.5% 以下；吸附法，分子筛吸附脱芳烃技术可使6号溶剂油中的芳烃含量降到0.01% 以下，120号溶剂油的芳烃含量降到0.05% 以下8。2.2溶剂油市场现状2.2.1国内市场现状世界每年消耗溶剂油产品20 mt以上（其中石油类溶剂油占一半），我国石油类溶剂油年产量约2 mt，近几年国内溶剂油产量成上涨态势，其潜在市场是宽广的。据统计，国内溶剂油生产厂家2002年注册有170多家，但溶剂油生产规模都较小，2002年产量2.07 mt，环比增加13.63%，2003年产量2.55mt，环比增加22.86%。图2.1中国溶剂油资源构成表2.1 国内溶剂油历年产量对比表年度产量/ kt环比，%19981 904.8019991 509.83-26.2020001 966.4830.2520011 821.70-5.3820022 072.0013.632003986.3026.3图2.2溶剂油年度产量、增长率表从表2可以看出，除受国际金融风暴影响经济滑坡的1999年产量较低外，历年产量在2 mt左右，并呈小浮上滑趋势。2002年产量在80 kt以上的企业8家，50 kt以上的企业13家，总产量1.26 mt,占市场60%份额，但单个企业市场占有率较低，没有绝对优势。尤其值得注意的是8家年产80 kt以上的企业中，有6家是石化综合大企业，而淄博金城石化公司和清江石化公司作为非经济规模一次加工原油能力在1 000 kt/a以下的地方石化企业能在国内溶剂油市场中占据第二位和第八位，说明了在一些同等规模小厂纷纷关停的前提下，生产这种批量小、品种需求多、利润空间大的特种溶剂油，走多种经营之路也可生存。据统计，年产量在30 kt以上50 kt以下的企业还有8家，但这些企业强弱特色并不明显18。2.2.2价格情况当然，应该看到不足，传统意义上的溶剂油生产需求开始趋于饱和，市场竞争日趋激烈；而目前市场上对于高沸点芳香烃溶剂油、低芳烃溶剂油、脂肪族溶剂油等可广泛应用于气雾剂、农药、清洗、原皮毛脱脂、精细金属加工、氯化石蜡等行业的溶剂油产品的需求却远远得不到满足，目前仍然依赖进口。图2.3溶剂油价格变化普通溶剂油6#、120#一年来价格比较稳定，与90汽油比价为1.11.2：1，约3 000元/t。据统计，用作慢性油漆及树脂溶剂、高级印刷油墨的配料、双氧水萃取剂、高级烤漆溶剂，杀虫剂乳剂报价为4 100元/t左右；用作高级轿车烤漆、溶剂、杀虫剂乳剂、化工合成反应载剂报价为5 500元左右；主要用于粘合剂工业、气雾杀虫剂、，金属加工润滑、除油防锈、高档衣服干洗剂、液体电热杀虫剂、硅粘合剂、油墨、农药、有机化合物载剂、乳化液载剂的脱芳烃类溶剂油报价为6 5007 500元/t；用于无味喷雾杀虫剂、pvc溶胶降粘剂、聚合助溶剂及载剂、t202添加剂、油漆、油墨、高级地板革、高级人造革、箱包化妆品及医药生物化学的正构烷烃类报价为7 50010 000元/t；用于复印稀释剂、油墨溶剂、金属加工清洗，防锈油、无味喷雾剂、无味油涂料、油漆、有机溶胶配方、高级衣服干洗油、过氧有机化合物载剂、洗涤日化产品的主要原料油的异构烷烃类溶剂油报价为10 000元/t以上10。2.2.3进出口情况2000年以来进出口溶剂油数量和净进口量均有所上升，但随着国内多牌号附加值高的溶剂油产品的相继问世，溶剂油的进口平均单价呈缓慢下滑趋势，从另一侧面可看出，我国特种溶剂油产品已逐渐扩大市场份额，摆脱对进口产品的依赖。表2.2 溶剂油进口出量年份进口量/t金额/万美元出口量/t金额/万美元20003418.00344.87986.0036.0820015590.96373.282 859.087.40200220644.28839.725 699.26219.87200331129.191 041.853 787.39130.82图2.4中国溶剂油进口量2.3汽油的性质2.3.1轻烃目前使用的轻烃燃料主要来自石油炼厂的塔顶油、催化重整油或是溶剂油厂的直馏馏分。液化石油气和液化石油气残液也可作为轻烃燃料使用。液化气的成分是丙烷（即炭3，细分还有乙烷）、丁烷（炭4，细分还有异丁烷、正丁烷），这两种组分约占液化气组分的70左右。乙烯（包括丁烯）占20左右。液化气残液的主要成分是戊烷（炭5）、己烷（炭6）、庚烷（炭7）、丙烯、丁烯、戊烯等。其中丙烷（即炭3，细分还有乙烷）、丁烷（炭4，细分还有异丁烷、正丁烷）可以在常温下吸热气化，戊烷（炭5）、己烷（炭6）、庚烷（炭7）、丙烯、丁烯、戊烯在常温下不能自然气化。想利用戊烷（炭5）、己烷（炭6）、庚烷（炭7）、丙烯、丁烯、戊烯就必须为其提供气化所需要的热量。2.3.2 6号溶剂油3溶剂油是无色透明液体，易挥发易燃液体，烃类混合物，各种不同烃类溶剂含有不同成份之脂族烃，芳香族烃和环烃族。溶点92.5。沸点67.5。易燃、低毒、溶于苯、氯份、丙酮、四氯化碳等有机溶济，但不溶于水。 质量标准 外观无色透明、无悬浮沉淀物 相对密度0 .650.701 色度（ptco）号 30 闪点 20 苯胺点 145 芳香烃% 3 沸程（101.3pa） 初沸点 67.5 终沸点 74.5 无蒸发残渣 ，对金属无腐蚀用性。是基本的有机化工原料之一，可作清洗剂，清洗电子零件，也可用作金属脱油去污清洗剂，广泛用于印刷、五金、电子、胶水、橡胶、国防工业、油漆、化工、油脂等工业方面。2.3.3 90号溶剂油又称石油醚。沸程6090。主要用作工业溶剂和化学试剂。也用于抽提药物的有效组分，提取烟叶中烟碱，及抽取动植物中的油脂。2.3.4 120号溶剂油又称橡胶溶剂油沸程80120。用于轮胎、胶鞋生产过程中溶解胶料和配制胶浆等，也可用作特殊快干 油漆和颜料的稀释剂。2.4 溶剂油的主要用途2.4.1轻烃是轻烃燃气的原料，可以制成燃烧气体供热，我们通俗称为混空轻烃燃气。轻烃混合燃气是指液态轻烃通过我公司的专利产品“轻烃气化设备”以物理方式将其气化，并按工艺要求与一定比例的空气混合，通过输配管网送至用户的气体燃料，其中由液态转化为气态的轻烃组份最少不低于13%（v%），也可根据用户燃气具对燃气参数的要求而调整混合比例。 液态轻烃的热值为10800kcal/kg，制气量和燃气热值成反比，比如要达到5400kcal/m3的热值，每公斤轻烃就产生2立方米轻烃燃气；如果要达到7000kcal/m3，每公斤轻烃就产生1.54立方米轻烃燃气。2.4.2 6#抽提溶剂油的用途6#溶剂油无色透明，无毒性，挥发性好；对植物油溶解能力强，而且不会破坏被萃取物的化学组织。6#溶剂油传统的用途，主要用于粮食加工工业抽提、烟草加工业。随着科学技术日新月异发展，目前，6#溶剂油还广泛运用于合成橡胶工业的溶解剂、精密仪器仪表的清洁剂、干燥剂等。2.4.3 120#橡胶工业用溶剂油的用途120#橡胶工业用溶剂油对天然橡胶溶解性好，挥发性好；溴指数小，化学安定性好；硫含量低，无活性硫化物，无腐蚀性等。120#橡胶工业用溶剂油主要用于橡胶工业、油漆业的溶剂或稀释剂及制鞋行业，再生胶的综合利用，调制各种粘合剂。本产品为无色透明液体，是一种用途广泛的有机溶剂。2.5应用与发展前景2.5.1轻烃的应用与发展前景目前，我国乃至世界上一些发达国家所使用的清洁燃料还是以天然气 、液化石油气及柴油为主。而天然气、液化石油气都是非常宝贵的化工原料，深加工后的附加值很高，因没有很好的替代能源，只能将其作为普通燃料烧掉。在当今世界能源供应日趋紧张的形势下，将其作为普通燃料烧掉是对有限资源的浪费。因此，国务院提出“贯彻开发与节约并重的方针，改善能源结构与布局，依靠科学技术进步，因地制宜地开拓可替代气源、以提高城市现代化，发展经济、减少环境污染、提高城市品位，这将是各级政府主管部门今后的首要任务。 我国某公司经过探索和实践，已将油气田开采过程中的副产品、以c4-c10为主的混合轻烃成功应用于燃气领域。将其替代二次能源的柴油以及利用价值更高的天然气和液化气，可改变和优化我国能源结构，不仅有很高的经济效益和环保效益，且具有更深远的能源战略意义。因此可以肯定的说，轻烃燃气应用在我国有着巨大的市场空间和良好的发展前景19。 轻烃燃气的制气原料来源十分广泛，主要来源于油（气）田、炼油厂、溶剂油厂、石油化工厂、天然气净化厂等。凡密度在0.630.68kg/l，50% 的蒸发温度不高于75、90%的蒸发温度不高于135、总硫含量不大于0.04%的液态轻烃均可以作为制气原料。如炼油厂生产的拔头油、轻石脑油，溶剂油厂生产的石油醚，油（气）田生产的稳定轻烃、天然汽油，天然气净化厂生产的“塔底油”等。 轻烃燃气发生装置具有占地小，投资少，建设周期短，防火间距小，建站灵活，使用安全，操作简单，维护方便，易于管理，看站人员少，工作压力低等优点。2.5.2 溶剂油的应用与发展前景目前国内仍以6号、120号和200号溶剂油为主流品种。国内溶剂油用量最大的首推涂料溶剂油（俗称油漆溶剂油），其次有食用油，印刷油墨，皮革，农药，杀虫剂，橡胶，化妆品，香料，医药，电子部件等溶剂油。我国生产石油烃类溶剂油的原料主要有三种：催化重整抽余油、油田稳定轻烃和直馏汽油。抽余油是65150馏分油，能生产6号及120号溶剂油，因原料经过了加氢精制处理，所以溶剂产品的芳烃及硫含量能达到国家标准。油田稳定轻烃因含丁烷、戊烷较多，所以产品丁烷、戊烷溶剂所占比例较大，生产出的6号及120号溶剂油的硫含量和芳烃含量达不到国家标准，需进行脱硫、脱芳烃。直馏汽油为原料主要生产200号溶剂油，也需进行精制才能得到合格产品。多年来，我国特种溶剂油几乎全部依赖进口。目前我国溶剂油生产绝大多数采用简单的精馏方法，虽然能够满足溶解性和经济性的需要，但由于环保要求越来越高，尤其是加入wto以后，溶剂油产品质量标准逐步提高，国产溶剂油已经远远不能满足特殊场合的需要。因此，生产附加值高、应用于特种用途的特种溶剂油成为成为一种发展趋势。而且目前国内溶剂油产品种类少，应尽快开发芳烃和硫含量低的特种溶剂油和部分单体烃。目前炼油行业内其他企业对溶剂油市场也相当重视，纷纷推出新品。如九江石油化工总厂研制出160脱芳溶剂油，是生产香烟过滤嘴丙纶丝胶粘剂的主要原料之一，还可作为精细化工产品的溶剂、毛纺行业的羊毛脱脂剂及电路清洗剂等。茂名石油化工公司众和化塑有限公司和青岛石大卓越公司都瞄准市场分别开发出多种牌号环保型溶剂油，备受客户青睐，产品供不应求，环保溶剂油每年仅在广东的需求量就达110 kt，市场前景广阔1112。2.6 市场预测2.6.1新建拟建项目据了解，2003年青岛石大卓越科技股份有限公司自主开发成功无味特种油品高级石油烷烃溶剂，并建成万吨级生产装置。卓越研发生产的正构烷烃类溶剂油，是石油产品经加氢精制脱硫、脱氮、脱味，并精馏后而制得的环保型产品，具有“三低、三无、一窄”（低粘度，低芳烃含量，低硫、氮含量；无味，无毒，无色；馏程窄）的特点，具有良好的化学稳定性和溶解选择性，可在需要超高纯度和高化学稳定性油品的领域内广泛应用。中国石化股份公司上海高桥分公司拟与韩国sk集团合作建设一套能力为6070 kt/a的专用化环保溶剂油生产装置。工艺采用韩国sk集团的脱芳烃技术，双方将利用各自的地域、原料资源、技术和市场服务等方面的优势合资，在高桥石化公司建设装置，并迅速占领和扩大市场。“十五”期间，清江石化以发展特种溶剂油为主要方向。清江石化原油一次加工仅1.10 mt/a，实际年加工量不足百万吨，以200 kt/a溶剂油加氢精制等装置，走出特色化发展之路。计划几年内建成国内最大的低硫低芳烃特种溶剂油生产基地。目前溶剂油产品总共有30多个规格品种，部分品种如高档铝轧制油等还占到了80的市场份额。河北省邯郸市鑫淼精细化工有限公司一期工程采用天津大学化学工程研究所提供的高效填料塔精馏技术及生产工艺，生产系列高沸点芳香烃族溶剂产品；其二期工程投资12 000万元，年产20 kt脂肪族系列溶剂油产品,预计于2004年投产。目前炼油行业内其他企业对溶剂油市场也相当重视，纷纷推出新品。如九江石油化工总厂研制出160脱芳溶剂油，是生产香烟过滤嘴丙纶丝胶粘剂的主要原料之一，还可作为精细化工产品的溶剂、毛纺行业的羊毛脱脂剂及电路清洗剂等。茂名石油化工公司众和化塑有限公司和青岛石大卓越公司都瞄准市场分别开发出多种牌号环保型溶剂油，备受客户青睐，产品供不应求，环保溶剂油每年仅在广东的需求量就达110 kt，市场前景广阔20。2.6.2产品的竞争能力(1) 从上述各公司纷纷推出各牌号溶剂油产品来看，根据市场需求，适时开发高沸点芳香烃溶剂油、低芳烃溶剂油、脂肪族溶剂油等可广泛应用于气雾剂、农药、清洗、原皮毛脱脂、精细金属加工、氯化石蜡等行业的溶剂油产品，可提高市场占有率，提高企业经济效益。尤其是正构烷烃类及高纯正构烷烃等特种溶剂油（正己烷，正庚烷）,因为它们是经加氢精制等技术处理后制得的环保型产品，其粘度低，芳烃含量及硫、氮含量低，在超高纯度和高化学稳定性油品的各个领域潜在需求大，对企业来说，该溶剂油附加值更高，是未来发展方向。（2）中国某些中小型的石化企业具备发展溶剂油生产的优势。可以从各企业的实际情况出发，其发展战略应是产品特色化，特种化，精细化，生产经营多样化。可以利用公司生产装置规模小、易切换的优势，把目光瞄向批量小、品种需求多、大厂不愿生产、小厂难以生产、利润空间大的特种产品，比如特种溶剂油，即所谓的低硫低芳烃特种溶剂油等。开发多种适合市场需要的规格品种，可以争取扩大国内市场份额，大力开拓国际市场。（3）近年来，溶剂油产品表观需求量较大，有较好的市场前景。第三章 生产工艺第三章 生产工艺3.1原料性质表3.1石脑油性质样品状态无色透明液体检测标准号q/sh 3175 1003-2003组分名称含量%（质量）组分名称含量%（质量）异戊烯0.032-甲基-2-戊烯0.66异戊烷5.33反-2-己烯0.372-甲基-1-丁烯0.11正己烷18.84反-2-戊烯0.11反-3-甲基-2-戊烯0.21正戊烷6.37甲基环戊烷1.2顺-2-戊烯0.072,2-二甲基戊烷1.812-甲基-2-丁烯0.36苯0.04环戊烯0.072,4-二甲基戊烷1.99环戊烷1.31环己烷0.152,2-二甲基丁烷4.322,2,3-三甲基丁烷0.314-甲基-1-戊烯0.063,3-二甲基戊烷1.523-甲基-1-戊烯0.091,1-二甲基环戊烷0.082,3-二甲基丁烷4.342,3-二甲基戊烷2.32-甲基戊烷19.72-甲基己烷6.112-甲基-1-戊烯0.49顺-1,3-二甲基环戊烷0.073-甲基戊烷15.51反-1,3-二甲基环戊烷0.05己烯0.063-甲基己烷3.583-甲基环戊烯0.01反-1,2-二甲基环戊烷0.08顺-3-己烯0.073-乙基戊烷0.16反-3-己烯0.18正庚烷1.862,2,4-三甲基戊烷0.023.2石脑油产品基本概况表3.2产品性质产品产品沸点备注30#轻烃3060 0c根据实沸点蒸馏曲线或恩氏蒸馏曲线评价产品沸程是否合格。0.5%点温度30 0c99.5%点温度60 0c6#溶剂油6176 0c90#溶剂油7090 0c120#溶剂油80120 0c3.3石脑油加工工艺对比情况石脑油又称为轻油，过去多指沸点高于汽油而低于煤油之馏份，但沸点较此为低或较此为高者，也常称为石脑油。石脑油是一种轻质油品，由原油蒸馏或石油二次加工切取相应馏份而得。其沸点范围依需要而定，通常为较宽的馏程。国外常用的轻质直馏石脑油沸程为 0100 ，重质直馏石脑油沸程为100200 ，催化裂化石脑油有105、105160 及 160200 的轻、中、重质 3 种2。随着经济的快速发展，石油化工产品的日新月异，越来越多的新产品有待开发，以满足生产生活的需要。装置有间歇蒸馏和连续蒸馏两种工艺可供选择，其中间歇蒸馏一次性投资省、见效快，根据用户要求切割成更多的窄馏份，但操作复杂、能耗较高，并且不能一次得到多个馏份产品；连续蒸馏产品稳定、 操作简单、能耗较低、安全可靠，但工艺复杂，一次性投资较高1。图3.1间歇蒸馏装置图3.1连续蒸馏装置t01 为第一蒸馏塔；t02为第二蒸馏塔；t03 为第三蒸馏塔；d01为塔一回流罐；d02 为塔二回流罐；d03 为塔三回流罐；re01 为塔一再沸器；re02 为塔二再沸器；re03 为塔三再沸器；ce01为塔一冷凝器；ce02为塔二冷凝器；ce03为塔三冷凝器。连续精馏较间歇精馏多出好多设备，而且流程也复杂，但间歇精馏只能一次得到两 种产品，对于满足市场的多元化要求方面还很欠缺。 两种方案投资及能耗对比如表1所示。表3.3投资估算项目名称连续蒸馏间歇蒸馏备注导热油炉/座11蒸馏塔数量31换热器数量102含蒸馏釜机泵数量102投资估算/万元290170燃料消耗/t84.1126.1循环水/t7.611.0电力消耗/kw7.39.0投资回收期0.8年1.7年根据以上对比，连续精馏与间歇精馏相比设备较多、流程复杂， 而且一次性投资也大，但在装置长周期运行和产品多元化方面，产品丰富、技术可靠、操作费用低，利于环保和稳定生产，按长远发展来看安全可靠而且能耗低。蒸馏设备采用微正压的操作，可以降低蒸馏物的沸点，降低能耗，满足世界低碳、低能耗的目标。可以调节产品馏程范围 来满足用户随市场变化灵活调节产品方案的要求。因此，采取连续蒸馏工艺。3.4工艺流程工艺主要操作参数已用的公用工程介质：1） 循环水：上水压力0.45mpa（g），回水压力2.5mpa（g）。 上水温度：25（正常工况），33（最热月） 回水温度：412） 低压蒸汽：到装置区压力1.0mpa（g），温度250边界条件：1） 原料进装置：压力0.45mpa，温度：常温2） 产品出装置：压力0.25mpa，温度41 工艺流程简述石脑油从原料罐常温（25）输送至一号蒸馏塔，通过精馏，初步分离出轻馏分（3460），塔底物流送至二号蒸馏塔进行进一步的精馏，塔顶馏出的组分馏程为6271，塔底物流送至二号蒸馏塔进行进一步的精馏，塔顶馏出的组分馏程为7087，塔底重组分的馏程为8198。一号二号三号蒸馏塔出来的产品均经过换热器换热至40以下送至相应的产品罐。第四章 设备计算第四章 设备计算4.1 aspen plus模拟设计根据现有石脑油的技术参数，难以用传统的方法计算，而且比较复杂，工作量大。为此可以采用通过现有的技术来模拟整个石脑油蒸馏过程，从而达到设计要求。因此我采用较为先进简单的软件aspen plus进行石脑油蒸馏的模拟计算。aspen plus-生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统，它是一种通用的化工过程模拟优化和设计软件，在物料和热平衡相平衡化学平衡及反应动力学基础上，aspen plus提供了大量的物性数据严格的热力学估算模型库和丰富的过程单元模型库，可用于各类过程工业流程的模拟。aspen plus在整个工艺生命周期， 优化工程工作流：回归实验数据;用简单的设备模型，初步设计流程;用详细的设备模型，严格地计算物料和能量平衡;确定主要设备的大少。4.1.1蒸馏塔的模拟计算 根据aspen plus工作流程，结合本设计任务石脑油蒸馏，确定石脑油蒸馏的工艺流程是三塔连续蒸馏。整个设计主要先用dstwu模型（简单蒸馏）计算处塔板数，回流比等数据；然后根据dstwu模型得到的数据，用radfrac（严格蒸馏）模拟；接着判断模拟的馏分是否达到产品评价要求（即实沸点蒸馏曲线或恩氏蒸馏曲线是否达到0.5%点温度30 0c，99.5%点温度60 0c）。经过多次的试差调整达到评价要求后，便可得到再沸器、冷凝器的热负荷、馏分的流量、塔板数、回流比等参数。因为产品出蒸馏塔的温度大于41，故需要用换热器回收热量并降温。aspen plus工作流程，如图：图4.1 石脑油蒸馏aspen plus工作流程用dstwu模型（简单蒸馏）计算处塔板数，回流比等数据：在模拟前先确定关键组分，馏分的温度主要由含量多的组分决定。所以b1蒸馏塔的轻关键组分为2,2-二甲基丁烷，重关键组分为3-甲基戊烷；b2蒸馏塔的轻关键组分为2-甲基戊烷，重关键组分正己烷；b3塔的轻关键组分为正己烷，重关键组分2-甲基己烷。由于参数中没有直接给出馏分中各组分的含量，而是只给了合格产品的沸程，这样只能假设关键组分的含量，然后再用radfrac模拟得出馏分的恩氏蒸馏曲线，看是否符合评价要求。如不符合则需要改变关键组分的含量，这样通过多次的试差最后得到符合产品评价要求的关键组分的含量。先假设b1塔顶馏分中轻关键组分2,2-二甲基丁烷含量为0.9，重关键组分3-甲基戊烷为0.1，得出相应的回流比、进料板数、塔板数和塔顶流率等数据。 将dstwu模型得到的数据输入radfrac模型中，便可得到b1塔顶馏出物a的恩氏蒸馏曲线（astm d86 curve就是恩氏蒸馏曲线）。 由此可见物流a的恩氏蒸馏并不符合0.5%点温度30 0c，99.5%点温度60 0c的评价要求，故需根据温度的变化来重新假设轻重关键组分的含量，经过多次的试差便可模拟出符合评价要求的各条件。如下： 关键组分含量确定后，可以从radfrac模型模拟结果界面得到相关的参数。如物流的温度压力流量平均分子量换热器负荷等。 4.1.2换热器的模拟设计aspen plus不仅能模拟出蒸馏塔的相关参数，而且可以进行后续的流程模拟，即换热器的负荷计算。如下：根据产品出装置的参数要求，在heater模型中输入温度为40或41，压力为250kpa。运行后便可得到能量的变化。 4.1.3 aspen plus模拟数据汇总表4.1 物料衡算表物流号5abcdef21222324温度 25.076.7109.795.2123105.8120.541414141压力 bar4.533.12.53.02.52.72.52.52.52.5质量流量kg/hr 1250027509750661031404132727275066104132727焓流mmkcal/hr -6.8-1.4-4.8-3.34-1.5-0.2-1.3-1.5-3.6-0.2-1.5气相分率 00000000000平均分子量86.176.889.286.096.791.597.576.886.091.597.5密度kg/m656 570590. 567621647659669（注：密度从互联网中查阅而得）表4.2 能量变化表编号q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10能量变化kw-1477.22112.7-2318.62279.5-142.8132.4-64.7-237.8-17.8-145.6（注：q1、q3、q5为塔顶产品在全凝器能量变化，q2、q4、q6为塔底物流在再沸器能量变化，q7、q8、q9、q10为产品在换热器中的能量变化）4.2公用工程用量低压蒸汽用量 查得1mpa下水蒸汽饱和温度为180，而装置中用到的过热蒸汽温度为250度，故设水蒸气出再沸器的温度为190，取平均比热容为4500j/(kg.）。1号塔再沸器用热量：二号塔再沸器用热量：三号塔再沸器用热量：冷却水用量 冷却剂是常温水(25)，常温下进入换热器，出换热器的最高允许温度为41，设冷却剂平均质量比热容为4180j/(kg.)故t1冷凝器用水量：t2冷凝器用水量：t3冷凝器用水量：7号换热器用冷量：8号换热器用冷量：9号换热器用冷量：10号换热器用冷量：表4.2 公用工程用量用量类别热量用量冷量用量换热单元t1再沸器t2再沸器t3再沸器t1冷凝器t2冷凝器t3冷凝器7号换热器8号换热器9号换热器10号换热器用量kg/h2816930393176579514124805119823482128009587837总量kg/h603282413804.3换热器技术说明假设物料进过换热后其温度跟换热源温度相同，同时忽略水的潜热，设水的热导率为恒定值750w/m2., 为热源温差，为冷源温差。b3冷凝器的传热面积： b3再沸器的传热面积：b4冷凝器的传热面积： b4再沸器的传热面积：b5冷凝器的传热面积： b5再沸器的传热面积：h1换热器的传热面积：h2换热器的传热面积：h3换热器的传热面积：h4换热器的传热面积：表4.3 传热温差的计算设备名称加热蒸汽进口温度t1出口温度t2物料进口温度t3物料出口温度t4热负荷/kw计算传热面积/m2b3再沸器250190109.71902112.7000 40.4397 b4再沸器2501901231902279.5000 47.9121 b5再沸器250190120.5150132.4000 2.7313 冷凝水进口温度冷凝水出口温度b3冷凝器76.74125411477.2000 80.2399 b4冷凝器95.24125412318.6000 98.7402 b5冷凝器105.8412541142.8000 5.4573 h176.741254164.7000 3.5144 h295.2412541237.8000 10.1270 h3105.841254117.8000 0.6803 h4120.5412541145.6000 4.9012 4.4塔高的计算名称板间距全塔搭板数提留+精馏高度沉降高度进料附加塔底附加人孔附加总塔高b30.3318.7