2.0Mta大庆油田原油常压蒸馏工艺设计.doc

西安石油大学成人高等教育毕业设计 成人高等教育成人高等教育 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题题 目目 学学 生生 联系电话联系电话 指导教师指导教师 评评 阅阅 人人 教学站点教学站点 专专 业业 完成日期完成日期 西安石油大学成人高等教育毕业设计 成人高等教育毕业设计 论文 任务书成人高等教育毕业设计 论文 任务书 论文题目 学生姓名教学站 专业班级 内 容 与 要 求 1 石油的概述 1 1 常减压蒸馏的概述 1 2 炼油工艺流程图 1 3 设计内容 2 原油的预处理 2 1 原油预处理的目的与作用 2 2 基本原理 2 3 原油预处理的主要途径 3 工艺参数的设计计算 3 1 基础数据和原油的实沸点及窄馏分数据 3 2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 3 3 常压塔工艺设计 3 4 侧线温度及塔顶温度的校核 3 5 全塔的气液负荷分布 4 塔设备的设计计算 4 1 塔径的初算 4 2 浮阀数及开孔率的计算 4 3 溢流堰及降液管的设计 4 4 水力计算 4 5 塔板上的适宜操作区和负荷上下限 4 6 塔的内部工艺结构 4 7 塔高 5 换热流程 5 1 换热流程图 5 2 换热流程的计算 5 3 热量的利用率 总结 设计 论文 起止时间20 年 月 日至 20 年 月 日 指导教师签名 学生签名 年 月 日 西安石油大学成人高等教育毕业设计 成人高等教育专科毕业设计 论文 审查意见表成人高等教育专科毕业设计 论文 审查意见表 学生姓名教学站点 专业 班级 论文题目 序号评审项目指 标分值评分 对待工作严肃认真 学习态度端正 2 1工作态度 能够正确处理工学矛盾 按照要求按时完成各阶段工作任务 2 能够综合和正确利用各种途径收集信息 获取新知识 1 能够应用基础理论与专业知识 独立分析和解决实际问题 1 毕业设计 论文 所得结论具有应用或参考价值 1 2 工作能力 与水平 基本具备独立从事本专业工作的能力 1 论文条理清晰 结构严谨 文笔流畅 语言通顺 2 方法科学 论证充分 专业名词术语使用准确 3论文质量 设计类计算正确 工艺可行 设计图纸质量高 标准使用规范 2 4工 作 量 论文正文字数达到 8000 及以上 不足 8000 字的 每少 500 字 扣 2 分 8 论文正文字体字号使用正确 图表标注规范 3 5论文格式论文排版 打印 装订符合 西安石油大学继续教育学院毕业 设计 论文 撰写规范 的要求 6 6创 新 工作中有创新意识 对前人工作有改进 突破 或有独特见解 1 是否同意参加评阅 填写同意或者不同意 总分30 说明 有下列情况之一的毕业设计 论文 不得参加评阅 1 毕业设计 论文 选题或内容与所 学专业不相符的 2 毕业设计 论文 因 1 2 以上内容与他人论文或文献资料相同 被认 定为雷同的 3 正文字数不足 6000 字的 西安石油大学成人高等教育毕业设计 评语 指导教师 年 月 日 成人高等教育专科毕业设计 论文 评阅意见表成人高等教育专科毕业设计 论文 评阅意见表 学生姓名教学站点 专业 班级 论文题目 序号评审项目指 标满分评分 1选 题 毕业设计 论文 选题难易程度适中 具有实际或理论意义 5 毕业设计 论文 能反映学生对所学的基础理论与专业知识进 行综合运用的能力 5 条理清晰 结构严谨 文笔流畅 语言通顺 5 方法科学 论证充分 专业名词术语准确 2论文质量 设计类计算正确 工艺可行 设计图纸质量高 标准使用规范 5 3工 作 量 完成任务书规定的内容 论文正文字数达到 8000 及以上 不 足 8000 字的 每少 500 字扣 5 分 20 论文正文字体字号使用正确 图表标注规范 10 4规 范 化 论文排版 打印 装订符合 西安石油大学继续教育学院毕业 设计 论文 撰写规范 的要求 15 5创 新对前人工作有改进 突破 或有独特见解5 总分70 说明 有下列情况之一的毕业设计 论文 按 0 分记 1 毕业设计 论文 审查成绩单中的审 查成绩栏内为 取消 字样的 2 毕业设计 论文 选题或内容与所学专业不符的 3 毕 业设计 论文 因 1 2 以上内容与他人论文或文献资料相同 被认定为雷同的 4 正文字数 不足 6000 字的 评语 西安石油大学成人高等教育毕业设计 评阅人 年 月 日 2 0Mt a 大庆油田原油常压蒸馏工艺设计 摘 要 本次设计基本是针对年处理量 145 万吨原油的常压蒸馏设计 自 2008 全球金融危机在全世界范围内蔓延开来 全球的物价 尤其是石油涨幅令人瞠目结 舌 此外 随着世界油价的普遍走高 全国唯一逆差最大的行业 石化行业 面对 着严峻的挑战 所以必须要在石化工艺上出新的突破 原油常压蒸馏作为原油的一 次加工工艺 在原油加工总流程中占有重要作用 在炼厂具有举足轻重的地位 其 运行的好坏直接影响到后续的加工过程 其中重要的分离设备 常压塔的设计 是 能否获得高收率 高质量油的关键 近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新 装置节能消耗显著 产品质量提高 但与国外先进水平相比 仍存在较大的差距 为了更好地提高原油的生产能力 本着投资少 能耗低 效益高的思想对混合原油 进行常压蒸馏设计 设计的基本方案是 本设计采用常压塔 常压塔采取双侧线 常压塔塔顶生产汽油 两个侧线分别生产煤油 柴油 塔底为重油 设计了一个常 压塔一段汽化蒸馏装置 此装置由一台管式加热炉 一个常压塔以及若干台换热器 完善的 换热流程应达到要求 充分利用各种余热 换热器的换热强度较大 原油 流动压力降较小 冷凝冷却器 机泵等组成 在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔 流程简单 投资和操作费用较少 原油在这样的蒸馏装置下 可以得到 350 360 以前的几个馏分 可以用作石脑油 汽油 煤油 轻柴油 重柴油产品 也可分别 作为重整化工 如轻油裂解 等装置的原料 蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业 的燃料 在某些特定的情况下也可以作催化裂化或加氢裂化装 置的原料 本次设计 共用 31 块浮阀塔板 塔板间距 0 6m 塔径 2 4m 塔高度 21 182m 换热流程一共 通过 12 次换热达到工艺要求 换热效率是 65 9 另外本设计利用了 Aspen Plus 进行了物料和热量方面核算及优化 利用 CAD 完成了流程图和常压塔的绘制工作 西安石油大学成人高等教育毕业设计 关键词 原油 石化工艺 常压蒸馏 物料衡算 热量衡算 塔 热交换 换热 西安石油大学成人高等教育毕业设计 2 0Mt a atmospheric distillation of crude oil in Daqing oil field design Abstract This design mainly regards with which Daqing crude oil is distilled by a process capacity of 1 45 106t a at normal pressure With the 2008 s global financial crisis spread worldwide the global price particularly the rapid increase of oil price are staggering In addition with the general rise in world s oil price the largest Industry with the only deficit Petrochemical Indus try who s facing with tough challenges So certain new breakthroughs must be made in the processes As a part of crude oil processing technique the normal pressures distillation of crude oil is very important in the whole processing schemes of crude oil and refineries and its operation status directly affects the very continuing machine process There are a kind of important separate equipment normal pressures columns which is the key to attain high efficient high quality oil In recent years firstly the distillation technique of normal pressure and manage experience were innovated constantly secondly the equipment the effect of saving energy is remarkable thirdly product quality improves greatly But when compared with the international advanced technique it still has a long distance to go In order to improve the productivity of crude oil In the principle of the shoestring low energy consumption high efficiency and designing the very normal pressures distillation of Daqing commingled crude oil The design s basic scheme is The atmospheric tower is adopted The column Abstract forthe distillation has three lateral line Its tower top extracts gasoline and three lateral lines respectively extract kerosene light diesel fuel heavy diesel fuel To design a distillation device with a prefractionator a atmospheric column with a piece of gasification This device consists of a tubular furnace a prefractionator a atmospheric column several heat exchangers cooling condensers and pumps This procedure is simple Investment and the cost of operation is quite low According to this design device we can attain 350 360 some fractions previously Then they can be used to be naphtha gasoline kerosene light diesel fuel heavy diesel fuel products etc and they can be used to be reforming chemical engineering s raw material Other tower cans heavy oil can be as raw material of steel industries or other industries At all under certain condition they can be used as raw material of catalytic cracking and hydrocracking This design adopts 31 block floating valve trays The process contains 856 valves Tower distance is 0 8m Tower 西安石油大学成人高等教育毕业设计 diameter is2 4m Tower level is 26 582m Heat exchangers process reach to the techniques requirement by 12 time heat exchangers processing The heat exchangers efficiency is 65 9 In addition the design makes use of Aspen Plus to meet the need of calculation of feed and energy the CAD is also used to complete the graphs of the craft and the tower Keywords Oil Petrochemical process Atmospheric distillation Material balance Heat balance Tower Heat exchange 西安石油大学成人高等教育毕业设计 目 录 前言 7 1 1 石油的概述 7 1 1 1 石油的组成与性质 7 1 1 2 石油的现状及走势 7 1 2 常减压蒸馏的概述 7 1 2 1 常减压蒸馏 7 1 2 2 装置设备的考虑因素 9 1 3 炼油工艺流程图 9 1 4 设计内容 13 1 4 1 原料与装置 13 1 4 2 设计步骤 13 本章小结 15 2 原油的预处理 15 2 1 原油预处理的目的与作用 15 2 2 基本原理 15 2 3 原油预处理的主要途径 16 本章小结 16 3 工艺参数的设计计算 16 3 1 基础数据和原油的实沸点及窄馏分数据 16 3 1 1 基础数据 16 3 1 2 原油的实沸点及窄馏分数据 16 3 2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 18 3 3 常压塔工艺设计 21 3 3 1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 21 3 3 2 产品的有关数据计算 23 3 3 3 物料衡算 24 3 3 4 确定塔板数和汽提蒸馏用量 25 3 3 5 精馏塔计算草图 26 西安石油大学成人高等教育毕业设计 3 3 6 操作压力 26 3 3 7 汽化段温度 27 3 3 8 塔底温度 28 3 3 9 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 29 3 4 侧线温度及塔顶温度的校核 29 3 4 1 柴油抽出板 第 24 层 温度 30 3 4 2 煤油抽出板 第 11 层 温度 31 3 4 4 常压塔的模拟及应用 Aspen Plus 核算及优化 33 3 5 全塔的气液负荷分布 45 3 5 1 塔顶 第一块板上方 的气液负荷 45 3 5 5 中段循环回流抽出板下方的气液相负荷 48 3 5 6 煤油抽出板上方的气液相负荷 49 3 5 8 各段气液相负荷列表 51 本章小结 51 4 塔设备的设计计算 52 4 1 塔径的初算 52 4 2 浮阀数及开孔率的计算 54 4 2 1 浮阀数及开孔率的计算 55 4 3 溢流堰及降液管的设计 55 4 3 1 液体在塔板上的流动型式 55 4 3 2 溢流堰的设计 55 4 3 3 溢流堰高度及塔板上清液层高度的设计 56 4 3 4 液体在降液管的停留时间及流速 56 4 3 5 降液管底缘距塔板高度 56 4 4 水力计算 56 4 4 1 塔板压力降 56 4 4 2 雾沫夹带 57 4 4 3 泄露 57 4 4 4 淹塔情况 57 4 4 5 降液管的负荷 58 4 5 塔板上的适宜操作区和负荷上下限 58 西安石油大学成人高等教育毕业设计 4 5 1 雾沫夹带线 58 4 5 2 液泛线 59 4 5 3 液相负荷上限线 59 4 5 4 漏液线 59 4 5 5 液相负荷下限线 60 4 6 塔的内部工艺结构 61 4 6 1 塔顶 61 4 6 2 进口 62 4 6 3 抽出盘及出口 62 4 6 5 塔底 62 4 6 6 塔裙 63 4 6 7 封头 63 4 7 塔高 63 本章小结 63 5 换热流程 64 5 1 换热流程图 64 5 2 换热流程的计算 64 5 2 1 换热设备 64 5 2 2 中段回流作为热源 66 5 2 3 重油作为热源 67 5 2 4 冷后重油作为热源 67 5 2 5 柴油作为热源 68 5 2 6 塔顶冷凝器的计算 68 5 2 7 中段回流冷却 69 5 3 热量的利用率 70 5 3 1 各组分所提供的热量 70 5 3 2 原油所获得的热量 70 5 3 3 热量利用率 70 本章小结 70 总结 71 设计展望 73 西安石油大学成人高等教育毕业设计 参考文献 73 附录 75 致 谢 80 西安石油大学成人高等教育毕业设计 前 言 石油的用途及意义石油是重要的能源之一 我国的工业生产和经济运行都离不 开石油 但是又不能直接作为产品使用 必须经过加工炼制过程 炼制成多种在质 量上符合使用要求的石油产品 才能投入使用 石油作为一种能流密度高 便于存储 运输 使用的清洁能源已广泛应用于国 民经济的方方面面 石油炼制工业是国民经济最重要的支柱产业之一 是提供能源 尤其是交通运输燃料和有机化工原料最重要的工业 据统计 全世界总能源需求的 40 依赖于石油产品 汽车 飞机 轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石 油产品 有机化工原料主要也是来源于石油炼制工业 世界石油总产量的 10 都用 于生产有机化工原料 1 1 石油的概述 1 1 11 1 1 石油的组成与性质石油的组成与性质 石油又称原油 是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体 石油是古代海洋或 湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物 与煤一样属于化石燃料 石油的性质 因产地而异 密度为 0 8 1 0 克 厘米 粘度范围很宽 凝固点差别很大 30 60 C 沸点范围为常温到 500 C 以上 可容于多种有机溶剂 不溶于水 但可 与水形成乳状液 组成石油的化学元素主要是碳 83 87 氢 11 14 其余为硫 0 06 0 8 氮 0 02 1 7 氧 0 08 1 82 及微量金 属元素 镍 钒 铁等 由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分 约 占 95 99 含硫 氧 氮的化合物对石油产品有害 在石油加工中应尽量除去 不同产地的石油中 各种烃类的结构和所占比例相差很大 但主要属于烷烃 环烷烃 芳香烃三类 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油 以环烷烃 芳香烃 为主的称环烃基石油 介于二者之间的称中间基石油 我国主要原油的特点是含蜡 较多 凝固点高 硫含量低 镍 氮含量中等 钒含量极少 除个别油田外 原油 中汽油馏分较少 渣油占 1 3 组成不同类的石油 加工方法有差别 产品的性能 也不同 应当物尽其用 1 1 2 石油的现状及走势 中国加入 WTO 后 石化市场日趋受到国外的严重冲击已是当今不争的事实 石 西安石油大学成人高等教育毕业设计 化工业如何适应未来这种新的生产局面 参与市场竞争已经成为极为严重的问题 降低加工成本 提高经济效益 提高产品质量和开发高附加值的精细化工产品已成 为当今中国石化工业面临的紧要工作 塔设备又是石油化工行业的重要设备 所以 塔设备的质量至关重要 如何扩能增效 节能降耗 如何改善塔的结构 提高塔效 率 提高操作弹性 这些都是塔设计人员所面临的新的研究和开发热点 我国炼油工业经过 50 多年的发展 到 21 世纪初期 已经形成 281Mt a 的原油 加工能力 生产的汽油 煤油 柴油 润滑油等石油产品基本满足国民经济的发展 和人民生活的需要 但是 进入 21 世纪 特别是我国成为世界贸易组织的正式成员 之后 按照市场准入 关税减让的相关壁垒协议 国内成品油市场将逐渐融入国际 市场 不可避免的要参与世界贸易大环境下的竞争 基本依靠自有技术发展起来的 我国炼油工业面临着严峻的挑战 2002 年 中国原油生产量位居世界第 5 位 由 2001 年的 1 649 10t 增加到 2002 年的 1 689 10t 进口石油 1 004 10t 原油 6 94 10t 石油产品 3 1 107t 其中东进口 3 89 107t 比 2001 年增加 4 7 106t 进口国家和地 区接近 20 个 1 2 常减压蒸馏的概述 1 2 11 2 1 常减压蒸馏常减压蒸馏 原油精馏装置是炼油企业的 龙头 是炼油工业的第一道工序 为二次加工 装置提供原料 是原油加工的基础 其能量的综合利用程度和拔出率高低体现在石 化企业的效益上 因此 开展常压精馏装置的研究是很有意义的 原油常减压蒸馏作为原油的一次加工工艺 在原油加工总流程中占有重要作用 近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新 装置节能消耗显著 产品质量提高 但与国外先进水平相比 仍存在较大的差距 装置能耗仍然偏高 分馏精度和减压 拔出深度偏低 对含硫原油的适应性差等 进一步提高常减压装置的操作水平和运 行水平 显著日益重要 对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义 常减压蒸馏过程经过一百多年的发展 已经成为了一个比较完整的 较为成熟 的工艺 目前国内外常减压蒸馏工艺流程大致都是由初馏塔 常压塔 减压塔 常 压炉 减压炉组成的三塔两炉工艺流程 现有原油的常减压蒸馏过程目前存在如下几个方面的问题 西安石油大学成人高等教育毕业设计 一 能耗大 目前常减压蒸馏过程是一个耗能很高的过程 能量利用率很低 这主要是由两 个原因造成的 1 轻组分过热 由于常减压蒸馏是一个一次闪蒸过程 所以每一种油品都需要加热至同样的温 度 为了保证拔出率 油品要加热到较高的温度 常压炉出口温度一般在 365 370 部分产品如汽油 煤油馏分沸点比较低 无需加热到这样的温度 这 不仅增加了工艺用能 而且 由于这些轻组份处于过热状态 导致塔内气液分布不 合理 塔顶温度过高 对产品质量也有一定的影响 2 冷料多次汽化 初馏塔仅塔顶馏出部分汽油产品 由于塔顶采用冷回流 使一部分已经气化的 轻质油品又变成液体 进入常压炉二次加热气化 因此增加了常压炉的负荷 二 油品质量不好 油品存在重叠度大 馏分范围宽等问题 其原因是 1 一次闪蒸汽化 由于现有的常压蒸馏过程是从原有的釜式蒸馏过程演化而来 一次进料轻重组 分都连续地从塔底加入 塔内浓度混合严重 即使有汽提塔也不可避免地存在组分 分割不清晰的现象 2 中段回流引起的返混 常减压蒸馏塔由于塔顶冷回流而导致塔上部过热 汽液相负荷过大 为解决这 个问题 一般采用中段回流 中段回流虽然改善了汽液相负荷的分布 但也引起了 浓度返混 使得传质效率下降 降低了塔板效率 最终结果是导致产品质量的下降 三 轻质油拔出率不高 现有常减压蒸馏过程中轻质油收率低于原油中应有的收率 这是因为采用目前 这种过程 原油在三个塔中都是一次汽化进料 各塔都没有提馏段 塔底液相受相 平衡限制 轻重组分不能完全分离 不可避免地会使减压馏分的馏程范围变宽 这 样 不仅影响了减压馏分的质量 同时也降低了常压部分轻质油的收率 由于轻质 油价值远高于重油组分 如果能将这部分轻质油在常压部分作为常压馏分拔出 将 会带来可观的效益 总之 常减压蒸馏过程虽然是一个成熟的工艺 但从根本上还存在一些问题 西安石油大学成人高等教育毕业设计 造成众多不合理的根本原因在于该过程中采用了一次闪蒸汽化 无再沸器 无提馏 段的非完全塔结构 由于塔型及工艺流程的组织不当 造成了常减压蒸馏目前的不 合理状况 因此 对现有常减压过程从工艺流程到塔的结构提出改进是很有必要的 1 2 21 2 2 装置设备的考虑因素装置设备的考虑因素 塔设备是化工 石油化工 炼油厂等厂中 塔设备的性能对于整个装置的产品 产量 质量 生产能力和消耗定额 以及三废处理和环境保护等各个方面 都有重 大的影响 据有关材料报道 塔设备的投资费占整个工艺设备投资费的较大比例 它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多 因此 塔设备的设计和研究 受 到化工 炼油等行业的极大重视 作为主要用于传质过程的塔设备 首先必须使气 汽 液 两相能充分接触 以获得较高的传质效率 此外 为了满足工业生产的需要 塔设备还得考虑下列的 各项要求 1 生产能力大 在较大的气 汽 夜流速下 仍不致发生大量的雾沫夹带 拦液或者液泛等破坏正常操作的现象 2 操作稳定 弹性大 塔设备的气 汽 夜 负荷 量有较大的波动时 仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作 并且塔设备应 保证能长期连续操作 3 流体流动的阻力小 即流体通过塔设备的压力降小 这将 有助于节省生产中的动力消耗 用来降低经常操作费用 对于减压蒸馏操作 较大 西安石油大学成人高等教育毕业设计 的压力降还可以使系统无法维持必要的真空度 4 结构简单 材料用量小 制造和 安装容易 这可以减少基建过程中的投资费用 5 耐腐蚀和不易堵塞 方便操作 调节和检修 1 3 炼油工艺流程图 图 1 燃料型炼油厂的生产工艺流程图 图 2 大庆原油的燃料 润滑油生产工艺流程图 工艺流程简述 原油换热及初馏部分 原油经位于罐区的原油泵升压进入装置后经流量调节分为两路 其中一路再分为 两路 分别与原油 初顶油气换热器 E 1001 1 2 换热后合并成一路 然后经过原 油 常顶循换热器 E 1003 1 原油 减一及减一中换热器 E 1004 原油 常一中 II 换热器 E 1005 原油 减二线换热器 E 1006 原油 常底油 III 换热器 E 1007 温度升至 134 后进入一级电脱盐罐 D 1001 1 从一级电脱盐罐 D 1001 1 出来的原油进入二级电脱盐罐 D 1001 3 另一路也分为两路 分别与原油 西安石油大学成人高等教育毕业设计 常顶油气换热器 E 1002 1 2 换热后合并成一路 再依次经过原油 常顶循换热 器 E 1003 2 原油常一线换热器 E 1008 原油 常四线换热器 E 1009 原油 常一 中 IV 换热器 E 1010 原油 减渣 IV 换热器 E 1011 1 2 温度升至 134 后 进入一级电脱盐罐 D 1001 2 从一级电脱盐罐 D 1001 2 出来的原油进入二级电脱 盐罐 D 1001 4 从二级电脱盐罐脱盐 D 1001 3 出来的脱后原油经过 E 1012 1 2 E 1013 1 2 E 1014 1 2 E 1015 1 2 E 1016 1 2 分别与减粘油 常三线 常二 中 II 常 渣 II 减二及减二中 I 换热 温度升至 239 从二级电 脱盐罐脱盐 D 1001 4 出来的脱后原油依次经过 E 1018 E 1019 1 2 E 1021 E 1022 1 2 E 1023 1 3 分别与常二线 减三线 减二及减二中 II 减渣 III 常二中 I 换热 温度升至 243 然后与从 E 1016 1 2 来的脱后原 油合为一路进入初馏塔 C 1001 初馏塔顶油气经过 E 1001 1 2 与原油换热 再经初顶油气空冷器 Ec 1001 1 8 冷凝冷却到 40 后进入初顶回流及产品罐 D 1002 进行气液分离 D 1002 顶不凝气进入压缩机入口缓冲罐 D 1011 然后引至瓦斯气压缩机 升压后 送出装置 初顶石脑油进入初顶回流及产品泵 P 1003 1 2 升压后一路作为初 馏塔顶回流返回到 C 1001 顶部 另一路作为石脑油产品出装置 初侧油由初馏塔中部抽出进入初侧油泵 P 1023 1 2 升压后并入常一中的 返 塔线进入常压塔 C 1002 初馏塔底油经初底泵 P 1003 1 2 抽出升压后分为两路 一路经初底油 减三 线及 三中 II 换热器 E 1024 1 3 初底油 减粘油及急冷油换热器 E 1025 1 2 初底 油 减渣 I 换热器 E 1026 1 4 换热至 313 后与另一路混合 另一路经过初底油 减渣 II 换热器 E 1027 1 2 初底油 减三线及三中 I 换 热器 E1028 1 4 初 底油 常渣 I 换热器 E 1029 1 2 换热后温度升至 319 然后与从 E 1026 1 4 来的初馏塔底油混合后进入常压炉 F 1001 经常压炉加热 至 365 后进入常压塔进行分离 常压蒸馏部分 常压塔顶设计温度为 134 设计压力为 0 04MPa g 从常压塔顶出来的常 顶油气经原油 常顶油气换热器换热至 99 后 进入常顶回流及产品罐 从常顶回 流及产品罐顶出来的油气引至压缩机入口缓冲罐 D 1011 然后与初顶不凝气一 起进入瓦斯气压缩机 升压后送出装置 常顶回流及产品罐中的液相进入常顶回流 西安石油大学成人高等教育毕业设计 及产品泵 P 1004 1 2 升压后分为两路 一路作为常压塔顶回流返回到常压塔顶 部 另一路作为石脑油产品出装置 常一线油自常压塔 C 1002 第 16 层板自流入常一线油汽提塔 用常三线油作 为汽提塔重沸器热源进行汽提 汽提后的气相返回常压塔第 14 层板 液相由泵 P 1006 1 2 抽出 经原油 常一线换热器换热至 146 后 再经热水 常一线油换热器 E 1032 常一线水冷器 E 1043 冷至 40 后出装置 常二线油自常压塔第 30 层塔板自流进入常二线油汽提塔 经过热蒸汽汽提 汽 提后的气相返回常压塔第 28 层塔板 液相由泵 P 1008 1 2 抽出 经脱后原油 常二 线换热器 E 1018 换热至 166 后 再经过热水 常二线油换热器 E 1033 1 2 常 二线水冷器 E 1044 冷至 60 后出装置 也可热出料至 166 加氢精制装置 常三线油自常压塔 C 1002 第 40 层塔板自流入常三线油汽提塔 经过热蒸汽 汽提 汽提后的气相返回常压塔第 38 层塔板 液相由泵 P 1010 1 2 抽出 经常一 线重沸器 E1031 脱后原油 常三线换热器 E 1034 换热至 171 后 再经热水 常 三线油换热器 E 1034 换热和常三线水冷器 E 1035 冷却至 60 后出装置 可热 出料至 171 加氢精制装置 常四线油自常压塔 C 1002 第 46 层塔板自流入常四线油汽提塔 经过热蒸汽 汽提 汽提后的气相返回常压塔第 44 层塔板 液相由泵 P 1011 1 2 抽出 升压后 经过原油 常四线换热器 换热至 151 后再经常四线水冷器 E 1046 冷却至 70 后出装置 常顶循油自常压塔 C 1002 第 5 层塔板由常顶循回流泵 P 1005 1 2 抽出 经过原油 常顶循换热器 E 1003 1 2 换热至 104 后返回常压塔顶 常一中油自常压塔 C 1002 第 20 层塔板由常一中泵 P 1007 1 2 抽出 经过脱后原油 常一中 I 换热器 E 1010 和原油 常一中 II 换热器 E 1005 换热至 154 后返回常压塔第 18 层塔盘 常二中油自常压塔第 31 层塔板由常二中泵 P 1009 1 2 抽出 经脱后原油常 二中 I 换热器 E 1023 1 3 和脱后原油 常二中 II 换热器 E 1014 1 2 换热至 198 后返回常压塔第 32 层塔盘 常压渣油由常底油泵 P 1012 1 2 抽出升压后分为两路 一路经初底油 常底 油 I 换热器 E 1029 1 2 脱后原油 常底油 II 换热器 E 1015 1 2 原油 常底油 III 换热器 E 1007 换热至 156 后出装置 另一路送至减压 西安石油大学成人高等教育毕业设计 炉 F 1002 加热至 395 后至减压塔进行分离 减压部分 减压塔为全填料干式减压塔 设计留有塔底注蒸汽的措施 可以实现微湿式减 压蒸馏 减压塔顶设计温度为 75 残压为 15 20mmHg 从减压塔顶出来的减顶油 气经过增压器后进入减顶增压器空冷器 Ec 1003 1 6 冷凝冷却至 38 凝缩油 自集合管流入减顶分水罐 D 1004 未凝气体经减顶一级抽空器增压后 再经减顶一 级空冷器 Ec 1004 1 2 冷凝冷却至 38 液相自集合管经大气腿流入减顶分水罐 气相经减顶真空泵 P 1022 1 2 增压后进入减顶分水罐 减顶分水罐内的减顶油经 减顶油泵 P 1013 1 2 升压后合并到减二线油或送到电脱盐罐 气相至减顶瓦斯罐 D 1016 分液后引至常压炉 F 1001 烧掉 减一线及减一中油由减一线及一中油泵 P 1014 1 2 自减压塔 C 1004 第 I 段填料下集油箱抽出升压后 经原油 减一线及一中换热器 E 1004 热水 减一 中 换热器 E 1036 换热后至减一中水冷器 E 1048 冷却至 50 后分为两路 一 路作为塔顶回流打回 C 1004 顶部 一路作为重柴油 或蜡油 出装置 如果减一 线热出料至加氢改质装置 则减一线油直接从原油 减一线及一中换热器 E 1004 后出装置 136 减二线及减二中油由减二线及二中油泵 P 1016 1 2 自 C 1004 第 III 段填料 下集油箱抽出升压后经脱后原油 减二及减二中 I 换热器 E 1016 1 2 脱后原 油 减二及减二中 II 换热器 E 1021 换热至 208 后分为两路 一路 减二 中 油 返回减压塔第 III 段填料上液体分布器 另一路 减二线油 再经原油 减 二线换热器 E 1006 换热至 139 再与减三线油混合后热出料至催化裂化装置 如果需要冷出料 则再经蜡油冷却水箱 E 1037 1 2 冷却至 90 后出装置 减三线及减三中油由减三线及三中油泵 P 1018 1 2 自 C 1004 第 IV 段填料下 集油箱抽出升压后经初底油 减三及减三中 I 换热器 E 1028 1 4 初底油 减三及减三中 II 换热器 E 1024 1 3 换热至 263 后分为两路 一路 减三 中 油 返回减压塔第 IV 段填料上液体分布器 另一路 减三线油 再经原油 减三 线换热器 E 1019 1 2 换热至 183 再与减二线油混合后热出料至催化裂化装置 如果需要冷出料 则再经蜡油冷却水箱 E 1037 1 2 冷却至 90 后出装置 减压渣油由减压渣油泵 P 1020 1 2 抽出升压 经初底油 减渣 I 换热器 E 1026 1 4 初底油 减渣 II 换热器 E 1027 1 2 脱后原油 减渣 III 换热器 E 1022 1 2 原油 减渣 IV 换热器 E 1011 1 2 换热至 西安石油大学成人高等教育毕业设计 172 直接作为原料送至溶剂脱沥青装置 如果溶剂脱沥青装置停工 减压渣油再 经过备用的减压水冷器 E 1040 冷却至 90 出装置 4 一脱三注部分 净化水 或新鲜水 自装置外引入电脱盐注水罐 D 1006 后 由电脱盐注水泵 P 1024 1 2 升压后经过电脱盐排水 注水换热器 E 1051 1 2 换热后 注入二 级电脱盐混合器前 二级电脱盐排水经泵 P 1025 1 4 升压后注入一级电脱盐罐 混合器前 同时一级电脱盐罐保留注净化水的措施 一级电脱盐罐排水经过换热器 E 1051 1 2 换热至 70 再经电脱盐排水冷却器 P 1052 冷却至 50 后出装置 桶装破乳剂自装置外仓库运至装置 用气动泵加入到破乳剂配制储罐中 用除 盐水配制成一定浓度的溶液 由注破乳剂泵 P 1032 1 2 抽出 分别注入各级电 脱盐罐入口混合阀前 桶装缓蚀剂自装置外仓库运至装置 用气动泵加入到缓蚀剂配制储罐中 用除 盐水配制成一定浓度的溶液 由缓蚀剂泵 P 1034 1 2 抽出 分别注入初馏塔 常压塔和减压塔顶气相馏出线上 一路缓蚀剂溶液送至减粘单元使用 氨气自系统管道进入本装置 加入到缓蚀剂配制储罐中 用除盐水配制成一定 浓度的溶液 由注氨泵 P 1033 1 2 抽出 分别注入初馏塔 常压塔和减压塔顶 气相馏出线上 一路缓蚀剂溶液送至减粘单元使用 初顶 常顶冷凝水进入塔顶注水罐 D 1007 经塔顶注水泵 P 1026 1 2 升压后注入到初馏塔 常压塔和减压塔顶气相馏出线上 多余部分排至污水管道 蒸汽凝结水统一回收利用 常减压装置的燃料油由减粘单元提供 高压燃料气由工厂系统管网提供 1 4 设计内容 1 4 1 1 原料与装置原料与装置 原料 2 0Mt a 原油 装置 浮阀塔 加热炉 换热器等 1 4 2 2 设计步骤设计步骤 1 工艺的整体衡算 根据 145 万吨的年处理量 并且划分出四种主要虚拟 西安石油大学成人高等教育毕业设计 产物组分 即煤油 柴油 汽油 塔底重油 根据总处理量对四种组分进行必要的 精细的计算 即进行物料衡算过程 再根据四种不同组分对应的热量焓值进行全塔 和部分塔的热量计算 即热量衡算 由各组分的摩尔分率的差异以及组成差别进行 必要 的压力计算 最终求得相应的操作压力 2 塔的初值计算 在物料衡算 初步全面的计算的基础上 对全塔如塔板 数 塔板间距 回流比等进行细致的计算 初步确定塔的相关参数 以备后续计算 使用 3 软件模拟计算 Aspen Plus 是一个生产装置设计 稳态模拟和优化的 大型通用流程模拟系统 Aspen Plus 是大型通用流程模拟系统 因此在对全塔物料 及塔板的相关计算后 应用 Aspen Plus 软件对所设计计算的流程进行必要的结果 优化 例如 最终确定塔板 在已确定塔板数的情况下 用 Aspen Plus 加以精确 最终确定最是适宜塔板数以及最佳的侧线出料塔板数 4 设备计算 结合物料衡算 塔的初值计算对全塔气液负荷的分布进行计 算 通过对塔板压力降 雾沫夹带 液泛的计算 以及液相负荷上限和液相负荷下 限的确定来完成水力学计算 在此基础上 继续完成塔设备的换热的相关等 5 制图软件一一 Auto CAD 工程制图软件 这部分由本人率先完成 实际上 是根据自己设想的流程以制图的方式展现出来 首先将常压塔的详细流程图画出 在逐步将输送泵 温度 压力控制仪表以及控制点加入进去 完善整个流程图 再 而完成对整个常压塔设计流程的制图工作 为了完整的体现整个流程 加入了本设 计中未进行设计工作的初馏塔 两张图能够比较形象的体现本设计的大体面貌 常压塔的设计方案 1 加工方案 大庆油田是 20 世纪 60 80 年代中国最大的油区 位于松辽平原中央部分 滨 州铁路横贯油田中部 其中大庆油田为大型背斜构造油藏 自北而南有喇嘛甸 萨 尔图 杏树岗等高点 油层为中生代陆相白垩纪砂岩 深度 900 米 1200 米 中等 渗透率 原油为石蜡基原油 具有含蜡量高 20 30 凝固点高 25 30 粘度高 地面粘度 35m2 s 含硫低 在 0 1 以下 的特点 原油比重为 0 83 0 86 因此 大庆原油的高沸馏分制备润滑油时质量好 收率高 生产润滑油时得到的石蜡的质量也很好 所以根据大庆原油的这些特性 本次设计 采用燃料 润滑油型加工方案 2 塔及塔板的类型 西安石油大学成人高等教育毕业设计 塔及塔板的类型由于在加工大庆原油时 若原油加热到 370 直接进入常压塔 则从常压塔顶得到的重整原料的含砷量高达 1500 10 3 g g 这会使铂重整催化剂 中毒 缩短预加氢 精致催化剂的使用寿命 而且有可能保证不了精致后的含砷量 降至 1 10 3 g g 以下 因此 本次设计采用一个初馏塔 并且只取初馏塔塔顶的 产物作为重整原料 由于板式塔很容易实现侧线进料和出料 而填料塔对侧线进料和出料等复杂情 况不太适合 所以结合制造 维修 造价等因素综合考虑 本次设计采用板式塔 塔板是板式塔的主要构件 分为错流式塔板和逆流式塔板两类 工业应用以错 流式塔板为主 常用的错流式塔板主要有泡罩塔板 筛孔塔板和浮阀塔板 由于浮 阀塔板结构简单 制造方便 造价低 塔板开孔率大 生产能力大 阀片可随气量 变化自由升降 故操作弹性大 因上升气流水平吹入液层 气液接触时间较长 故 塔板效率高 因此 本次设计塔板类型采用浮阀塔板 3 回流方式 回流方式由于原油常压精馏塔的年处理量经常以数百万吨计 以年处理量为 250 万吨的常压塔为例 其塔顶馏出物的冷凝冷却器的传热面积常达 2 3km2 耗费 大量的钢材和投资 塔顶冷凝冷却面积如此巨大的原因 一则负荷很大 二则是传 热温差比较小 为了减少常压塔塔顶冷凝冷却器所需的传热面积 本设计采用塔顶 油气二级冷凝冷却方案 在设计精馏塔时 总是根据最大气 液负荷来确定塔径的 也就是根据第一 二 块板间的气 液负荷来确定塔径的 实际上 对于塔的其余部位并不要求有这样 大的塔径 造成气液相负荷这样分布的根本原因在于精馏塔内的独特的传热方式 即回流热由下而上逐板传递并逐板有所增加 最后全部回流热有塔顶回流取走 因 此 如果在塔的中部取走一部分回流热 则其上部回流热可以减少 第一 二块板 之间的负荷也会相应减少 从而使全塔沿塔高的气 液相负荷分布比较均匀 这样 在设计时就可以采用较小的塔径 或者对某个生产中的精馏塔 采用中段循环回流 后可以提高塔的生产能力 再者 石油精馏塔沿塔高的温度梯度较大 从塔的中部 取走的回流热的温 位显然要比从塔顶取走的回流热的温位高出许多 因而是价值更 高的可利用热源 故本设计采用中段循环回流 4 换热器 换热器依据换热原理和实现热交换的方法 换热器可分为间壁式 混合式及蓄 热式三类 其中以间壁式换热器应用最为普遍 1 间壁式换热器的特点是冷 热两 西安石油大学成人高等教育毕业设计 流体被固体壁 面隔开 不相混合 通过间壁进行热量的交换 此类换热器中 以列 管式应用最广 2 混合式热交换器是依靠冷 热流体直接接触而进行传热的 这种 传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻 只要流体间的接触情况良好 就有 较大的传热速率 故凡允许流体相互混合的场合 都可以采用混合式热交换器 例 如气体的洗涤与冷却 循环水的冷却 汽 水之间的混合加热 蒸汽的冷凝等等 它 的应用遍及化工和冶金 企业 动力工程 空气调节工程以及其它许多生产部门中 3 蓄热式换热器借助于热容量较大的固体蓄热体 将热量由热流体传给冷流体 当 蓄热体与热流体接触时 从热流体处接受热量 蓄热体温度升高 然后与冷流体接 触 将热量传递给冷流体 蓄热体温度下降 从而达到换热的目的 故通过以上分析 本设计采用间壁式换热器 即冷 热流体通过将它们隔开的 固体壁面进行传热 这也是工业上应用最为广泛的一类换热器 5 加热炉 加热炉加热炉是将物料或工件加热的设备 一般分为两大类 间歇式和连续式 加热炉 而连续式加热炉通常使用气体燃料 重油或粉煤