350万吨年辽河原油掺炼凝析油蒸馏装置工艺设计 毕业论文

350万吨/年辽河原油掺炼凝析油蒸馏装置工艺设计摘要本设计为350万吨/年辽河原油掺炼凝析油加工方案。本方案只对常压蒸馏部分进行工艺计算。辽河油田地质构造复杂，重质低凝环烷基原油储量丰富，可以生产各种优质沥青。凝析油是一种主要成分为石脑油的超轻质原油，一般含石脑油馏分在55左右，其主要成分是C5至C11烃类的混合物，是生产溶剂油的优质原料。本设计计算部分包括常压塔参数的确定，塔板的设计，塔板水力学计算。常压塔共设40层塔板，设第9层，第20层，第29层三个抽出侧线，产品分别为煤油，轻柴油，重柴油。设两个中段循环回流，分别位于1113，2224层塔板处。回流热分配比为塔顶回流取热50，常一中回流取热20，常二中回流取热30。经过计算得塔高为2683米，塔径为42米。经过校核，塔顶温度为132，常一线抽出温度为230，常二线抽出温度为290，常三线抽出温度为340，误差符合要求。经过塔板水力学计算，绘出塔板负荷性能图，计算得操作弹性为342。设计根据常压蒸馏的基本理论和工艺计算方法，借鉴现有工业装置的操作数据，得到的设计结果能够满足工艺要求。关键词辽河原油，凝析油，常压蒸馏，工艺计算35MILLIONTONS/YEARLIAOHECRUDEOILBLENDINGCONDENSATEDISTILLATIONUNITPROCESSDESIGNABSTRACTTHISDESIGNISA35MILLIONTONS/YEARLIAOHECRUDEOILBLENDINGCONDENSATEPROCESSINGPROGRAMTHISDESIGNONLYCONTAINSPROCESSCALCULATIONOFTHEATMOSPHERICDISTILLATIONSECTIONLIAOHEOILFIELDHASACOMPLEXGEOLOGICALSTRUCTURE,ITHASABUNDANTRESERVESOFHEAVYLOWCONDENSATENAPHTHENICBASECRUDEOILANDITCANPRODUCTALLKINDSOFHIGHQUALITYASPHALTCONDENSATEISAKINDOFTHESUPERLIGHTCRUDEOIL,WHOSEMAJORCOMPONENTISNAPHTHAITUSUALLYCONTAINSTHENAPHTHAFRACTIONOFABOUT55,ANDITSMAININGREDIENTISAMIXTUREOFC5TOC11HYDROCARBONS,HIGHQUALITYRAWMATERIALSFORPRODUCTIONOFSOLVENTOILCOMPUTATIONALPARTOFTHISDESIGNINCLUDESTHEPARAMETERSOFTHEATMOSPHERICTOWERDESIGNOFTHETRAY,TRAYHYDRAULICSCALCULATIONTHEATMOSPHERICTOWERHAS40TRAYSTHREESIDELINESARELOCATEDONTHE9THFLOOR,20THFLOORAND29THFLOORTHEIRPRODUCTSAREKEROSENE,LIGHTDIESELOILANDHEAVYDIESELOILTHEATMOSPHERICTOWERHASTWOINTERMEDIATECIRCULATINGREFLUXESWHICHARELOCATEDON1113THAND2224THFLOORTHETOPOFTHETOWERTAKES50OFTHEREFLUXHEAT,THEATMOSPHERICTOWERSFIRSTINTERMEDIATECIRCULATINGREFLUXTAKES20ANDTHESECONDTAKES30AFTERCALCULATION,THEHEIGHTOFTHETOWERIS2633METERSANDTHEDIAMETEROFTHETOWERIS42METERSAFTERCHECKING,THETEMPERATUREOFTHETOWERTOPIS132,THETEMPERATUREOFTHEFIRSTSIDELINEIS230,THETEMPERATUREOFTHESECONDSIDELINEIS290,ANDTHETEMPERATUREOFTHIRDSIDELINEIS340THEERRORMEETSTHEREQUIREMENTSAFTERTRAYHYDRAULICSCALCULATION,THEPLATELOADCHARACTERISTICDIAGRAMISDRAWNANDCALCULATESTHEOPERATINGFLEXIBILITYIS342THERESULTOFTHEDESIGNCANMEETTHETECHNICALREQUIREMENTSACCORDINGTOTHEATMOSPHERICDISTILLATIONOFTHEBASICTHEORYANDPROCESSCALCULATIONMETHODSANDDRAWINGONTHEEXISTINGOPERATIONDATAKEYWORDSLIAOHEOIL,CONDENSATEOIL,ATMOSPHERICDISTILLATION,PROCESSCALCULATION目录1文献综述111原油蒸馏1111蒸馏的目的及原理1112原油蒸馏的目的及重要意义1113常减压蒸馏流程212辽河原油性质313凝析油5131凝析油性质及特点5132凝析油脱汞614原油掺炼7141原油掺炼的原理7142掺炼比的研究与应用715新技术在常减压蒸馏装置中的应用8151液体抽空器8152板式换热器916蒸馏塔的腐蚀与防护11161常压塔的腐蚀状况11162腐蚀类型及机理11163腐蚀的防护122毕业设计说明书1521题目1522基础数据15221产品性质15222原油实沸点馏程15223设计加工量1523装置生产方案的确定1524流程的确定及特点1625内容要求16251说明部分16252计算部分17253绘图部分173设计计算1831常压塔参数的确定18311原油物性参数的计算18312相关操作参数的确定2932塔板的设计63321基础数据63322塔板间距63323塔径初算64324溢流装置64325浮阀塔板布置65326塔高的计算6633塔板水力学计算66331流体力学特性66332塔板负荷性能图6834总结讨论71参考文献72致谢74350万吨/年辽河原油掺炼凝析油蒸馏装置工艺设计1文献综述11原油蒸馏111蒸馏的目的及原理在工业生产中，为了加工和回收的需要，常常需对液体混合物进行分离。对于混合物的分离，总是利用其中各组分某种性质的差异。而用蒸馏来分离混合液的原理是利用各液体组分挥发性能的不同，虽然各液体组分都能挥发，但有难有易，于是在受热而部分汽化时，气相中所含的易挥发组分将比液相中的多，使原来的混合液达到某种程度的分离；同理，当混合蒸汽部分冷凝时，冷凝液中所含的难挥发组分将比气相中的多，也能进行一定程度的分离1。这种通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的操作称为蒸馏2。112原油蒸馏的目的及重要意义原油是极其复杂的混合物，通过原油的蒸馏可以按所制定的产品方案将其分割成直馏汽油，煤油，轻柴油或重柴油馏分及各种润滑油馏分和渣油等。原油蒸馏是石油加工中第一道不可少的工序，故通常称原油蒸馏为一次加工，其他加工工序则称为二次加工。蒸馏过程的到得这些半成品经过适当的精制和调和便成为合格的产品，也可以按不同的生产方案分割出一些二次加工工程所用的原料，如重整原料，催化裂化原料，加氢裂化原料等，以便进一步提高轻质油的产率或改变产品质量3。原油的一次加工能力即原油蒸馏装置的处理能力，常被视为一个国家炼油工业发展水平的标志。2009年，世界原油蒸馏装置加工能力为436117MT/A，比2008年增加19，中国原油蒸馏装置加工能力约达375MT/A。预计2015年，我国的原油蒸馏能力将达到560MT/A。新建和扩建的炼油能力2/3将分布在华东和华南地区。表112009年世界原油蒸馏能力地区分布4MT/A地区炼厂数常压蒸馏非洲亚太东欧及前苏联中东北美南美西欧世界合计451618944154661026611639211763851718362271067143285674573436117113常减压蒸馏流程所谓工艺流程，就是一个生产装置的设备、机泵、工艺管线和控制仪表按生产的内在联系而形成的有机组合。经过脱盐脱水的原油由泵输送，流经一系列换热器，与温度较高的蒸馏产品换热，再经管式加热炉被加热至370左右，此时原油的一部分已汽化，油气和未汽化的油一起经过转油线进入一个精馏塔。此塔在接近大气压力之下操作，故称常压精馏塔，相应的加热炉就称作常压加热炉。原油在常压塔里进行精馏，从塔顶馏出汽油馏分或重整原料油，从塔侧线引出煤油和轻重柴油等侧线馏分。塔底产物称常压重油，一般是原油中沸点高于350的重组分，原油中的胶质，沥青质等也都集中在其中。为了取得润滑油料和催化裂化原料，需要把沸点高于350的馏分从重油中分离出来。如果继续在常压下进行分离，则必须将重油加热至四五百度以上，从而导致重油，特别是其中的胶质、沥青质等不安定组分发生较严重的分解、缩合等化学反应。这不仅会降低产品的质量，而且会加剧设备的结焦而缩短生产周期。为此，将常压重油在减压条件下进行蒸馏，温度限制在420以下。从减压塔顶逸出的主要是裂化气、水蒸气以及少量的油气，馏分油则从侧线抽出。减压塔底产品是沸点很高约500以上的减压渣油，原油中绝大部分的胶质、沥青质都集中在其中。减压渣油可作锅炉燃料、焦化原料，也可以进一步加工成高粘度润滑油、沥青或催化裂化原料5。一般的石油馏分沸点范围见下表12表12一般石油馏分的沸点范围6沸点馏分轻石脑油汽油重石脑油煤油轻柴油重柴油润滑油减压蜡油渣油1150118015020520526026031531542540042560060030300303353004004005005006006008007508001000100012辽河原油性质辽河油区位于辽宁省南部，是我国第三大油区。1994年原油产量1420L04T7，近几年来，原油产量呈下降趋势，2004年原油产量已降为L296L04T，这主要是由于老油井已进入高含水期采油阶段、稳产技术难度加大、钻新调整井和外围开发井所增加的可采储量不能与当年预期产油量相平衡等原因造成的。辽河原油是我国原油性质较差的一种原油，近年来，随着油田的不断开采及稠油资源的不断开发，辽河原油有逐年变重的趋势，其轻馏分油减少，重馏分油增加，重油加工难度进一步增大。由以下两表可以看出，辽河原油具有密度大，黏度高，残炭，酸值，氮含量及金属镍含量都较高的特点，金属镍钒含量也是国产原油中较高的；轻质油收率低，渣油产率高，到500及到640的总拔出率都不高，分别为4913和6453，渣油含量高8。表13辽河原油的一般性质8项目数据密度20KGM39475粘度50MM2S14729凝点2闪点开口96盐含量MGNACLL1502残炭893蜡含量775胶质、沥青质2122水分06S025N056NI558V08FE132PB08表14辽河原油深度蒸馏结果8收率（占原油）/（）沸点范围/每馏分累计IBP200200350350400400450450500416163040214939722046244839414913500535339525253557046357155706053916106605640347645364034749927损失0731000013凝析油131凝析油性质及特点凝析油是一种主要成分为石脑油的超轻质原油，一般含石脑油馏分在55左右，其主要成分是C5至C11烃类的混合物，并含有少量大于C8的烃类及二氧化硫、噻吩类、硫醇类、硫醚类和多硫化物等杂质，其馏分多在20200之间，挥发性好，是生产溶剂油的优质原料。凝析油的特点是在地下以气相存在，采出到地面后则呈液态。凝析油到了地面是液态的油，在地层中却是气体，叫凝析气。凝析气是石油在高温高压条件下溶解在天然气中形成的混合物。凝析气藏位于地下数千米深的岩石中，开发得到的主要产品是凝析油和天然气。目前,我国没有专门用于加工凝析油的炼油装置，一般采取掺炼的方式进行加工；石蜡基凝析油一般用作乙烯裂解料，中间基、环烷基凝析油可作为芳烃重整料9。132凝析油脱汞很多国家和地区的凝析油中都含有汞及其化合物。凝析油中的汞含量一般为103000G/L10。汞可分为单质汞、离子态汞及有机汞。通常来说凝析油中既可能含有单质汞HG0，也可能含有机汞HGCXHY2。造成凝析油污染的是单质汞HG0和二烃基汞化合物，主要指二甲基CH32HG汞或二乙基汞C2H62HG11,12传统的凝析油脱汞工艺均是基于化学吸附原理的单一接触反应。脱汞剂中的反应物质和汞生成化合物从而将其脱除。由于凝析油自身物化性质的局限性及其液体性质与脱汞剂有限的接触面积，难以达到更进一步的脱汞要求和最佳的脱汞效率。目前，国外开发了新型的凝析油脱汞工艺，如汽提吸收吸附脱汞工艺和加氢分解吸附脱汞工艺。1气体汽提吸附脱汞工艺气体汽提吸附脱汞工艺过程使用的反应物为汽提气天然气、空气等银、硫或金属硫化物，载体为氧化铝或活性炭。脱汞过程分为两个阶段，第一阶段是在汽提塔中填料的作用下，凝析油中的汞进入汽提气；第二阶段是携带汞的汽提气通过汞吸收装置脱汞。2有机汞氢解吸附脱汞工艺有机汞氢解一吸附两步脱汞工艺使用的脱汞剂反应物为氢气镍/钯金属硫化物，载体为二氧化硅、氧化铝或活性炭等。该工艺能同时脱除单质态汞及有机汞化合物，脱汞过程分为两个阶段第一阶段是在通入氢气的条件下，有机汞在催化剂一般为钯或镍的作用下发生加氢催化分解反应，分解为单质汞溶解于凝析油中；第二阶段是在一定温度下环境温度，操作温度通常不超过100，使用金属硫化物脱汞剂吸附凝析油中大量溶解态单质汞13。14原油掺炼随着市场对石油产品需求的不断增长和国内原油资源的不足，炼油厂正在加工越来越多的进口原油和海洋原油，且加工的品种不断增多，由于油种多，进厂批量少，因此原油掺炼的情况普遍存在。原油的合理掺炼，不仅可以提高拔出率，还可以减轻对装置的腐蚀，延长开工周期；使常压和减压装置负荷均衡，提高处理量；改善产品质量；降低能耗。而且，当一种原油的性质不适应设备的时候，可以通过原油的掺炼来改善。因此石油的掺炼对于石油工业是个十分重要的环节。石油掺炼的研究也相应得到了重视。141原油掺炼的原理混合原油蒸馏能提高拔出率是以前苏联学者提出的“原油的复杂结构单元”理论14为基础的。“原油的复杂结构单元”理论认为，由于分子间有范德华力，石油中的一部分高分子化合物相互缔合，形成一些分子集团即超分子结构，这些超分子结构外表面有过剩的能，会形成一个附加的引力场，使介质中一部分分子量较小的异构化程度很低的烃类吸附或溶解在超分子结构的周围，形成以超分子为核心半径R有吸附层或溶剂化外壳厚度为H的复杂结构单元。在蒸馏时，一部分存在于溶剂化外壳中的低分子烃类由于受到核的附加引力的作用而会在达到其正常沸点时难以转入气相，使蒸馏时的拔出率降低。在和其他油品混合后，分散介质的溶解力发生变化，从而改变R和H的大小，在最佳条件下能使溶剂化外壳中的低分子烃类释放出来，转移到分散介质中，从而增加流出物的数量，使拔出率提高。该理论有一特性，即两种油品按不同比例调配，当混合油品的粘度最低时，混合油品的蒸馏拔出率最高，此时的混合比例即是最佳比例15。142掺炼比的研究与应用对生产数据的分析结果表明，选择合适的掺炼比例，可以使常减压装置总拔增加15；掺炼比例不合适，则会使总拔降低13。因此，开展原油的优化掺炼工作显得尤为迫切和必要。1990年中石化总公司第二届常减压年会也把“优化掺炼比提高拔出率”作为攻关项目，国内对此已经开展了一些研究工作，取得了一定的成果。选择合适的掺炼比，优化原油加工，对提高炼厂的经济效益具有非常重要的意义，同时也为控制产品的结构和提高产品的质量提供了新的途径16。原油的合理掺炼，不仅可以提高拔出率，还可以减轻对装置的腐蚀，延长开工周期；使常压和减压装置负荷均衡，提高处理量；改善产品质量；降低能耗。因此，原油的最佳掺炼比应包括以上诸方面，是一个整体的优化。经过实验得出结论1两种原油按不同比例掺炼，可能会使总收率增加，也可能减少，因此选择合适的掺炼比例很重要。2轻质和中质、重质原油混合，一般趋势都能提高收率，其混合比例一般以轻质原油2030，中质、重质原油7080为最佳掺炼比，可以提高总拔15，通常柴油和蜡油馏分收率增加，汽油馏分收率减少。轻质原油间的混合，其收率大都降低，应避免掺炼。3可以通过调整合适的掺炼比来达到增加某一特定馏分收率的目的，且馏分油收率的增加不会改变其产品特性。4原油掺炼总收率的增加，与混合原油的粘度和凝固点有很强的关联性，一般粘度和凝固点降低收率增加，反之亦然。5原油掺炼提高收率，对设备和操作不需作大的变动，投资也不大，在我国原油日益变重和原油掺炼日益普遍的今天，有很大的现实意义。掺炼日益普遍的今天，有很大的现实意义。6由于原油最佳掺炼比的范围较窄，因此常减压装置要有较精确的控制掺炼比设施，才能保证收率最大化17。15新技术在常减压蒸馏装置中的应用151液体抽空器伴随着原油价格的不断提高，以及原油重质化和劣质化日趋严重，炼油企业如何保持自身的盈利性就成为一个越来越严峻的问题。为了提高盈利性和满足环保标准，炼厂节能减排已经成为首要之举。对常减压装置而言，蒸汽是除燃料油或燃料气之外最大的能耗，而减顶抽真空系统是减压蒸馏过程中蒸汽耗量最大的设备，降低这部分消耗，意义重大。新型液体喷射技术的核心喷射器用可备选的各种液体作动力介质，能稳定可靠地提供系统真空，并可大幅度节省操作费用，而且几乎没有酸性水排放。在青海油田格尔木炼油厂改造项目中，减压塔抽空系统采用了HIJET液体喷射技术，以文丘里原理为设计基础，高速循环液体从喷嘴处高速喷出，高分散液体向气体传递，形成超声速的气液两相流，在喷嘴下方形成负压区域，将减压塔顶气体抽入喷射器的混合室，继而达到抽真空目的，在整个过程中，液体的动能转化为压缩气体的势能。循环液从分离器的底部用泵抽出，经冷却后输送到喷射器的喷嘴，形成喷射循环。在液体循环和气体升压过程产生的热量以及气体带入的热量被循环溶液携带，通过冷却器移出系统。液体喷射器的优点（1）能耗大幅度降低。通过对比，在达到相同减压塔真空度前提下，采用蒸汽喷射抽真空系统时，蒸汽消耗为385T/H。而采用液体喷射器系统时，两级循环泵的电力消耗总和为671KW/H，能耗降低42左右。如果考虑冷却系统的能耗，总能耗降低47左右。（2）操作灵活。单开一级抽空器可以实现减压塔顶真空度40MMHGA，开两级抽空器时，减压塔顶真空度达15MMHGA。（3）环境友好。由于格尔木炼厂减压塔采用干式操作，而抽空介质是常二线或常三线油，使得抽真空系统没有任何污水排放，也没有减顶柴油的乳化问题。相比减压塔顶采用蒸汽的抽空系统，污水排放量大大降低，柴油乳化问题也迎刃而解。1821152板式换热器1板式换热器结构管壳式换热器中，冷流体和热流体分别在管程或壳程中流动实现传热。板式换热器与其类似，也是间壁式换热器，主要有框架和板片两大部分组成。板片由各种材料制成，由各种不同形式的模具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封或焊接。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。冷热流体在板片间也是逆流换热，与管壳式换热器相同，可根据需要，实现单流程及多流程换热。金属片的材质一般是不锈钢，其厚度随操作介质腐蚀成分及含量的差异而变化。板式换热器的原理示意图如图1125所示。2板式换热器特点传热系数高。板式换热器传热系数更高，一般在30004500KCAL/M2H，比管壳式提高35倍。回收更多热能。在热流温度一定情况下，板式换热器能回收更多热能。由于流体在板式换热器换热板组内呈错流和逆流换热以及其良好的传热性能，使得冷介质能够加热到非常接近热介质的进口温度称为温度端差，这对于热回收工作非常重要。在单台板式换热器中，液液工况下可以实现3的温度端差，而两相工况下温度端差最小可达5。这就可以使原油达到更高的换热终温22,23。可显著降低设备投资，缩短投资回收期。随着加工原油硫含量和酸值提高，换热器材质升级极大提高了设备投资，在换热网络中某些台位采用板式换热器，可以显著降低投资。可显著降低设备安装面积。板式换热器比列管式换热器更紧凑，在相同体积下，板式换热器换热面积是列管式数倍，列管式换热器紧凑度一般是78M2/M3，板式换热器一般是220M2/M3。这就使得在相同换热面积前提下，板式换热器金属耗量大大降低24,25。16蒸馏塔的腐蚀与防护161常压塔的腐蚀状况目前，国内大部分石化厂常压塔装置均存在着不同程度的腐蚀现象。胜利炼油厂第二常减压装置常压塔在运行过程中顶部塔壁多处出现腐蚀穿孔，底部进料段塔壁出现壁厚减薄和凸凹变形。洛阳石化总厂催化裂化常压塔频频出现结盐现象，在短短10个周期240天的时间里结盐次数达L2次之多。安庆炼油厂常压塔顶部油气冷却器出口管线仅一年就发生6次穿孔26。162腐蚀类型及机理（1）低温HCLH2SH2O腐蚀。此腐蚀主要发生在常压塔的上部，如塔盘、塔体及部分挥发线、冷凝冷却器、油水分离器、放水管及转油线等部位。引起HCLH2SH2O腐蚀的主要原因是原油中含有盐27。在原油加工过程中，原油中含有的MGCL2、CACL2因加热水解生成腐蚀介质HC1，其反应式为MGCL22H2OMGOH22HCLCACL22H2OCAOH22HCL水解生成的HCL和硫化物遇热分解生成的H2S，并随挥发油气一起进入塔顶及冷凝冷却系统。系统处于干态时，由于HCL和H2S几乎都呈分子结构，其腐蚀性较弱，而系统含水时当温度低于水的露点，冷凝冷却系统冷凝结露出现水滴，HCL即溶于水形成腐蚀性十分强烈的稀盐酸腐蚀环境，再加上H2S就会构成循环腐蚀28。（2）硫及硫化合物腐蚀原油中存在的各种硫化物，如硫化氢、硫醇、单质硫、硫醚等只有活性硫化物才能发生腐蚀。活性硫化物是非活性硫化物在高温受热分解产生的，温度在350400时腐蚀最为严重。常压塔中硫含量在067质量左右，操作温度在350左右，当温度在240425是就会出现高温硫的均匀腐蚀，而在350425时会产生严重腐蚀，同时出现FESFES反应，FES对碳钢起到保护膜的作用，若生成的腐蚀产物薄膜能覆盖住金属表面而且具有一定的完整性及紧密性之后，就阻止了高温硫的继续腐蚀。因此高温硫的腐蚀开始时速度很快，一定时间后腐蚀速度就会恒定下来，因此高温硫及硫化物的腐蚀对常压塔的腐蚀不是特别严重。（3）环烷酸是原油中主要的有机酸之一，环烷酸腐蚀受温度影响很大，在低温时腐蚀不太严重，但处于沸腾时，特别是在高温无水环境中腐蚀最为强烈。由于腐蚀是在高温无水环境下进行，高温环烷酸及硫对钢铁的腐蚀为化学腐蚀，其化学反应式如下FE2RCOOHFERCOO2H2FESFESFEH2SFESH2FE2RCOOHFERCOO2H2S所形成的腐蚀产物硫化亚铁保护膜会与环烷酸反应，生成的FERCOO2，是油溶性化合物，他能够溶于油气中而不能形成紧密的、完整的腐蚀产物保护膜。因此高温环烷酸对常压塔的腐蚀最为严重29。163腐蚀的防护1加强“一脱三注”工艺对于低温HC1H2SH2O腐蚀，目前国内主要采用“一脱三注”的方法，就是原油深度脱盐、脱后原油注碱、塔顶挥发线注氨或胺，注缓蚀剂30。这种方法主要除去原油中的杂质，中和已生成的酸性腐蚀介质，使设备表面形成防护层。常压塔的腐蚀速率主要取决于冷凝水中HC1浓度，而HCL浓度又主要取决于原油中MGCL2和CAC12的含量。提高电脱盐技术电脱盐是原油加工的第1个环节，其运行的好坏关系到后续装置的操作剂防腐蚀效果。搞好电脱盐操作，是控制常压装置腐蚀的根本的手段。采用电化学脱盐技术及先进的配套设备，如新型极板结构、原油含盐分析仪、微差压电容式水界面控制系统、球形混合阀和静态混合器、破乳剂评选仪以及新型防爆阻抗变压器等。适当提高电脱盐罐直径，这样可以保证在一定的原油处理量下，有足够的停留时间进行脱盐脱水。同时要特别考虑电场强度、极板结构、通电层数和原油破乳剂，提高脱盐率，从根本上减轻设备腐蚀严重的状况注氨水注碱不能完全抑制HCL气体，用氨水来中和HCL，NH3与HCL生成NH4CL，氨还能保持塔顶冷却系统呈碱性，使缓蚀剂较好地发挥作用。注缓蚀剂缓蚀剂能吸附在金属表面上，形成单分子层的抗水性保护膜，使腐蚀介质不能与金属表面接触，从而保护金属表面不受腐蚀。注碱水将冷凝水的酸性降低，降低腐蚀速度，注碱效果十分显著，通常可使HCL发生量减少90左右。（2）设备方面选材合理选材是防止设备腐蚀的有效途径31。对于塔顶水冷却器，管束材料不宜选用碳钢和奥氏体不锈钢，因为有HCLH2SH2O腐蚀，同时氨化物对奥氏体不锈钢造成应力腐蚀开裂。故根据常压塔体不同部位腐蚀机理不同，应采用不同的防腐蚀材料。结构。改变结构对设备的冲蚀破坏，避免高温油气直接冲击管束产生冲蚀及对外表面镀层的冲刷破坏32。在转油线虾米弯处，尽可能采用整体冲压弯管结构，并合理选用焊接工艺和焊条材料，进行必要的热处理。在塔进料段采用切向进料，避免对塔盘和防冲板的剧烈冲蚀。还可以在冷却器给水线上设置磁力除垢器，利用磁场磁化水达到除垢效果，不但可以节约化学除垢的药剂费用，更重要的是有利于环境保护。维护。常压塔的腐蚀主要集中在塔顶的HCLH2SH2O型化学和电化学腐蚀、柴油及蜡油部分的环烷酸化学腐蚀、进料段及塔底的高温硫化学腐蚀及冲蚀。针对不同部位的腐蚀情况，从电化学方法和设备两个方面人手，采用不同的防腐方法以达到较好的防腐效果。2毕业设计说明书21题目350万吨/年辽河原油掺炼凝析油蒸馏装置工艺设计22基础数据221产品性质表21常压蒸馏产品性质馏分D42001030507090100常顶0748876108128140149163187常一08568213225240257272289302常二08959286301310316321327334常三09377332348362374398422439常底09926272400222原油实沸点馏程D42009730,凝析油078，掺炼10表22原油实沸点馏程馏分0200200300300350350400400450450500500收率V242889910532135815744595223设计加工量350万吨/年23装置生产方案的确定本设计所用原油为辽河油田原油。辽河油田地质构造复杂，重质低凝环烷基原油储量较为丰富，这种重质低凝环烷基原油具有密度大、粘度高的特点，往往含有大量的胶质、沥青质，所以又称沥青基原油，可以生产各种优质沥青。通常还含有大量的环状烃和较多的芳烃，含蜡低，甚至不含蜡，是生产某些特种润滑油的良好原料，用它生产的低凝环烷基润滑油可以作为电气绝缘油、冷冻机油、橡胶工艺用油、润滑脂的基础油等。本设计为350万吨/年辽河原油掺炼凝析油加工方案，由于只对常压蒸馏部分进行工艺计算，故确定的方案如下从初馏点至1905可作为汽油馏分。19052925可作为煤油馏分。29253295可作为轻柴油馏分3295350可作为重柴油馏分。24流程的确定及特点装置加工辽河低凝环烷基原油，生产润滑油基础原料和优质的道路沥青原料，流程的特点是燃料润滑油型装置，工艺路线为原油进装置换热电脱盐常压炉常压塔减压炉减压塔。装置未设初馏塔（闪蒸塔）是因为所加的原油属重质原油，轻组分较少的缘故。常压塔设三条侧线，二个中循环回流。常顶油作为汽油的调合组分（汽油产品升级后可作为化工裂解原料），常一线作为煤油的调合组分，常二线作为轻柴油的基础原料，常三线作为重柴油的基础原料。设计中预留了增设塔顶循环回流的换热塔板。本设计只是对常减压蒸馏装置的常压塔进行设计，其余部分包括减压塔、加热炉、抽真空系统、换热网络、机泵、容器等不在本设计的范围内。25内容要求251说明部分（1）蒸馏过程的目的（2）装置生产方案的确定（3）流程的确定和特点252计算部分（1）常压塔参数的确定（2）塔板的设计（3）塔板水力学计算253绘图部分（1）常压塔设备图（2）常减压装置工艺流程图3设计计算31常压塔参数的确定311原油物性参数的计算1体积平均沸点由公式TVT10T30T50T70T90/5得常顶TV108128140149163/51376常一TV225240257272289/52566常二TV301310316321327/5315常三TV348362374398422/538082恩氏蒸馏曲线斜率由公式S（T90T10）/（9010）得常顶S（163108）/（9010）06875/常一S（289225）/（9010）08000/常二S（327301）/（9010）03250/常三S（422348）/（9010）09250/3立方平均沸点查石油炼制工艺学P29图29常顶3155TCU1376151361常一310TCU2566102556常二302TCU315023148常三310TCU38081037984中平均沸点查石油炼制工艺学P29图29常顶425TMC1376251351常一438TMC2566382528常二404TMC315043146常三440TMC38084037685特性因数K查石油化工工艺计算图表P57图212常顶K119常一K114常二K113常三K1126比重指数API由公式API1415/D1561315得常顶API562常一API328常二API257常三API1887各馏分分子量查石油化工工艺计算图表P57图212常顶M117常一M194常二M247常三M3038平衡汽化温度常顶1换算50点温度恩式蒸馏1070斜率（149108）/（7010）068/查石油化工工艺计算图表P77图224得平衡汽化50恩氏蒸馏50点7平衡汽化5014071332查平衡汽化曲线各段温差查石油化工工艺计算图表P76图223得曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差5070957090147901002483推算平衡汽化曲线各点温度7013351389013871451001458153常一同上步骤查得平衡汽化50点恩氏蒸馏50点2则平衡汽化502572259曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差01012410301583050179各点平衡汽化温度30点259925010点25082420点2424238常二同上步骤查得平衡汽化50点恩氏蒸馏50点12则平衡汽化5031612328曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差010156103095305063各点平衡汽化温度30点328332510点32553200点3206314常三同上步骤查得平衡汽化50点恩氏蒸馏50点16则平衡汽化5037416396曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差01016710301483050126各点平衡汽化温度30点396738910点38983810点38163759临界温度由计算式TC856609259D00003959D2DS（18TB132）式中TC临界温度TB体积平均沸点S相对密度D156常顶D07537（181376132）2862TC856609259286200003959286223182常一D08610（182566132）5113TC856609259511300003959511324556常二D08999（18315132）629TC8566092596290000395962925114常三D09415（183808132）7696TC85660925976960000395976962563710临界压力查石油炼制工艺学P53图227，228，得常顶临界压力336ATM常一临界压力258ATM常二临界压力186ATM常三临界压力180ATM11焦点温度由已知恩式蒸馏体积平均沸点和恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率查石油化工工艺计算图表P89图2219得到焦点温度临界温度的值，于是常顶焦点温度31843361常一焦点温度45622478常二焦点温度5115516常三焦点温度5642158512焦点压力由已知恩式蒸馏体积平均沸点和恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率查石油化工工艺计算图表P88图2218得到焦点压力临界压力的值，于是常顶焦点压力336125461ATM常一焦点压力2586318ATM常二焦点压力18625211ATM常三焦点压力18321ATM13实沸点切割范围常顶1换算50点的温度查石油化工工艺计算图表P76图222则实沸点50点温度14031372实沸点各段温差查石油化工工艺计算图表P75图221曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点温差5070915709014209010024253推算实沸点100点温度7013715152901522017210017225197常一1换算50点的温度查石油化工工艺计算图表P76图222则实沸点50点温度25732602实沸点各段温差查石油化工工艺计算图表P75图221曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点温差0101222103015273050172750701522709017229010013153推算实沸点各点温度02062218410233272063026027233502607026022282902822230410030415319常二1换算50点的温度查石油化工工艺计算图表P76图222则实沸点50点温度31673232实沸点各段温差查石油化工工艺计算图表P75图221曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点温差01015281030918305061150705970906890100783推算实沸点各点温度02942826610312182943032311312503237032393329033283401003408348常三1换算50点的温度查石油化工工艺计算图表P76图222则实沸点50点温度374123862实沸点各段温差查石油化工工艺计算图表P75图221曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点温差0101630103014253050122050702432709024319010017193推算实沸点各点温度034130311103662534130386203665038670386324189041831491004491946814原油常压平衡汽化曲线原油实沸点馏程D42009730,凝析油078，掺炼10表31原油实沸点馏程馏分0200200300300350350400400450450500500收率V242889910532135815744595推算每10点的温度表32原油实沸点蒸馏每10点温度实沸点V10203040506070温度290366415453486517534参考线各点参数S1070（534290）/60415/1029030290415（3010）37350534415（7050）45170534查石油化工工艺计算图表P80图227查得参考线的斜率为25/，由图227查得F22，所以平衡汽化参考线50点45122429由平衡汽化参考线的50点和斜率可计算得其它点温度10点42925（5010）32930点42925（5030）37950点42925（5050）42970点42925（7050）479计算实沸点曲线与其参考线各点温差FI10点293293030点4153734250点4864513570点5345340由石油化工工艺计算图表P80图227查出平衡汽化各点的温差T，10点的比值为039,其余各点为03310点0039030点4203313950点3503311670点00330平衡汽化曲线各点的温度为10点327032930点379139392950点429116440670点4790479将以上数据汇总表33原油常压切割方案及产品性质平衡汽化温度/产品01030507090100实沸点馏程/实沸点切割点/常顶1331381451531971905常一2382422502591843192925常二3143203253282663483295常三3703763843903114683500表34油品有关性质参数临界参数焦点参数油品密度20G/CM3比重指数API特性因数K相对分子量M温度压力ATM温度压力ATM常顶076885621191173182336361461常一087683281141944556258478318常二090592571132475114186516211常三093771881123035637180585210常底09926312相关操作参数的确定（1）由上述方案，根据实沸点蒸馏曲线可得到各馏分的体积收率表35常压蒸馏各馏分的体积收率馏分常顶常一常二常三常底收率已知原油的比重D42009730090780109537，各馏分的重量收率为常顶W（07488/09537）15118常一W（08568/09537）88791常二W（08959/09537）43404常三W（09377/09537）34334底常W（09926/09537）8208353表36常压塔物料平衡（年加工按8000小时计）小时加工量项目年加工量104TKG/HKMOL/H重量收率W体积收率V原油350437500100100常顶413516344111815常一276934606171379188常二14141767571640443常三11691461348233434常底292363654438353820（2）塔板形式和塔板数由于计算的方便，本设计采用33GF1浮阀。参照石油炼制工程（第3版）及部分炼厂的常减压装置，选定的塔板数如下常顶常一段9层（预留增设顶循环回流的换热塔板）常一常二段8层常二常三段6层常三进料段6层塔底汽提段5层考虑采用两个中段回流，每个回流用3层换热塔板，共6层，全塔塔板总数为40层。（3）操作压力取塔顶回流罐的压力为013MPA，塔顶采用二级冷凝冷却流程，取塔顶空冷器压力降为001MPA,使用一个管壳式后冷器，壳程压力降取0017MPA,故塔顶压力为01300100170157MPA绝取每层浮阀塔板压力降为05KPA，则推算出常压塔内各关键部位压力如下塔顶压力0157MPA常一线抽出板（第9层）01615MPA常一中返还板（第11层）01625MPA常一中抽出板（第13层）01635MPA常二线抽出板（第20层）01670MPA常二中返还板（第22层）01680MPA常二中抽出板（第24层）01690MPA常三线抽出板（第29层01715MPA汽化段压力（35层下）01745MPA取转油线压力降为0035MPA，则加热炉出口压力为01745003502095MPA（4）汽提蒸汽用量侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提，使用的过热水蒸汽汽提温度为420，压力为03MPA，取汽提蒸汽用量如下表37汽提蒸汽用量油品质量分数KG/HKMOL/H常一31038577常二3530294常三28409227常底3109636091合计129407189（5）常压塔计算草图图31常压塔计算草图（6）汽化段温度的确定取过汽化度为进料量的2（重量）或203（体积），即汽化量为8750KG/H。要求进料在汽化段的汽化率为EF为EF2003汽化段的油汽分压表38汽化段各物料量（过汽化分子量取315）油品KG/HKMOL/H常顶5163441常一346061713常二17675716常三14613482过汽化油8750278合计80807363汽化段的油汽分压为01745363/（3636091）0065MPA汽化段温度的初步求定在图中常压实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为370，利用石油炼制工程图31将370换算成0065MPA下的温度为350，从该交点做垂直于横坐标的直线A，在A线上找到350点，过此点做平行于原油常压平衡汽化曲线（2）的曲线（4），即为原油在0065MPA下的平衡汽化曲线。在曲线（4）查得当EF2003时的温度为348，此即为汽化段的温度TF汽化段温度TF的校核当EF2003、TF348时，进料在汽化段的焓计算如下表39进料带入汽化段的热量QF（P01745MPAT348）焓KJ/KG热量物料汽相液相GJ/H常顶1162600常一11163862常二10751900常三10591548常底83329713过汽化油1055923合计38546所以HF38546106/4375008811KJ/KG再按上述方法作出原油在加热炉出口压力02095MPA下的平衡汽化曲线（3），设定加热炉出口温度为360，由曲线（3）读出在365时的汽化率为107（体积）。显然，E0EF,即在加热炉出口条件下过汽化油和部分常二线油处于液相，据此可算出在加热炉出口条件下的焓值H0。表310进料在加热炉出口携带的热量（P02095MPAT360）焓KJ/KG热量物料汽相液相GJ/H常顶1192615常一11503980汽相1126185常二液相9581536常三8911302常底86031428合计39046所以H039046106/4375008925KJ/KG校验结果表明H0略高于HF，所以在设计的汽化温度348之下，能保证所需的拔出率，又能防止或减轻因油品裂解对侧线产品质量的影响。图32原油平衡汽化曲线常压下原油实沸点蒸馏曲线常压下原油平衡汽化曲线加热炉出口原油平衡汽化曲线汽化段原油平衡汽化曲线（7）塔底温度取塔底温度比进料温度低7，塔底温度为3487341。（8）塔顶及侧线温度的假设与回流热假设塔顶及侧线温度参考同类装置的经验数据，假设如下塔顶温度132常一线抽出温度（第9层）230常二线抽出温度（第20层）290常三线抽出温度（第29层）340全塔热平衡按上述假设的条件，作出全塔热平衡，求出全塔的回流热。表311全塔热平衡操作条件焓KJ/KG热量物料流率KG/H密度G/CM3压力MPA温度汽相液相GJ/H入进料437500095370174534838546汽提蒸汽129400342033164291方合计45044042837常顶5163074880157132670346常一3460608568016152305842021常二176750895901672906781198常三14613093770171534079511