广东石油化工学院09届课程设计——万吨原油常减压蒸馏装置工艺设计

广东石油化工学院09届课程设计——万吨原油常减压蒸馏装置工艺设计内容摘要：

7 — 24 — — 6 257~289 — 9 125 — 7 289~313 — 4 — — 8 313~335 13 157 — 9 335~355 — 22 — — 10 355~374 — 29 184 — 11 374~394 — 34 — — 12 394~415 — 38 206 — 13 415~435 — 43 — — 14 435~456 — 45 238 — 15 456~475 — — 48 — — 16 475~500 — — 52 282 — 17 500~525 — — 55 — — 渣油 525 — — — 41① — — — 产品方案及产品性质 表 2 产 品 产 率 及 其 性 质 产 品 沸点范围 产 率 相对密度 恩 氏 蒸 馏 数 据 , ℃ 名 称 ℃ %(重 ) 204d 初 10% 30% 50% 70% 90% 终 重整原料 初 ~130 52 75 84 96 112 136 150 航空煤油 130~230 142 162 180 192 205 228 243 轻 柴 油 230~320 225 238 255 262 270 288 312 重 柴 油 320~350 307 324 329 331 339 348 360 重 油 350 4. 设计处理量 : 250+学号 10 万吨 /年 , 开工： 8000 小时 /年。 5. 汽提水蒸汽采用过热水蒸汽 : 420℃ , (表 ) 6. 可采用二段汽化流程，设 3 个中段循环回流。 过汽化油为 2~4％ (重 )。 7. 按时完成设计，交电子版和纸质版以及手稿。 第一 章 总论 设计基础 石油从外观看来是一种暗色的 ,从褐色以至黑色的流动和半流动的粘稠液体。 石油的相对密度大约在 , 一般都小于。 石油组成相当复杂 ,有分子量很小的气态烃 ,也有分子量大 1500至 2020的烃类。 石油主要由 C、 H 、 S 、 N 、 O等元素组成 , 其中 C占 83~87％ ,H占 11~14 ％。 石油中还含有多种微量元素 , 其中金属量元素有 钒、镍、铁、铜、钙等，非金属元素有 氯、硅、磷、砷等。 石油主要由烃类和非烃类组成 , 其中烃有：烷烃、环烷烃、芳烃 ,非烃类有 : 含硫、含氮、含氧化合物以及胶质、沥青质。 非烃类的危害 :影响产品的质量。 腐蚀设备。 污染环境。 污染催化剂。 石油炼制工业生产汽油、煤油、柴油等燃料和化学工业原料，是国民经济最重要的支柱产业之一，关系国家的经济命脉和能源安全，在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。 不同油区所产的原由在性质上差别较大，不同组成的原油表现出的物理性质不同，而不同的化学组成及物理性质对原油的使用价值、经济效益都有影响。 大庆原油属低硫石蜡基原油。 主要特点是含蜡量高、凝点高、沥青质含量低、重金属含量低、硫含量低。 直馏汽油馏分含量较少，辛烷值低 :。 直馏柴油的十六烷值高。 350~500℃馏分是生产润滑油的良好原料。 减压渣油沥青质和胶质少而蜡含量较高，难以生产高质量沥青产品，可生产残渣润滑油。 胜利原油属于含硫中间基原油。 主要特点是密度较大、含硫较多、胶质沥青质含量较多。 直馏汽油馏分含量较少，辛烷值高。 直馏柴油的柴油指数较高、凝点不高。 减压馏分油生产润滑油不够理想。 减压渣油不宜生产润滑油，可生产沥青产品。 原油蒸馏在炼油厂是原油首先要通过的加工装置。 一般包括预处理系统（原油电脱盐）、常压分馏系统、减压分馏系统、注剂系统、轻 烃回收系统（加工轻质原油且达到经济规模时一般设置轻烃回收系统）等。 常压蒸馏就是在常压下对原油进行加热、气化、分馏和冷凝。 如此得到各种不同沸点范围的石油馏分。 常减压蒸馏是指在常压和减压条件下，根据原油中各组分的沸点不同，把原油“切割”成不同馏分的工艺过程。 设计方案 设计一套年处理量为 700万吨大港原油加工装置，由于大庆原油中轻组分不多，所以原油蒸馏装置采用二段汽化，设计常压塔和减压塔。 设计中采用水蒸气汽提方式 , 并确定汽提水蒸汽用量。 由于浮阀塔操作弹性大，本设计采用浮阀塔。 生产规模 规模 原 油处理量 ： 700 万 吨 /年。 按年开工 8000 小时计，即处理量为 875000kg/h。 工艺技术路线 大庆原油属低硫石蜡基原油。 主要特点是含蜡量高、凝点高、沥青质含量低、重金属含量低、硫含量低。 直馏汽油馏分含量较少，辛烷值低，直馏柴油的十六烷值高。 工艺技术特点 由于装置规模较小，在保证安全平衡生产的前提下，尽量简化工艺流程和自动控制系统，以节省工程投资。 反应部分采用冷高压分离流程。 分馏部分设置两台分馏塔，其中第二分馏塔为减压操作，两台分馏塔产品侧线抽出及塔底均设重沸器，塔内装填高 效规整填料，确保分馏精度。 设置热载体回执系统，热载体作为塔底重沸器热源。 常减压蒸馏技术现状 (1)国外蒸馏装置技术现状及发展趋势 炼油厂的大型化是提高其劳动生产率和经济效益，降低能耗和物耗的一项重要措施。 按 2020 年一月底的统计，全世界共有 717 座炼油厂，总加工能力 4103Mt/a。 其中加工能力在 10Mt/a 以上的炼油厂 126 座，分散在 34 个国家和地区，有 16 座加工能力在 20Mt/a以上。 现在单套蒸馏装置一般都在 5Mt/a 以上，不少装置已达到 10Mt/a。 现在最大的单套蒸馏装置处理量为 15Mt/a。 整体蒸馏装置将原油分为：常压渣油、含蜡馏分油、中间馏分油和石脑油组分。 常压部分出常压渣油、中间馏分和石脑油以下的馏分。 中间馏分在加氢脱硫分馏塔中分馏煤油、轻、重柴油，常压渣油进入高真空减压蒸馏，分馏出的蜡油作为催化裂化装置和加氢裂化装置的原料。 整体蒸馏装置可以节省投资 30％左右。 电脱盐方面：以 Petrolite 和 HoweBeaket 二公司的专利技术较为先进。 HoweBeaket技术主要为低速脱盐， Petrolite 已在低速脱盐的基础上开发了高速电脱盐。 塔内件方面：以 KochGlitcsh、 Sulzer 和 Norton 为代表，拥有较先进的专利技术，公司开发出了 SuperFRAC 高效塔盘和 Gempak 填料， Sulzer 在原有 Mellapak填料的基础上开发了 Mllapakplus 和 Optiflow 高效填料。 产品质量方面：国外蒸馏装置典型的产品分馏精度一般为：石脑油和煤油的脱空度ASTM D86(5%95%)13℃；煤油和轻柴油的脱空度 ASTM D86(5%95%)20℃；轻蜡油与重蜡油的脱空度 ASTM D1160(5%95%)5℃，润滑油基础油也基本 满足窄馏分、浅颜色。 (2)国内蒸馏装置技术现状 我国蒸馏装置规模较小，大部分装置处理能力为 ，仅有几套装置的加工能力超国。 我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拨出率方面存在较大的差距。 最近几年，随着我国炼油工业的发展，为缩短与世界先进炼油厂的差距，我国新建蒸馏装置正向大型化方向发展，陆续建成了镇海、高桥 8Mt/a 及西太平洋 10Mt/a 等大型化的蒸馏装置等，其中高桥为润滑油型大型蒸馏装置，拟建的大型蒸馏装置也基本为燃料型。 我国蒸馏装置侧线产品分离精度差 别较大，如中石化有些炼油厂常顶和常一线能够脱空，但尚有 40%的装置常顶与常一线恩氏蒸馏馏程重叠超过 10℃，最多重叠达 86℃。 多数装置常二线与常三线恩氏蒸馏馏程重叠 15℃以上，实沸点重叠则超出 25℃。 润滑油馏分切割也同国外先进水平存在一定差距，主要表现在轻质润滑油馏分的发挥及中质润滑油馏分的残碳、颜色和安定性等方面存在差距较大。 设计任务以课程设计任务书为依据。 主要原材料是 大庆原油，属低硫石蜡基原油。 原料油直接由海运到港口，再由输送管道直接输送到厂区储罐内，产品则可通 过公路，铁路和水路销往各地市场。 项目的水、电、风等公用工程均由石化工业园区管道输送。 三废排放也均可在石化工业园区的三废处理中心处理。 第二章工艺流程设计 原油一般性质 大庆原油， 204d = ；特性因数 K= 原油实沸点蒸馏数据 馏 分 号 沸点范围/℃ 占原油 (质 )/% 密度 (20℃ ) /gcm3 运动粘度 / mm2s1 凝点/℃ 闪点(开 )/℃ 折射率 每馏分 累计 20℃ 50℃ 100℃ 20Dn 70Dn 1 初 ~112 — — — — — — 2 112~156 — — — — 3 156~195 — 65 — — 4 195~225 — 41 78 — 5 225~257 — 24 — — 6 257~289 — 9 125 — 7 289~313 — 4 — — 8 313~335 13 157 — 9 335~355 — 22 — — 10 355~374 — 29 184 — 11 374~394 — 34 — — 12 394~415 — 38 206 — 13 415~435 — 43 — — 14 435~456 — 45 238 — 15 456~475 — — 48 — — 16 475~500 — — 52 282 — 17 500~525 — — 55 — — 渣油 525 — — — 41① — — — 产品性质 产 品 沸点范围 产 率 相对密度 恩 氏 蒸 馏 数 据 , ℃ 名 称 ℃ %(重 ) 204d 初 10% 30% 50% 70% 90% 终 重整原料 初 ~130 52 75 84 96 112 136 150 航空煤油 130~230 142 162 180 192 205 228 243 轻 柴 油 230~320 225 238 255 262 270 288 312 重 柴 油 320~350 307 324 329 331 339 348 360 重 油 350 本设计采用二段汽化的常减压蒸馏装置技术（双塔流程）。 设有常压塔、减压塔和附属的汽提塔。 原油在进入常压塔前经过电脱盐系统的脱盐、脱水后，换热到 240℃ ,再经常压炉加热到 370℃进入常压塔，经过分馏，塔顶分馏出重整原料，侧线自上而下分别出航空煤油、 轻柴油、重柴油，塔底分馏出重油。 重油经减压炉加热至 400℃左右 ,进入减压塔 ,塔顶抽真空 ,经分馏 ,减一线出重柴油 ,减二、三线出蜡油 ,减四线出润滑油 ,塔底出减压渣油。 工艺流程图如下所示： 塔器结构 根据设计要求和实际情况采用板式塔。 各种板式塔有关结构性能比较如下表： 表 25 各种塔板比较 塔板 优点 缺点 泡罩塔板 不容易发生漏液现象，有较好的操作弹性， 对脏物不敏感 结构复杂造价高，塔板压降大，雾末夹带现象严重．塔板效率均匀 筛板 结构简单，造价低，气体，压降小 操 作弹性地，筛孔小，易堵 塞 浮阀塔板 生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压降小，结构简单，造价低 不宜处理易结焦，或黏度大 喷射型塔板 开孔率较大，可采用较高的空塔气速，生产能力大，塔板效率高 操作弹性大．气相夹带 由上表比较可知，应选择浮阀塔板作为本次设计所需的塔板。 污染源分析 常压加热炉烟气 减压加热炉烟气 图 22 常减压蒸馏装置的工艺流程及污染源分布 1－ 电脱盐罐； 2 一初馏塔； 3 常压炉； 4 常压塔； 5 汽提塔； 6稳定塔； 7 分馏塔； 8－ 减压加热炉 ； 9－ 减压塔 由图 22可知，常减压蒸馏装置污染源有电脱盐排水、初顶排水、机泵冷却水、常顶排水、减顶排水、常压加热炉烟气、减压加热炉烟气，所以环保工作应围绕这些污染源采取相应措施。 废气处理 1） 加热炉烟气 烟气中的 SO2 与燃料中硫含量有关，使用燃料气及低硫燃制能有效降低 SO2。 的排放量。 NO2 的排放与燃料中的 N2含量及燃 烧火 嘴结构有关。 2） 停工排放废气 装置在停工时，需对塔、容器、管线进行蒸汽吹扫，大部分 存油 随蒸汽冷凝水排出，还有部分未被冷凝。