常压蒸馏塔设计毕业论文.doc

1960——1969年1965年，委托石油部北京设计院设计管式常压蒸馏—热裂化装置，规模为年加工原油1.5万吨，1966年12月经过一年多紧张施工，延长油矿第一套管式常压蒸馏—热裂化装置正式建成投产。炼制领域的重油是由常压油，渣油等调和而成，也叫燃料油（或者好像一些场合把常压蒸馏后的原油也叫重油。1965年委托石油部北京设计院设计管式常压蒸馏热裂化装置规模为年加工原油1.5万吨1966年12月经过一年多紧张施工延长油矿第一套管式常压蒸馏热裂化装置正式建成投产随后两次对该装置更新改造更换了主要设备更新了操作和检修环境使常压蒸馏年加工能力提高到3万吨热裂化年加工能力提高到2万吨这套装置运行了19年。

在产业链的源头上降价了，比如石油等等，对于我们来说，我们进口了3.1亿吨原油，首次突破3亿吨的进口量，成了世界第一进口原油大国，而油价这么大幅度下降，对于我们生产成本的降低限产是有好处的，难道希望一定要买高价的油吗。一、 我国当前节能的形势（ 二） 我国能源现状70%7.65%7.69%58.6%三大能源的人均剩余可采储量占世界平均水平的比例图石油储量21. 8亿吨， 在世界排名中为第十四名， 可采年限约为12年煤炭储量为1145亿吨， 在世界排名中为第三名， 可采年限约为52年天然气储量为2. 35万亿立方米，在世界排名中为第十七名， 可采年限约为47年中国的能源现状是总量大、 人均少、 结构差、 效率低， 与经济发展需求有很大的差距。现已探明石油储量12.46亿吨、天然气储量825.7亿立方米、硅砂储量1亿吨、油母页岩储量1亿立方米以上、膨润土储量2亿吨，以天然气为燃料和原料的新兴产业在长岭方兴未艾。

[3]1.2 石油的用途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。 油品精制是一个加工炼制石油的过程。主要是通过化学或化学-物理方法除去 石油粗制油品中所含的硫、氧、氮的化合物及胶质、沥青质等不理想成分及有害杂 质。 经加工石油而获得的各类石油产品， 在不同的领域内有着广泛的、 不同的用途。 主要可分两方面：直接石油产品 石油产品中的汽油、煤油、柴油等，已不可替代地成为现今工业、农业、交通 运输以及军事上使用的各种机械“发动机的粮食”。没有“油料”各种运载工具都 会瘫痪。 石油产品中的润滑油、润滑脂，是各类滑动、转动、滚动的机械、仪器保证速 率、减少磨损不可缺少的润滑剂，起到润滑、散热、密封甚至绝缘的作用。润滑剂 品种多、规格复杂，用途各有不同。 石油产品中的石蜡，用途十分广泛。如照明用的蜡烛，绘画用的彩色蜡笔，各 种蜡纸，火柴杆涂料，蜡封瓶器，防潮，制作模具，用作合成橡胶，洗涤剂等的原 料。与人们日常生活的关系密切。2）深加工石油产品 合成纤维（锦纶、涤纶、维尼纶和丙纶等） ，由于能够织成各种花色的纺织品， 因此拥有广阔的市场。锦纶（聚酰胺纤维）也称尼龙，由于结实耐磨、不怕虫蛀、 不发霉，因此是制绳索、渔网等的良好材料。

涤纶（聚脂纤维）也叫的确良，具有 耐磨不皱、干得快、不霉、虫不蛀，既是好的制衣材料，又可做人造血管和电绝缘 材料。腈纶（丙稀腈纤维）原油常压蒸馏塔，成线强度高，可编织各种毛衣等混纺织品，其特点松 软且具弹性。丙纶（聚丙稀纤维） 、维尼纶（聚乙稀醇纤维）在许多领域也均有广 泛用途。 以石油为原料制造的合成橡胶，既可制造汽车、飞机、拖拉机轮胎及一般橡胶 产品,也可制造一些适应特殊需要的橡胶，如耐酸碱腐蚀，耐油性能强的特种橡胶， 如氯丁橡胶、丁腈橡胶等。 以石油为原料的多种多样的塑料制品，是市场上最为普遍的商品之一。塑料重 量小，强度高，耐磨并具良好的电绝缘性能，越来越多的代替金属制品。[5]1.3 清洁能源生产清洁生产的出现是人类工业生产迅速发展的历史必然，是一项迅速发展中的新 生事物，是人类对工业化大生产所制造出有损于自然生态人类自身污染这种负面作 用逐渐认识所作出的反应和行动。清洁生产配合环保措施和对策如增大环保投资、建设污染控制和处理设施、制 定污染物排放标准、实行环境立法等，在控制和改善环境污染问题上，取得了一定 的成绩。清洁生产的观念主要强调三个重点： （1）清洁能源。 包括开发节能技术，尽可能开发利用再生能源以及合理利用 常规能源。

（2）清洁生产过程。 包括尽可能不用或少用有毒有害原料和中间产品。对原 材料和中间产品进行回收，改善管理、提高效率。 （3）清洁产品。 包括以不危害人体健康和生态环境为主导因素来考虑产品的 制造过程甚至使用之后325万吨原油常压蒸馏塔设计的回收利用，减少原材料和能源使用。[2]我国石油炼制企业的清 洁生产技术改进措施： （1） 强化污染物的源头控制 （2） 石油炼制中的“三废”治理与综合利用水平的提高 （3） 开展技术环节的改进石油炼制企业废物所产生 （4） 注重石油炼制过程中的管理 对环境友好的清洁生产工艺是 21 世纪石化技术发展的必然趋势，它包括不用 有毒有害原材料，废气、废水、废渣生成少，最终实现“零排放”的环保技术，以 及排放废弃物料的有效回收利用，更可以涵括生产产品废弃后(如废弃塑料)的回收 利用。[1]1.4 常减压蒸馏常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。原 油的常压蒸馏就是原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做 原油常压精馏塔常压塔。 减压蒸馏是分离可提纯有机化合物的常用方法之一。它特别适用于那些在常压 蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。

液体的沸点是指它的蒸气压等 于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的，如果借助于真空泵降低系统内压力， 就可以降低液体的沸点， 这便是减压蒸馏操作的理论依据。 作为原油蒸馏加工的过程中最重要的分离设备，常压塔设计的好坏对能否获得 高收益，高品质的成品油油着直接的影响。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点 范围不同的油品（称为馏分） ，这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂， 相当大的部分是后续加工装置的原料，因此原油常压蒸馏塔， 常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。 它包括三个工序：原油的脱盐、脱水 ；常压蒸馏；减压蒸馏。[3]1.5 结语本次设计的常压塔是原油炼制工艺过程的中期塔设备。设计时要考虑实际要 求，遵循塔设备的设计原则，要经历需求分析、目标界定、总体结构设计、零部件 结构设计、参数设计和设计实施这几个过程。在这个不断决策的过程中，可供评估 的方案越多、评估体系越完善，最终确定的设计方案就越理想。成功的过程设备设 计最终必须综合平衡产品性能、成本和环境这三个方面的要求。第二章设计说明书本次设计以原油为进料设计常压塔和塔板，下面对设计过程中的一些参数的确 定加以说明。

2.1 设计任务年处理量为 3.25Mt 原油的常压分馏塔，原油实沸点蒸馏数据已知。要求画去 实沸点曲线，并计算出塔板的塔径和塔高。常压塔的 塔的工作原理及工艺路线 2.2 常压塔的工作原理及工艺路线从原油的处理过程来看，上述325万吨原油常压蒸馏塔设计蒸馏分为原油初馏（预汽化） 、常压 蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在每一部分都经历一次加热——汽化——冷凝过程， 故称之为“三段汽化”。如从过程的原理来看，实际上只是常压蒸馏与减压蒸馏两 部分，而常压蒸馏部分可采用单塔（仅用一个常压塔，不用初馏塔）流程或者用双 塔（用初馏塔和常压塔）流程。 国内大型炼油厂的原油蒸馏装置多采用的典型三段汽化常减压蒸馏流程：图 2-1 常压塔的工艺流程图在炼油工艺中，原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热 到 230—240℃进初馏塔（又称预汽化塔） ，塔顶出轻汽油馏分或重整原料。塔底拔头原油经常压炉加热至 360—370℃进入常压分馏塔，塔顶出汽油。图 2-2常压塔的基本结构和工作原理图由图可知，在塔 1 中精馏段最下一板的液体全部流入提留段中（此部分液体量 由于受进料汽化率的限制，流率不大甚至接近于零） 。

而其余各塔，则只有部分液 相从精馏段流入自己的汽提塔中，剩余部分则作为下一塔的回流；另外，原料进入 塔 1 时，是气，液两相的，而其余各塔的进料都是气相进料。塔 1 的进料组成一般 不变，而其余各塔的进料组成则与其下面塔的操作情况有关。 在操作时各塔是相互联系的，所以分析某一个塔的操作时还需要同时分析 其相邻的塔的操作情况，现以塔 3 为例进行分析，如果相邻的下一塔（塔 2）塔顶 产物的浓度发生变化，塔 3 的进料浓度也变化。根据二元精馏过程的分析可知，当 两段的板数固定，回流比不变时，如进料浓度小，则塔 3 的顶部及底部产品中，低 沸点物均同时减少。上一塔（塔 4）对塔 3 的影响主要通过两个方面，即回流量的大小和回流组成。回流量变化的影响可以二元精馏分析得到，回流组成的稍许变化 对分离影响不大。2.3 确定设计的操作条件常压塔的操作条件的参数确定主要有三个方面：压力操作,温度压力和回流量。 本节主要确定前两个操作条件。 确定操作温度和压力条件的主要手段是热平衡和相平衡计算。2.3.1 操作压力的确定原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于塔顶产品接受罐的温度下塔 顶产品的泡点压力。

常压塔顶产品接受罐在 0.1～0.25MPa 的压力操作时，常压塔 顶的压力应稍高于产品接收罐的压力。 在确定塔顶产品接收罐或回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流经管线、管 件和冷凝冷却设备的压降即可计算得塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换 热器壳程的压力降一般约为 0.2MPa 使用空冷器时的压力降可能稍低些。 塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算得，塔的各部位 的操作压力与油汽流经塔盘时所造成的压降有关。本次设计选用浮阀塔板，其压力 降在 0.4～0.65kPa。2.3.2 操作温度的确定确定精馏塔的各部位的操作压力后，就可以确定各点的操作温度。气相温度是 该处油汽分压下的**温度，而液相温度则是其泡点温度。设计中按塔板上的汽、 液两相处于相平衡状态计算。 （1）汽化段温度 汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。已知汽化段和炉出口的操作压力，而且 产品总收率或常压塔拔出率和过汽化度、汽提蒸汽量等也已确定，就可以算出汽化 段油汽分压，于是可以作出进料在常压、在汽化段油汽分压下以及炉出口压力下的 三条平衡汽化曲线，根据预定的汽化段中总汽化率 eF，查得汽化段温度 tF。

（2）塔底温度 根据经验原油蒸馏装置的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温 度低 5～10℃。侧线温度 严格地说，侧线抽出温度应该是未经汽提的侧线产品在该处的油汽分压下的泡 点温度。 然而往往手头所有的是经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据， 为简化起见， 通常都是按经汽提后的侧线产品在该处油汽分压下的泡点温度来计算。 侧线温度的计算要用猜测法。先假设侧线温度 tm，作适当的隔离体和热平衡， 求出回流量，认为假设正确，否则，重新假设，直到达到至要求精度为止。 （4）塔顶温度 塔顶温度是塔顶产品在其本身油汽分压下的**温度［18］ 原油常压塔塔顶不凝气 。 量很少，可以忽略不计，忽略不凝气量以后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出 3%，可将计算结果成乘以 0.97 作为采用的塔顶温度。 （5）侧线汽提塔塔底温度 当用水蒸气汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低 8～10℃，有的也可能更［3］ 多一些。2.4 塔板设计数据常压塔采用的各式塔板的压力降大致如下表： 表 2-1 各种踏板的压力降塔板型式 泡 罩 型 浮 阀 型 筛 板 型 舌 型压力降，kPa 0.5—0.8 0.4—0.65 0.25—0.5 0.25—0.4 0.1—0.25金属破沫网型第三章3.1 设计数据3.1.1 3.1.1 已知数据（1）原油密度： （2）处理量： （3）操作时间：常压蒸馏塔设计计算d420=0.8615 325 万吨/年 8000 小时/年（4）回流热配比： 4 : 3 : 33.1.2 油品性质及实沸点数据（1）原油实沸点蒸馏数据如表 3-1： 表 3-1 原油实沸点蒸馏数据馏分号 沸点范围，℃ 相对密度， 4 ） （d20占原油重量/% 每馏分 总收率 4.3 5.3 15.524.0 30.2 34.0 46.7 60 100蒸顶 常顶 常一 常二 常三 减一 减二 减三 渣油130 130 130～240 240～310 310～350 350～370 370～450 450～530 >5300.7128 0.7804 0.8202 0．8412 -4.2 1.1 10.2 8.5 6.2 3.8 12.7 13.3 40由公式: 馏分体积%= 馏分的重量%×原油相对密度 d420/馏分油相对密度 d42 可计算每馏分占原油体积%。