石油炼制课程设计

石油炼制工程课程设计
–––––原油蒸馏塔工艺计算
设计题目：930万吨/年常减压蒸馏装置工艺设计
院（系）：生态环境与城市建设学院
专业：化学工程与工艺
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
完成时间：2016年8月20日
福建工程学院化工教研室
第一章总论
1.1概述
1.1.1设计基础
原油即石油，也称“黑色金子”，习惯上称直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质，是一种成分十分复杂的混合物。原油的分类有多种方法，按组成分类可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量可分为超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重可分为轻质原油、中质原油、重质原油以及特重质原油四类。
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。
不易处理易结焦或粘度大的介质。
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，选择浮阀塔板比较合适。
2.4环保措施
2.4.1污染源分析
常减压蒸馏装置主要由电脱盐系统、常压分馏系统、减压分馏系统、航煤脱硫醇系统、优化强化换热系统、加热炉及烟气余热回收等六大系统组成。在生产过程中，每个生产单元都会产生诸如废气、废水、固体废物和噪声等许多污染源，对水质、大气、土壤等自然环境造成污染，严重影响附近居民的正常生活。因此，找出污染源并制定正确的污染防治措施，对于常减压装置工作者来说是非常必要的。
此外还有安全阀放空、采样的烃类不凝气，管线、阀门、机泵等泄漏出的轻质烃类等。对于这类无预知的轻烃类废气排放，可通过加强设备的管理和维护来减少静密封泄漏点，从而减少装置无预知的轻烃类废气。
2.4.3废水处理
常减压装置的工业废水是连续产生的，包括含油废水，含硫污水和含盐污水三类。含油废水的主要污染物是油，在泵房卫生处理、设备清洗、机泵冷却等过程中产生；含硫污水主要污染物为油、硫化物、氨氮、酚类物质等，此种污水的产生主要是初馏塔、常压塔和减压塔的三塔塔顶油气经过冷凝，所含水份从罐切水排出造成；含盐污水的主要污染物为油、无机盐类等物质，主要来自装置的电脱盐切水，所产生的污水量是三类污水中最大的。
为削弱噪声对员工身心的影响，应尽可能使用低噪声设备。加热炉喷嘴和风机均可以更换为低噪声设备；还可以在风机出口安装消声器、在送风管道安装柔性接头等方法减少噪音；机泵电机安装消声罩，改善冷却风扇的角度和结构；厂界外侧种植高大树木作为防护林带等措施进行噪声防治。
2.4.5其他
除上述污染源外，常减压装置还有其他污染源也不可忽略，例如：各设备、储罐因放空、泄漏而产生的无预排污染；擦拭机泵的含油抹布、废旧保温棉、废旧保温铁皮等固体废物。
（5）减压炉管变径和转油线改造。如降低减压炉出口及炉管内的压力,使炉管内介质在较好的流型下接近等温汽化。
2、减少初级能
常减压蒸馏过程耗用的燃料、电、蒸汽等所带入能量,在利用过程中数量并没有减少。但功变热,高温热变成低温热,有效能损耗增大,能级质量逐次降低,最后排放到周围环境中。各厂在节能改造中,都注意到减少初级能,提高能量转化率。
1.3主要原材料
主要原材料是阿曼原油，其属含硫石蜡-中间基原油。
1.4其他
1.4.1节能措施
炼油厂以石油为原料生产各类石油产品，是重要的能源生产基地，同时也是耗能地，其中作为炼油工业龙头的常减压蒸馏装置是炼油企业的用能大户其耗能约占全厂的20％~30％，所以合理用能、降低能耗对充分利用石油资源和降低生产成本有着重要意义。
原油加工方案在实际上是多种多样的，没有严格的区分，但主要目标还是提高经济效益和满足市场需求。
1.1.2设计方案
设计一套处理量为400万吨阿曼原油加工装置，原油蒸馏装置采用采用两段汽化流程，设计常压塔，减压塔。设计中采用水蒸气汽提方式，并确定汽提水蒸气用量；由于浮阀塔操作弹性大，设计采用浮阀塔。
加工装置设有预处理系统、常压分馏系统、减压分馏系统等。在常压分馏系统中原油在常压下对原油进行加热、气化、分馏和冷凝得到各种不同范围的使用馏分；在减压系统中油料经减压将油料切割成不同馏分的油品。
1.4.2三废处理
炼油厂在生产过程中不可避免会产生各种废水、废气、废渣，为了保护环境，必须对这些废水、废气、废渣进行严格处理，达到国家规定的标准后进行排放或循环使用。
第二章工艺流程设计
2.1原料油性质及产品性质
2.1.1原油的一般性质
阿曼原油， = 0.8552；特性因数K=12.2含硫石蜡-中间基原油。
2.3塔器结构
根据设计要求和实际情况，选择采用板式塔。各板式塔有关结构性能比较如下表所示：
表2-4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，对赃物不敏感。
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。
操作弹性低，筛孔小，易堵塞。
17
360-395
2.96
45.39
2
60-80
2.06
3.52
10
220-230
1.33
23.43
18
395-425
6.60
51.99
3
80-100
2.24
5.76
11
230-250
2.28
25.71
19
425-440
2.87
54.86
4
100-120
2.28
8.02
12
250-275
3.51
29.22
原油的问题在于它含有几百种不同类型的烃，并且这些物质全部混合在一起。需要把原油不同种类的烃分离开来，以提炼出其中的有用物质。根据原油的性质、市场需求和加工技术的先进性和可靠性，以及经济效益等方面进行全面的综合分析、研究对比，定制出合理的加工方案。原油的常减压蒸馏是常用的基本加工方案，是原油进入炼油厂后必须经过的第一道工序，是炼油厂的龙头。
30
80
108
115
127
138
147
航空煤油
130~230
13.09
0.7842
147
167
183
200
219
244
264
轻柴油
230~320
16.10
0.8205
228
260
278
292
306
330
349
重柴油
320~350
3.81
0.8452
244
297
333
345
356
381
402
常四线
350~420
2.4.2废气处理
加热炉是常减压装置的主要设备，为蒸馏过程的正常进行提供充足热量。而常减压蒸馏装置排放废气的主要来源也是加热炉燃料燃烧产生的烟气。烟气中主要含有硫化物、氮化物、一氧化碳和粉尘，其中燃烧废气中的硫主要以 SO2状态存在，其含量与燃料中硫含量有关，目前常用的废气脱硫的方法为石灰/石灰石浆液洗涤法，使SO2与石灰/石灰石反应生成亚硝酸钙和硫酸钙而除去。
常减压蒸馏装置的节能措施主要有：
1、减少工艺用能
减少工艺用能是节能的根本。完成任何工艺过程所需的总用能随用能水平提声高而不断降低。在工艺用能上常减压节能措施有以下几个方面：
（1）减少加热炉有效负荷,降低燃料耗量；
（2）降低减压塔闪蒸段压力以降低闪蒸段温度；
（3）减少进塔油的过汽化率；
（4）减少塔顶回流比,优化回流取热分配；
20
440-460
3.48
58.34
5
120-145
3.84
11.85
13
275-300
3.51
32.73
21
460-480
3.09
61.43
6
145-160
2.00
13.86
14
300-320
3.42
36.15
22
480-500
2.69
64.12
7
160-180
2.87
16.77
15
320-340
（1）减少蒸汽用量。常减压装置工艺用蒸汽一般在压力和温度均较低的条件下冷凝,能量难以回收。所以应尽量减少抽空设备用蒸汽、汽提蒸汽和加热炉雾化蒸汽；
（2）减少用电量。减少用电量可通过改进电脱盐罐结构,降低电脱盐电耗，灵王还可采用新型的节电设备。
3、提高热回收率
（1）换热流程优化和低温热利用；
（2）提高加热炉的热效率。提高加热炉的热效率主要通过回收烟气余热、采用大型高效火嘴、用新型绝热讨料、加强保温,减少热损失等。
现有的常减压装置已经可以适应绝大部分原油体系的加工，实现其预期的生产方案。但在具体的加工过程中，能耗问题、设备扩能问题、产品质量问题等需要具体问题具体分析。
1.1.3生产规模
原料处理量930万吨/年，开工时间8000小时/年，即处理量为1162500kg/h。
1.2设计任务依据
所设计任务是以指导老师给出的原油数据为依据，参考权威书籍，设计处理年处理量为400万吨，开车时间为8000小时/年的常减压蒸馏装置。
对于常减压蒸馏装置产生的含油抹布、含油污泥、废旧保温等固体废物，均是危险固体废物，应委托有危废处理资质的单位统一回收统一处理；此外，在保证装置安全平稳生产的情况下，还可以制定相应的环保事故应急预案，并组织员工认真学习，同时做好装置开停工时设备吹扫工作。
第三章常压蒸馏塔工艺计算
3.1工艺参数计算
计算时，所用到的恩氏蒸馏温度未作裂化校正，工程计算允许这样。
125.1
182.8
233.7
287.9
336.9
387.9
433.6
482.8
2.1.4产品性质
表2-3产品产Байду номын сангаас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)
初
10%
30%
50%
70%
90%
终
初顶油
9.76
0.7011
--
62
74
87
104
117
132
常顶油
初~130
3.93
0.7141
3.28
39.43
23
500-520
2.48
66.60
8
180-200
2.51
19.25
16
340-360
3.00
42.43
24
520-540
2.93
69.53
25
>540+
30.47
100
2.1.3原油平衡蒸馏数据
表2-2原油平衡蒸馏数据
累计馏出,％(体)
初馏点
10
20
30
40
50
60
70
平衡蒸发温度,℃
4.72
0.8624
295
313
366
398
408
434
497
重油
>420
48.59
0.9201
2.2.1工艺流程
原油常减压蒸馏装置的工艺流程如下图所示：
原油常减压装置工艺流程图
原油经过电脱盐装置，脱盐和脱水后进入换热网络，加热到180~230℃进入初馏塔。初馏塔顶生产重整油或汽油，塔底油进入换热网络，进行换热，换热终温达290~308℃，然后经常压炉加热至350~370℃后，进入常压塔。常压塔顶油和初馏塔顶油混合后进重整装置和汽油调和车间，常压塔测线经过换热网络后，出装置作燃料油、溶剂油和化工原料产品；常压重油进入减压炉加热至380~420℃后进入减压塔。减压塔个产品经过换热网络换热后出装置。
2.4.4噪声防护
常减压蒸馏装置的转动设备众多，噪声主要是在其运行过程中产生的。主要噪声源有两类：电机机泵和空冷风机。由于装置油品种类多，因此所需机泵较多，这些机泵的电机在运转中会产生高分贝的噪声。为了降低轻油的出装置温度、保证油品安全储存，常减压装置都配有空冷风机，其所产生的声音是装置的又一大噪声源，此外加热炉燃烧时喷嘴产生的噪音也是常减压装置噪声源中不可忽略的。
3.1.1油品的体积平均沸点tv
式中tv：体积平均沸点，℃；
t10％…t90％：恩氏蒸馏10％、30％、50％、70％、90％点的温度，℃。
在测定原油的性质之前，应先测定其含水量、含盐量和机械杂质。若原油含水量大于0.5％要先进行脱水。
2.1.2原油实沸点蒸馏数据
表2-1阿曼原油实沸点蒸馏数据
序
馏分范围
馏出, %
序
馏分范围
馏出, %
序
馏分范围
馏出, %
号
℃
重
累计
号
℃
重
体
号
℃
重
体
1
IBP-60
1.45
1.45
9
200-220
2.85
22.10
根据目的产品的不同，原油加工方案大体上可以分为三种基本类型：
（1）燃料型。主要生产用作燃料的石油产品。减压馏分油和减压渣油除了生产部分重质燃料油外，还通过各种轻质化过程转化为各种轻质燃料。
（2）燃料-润滑油型。除了生产用作燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分油和减压渣油还用于生产各种润滑油产品。
（3）燃料-化工型。除了生产燃料产品外，还生产化工原料及化工产品，例如某些烯烃、芳烃、聚合物的单体等。这种加工方案体现了充分合理利用石油资源的要求，也是提高炼厂经济效益的重要途径，是石油加工的发展方向。
对于装置产生的含盐和含油废水，先在装置含油污水系统最末端设置隔油池，清除一部分油，然后进入污水处理装置，采用污水处理方面比较成熟可靠的生化处理、浮选等技术对污水进行处理，处理后的废水再经过滤消毒、臭氧氧化等一系列深处理，达到标准后进入循环水系统作为其补水使用。对于含硫废水，一般采用的是单塔汽提工艺汽提出硫化氢，将其送硫磺回收装置使用，汽提净化水部分可以作为电脱盐注水回用，另一部分送污水处理装置处理