原料预处理 装置 说明书.doc

宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 1 页编制：校核：审核： 宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 2 页目录1. 概述(3)2. 原料及产品性质(5)3. 主要操作条件(12)4. 物料平衡(14)5. 工艺流程说明(15)6. 设备计算与选择(16)7. 公用工程、辅助材料的消耗(30)8. 装置能耗计算(34)9. 生产控制分析(35)10. 装置定员(38)11. 装置内外关系(38)12. 存在问题和处理意见(40)宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 3 页1.概述1.1编制依据1.1.1 建设工程设计合同：（合同号：NBT 0811）1.1.2 设计委托书1.1.3 甲方所提供的设计资料1.1.4 有关的会议纪要 1.2 装置的作用、编制原则及装置概况1.2.1装置的作用原料预处理装置的作用就是根据原油中的各种组分的沸点不同的特性，用蒸馏的方法将原料油分割成不同质量要求的馏分，或直接作为产品、半成品，或作为下游装置的原料。1.2.2 编制原则（1）本装置生产规模为年加工混合原油150万吨，年开工时数为8000小时。（2）装置采用混合原料油（性质见表2-1/2-2）性质分析数据作为设计依据。（3）本装置的主要产品为石脑油，柴油及重油催化裂化原料。（4）装置所用缓蚀剂、破乳剂等化学药剂水溶液由装置内自配。（5）常压塔顶的不凝气引至加热炉作为燃料，减少对大气环境的污染并节省燃料。（6）装置内设有产品精制设施。精制需要的碱液由装置外配制好送来直接使用。（7）原料油由罐区或厂外管道直接送入装置原油泵。（8）常压重油150出装置，直接作为重油催化裂化原料或经冷却后送至罐区存储。1.2.3装置概况（1）本装置设计加工能力为加工混合原油150万吨/年，年开工时数为8000小时。（2）装置组成装置主要由电脱盐部分、换热网路部分和常压部分组成。（3）生产方法及流程特点设计采用电脱盐闪蒸塔常压塔工艺路线，常压塔出三条侧线，常顶油作为重整原料，常一线、常二线和常三线生产直馏柴油(4)主要产品及副产品本装置加工混合原油，主要产品为石脑油，200#溶剂油或煤油馏分，柴油和重油催化裂化原料，副产品为常顶不凝油气，由于这部分数量少，因此，直接送到常压炉做燃料。石脑油 10万吨/年柴油 30万吨/年催化裂化原料 59.2万吨/年宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 4 页（5） 设备概况 塔 3座 冷换设备 39台 表面蒸发湿空冷 3台 干空冷 2片 加热炉 1座 容器 16台 机泵 30台（6）消耗指标与能耗 本装置水、电、蒸汽、燃料及能耗指标如下： 水耗量循环水 11000kg/hr软化水 13100kg/hr新鲜水 13200kg/hr 电耗量380V 1911.5KW220V 20KW 蒸汽耗量1.0Mpa 1760kg/h 燃料油（或燃料气） 726kg/hr 能耗 7.55kg 标准燃料油/t原油 占地面积本装置占地面积为：105×25=2625m2 装置定员24人（不包括行政机技术管理人员）1.3 装置特点（1）原油的预闪蒸 本装置采用原油预闪蒸工艺，将原油换热至232左右进入闪蒸塔进行常压下一次平衡汽化闪蒸，原油中有约15%左右的轻组分被闪蒸出来，直接送入常压塔的中部，从而可以减小本装置的能量消耗。在闪蒸塔进料段以下设有4层浴板，防止进料中的液体对塔底液面的冲击。（2）交直流电脱盐工艺由于本装置的常压重油直接作为重油催化裂化装置的原料，为使常压重油满足催化裂化宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 5 页装置对原料Na+含量的要求，本装置采用国内先进的交直流电脱盐专利技术，该技术具有脱盐水率高，耗电低等特点。与交流电脱盐耗电量相比，在达到相同脱盐水水平的条件下，可节电约30%。（3） 余热回收与换热网络为了有效的降低装置的加工能耗，本装置采用了全装置能量利用系统综合分析技术，有效地降低了装置的过剩余热，并通过采用窄点技术对换热网络进行优化设计，充分回收全装置的余热，在满足闪蒸塔平衡闪蒸约10%轻组分所需热量的前提下，原油换热终温达到了284，而需要采用循环水冷却的仅为机泵冷却，循环水耗量仅为11t/h，全装置所需冷换设备39台，其中换热网络占32台，占17安装台位，换热强度5298.8cal/m2.h.（100万吨/年工况），150万吨/年工况的换热强度达7841.6 cal/m2.h.。（4）常压塔本装置生产合格的直馏柴油，根据产品分馏要求，常压塔内设48层浮阀塔板,进料段下4层,进料段上44层，考虑到装置设计要求弹性较大，塔板采用改进型导向浮阀塔板，塔板具有性能稳定/弹性大/处理量高的特点，已广泛地应用于国内各炼厂常压分馏塔或其它分馏塔中。（5）本装置常顶瓦斯直接送入常压炉作燃料，常压塔顶回流罐排出的含油污水用作塔顶注水，同时也保留了直接送到污水处理场进行处理的措施。电脱盐注破乳剂及常压塔顶注缓蚀剂，其水溶液均在装置内自配，并存放于贮罐之中，注入的流量均设有计量。1.4设计范围本装置界区以内所有工艺、公用工程设施。2.原料及产品性质2.1原材料性质本装置加工混合原料油，混合原料油性质分析数据见表2-12-2。宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 6 页表2-1 混合原料油一般性质分析项目分析结果分析项目分析结果API度密度 g/cm3 2035.00.8456金属分析ppm铁镍铜钒铅/1.8/0.4/运动粘度mm2/s50806.70/凝点 闪点 残炭 m%水含量 m%硫含量 m%氮含量 m%酸值 mgKOH/g17/2.31.00.080.1/馏程， V%初镏点，100150200250300/胶质、沥青质 m%灰分 m%蜡含量（吸附法）m%5.70.0410.2盐含量 mgNaCL/L/特性因数/原油分类低硫-中间石蜡基宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 9 页2.2 产品性质（1）汽油馏分、航煤馏分、直馏柴油和渣油分的分析数据，见表2-3表2-5表2-3 汽油馏分的性质 沸点范围分析项目初-130初-145初-180占原油m%9.811.816.5密度（20）g/cm30.7040.7130.726酸度mgKOH/100ml0.14-硫%<0.01<0.01<0.01腐蚀（铜片，50，3h）不合格合格合格馏程，初馏点40414010%66727850%9710512390%122133163终馏点172176188辛烷值（四乙基铅（克/公斤）：060-48宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 10 页表2-4 柴油馏分的性质沸点范围分析项目180-350180-400200-350占原油m%30.940.528.0密度（20）g/cm30.8180.8260.822粘度（20）mm2/s4.476.395.09酸度MgKOH/100ml3.58-3.24凝点-95-1苯胺点78.082.678.6硫含量%0.0350.0480.039腐蚀（铜片，50，3h）合格合格合格馏程，初馏点19920522610%22523115950%27930019070%30633823090%330-干点352-245十六烷指数十六烷值柴油指数59.259.959.064-69.970.368.9宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 11 页表2-5 渣油的性质 沸点范围 分析项目>350>500>518占原油m%52.121.419.8密度（20）g/cm30.91470.94960.9529运动粘度 mm2/s8028.04287.8375.810015.29112.3141.3凝点343738残炭m%4.310.911.5组成分析 m%饱和烃44.2芳香烃30.2胶质沥青质25.6金属分析 ppm铁36.5镍4.7铜1.0钒1.7软化点<30<30<30针入度（25，100g）1/10mmmm>180>180>180（2）根据混合原料油的评价数据和工厂总工艺流程要求的产品方案，通过工艺计算确定出本装置的主要产品性质见表2-6.宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 12页表2-6 主要产品的一般性质项目名称比重分子量M特性因数K粘度mm2/s2015.620100常顶油0.70640.71149112.10.890.425常一线油0.78480.7894415311.91.6260.65常二线油0.82030.824721412.04.401.18常三线油0.84110.845429912.312.52.05常压重油0.90890.912849012.328.04（80）15.293.主要操作条件 本装置的操作条件主要根据原油评价数据、装置的生产要求及加工流程安排通过流程模拟优化装置操作，并结合工程设计经验确定的，因原油性质变化或者其他原因，设计的操作条件与将来的实际生产操作条件可能会有些出入，生产中可根据实际情况加以调节，本装置的主要操作条件见表3-1宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 13 页表3-1 主要操作条件表条件温度压力MPa（g）流量kg/hr原油进装置30G油=125000 G水=1250电脱盐入口122G油=125000 G水=1250电脱盐出口119G油=125000 G水=250原油闪蒸塔前换后232G油=125000 G水=250闪蒸塔顶216G油=18000 G气=500 G汽=250闪蒸塔进料段2170.09闪蒸塔底216106500加热炉出口3560.111065000常压塔顶1070.05G油=219000 G气=500 G汽=1800常顶油4015000常一线油15014500常二线油22616000常三线油29013250常压塔进料段3500.08常底油34465750常顶冷回流406900常顶循抽出13750000常顶循返塔8050000常一中抽出20760000常一中返塔15060000常二中抽出26860000常二中返塔21560000常二线汽提蒸汽3900.25300常三线汽提蒸汽3900.25250常底汽提蒸汽3900.251000宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 14 页4.物料平衡 本装置的物料平衡见表4-1，年开工数按8000小时计表4-1 物料平衡油品名称切割范围收率（重）%流量备注Kg/h万吨/年原料混合原油100125000/187500100/150产品常顶气0.4500/7000.4/0.6燃料气常顶油1501215000/2250012.0/18.0石脑油常一线15023011.614500/2175011.6/17.4柴油常二线23030012.816000/2400012.8/19.2柴油常三线30035010.112625/18937.510.1/15.15柴油常压重油>35052.665750/9862552.6/78.9催化原料损失0.5625/937.50.5/0.75合计10012500/187500100/150常压拔出46.9宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 15 页5、工艺流程说明 原油约30由系统送入装置分两路送入换热网络，一路经原油-常顶油汽换热器（E-1000/1）、原油-常一线（二）换热器（E-1002/3）、原油-常二线（二）换热器（E-1004/3，4）、原油-常顶循（一）换热器（E-1001/1，2）换热至约118；另一路经原油-常顶油汽换热器（E-1000/2）、原油-常顶循（二）换热器（E-1001/3，4）、原油-常三线（二）换热器（E-1006/3，4）、原油-常一线（二）换热器（E-1002/1，2）换热至约126，两路合并经E-1007/8，9进入脱盐脱水系统。原油脱盐脱水系统采用三级交直流电脱盐工艺进行深度脱盐脱水。脱盐脱水后的原油分两路，一路经原油-常一中（二）换热器（E-1003/2，3）、原油-常二线（一）换热器（E-1004/1，2）、原油-常三线（一）换热器（E-1006/1，2）换热至192；另一路经原油-常重（四）换热器（E-1007/6，7）、原油-常一中（一）换热器（E-1003/1）、原油-常重（三）换热器（E-1007/5）换热至约205；两路合并后再经原油-常二中（二）换热器（E-1005/2，3）、原油-常重（二）换热器（E-1007/3，4）换热至232进入闪蒸塔（C-1001）。此处约10%的轻馏分和水蒸汽被闪蒸出来，闪蒸出的油汽由塔顶馏出线进入常压塔（C-1002）第28层塔板上，塔底拔头油由闪底泵（P-1002/1，2）抽出送入换热网络，经原油-常二中（一）换热器（E-1005/1）、原油-常重（一）换热器（E-1007/1，2）换热至约284后分两路进入常压炉（F-1001）加热至约355左右进入常压塔（C-1002）进行常压蒸馏。常压塔顶油气经原油-常顶油汽换热器（E1000/1,2）、常顶油汽表面蒸发湿空冷（A-1001/1-3）冷凝冷却至40，进入常顶回流及产品罐（D-1002）进行油、汽及油、水分离，冷凝油品由常顶回流及产品泵（P-1003/1,2）抽出，一部分作为常顶冷回流打回常压塔顶部，另一部分作为石脑油碱洗后送出装置，不凝油气由（D-1002）顶分出经分液后引至常压炉作燃料，D-1002排出的含油污水由泵1016/1，2抽出打入常压塔顶作注水回用，多余部分排入含油污水系统。常压塔设有三个侧线。常一线由常压塔第30和38层抽出，经汽提塔（C-1003）分馏后由常一线泵（P-1004/1，2）抽出，经换热器（E-1002/1,2、E-1002/3，4）、冷却器（E1010）换热冷却至约50送入成品罐。常二线由常压塔第22层板抽出经汽提塔（C-1003）中段汽提后再由常二线泵（P-1005/1、2）抽出，经换热器（E-1004/1，2、E-1004/3，4）、冷却器（A-1002、E-1014）换热冷却约60送入常二线精制罐（D-1016），在此常二线油通过碱洗和水洗后送出装置。常三线由常压塔第14层塔板抽出经汽提塔（C-1003）下段，然后由常三线泵（P-1006/1,2）抽出经换热器（E-1006/1.2、E-1006/3,4）、冷却器（A-1003）换热冷却至约60左右后送出装置。常压塔设三个回流。塔顶循环回流由常顶循环回流泵（P-1008/1,2）从常压塔第44层板抽出，经换热器（E-1001/1,2、E-1001/3,4）换热至约80，返回常压塔第46层塔板上。常一中回流由常一中泵（P-1009）从常压塔第30层塔板抽出，经换热器（E-1003/1、E-1003/2、-1003/3）换热至约150返回常压塔第32层塔板上.常二中回流由常二中泵（P-1010/1,2）宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 16 页从常压塔第18层塔板抽出，经换热器（E-1007/8，9、E-1005/2，3）换热至约215返回到常压塔第20层塔板上。常压重油由常底泵（P-1007/1，2）抽出经换热器（E-1007/1,2、E-1007/3，4）、E-1007/5、E-1007/6，7、E-1007/8，9)换热至约150，一路送催化装置，一路经E-1011/1,2冷至90送常渣罐。 为了减轻常压塔顶流出线及设备的腐蚀，装置设置了塔顶注中和缓蚀剂、注水设施。详见工艺管道及仪表流程图（I-B22-艺-21/416）6.设备的计算与选择 6.1 设备 6.1.1 设备设计计算 本装置的主要设备均经过了必要的工艺计算，其主要设备计算结果汇总于下列各表中： 塔类设备计算结果见“塔类计算汇总表” 冷换设备计算结果见“冷换设备计算汇总表” 容器计算结果见“容器类计算汇总表” 6.1.2 设备规格 本装置设备规格见设备规格表 6.1.3 设备特点 （1） 电脱盐罐本装置电脱盐采用具有国内先进的交直流电脱盐技术。该技术将原有的交流电脱盐的水平电极改为垂直吊挂式变极距极板，极板间电场由单一的交流电场改为交直流电场，兼顾两种电场的优点，具有脱盐脱水率高、电耗低、适应性强等优点。 （2） 常压塔采用华东理工大学专利技术导向浮阀塔板，这种塔板的阀片是长方形结构，阀片不会产生旋转，因此不致使阀片脱落，具有通量大、效率高的特点。 （3） 换热器为了有效的回收装置的余热，提高换网络的热程度，节省投资及安装费用，本装置换热器采用浮头式换热器，便于清洗，不受介质间温差的限制，可在高温高压下工作，换热效率高。 （4） 冷凝冷却器为了有效降低循环水用量及塔顶冷凝冷却系统阻力降并简化流程，常压塔顶选用了表面蒸发湿空冷器。6.1.4 设备选材 本装置加工混合原料油，该原料油属于低硫原油，且酸值也不高，因此，设备选材基本以碳钢为主。考虑实际生产中原料来源的变化因素，适应加工含硫原油的需要，设计中对易腐蚀部位的部分设备和管线材质做了适当提高。宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置塔类计算汇总表 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 17页流程编号C-1002C-1002C-1002C-1002设备名称常压塔常压塔常压塔常压塔介质名称油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽塔板（填料）形状导向浮阀导向浮阀导向浮阀导向浮阀 塔板间距600600600600 填料高度 计算 mm/段 选用 mm/段填料总高 mm 塔板数/填料段数48484848操作温度 塔顶/塔高 107/344107/344107/344107/344 操作压力（塔顶）MPa（g）0.050.050.050.05 进料板位置4层塔板上4层塔板上4层塔板上4层塔板上 计算板（段）位号4121923 该计算板（或段）气相 流量 kg/h7671542077893860166 温度 349329267237 该计算板（或段）液相 流量 kg/h72367289879138831223 温度 346316260230计算塔径 mm 采用塔径 mm3200320032003200 塔板开孔率 %4.0511.2715.8713.78 允许空塔线速 m/s 实际空塔线速 m/s0.080.310.530.44降液管面积/空塔面积 %14.39.759.759.75 塔板压降 mm 液柱/块 填料压降 mm 液柱/块介质腐蚀性 腐蚀介质名称 腐蚀介质含量 %（W） 备注宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置塔类计算汇总表 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 18 页流程编号C-1002C-1002C-1002C-1002设备名称常压塔常压塔常压塔常压塔介质名称油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽塔板（填料）形状导向浮阀导向浮阀导向浮阀导向浮阀 塔板间距600600600600 填料高度 计算 mm/段 选用 mm/段填料总高 mm 塔板数/填料段数48484848操作温度 塔顶/塔高 107/344107/344107/344107/344 操作压力（塔顶）MPa（g）0.050.050.050.05 进料板位置4层塔板上4层塔板上4层塔板上4层塔板上 计算板（段）位号31354548 该计算板（或段）气相 流量 kg/h65011432164479225893 温度 207172137119 该计算板（或段）液相 流量 kg/h9315926281774388486 温度 200163132107计算塔径 mm 采用塔径 mm3200320032003200 塔板开孔率 %13.7811.2711.278.19 允许空塔线速 m/s 实际空塔线速 m/s0.490.370.400.27降液管面积/空塔面积 %9.759.759.759.75 塔板压降 mm 液柱/块 填料压降 mm 液柱/块介质腐蚀性 腐蚀介质名称 腐蚀介质含量 %（W） 备注宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司） 说 明 书 编号：珠海-0823-艺-31/明珠海宝塔石化有限公司烯烃项目一期工程150×104t/a原料预处理装置塔类计算汇总表 设计阶段：施工图 日 期：2009年7月共 40 页 第 19页流程编号C-1003C-1003C-1003设备名称常压汽提塔上段常压汽提塔中段常压汽提塔下段介质名称油、油汽油、油汽、水蒸汽油、油汽、水蒸汽塔板（填料）形状导向浮阀导向浮阀导向浮阀 塔板间距500500500 填料高度 计算 mm/段 选用 mm/段填料总高 mm 塔板数/填料段数866操作温度 塔顶/塔高 180/191240/226320/302 操作压力（塔顶）MPa（g）0.060.0680.074 进料板位置20126 计算板（段）位号20126 该计算板（或段）气相 流量 kg/h1259291015200 温度 178231310 该计算板（或段）液相 流量 kg/h1575917560152200 温度 172237316计算塔径 mm 采用塔径 mm120012001200 塔板开孔率