化工课程设计(原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计).doc
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1、广东石油化工学院课程设计 520万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计 学院: 专业: 班级: 学生: 学号: 指导教师: 完成时间: 年 月 日至 年 月 日广东石油化工学院 化学工程与工艺 专业 设 计 任 务 书 1.设计题目: 520 万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计 2. 学生完成全部设计之期限: 2014 年 11 月 12 日 3. 设计之原始数据: (另给) 4. 计算及说明部分内容: (设计应包括的项目) 一、总论 1概述;2文献综述;3设计任务依据;4主要原材料;5其他 二、工艺流程设计 1. 原料油性质及产品性质;2. 工艺流程;3. 塔器结构;4环保措施 三、
2、常压蒸馏塔工艺计算 1. 工艺参数计算;2. 操作条件的确定;3. 蒸馏塔各点温度核算; 4. 蒸馏塔汽液负荷计算 四、常压蒸馏塔尺寸计算 1. 塔径计算;2. 塔高计算 五、常压蒸馏塔水力学计算 六、车间布置设计 1. 车间平面布置方案;2. 车间平面布置图;3. 常压蒸馏塔装配图 七、参考资料 5. 绘图部分内容: (明确说明必绘之图) (1) 原油常减压蒸馏装置工艺流程图 (2) 主要塔器图 (3) 常压蒸馏塔汽液负荷分布图 (4) 常压蒸馏塔装配图 6. 发出日期: 2011 年 11 月 7 日 设计指导教师: 完成任务日期: 年 月 10 日 学 生 签 名: 化学工程与工艺课程设
3、计520万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计基础数据一. 原油的一般性质阿曼原油,= 0.8552;特性因数 K=12.2 含硫石蜡-中间基原油二. 原油实沸点蒸馏数据 表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1HK601.451.459200-2202.8522.1017360-3952.9645.39260-802.063.5110220-2301.3323.4318395-4256.6051.99380-1002.245.7511230-2502.2825.7119425-4402.8754.864100-12
4、02.288.0312250-2753.5129.2220440-4603.4858.345120-1453.8411.8713275-3003.5132.7321460-4803.0961.436145-1602.0013.8714300-3203.4236.1522480-5002.6964.127160-1802.8716.7415320-3403.2839.4323500-5202.4866.608180-2002.5119.2516340-3603.0042.4324520-5402.9369.5325540+30.47100三. 产品方案及产品性质表3 产 品 产 率 及 其 性
5、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9.760.7010-627487104117132常顶油初1303.930.71423080108115127138147航空煤油13023013.090.7840147167183200219244264轻 柴 油23032016.100.8206228260278292306330349重 柴 油3203503.810.8450244297333345356381402常四线3504204.720.8623295313366398408434497重 油42048.590.920
6、0四. 设计处理量: 250+学号10万吨/年, 开工:8000小时/年。五. 汽提水蒸汽采用过热水蒸汽: 420, 0.4MPa(表) 六. 可采用二段汽化流程,设3个中段循环回流; 过汽化油为24(重)。七原油平衡蒸发数据(由产品体积收率数据代替原油实沸蒸馏数据换算).目录第一章总论11.1 概述11.1.1 设计基础11.1.2 设计方案21.1.3 生产规模21.1.4 工艺技术路线21.1.5 工艺技术特点31.2 文献综述:常减压蒸馏技术现状31.2.1 国外蒸馏装置技术现状及发展趋势31.2.2 国内蒸馏装置技术现状41.3 课程设计任书51.4 主要原材料51.5 其他61.5
7、.1 “三废”综合利用61.5.2 交通运输及综合利用61.5.3 节能措施6第二章 工艺流程设计72.1 原料油性质及产品性质72.1.1 原油的一般性质72.1.2 原料油处理量72.1.3 原油实沸点蒸馏数据72.1.4 原油平衡蒸发数据82.1.5 产品性质82.2 工艺流程82.2.1 工艺流程82.3 塔器结构102.4 环保措施112.4.1 污染源分析112.4.2 废气处理122.4.3 废水处理122.4.4 噪声防护13第三章 常压蒸馏塔工艺设计143.1 工艺参数计算143.1.1 体积平均沸点143.1.2 恩氏蒸馏90%10%斜率153.1.3 立方平均沸点153.
8、1.4 中平均沸点153.1.5 特性因数163.1.6 相对分子质量:163.1.7 平衡蒸发温度163.1.8 临界温度和临界压力173.1.9 焦点温度和焦点压力173.2 原油和产品的有关性质参数计算汇总173.3 操作条件的确定183.3.1 汽提蒸汽用量183.3.2 塔板型式和塔板数193.3.3 操作压力213.3.4 汽化段温度213.3.5 塔底温度243.3.6 塔顶及各侧线温度的假设与回流热分配243.4 蒸馏塔各点温度核算253.4.1 重柴油抽出板(第34块)温度校核253.4.2 轻柴油抽出板和航空煤油抽出板温度263.4.3 塔顶温度的校正273.5 全塔汽、液
9、负荷分布图28第四章 常压蒸馏塔尺寸计算294.1 塔的直径的计算294.1.1 塔径的初算294.1.2 计算适宜的气速Wa304.1.3 计算气相空间截面积304.1.4 降液管内流体流速, Vd314.1.5 计算降液管面积314.1.6 塔横截面积Ft的计算314.1.7 采用的塔径D及空塔气速W314.2 塔高的计算324.3 塔板布置, 浮阀、溢流堰及降液管的计算324.3.1 浮阀型式324.3.2 临界阀孔流速324.3.3 开孔率334.4 浮阀数334.5 溢流堰及降液管的决定334.5.1 降液管334.5.2 溢流堰334.5.3 进口受液盘334.5.4 进口堰344
10、.5.5 降液管停留时间344.5.6 降液管内流体流速, Vd344.5.7 降液管底缘距塔板的高度34第五章 常压蒸馏塔水力计算355.1 塔板总压力降355.1.1 干板压力降Pd355.1.2 表面张力的压力降Po355.1.3 气体通过塔板上液层的压力降PL355.1.4 气体通过一块塔板的总压力降Pt355.2 雾沫夹带365.3 泄漏365.4 淹塔375.5 降液管超负荷375.6 适宜操作区和操作线385.6.1 雾沫夹带量线385.6.2 淹塔界线385.6.3 降液管超负荷界线395.6.4 泄漏线395.6.5 液相负荷下限线405.6.6 操作线405.6.7 适宜操
11、作区和操作线40第六章 车间布置图416.1 车间平面布置方案416.2 车间平面布置图426.2.1 工艺条件426.2.2 安全性426.2.3 经济性426.3 常压蒸汽塔装配图43第七章 参考文献43第一章 总论1.1 概述1.1.1 设计基础原油在常压条件下呈液态的复杂的烃类混合物。原油是一种主要由碳氢化沸点从常温到500度以上,分子结构也是多种多样合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物,相对分子质量从几十到几千。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。对许多原油来说,它的各项性质
12、指标间往往存在着利弊交错、优劣共存的现象,这样就需要对原油进行分析评价。人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性,以及经济效益等诸方面的分析、制订合理的加工方案。石油不能直接作汽车、飞机、轮船等交通运输工具发动机的燃料,必须经过各种加工过程,才能获得符合质量要求的各种石油产品。人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性,以及经济效益等诸方面的分析、制订合理的加工方案。原油常减压蒸馏是常用基本的加工方案。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
13、会发展中具有极其重要的地位和作用。石油炼制加工方案,主要根据其特性、市场需要、经济效益、投资力度等因素决定。石油炼制加工方案大体可以分为三种类型:(1)燃料型 主要产品是用燃料的石油产品。除了生产部分重油燃料油外,减压馏分油和减压渣油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,还生产化工原料和化工产品。原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。因原油性质不同,这些馏分有的可直接作为产品,有的需要进行精制或加工。将常压塔底油进行减压蒸馏,等到的馏分视其原油
14、性质或加工方案不同,可以作裂化(热裂化、催化裂化、加氢裂化等)原料或润滑油原料油原料,也可以作为乙烯裂解原料。减压塔底油可作为燃料油、沥青、焦化或其它渣油加工(溶剂脱沥青、渣油催化裂化、渣油加氢裂化等)的原料。1.1.2 设计方案设计一套年处理量为510万吨阿曼原油加工装置,由于原料中轻组分不多,所以原油蒸馏装置采用二段汽化,设计常压塔,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。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
15、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。1.1.3 生产规模规模原油处理量520万吨/年。按年开工8000小时计,即处理量为650000kg/h。1.1.4 工艺技术路线阿曼原油属于含硫石蜡-中间基原油。煤油具有相当好的挥发性能,比较高的闪点,适宜的粘度等特性,是一种优良的有机溶剂,有着广泛的应用前景,但是,直馏煤油和一般的加氢煤油芳烃含量都较量,氮的非烃化合物也很多,致使在使用过程中,不仅使人感到有不舒服的臭味,还对人体有害
16、。在应用上,煤油馏分除用作喷气燃料、特种溶剂油、灯用煤油以外,还有很大一部分作为铝轧油基础油使用。由于铝轧制在冷却、润滑和改善铝制品表面光洁度等方面都极其重要的作用,因此,随着铝加工业的迅猛发展,铝轧制油的用量越来越大。铝轧制油除应用具有馏分范围窄、饱和烃含量高、闪点高的特点外,还要求具有较低的硫含量和芳烃含量。煤油加氢工艺是生产高档铝轧制油最有效的工艺手段,该工艺主要是对其进行深度脱硫、脱氮和脱芳烃。采用加氢法生产无味煤油、铝轧制油,有着其它方法无法比拟的优点。首先是产品质量好,收率高,其中产品芳烃含量小于0.1%;其次是不产生酸渣、碱渣等污染物,属于环境友好工艺。特种油品精馏与一般的炼油装
17、置不同,馏分窄分馏精度要求高,产品的种类繁多,生产操作完全由市场决定,操作灵活要求非常高,根据产品方案要求,分馏部分采用双分馏塔多侧线抽出,其中第二分馏塔为减压操作,满足不同产品分割及质量要求。1.1.5 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。1.2 文献综述:常减压蒸馏技术现状1.2.1 国外蒸馏装置技术现状及发展趋势由于原油进
18、入炼油厂后必须首先进入常减压装置进行一次加工,因此炼油厂的加工能力一般用原油常减压蒸馏装置的加工能力来表示,因此时间原油加工的能力基本上就是世界常压蒸馏装置的加工能力。21世纪炼油技术的发展将呈现这样一些特点:提高石油产品质量,减少产品排放污染;环境保护继续推动炼油工艺技术发展;重油深加工、催化等技术都将有新的提高。今后二三十年,炼油工艺将围绕不断满足新配方汽油和低硫、低芳烃柴油等清洁燃料标准进行开发创新。30年后,如果燃料电池,特别是氢燃料电池能够广泛应用,炼油厂的功能及结构将会发生重大变化。其中的重点发展方向是:(1)发展深度加工,优化资源利用,提高资源利用率;(2)采用清洁技术,生产清洁
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