3.5mta长庆原油常压蒸馏装置工艺设计.doc
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1、 目 录 1绪论11.1 课题的意义11.2国内外研究现状21.3设计依据51.4 设计加工能力61.5 装置特点61.6工艺流程简述62 原油加工方案的确定72.1 概述72.2 设计依据72.3 设计能力82.4 装置特点82.5 加工方案83 常压塔工艺计算143.1油品性质参数的计算143.2 油品性质参数计算结果汇总173.3 闪蒸塔的工艺设计计算184 常压塔工艺设计214.1 产品收率和物料平衡224.2 常压塔操作条件确定224.3 全塔气液相负荷314.4 塔板水力学计算465 管式加热炉的工艺设计575.1 概述575.2 原始数据575.3 加热炉总热负荷575.4 燃烧
2、过程计算585.5 全炉热平衡605.6 辐射段的计算615.7 对流室计算665.8 炉管内压力降725.9 烟囱的设计计算75设计体会与心得80参考文献81致谢82 1绪论1.1 课题的意义 石油是沸程极宽的复杂烃类混合物1。通过原油的蒸馏可以按所制定的产品方案将其分割成直馏汽油、煤油、轻柴油或重柴油馏分及各种润滑油馏分和渣油等2。原油蒸馏是石油加工中第一道不可少的工序,故通常称原油蒸馏为一次加工,其他加工工序则称为二次加工3,随着石油资源的日益减少,原油加工过程的首要任务就是高效、合理的提高常减压蒸馏装置的馏分油收率。 原油的一次加工能力即原油蒸馏装置的处理能力,常被视为一个国家炼油工业
3、发展水平的标志。截至2008年年底,我国原油加工能力为4.2亿t/a,占世界炼油总能力42.8亿t的10%;我国原油加工量3.42亿t,占世界炼油加工量的7%,居世界第二位(仅次于美国);我国炼厂总数(大中型)为53座,占世界总数655座的8%,其中,镇海炼厂位居世界排名第十七位4。世界石油炼制行业中越来越激烈的竞争导致了当今的炼油装置日趋集约化和大型化。随着炼厂规模的扩大,单套蒸馏装置的加工规模也日益大型化。但是我国的蒸馏装置规模小,总体技术水平与国外水平相比,在处理能力、产品质量和拔出率方面有较大的差距。近几年,随着我国炼油工业的发展,为缩短与世界炼油厂的差距,我国新建蒸馏装置正向大型化方
4、向发展5。 本设计主要是依据长庆混合原油评价报告、国家成品油有关标准和市场供需情况,确定原油加工方案,进行原油常压蒸馏的工艺设计。它的意义在于,通过常压蒸馏对原油的处理,可以按所指定的产品方案将原油分割得到汽油、煤油、轻柴油、重柴油馏分以及重油馏分等。可以减少渣油量,提高原油总拔出率。不仅能获得更多的轻质油品,也可为二次加工、三次加工提供更多的原料油。1.2国内外研究现状 原油蒸馏作为一次加工在石油加工中占有重要地位。炼厂一般是依次使用常压和减压的方法,将原油按照沸程切割成不同的馏分。人们将既采用了常压蒸馏又采用了减压蒸馏的原油蒸馏装置通常称为常减压蒸馏1。常减压蒸馏过程经过一百多年的发展,已
5、成为一个比较完整成熟的工艺。目前,国内外大致都是采用由初馏塔、常压塔、减压塔,常压炉、减压炉组成的三塔两炉工艺流程6。1.2.1国内蒸馏装置研究现状 国内常压蒸馏技术近年来有很大发展,在改进加工流程,提高设备效率,降低能耗,提高产品质量方面做了大量的开发性工作,常压蒸馏装置的平均能耗已达到世界先进水平。 原油是非常复杂的混合物,要从原油中提炼各种燃料、润滑油及其它产品,就需要对原油进行馏分的切割。近年来国内主要的工艺有设置初馏塔、多产柴油技术、电脱盐技术和塔内件7。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,但尚未有40%的装置常顶与常一线恩氏蒸馏馏程重叠超过
6、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258。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挥发及中质 润滑油馏分的残炭、颜色和安定性等方面存在较大的差距。 我国常压蒸馏装置发展趋势是逐渐呈现规模大型化,原油加工品种多样化,生产操作智能化等趋势,技术水平有了较大的提高。1.2.2国外蒸馏装置技术现状及发展趋势 常压蒸馏装置是一个工艺成熟的装置,技术进步大多是在工艺加工流程、设备结构及优化操作等方面,在满足生产方案、产品质量的前提下获得较高拔出率及较低的能耗,主要的技术进展有设备革新、窄点技术的应用和电脱盐技术7。 炼油厂的
7、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。现在最大的单套蒸馏装置处理量为 15Mt/a9。 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Howe-Beaket二公司的专利技术较为先进。Howe-Beaket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K
8、och-Glitcsh、Sulzer和Norton为代表,拥有较先进的专利技术,公司开发出了SuperFRACV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7。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 油基础油也基本满足窄馏分、浅颜色。国外炼油厂蒸馏装置的大型化提高了劳动生产率和经济效益,降低了能耗和物耗10。3.5Mt/a 长庆原油常压蒸馏装置工
9、艺设计摘要:根据长庆混合原油评价报告,确定其加工方案为燃料-化工型,装置采用闪蒸塔、常压塔。本设计主要对闪蒸塔、常压塔及加热炉进行了工艺设计计算,其中,闪蒸塔塔径为2.5m;常压塔采用32层F1型双溢流浮阀塔盘,塔径为5.4m,塔高为29.2m,塔顶设塔顶回流,塔侧采用两个中段循环回流。加热炉采用两个立式圆筒炉并联运行,辐射室高13m,节圆直径6.11m;对流室长5.31m,宽2.562m,高3.8m;烟囱高15m。计算结果表明,本装置能够在设计的负荷范围内正常操作和运行,说明本设计是合理可行的。关键词:闪蒸塔;常压塔;加热炉;工艺计算The Design of 3.0Mt/a Atmosph
10、eric Distillation unit of Ansai crude OilAbstract: Based on the evaluation results of Changqing oil,it was determined that the processing plan was the type of fule-chemical. The unit included the flash tower, atmospheric tower. And this text mainly designed flash tower, atmospheric tower and the fur
11、nace. The flash tower its diameter was 2.5 m high.The atmospheric tower was seted 32 layers double-flow trays with the type of F-1 valve and was 29.2m high.Its diameter was 5.2m and seted reflux at the top of the tower and two intermediate circulating reflux. The furnace adopted vertical cylindrical
12、 type heater,and the radial chamber was 13m high and the pitch diameter was 6.11m. The convection chamber of the furnace was 5.31m long, 2.562m wide and 3.8m high.Its chimney was 15m high. The result indicated that the unit could normally been operated and run with the range designed, which confirme
13、d the unit was feasible. In addition, the technological principle flow chart for this unit was drawn.Keywords: flash tower; atmospheric tower;Furnace; Technology calculation1.3设计依据本次3.5Mt/a长庆原油常压蒸馏装置工艺设计的依据是:(1) 西安石油大学化学化工学院化工教研室下发的毕业设计任务书。(2) 长庆安塞混合原油综合评价。(3) 中华人民共和国行业标准“管式加热炉技术规定”(ZB E97 00290)。(4
14、) 中华人民共和国石油天然气行业标准“石油工程制图标准”(SYJ391)。(5) 中国石油化工总公司标准“炼油装置工艺设计技术规定”(SYJ1076)。1.4 设计加工能力(1) 处理量:3.5Mt/a。(2) 年开工时间:8000h。1.5 装置特点(1)本装置设有闪蒸塔,常压塔,常压加热炉。常压塔采用高效F1型双溢流浮阀塔盘。主要产品为重整原料、3#航煤馏分、-35#轻柴馏分、0#柴油馏分,常压渣油。(2)常压渣油直接作为催化裂化的原料。(3)常压塔顶采用两级冷凝冷却以减少传热面积及循环水的消耗。(4)常一线采用再沸器汽提技术,以防止航煤带水,冰点升高。常二线、常三线和塔底采用水蒸汽汽提。
15、1.6工艺流程简述(1) 原油换热和脱盐原油(45左右)由原油罐区经泵泵入装置,在泵口注入一定量的新鲜水和破乳剂,换热至130左右并流进入原油一、二级电脱盐罐,脱盐脱水后(3mg/L,0.01%)分两路,一路换热至210进入闪蒸塔,另一路经常压加热炉对流段再换热至220进入闪蒸塔。(2) 闪蒸塔系统原油(210,0.2MPa)进入闪蒸塔进行闪蒸,闪顶油(206,0.2MPa)进入常压塔第15层塔板,闪底油(207,0.2MPa)进入常压塔第29层塔板。(3) 常压蒸馏闪底油经换热器换热换热至280进入常压炉对流室下段,加热至296入辐射室加热至360经转油线进入常压塔第29层板(350,0.1
16、71MPa)进行分馏。塔顶油气(120,0.157MPa),经空冷器冷凝至60分为两部分,一部分作为热回流(60)返回塔顶;另一部分经冷却后(40)进产品罐作为重整原料出装置。航空煤油由常压塔第9层(150,0.161MPa)抽出,进入再沸器换热,轻组分返回第8层上。常一线油品汽提后经抽出换热精制后作为航空煤油装置。常二线由常压塔第17层(228,0.165MPa)抽出,进入常二线汽提塔,轻组分返回常压塔第16层上,其余组分由常二线泵抽出换热、酸碱精制后作为-10#柴油出装置。常三线由常压塔第25层(284,0.169MPa)抽出,进入常三线汽提塔,轻组分返回常压塔第24层上,其余组分由常三线
17、抽出换热、酸碱精制后作为0#柴油出装置。常压渣油(343,0.171MPa)进减压装置进行再分馏。常压塔第一中段回流从常压塔第13层(195,0.163MPa)抽出,换热后打回常压塔第11层上。常压塔第二中段回流从常压塔第21层(251,0.167MPa)抽出,换热后打回常压塔第19层上。(4) 加热炉由于处理量较大,热负荷较高,采用双圆筒加热炉并联,以避免炉膛较空,炉管沿长度受热不均,热效率低等缺点。为了综合利用烟气余热,对流室采用三段换热下段与闪底油换热,中段与水蒸气换热,上段与冷原油换热。 2 原油加工方案的确定2.1 概述2.2 设计依据3.5Mt/a长庆马岭混合原油常压蒸馏装置工艺设
18、计的依据是:(1)根据西安石油大学化学化工学院下发的毕业设计任务书。(2)长庆马岭混合油评价报告。2.3 设计能力(1)处理量: 3.5Mt/a(2)年开工时间: 8000h2.4 装置特点(1)本装置设有闪蒸塔,常压塔,常压加热炉。常压塔采用高效浮阀塔盘。主要产品为重整原料,航煤馏分,轻柴馏分1,轻柴馏分2,同时还有常压渣油。(2)常压渣油直接作为减压蒸馏的原料。(3)加热炉设空气预热器,降低排烟温度,提高加热炉效率.。(4)采用空冷器减少循环水消耗。2.5 加工方案2.5.1 长庆马岭原油的一般性质表1是原油的一般性质,由表1数据可见,该原油的密度为0.8581g/cm3,金属镍含量为1.
19、8ppm,残炭值为2.2%,沥青质含量为0.8%,硫含量为0.14%,小于300馏分收率为38%,根据关键组分分类(见表2),该原油属于中间基原油。表1马岭原油性质分析分析项目性质分析项目性质凝固点23Vppm0.49闪点(闭)31Nappm9.72酸值mgKOH/g0.096Cappm3.25盐含量 mgNaCl/g14Nippm1.8残炭w%2.2115V%5.0粘度mm2/s 506.805125V%7.0水份w%0135V%9.0含蜡量w%19.58155V%12.0APIo32.6175V%15.0比重d4200.8581205V%19.8Sw%0.14225V%22.0硅胶胶质w%
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