【正文】 ........................................................................................ 39 常壓塔塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 ................................................................................. 41 8 設(shè)計(jì)體會(huì)與心得 ..................................................... 42 參考文獻(xiàn) .............................................................. 43 致謝 .................................................................. 44 西安石油大學(xué)高職畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒論 設(shè)計(jì)依據(jù) 本次 ： （ 1） 根據(jù)西安石油大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。 （ 2） 青海 原油評(píng)價(jià)報(bào)告。 設(shè)計(jì)能力 （ 1） 處理量： （ 2） 年開工時(shí)間： 8000h 裝置特點(diǎn) （ 1） 本裝置設(shè)有閃蒸塔 ， 常壓塔 。 常壓塔 采用高效浮閥塔盤 。 主要產(chǎn)品為重整料 ，煤油， 輕柴餾分 ， 重柴餾分 ， 同時(shí)還有常壓渣油 。 （ 2） 常壓渣油直接作為減壓蒸餾的原料。 （ 3） 采用空冷器減少循環(huán)水消耗。 工藝流程簡述 原油（ 45℃ 左右）由罐區(qū)泵入裝置。在泵入口處注入水和破乳劑換熱至 120℃ 左右進(jìn)入一、二級(jí)電脫鹽罐，脫鹽脫水后（ ≮ 3mg/L ， ≮ %）經(jīng)換熱至 270℃ 進(jìn)入閃蒸塔，進(jìn)行閃蒸。閃頂油（ t=268℃ ， P=）直接進(jìn)入常壓塔第 17 層塔板（ t=267℃ P=） ，進(jìn)行分餾。閃底油（ t=265℃ ， P=）經(jīng)換熱器進(jìn)行換熱至 290℃ ，進(jìn)常壓爐對(duì)流室下段加熱至 ℃ 入輻射室加熱至 365℃ 經(jīng)轉(zhuǎn)油線進(jìn)入常壓塔第 32 層塔板（ t=℃ ， P=）上進(jìn)行分餾。 塔頂油氣（ t=195℃ ， P=）經(jīng)二級(jí)冷卻器冷卻，一路作冷回流（ 60℃ ）返回塔頂，另一路作催化重整原料出裝置。 常壓塔有三個(gè)側(cè)線抽出 ： 一線由第 9 層 (t=195℃ ， P=)抽出，換熱后經(jīng)精制作為 20 輕柴油 出裝置。 二線由第 19 層 (t=255℃ ， P=)抽出，換熱后 經(jīng)精制 作為 10 號(hào)柴油出裝置。 三線由第 29 層 (t=315℃ ， P=)抽出，換熱后 經(jīng)精制 作為 變壓器油 出裝置。 第一中段回流由第 13 層抽出返回第 11 層，第二中段回流由第 23 層抽出返回第21 層。 塔底重油 (t=℃ ， P=)經(jīng)換熱 一部分 進(jìn)入減壓塔進(jìn)行分餾。 另一部分進(jìn)入催化裂化。 原油蒸餾概況 及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 原油蒸餾概況 （ 1)原油初餾原油經(jīng)過換熱，溫度達(dá)到 80～ 120℃左右進(jìn)行脫鹽、脫水（一般要求含鹽小于 10mg/L，含水小于 %），再經(jīng)換熱至 210～ 250℃，此時(shí)較輕的組分 已經(jīng)西安石油大學(xué)高職畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 氣化，氣液混合物一同進(jìn)入初餾塔，塔頂分出輕汽油餾分，塔底為拔頭原油 。 (2)常壓蒸餾拔頭原油經(jīng)過換熱、常壓爐加熱至 360～ 370℃，油氣混合物一同進(jìn)入常壓 塔（塔頂壓力約為 130～ 170KPa）進(jìn)行精餾，從塔頂分出汽油餾分或重整餾分，從側(cè)線引出煤油、輕柴油和重柴油餾分，塔底是沸點(diǎn)高于 350℃的常壓渣油。常壓蒸餾的主要作用是從原油中分離出沸點(diǎn)小于 350℃的輕質(zhì)餾分油 (3)減壓蒸餾常壓渣油經(jīng)過減壓爐加熱至 390～ 400℃后進(jìn)入減壓塔，塔頂壓力一般為 1～ 5KPa。減壓塔頂一般不出產(chǎn)品或者出少量產(chǎn)品（減頂油 ），各減壓餾分油從側(cè)線抽出，塔底是常壓沸點(diǎn)高于 500℃的減壓渣油，集中了原油中絕大部分的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。減壓蒸餾的主要作用是從常壓渣油中分離出沸點(diǎn)低于 500℃的重質(zhì)餾分油和減壓渣油 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 作為當(dāng)代工業(yè)應(yīng)用最廣的分離技術(shù) , 目前已具有相當(dāng)成熟的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與一定的基礎(chǔ)理論研究 , 并發(fā)展出了以蒸餾為基礎(chǔ)的許多新型復(fù)合傳質(zhì)分離技術(shù)。隨著石油化工、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境化工等領(lǐng)域的不斷發(fā)展和興起 , 使得蒸餾分離過程的大處理量、連續(xù)化操作優(yōu)勢得以充分發(fā)揮 , 但是作為高能耗的分離過程 , 在大型工業(yè)化生產(chǎn)過程 中無法避免地遇到產(chǎn)品的高純度與高能耗的矛盾。所以 , 在產(chǎn)品達(dá)到高純分離的同時(shí)又能減低能耗就成為蒸餾學(xué)科和工程研究開發(fā)的主要目標(biāo)。蒸餾分離技術(shù)較早已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn) , 蒸餾學(xué)科的發(fā)展也具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。蒸餾傳質(zhì)分離過程具有極高的復(fù)雜性 , 它涉及塔板 ( 或填料表面 ) 上氣液兩相流動(dòng)的相互影響、氣泡表面流型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化、穿越氣液界面的質(zhì)量和熱量傳遞之間的相互耦合 [ 3, 4] 、氣泡的聚并和分裂與塔板流動(dòng)、氣泡表面流型的變化以及界面?zhèn)髻|(zhì)和傳熱等的密切關(guān)聯(lián)等 , 但是 , 至今關(guān)于氣液兩相界面相變傳質(zhì)和傳熱及氣泡群 傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)規(guī)律仍處于宏觀的和熱力學(xué)平衡水平上的研究 , 尚未發(fā)展出能夠比較準(zhǔn)確表示過程傳遞的理論預(yù)測方法。例如塔板效率或傳質(zhì)系數(shù)的確定仍需要經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式或?qū)嶒?yàn)測定 , 從而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)較大及設(shè)備和能量的很大浪費(fèi)。所以說 , 從總體上看蒸餾學(xué)科目前仍然處于半經(jīng)驗(yàn)階段。造成蒸餾學(xué)科理論研究滯后于實(shí)際應(yīng)用的主要原因 , 一是過程本身的復(fù)雜性 , 二是理論和實(shí)驗(yàn)研究手段的不充分。如過去一直采用穩(wěn)態(tài) ( 或擬穩(wěn)態(tài) ) 和熱力學(xué)平衡級(jí)的方法 , 對(duì)于過程中涉及界面的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)行為 [ 5, 6] 、氣泡聚并和分裂與過程傳遞和流動(dòng)相 關(guān)的本質(zhì)等機(jī)理研究不夠深入 。 此外 ,現(xiàn)有的測試手段無法進(jìn)行氣液兩相傳遞和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的動(dòng)態(tài)跟蹤測定。所以需要采用新的理論研究方法 , 以系統(tǒng)內(nèi)氣液兩相傳遞和流動(dòng)的個(gè)動(dòng)態(tài)變化觀點(diǎn) , 從根本上對(duì)過程傳遞機(jī)理加以認(rèn)識(shí) , 由此發(fā)展非線性、非平衡的傳質(zhì)理論 , 以此為指導(dǎo)進(jìn)行蒸餾單元操作設(shè)備的工程設(shè)計(jì)、分離過程強(qiáng)化和以蒸餾為基礎(chǔ)發(fā)展高效復(fù)合傳質(zhì)過程。 西安石油大學(xué)高職畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 青?；旌显臀镄约霸u(píng)價(jià) 青?；旌显偷囊话阈再|(zhì) 表 21 青海混 合 原油的 一 般性質(zhì) 性 質(zhì) 實(shí) 測值 性 質(zhì) 實(shí) 測值 相對(duì)密 度 指數(shù) A P I176。 33. 9 密度 ρ20 , kg /m 851. 6 50 ℃ 粘度 , mm2 / s 47. 8 凝點(diǎn) , ℃ + 34 閃點(diǎn) (閉 口 ) , ℃ 44 酸 值 , m gKOH / g 0. 23 特 性 因數(shù) K 12. 5 水 含 量 , w , % 0. 04 殘?zhí)? , w , % 3. 424 灰分 , w , % 0. 008 蠟 , w , % 25. 13 膠質(zhì) , w , % 9. 90 瀝 青 質(zhì) , w , % 0. 80 元素 分 析 A s, w , % 3 10 6 S, w , % 0. 32 N , w , % 0. 20 金屬含量 ,μg / g Fe 2. 43 N i 7. 66 Cu 0. 30 V 0. 19 餾程 , ℃ 初餾點(diǎn) 68 5% 136 10% 167 15% 198 20% 238 25% 260 30% 284 % 300 青 海混合原 油 的一般 性質(zhì) 見 表 21。 該 原 油凝固 點(diǎn) 西安石油大學(xué)高職畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 高 、含蠟量高 、密 度 指數(shù)及特 性 因數(shù)大 、硫含量低 ,反映 出一 般 石蠟基原 油 的特點(diǎn) 。 混 合原油的 關(guān) 鍵餾分分析 結(jié)果 見 表 22 , 由 此 可 見 該 原 油 確 系 低 硫 石 蠟 基 原 油 。 該原油 300 ℃ 前 輕 質(zhì)油收 率 28. 3 % (見 圖 21 ) ,屬中 質(zhì) 原油 。 混合原油 灰 分含量低 ,重金 屬 含量不高 ,氮含量 較低 ,適宜 于 生產(chǎn)重整 原 料和催化 裂 化原料 。 表 22 青海 混 合原油 關(guān) 鍵餾分 分 析 性 質(zhì) 第 一 關(guān)鍵餾分 第 二 關(guān)鍵餾分 A P I176。 K 43. 3 122 125 2. 2 混合 原 油實(shí)沸點(diǎn) 蒸 餾及窄餾 分 性 青海 混合 原 油 各 窄 餾 分 收 率 和 性 質(zhì) 見 表 23 , 圖 21 是原 油 實(shí)沸點(diǎn)蒸 餾 及窄 餾 分 的主 要性 質(zhì)曲 線 。 由 表 23 和圖 21 可 看 出 ,實(shí) 沸 點(diǎn) 蒸 餾 的 初 餾點(diǎn) 只 有 30 ℃ , 說 明 該原 油含有 C4 的 輕 烴 。 初 餾 點(diǎn)至 200 ℃ 直餾汽 油 收 率 13. 91 % 。 200 ℃～ 300 ℃ 輕 柴油 餾分 收 率 14. 39 % 。300 ℃ 前 輕 質(zhì) 油 收 率 28. 3 % 。 300 ℃ ～ 350 ℃ 柴 油 餾 分 收率 10. 83 % 。 350 ℃ 前 餾分 收 率 39. 13 % 。 中 性油 原 料占 原 油 43. 7 % , 500 ℃ 前餾分 總 拔出率 70. 63 %。 西安石油大學(xué)高職畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 3 D 表 23 青?；?合 原油實(shí) 沸 點(diǎn)蒸餾每 20 ℃ 餾 分收率 及 性質(zhì) 沸 點(diǎn) 范 圍 , ℃ 性質(zhì) BP~ 60~ 80~ 100~ 120~ 140~ 160~ 180~ 200~ 210~ 230~ 250~ 270~ 290~ 310~ 330~ 350~ 370~ 390~ 410~ 430~ 60 80 100 120 140 160 180 200 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 各 餾分收率 , %0. 54 1. 26 1. 54 2. 05 2. 50 1. 94 2. 32 1. 76 0. 79 2. 48 2. 62 3. 37 3. 25 4. 30 4. 70 3. 71 4. 00 3. 85 4. 53 9. 00 8. 42 累 計(jì)收率 , % 0. 54 1. 80 3. 34 5. 39 7. 89 9. 83 12. 15 13. 91 14. 70 17. 18 19. 80 23. 17 26. 42 30. 72 35. 42 39. 13 43. 13 46. 98 51. 51 60. 51 68. 93 ρ20, g / cm 0. 6830 0. 7014 0. 7240 0. 7358 0. 7514 0. 7630 0. 7726 0. 7823 0. 7941 0. 8012 0. 8017 0. 8049 0. 8075 0. 8091 0. 8163 0. 8257 0. 8346 0. 8399 0. 8475 0. 8575 0. 8652 特 性因數(shù) K 11. 80 12. 27 12. 11 12. 10 12. 01 12. 00 12. 00 12. 00 12. 00 11. 98 12. 10 12. 17 12. 28 12. 45 12. 45 12. 50 12. 49 12. 50 12. 45 12. 45 12. 41 粘 度 , mm 2 / s ν20 0. 517 0. 567 0. 721 0. 819 0. 914 1. 163 1. 374 1. 726 2. 045 2. 220 2. 927 3. 750 4. 992 6. 837 9. 135 ν50 1. 183 1. 311 1. 388 1. 742 2. 088 2. 620 3. 282 4. 170 5. 388 7. 735 8. 965 11. 795 17. 820 24. 745 ν100 0. 819 0. 946 1. 125 1. 306 1. 516 1. 807 2. 241 2. 905 3. 180 3. 850 5. 101 6. 160 凝 點(diǎn) , ℃ 28 16 10 1 9