【正文】 化 工 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 600 萬噸 /年大慶原油常減壓蒸餾裝置常壓塔工藝設(shè)計(jì) 學(xué)校名稱 ： 廣 東 石 油 化 工 學(xué) 院 專業(yè)名稱 ： 化 學(xué) 工 程 與 工 藝 班 別 ： 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時(shí)間 ： 2020 年 02月 01 日至 2020 年 10 月 25 日 廣東石油化工學(xué)院 化工與環(huán)境工程學(xué)院 1 目 錄 第一章：總論……………………………………………………………………… 3 概述…………………………………………………………………………… 3 文獻(xiàn)綜述……………………………………………………………………… 3 設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù) ………………………………………………………………… 4 主要原材料…………………………………………………………………… 4 其他 ……………………………………………… …………………………… 4 第二章：工藝流程設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 5 2 . 1 原油的一般性質(zhì) …………………………………………………………… 5 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)……………………………………………………… 5 原油平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù)………………………………………………………… 5 產(chǎn)品性質(zhì) …………………………………………………………………… 6 ……………………………………………………………………… 6 塔器結(jié)構(gòu)……………………………… ……………………………………… 7 環(huán)保措施……………………………………………………………………… 7 第三章：工藝計(jì)算………………………………………………………………… 8 工藝參數(shù)計(jì)算………………………………………………………………… 8 油品的性質(zhì)參數(shù) ………………………………………………………… 9 產(chǎn)品收率及物料平衡……………………………………………………… 13 操作條件的確定 ……………………………………………………………… 16 汽提蒸汽用量 … ………………………………………………………… 16 操作壓力 …………………………………………………………………… 17 汽化段溫度 ……………………………………………………………… 17 塔底溫度 …………………………………………………………………… 20 塔頂及各側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 ………………………………… 20 重柴油抽出板 ……………………………………………………………… 21 輕柴油抽出板和煤油抽出板溫度 ………………………………… …… 22 塔頂溫度 ………………………………………………………………… 22 第四章：常壓蒸餾塔尺寸計(jì)算…………………………………………………… 32 塔徑的計(jì)算…………………………………………………………………… 32 2 塔徑的初算 ……………………………………………………………… 32 計(jì)算適宜的氣速 Wa……………………………………………………… 32 計(jì)算氣相空間截面積 aF ………………………………… ……………… 33 降液管內(nèi)流體流速 Vd ………………………………………………… 32 計(jì)算降液管面積 ‘dF …………………………………………………… 33 塔橫截面積的計(jì)算 Ft ………………………………………………… 33 采用的塔徑 D及空塔氣速 W …………………………………………… 33 塔高的計(jì)算………………………………………………………………… 34 塔板布置………………………… ……………………………………… 34 浮閥的計(jì)算……………………………………………………………… 35 溢流堰及降液管的計(jì)算 ……………………………………………… 36 降液管…………………………………………………………………… 36 第五章：常壓蒸餾塔的水力計(jì)算 ……………………………………………… 38 塔板總壓力降……………………………………………………………… 38 霧沫夾帶…………………………………………………………………… 38 泄漏… ……………………………………………………………………… 39 淹塔………………………………………………………………………… 40 降液管負(fù)荷………………………………………………………………… 42 第六章： 車間布置設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 44 車間平面布置方案………………………………………………………… 45 車間平面布置圖圖紙說明………………………………………………… 45 參考資料…………………………………………………………………… 46 第七章：結(jié)束語 ………………………………………………………………… 47 3 第一章 總論 概述： 石油是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展國家穩(wěn)定的命脈。 在石油、化工生產(chǎn)中，塔設(shè)備是非常重要的設(shè)備之一，塔設(shè)備的性能，對于整個(gè)化工和煉油裝置的產(chǎn)品質(zhì)量及其生產(chǎn)能力和消耗額等均有較大影響。據(jù)相光關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資和金屬用量，在整個(gè)工藝裝置中均占較大比例，因此塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，始終受到很大的重視。 塔設(shè)備廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收、介吸、萃取、氣體的洗滌、 增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對整個(gè)裝 置的生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量，質(zhì)量，成本以及環(huán)境保護(hù)，“三廢”處理等都有較大的影響。近些年來，國內(nèi)外對它的研究也比較多，但主要是集中在常壓塔的結(jié)構(gòu)和性能方面，例如：如何提高塔的穩(wěn)定性、如何利用理論曲線解決常壓塔在性能方面存在的問題等。在原油的一次加工過程中，常壓蒸餾裝置是每個(gè)正規(guī)煉廠都必須具備的，而其核心設(shè)備 —— 常壓塔的性能狀況將直接影響煉廠的經(jīng)濟(jì)效益，由于在原油加工的第一步中，它可以將原油分割成相應(yīng)的直餾汽油，煤油，輕柴油或重柴油餾分及各種潤滑油餾分等。同時(shí)，也為原油的二次加工提供各種原料 .在進(jìn)一步提高輕質(zhì)油的產(chǎn)率 或改善產(chǎn)品的質(zhì)量方面，都有著舉足輕重的地位 .考慮到常壓塔在實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值和意義，如何實(shí)現(xiàn)這樣一種最經(jīng)濟(jì)、最容易的分離手段，是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的重要依據(jù)。 近年來，由于石油、化工企業(yè)不斷向大型化的生產(chǎn)發(fā)展，因此塔設(shè)備的單臺(tái)規(guī)模也隨之增大。例如：有的板式塔的直徑可達(dá) 10m 以上，塔的總高度可達(dá)到80m，而填料塔更有直徑為 15m ,塔高為 100m 的大塔已經(jīng)投產(chǎn)。應(yīng)當(dāng)指出，設(shè)備大型化后，必須保證它在全負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，否則經(jīng)濟(jì)損失將是非常巨大的。對于大型設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、操作和維修等，應(yīng)提出更高、更嚴(yán)格的要求。 常壓塔 的研究也趨向于結(jié)構(gòu)材料的探索，提高設(shè)備的使用周期，主要體現(xiàn)在所選擇材料的防腐性和一些防腐材料的研究，同時(shí)也著眼于設(shè)備的安去性和環(huán)保性，以上這些都成為了當(dāng)今常壓塔研究的熱門課題。 文獻(xiàn)綜述 本設(shè)計(jì)是以課程設(shè)計(jì)、化工設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以課程中指導(dǎo)老師給出的數(shù)據(jù)為依 4 據(jù)，參考《化工原理》、《化工設(shè)計(jì)》、《石油練制工藝學(xué)》；北京石油設(shè)計(jì)院編 , 《石油化工工藝計(jì)算圖表》 , 烴加工出版社， 1983 年；石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院編，《塔的工藝計(jì)算》，石油工業(yè)出版社， 1977 年等資料。采用原油常減壓蒸餾裝置工藝設(shè)計(jì) 以生產(chǎn)重整原油，煤油，輕柴油，重柴油，重油等產(chǎn)品。所采用的方法是目前國內(nèi)外最實(shí)用，最普遍，最成熟的原油加工方法。適用國內(nèi)大中小企業(yè)等使用。 設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù) 所設(shè)計(jì)任務(wù)是以指導(dǎo)老師給出的原油數(shù)據(jù)為依據(jù)，以一些權(quán)威書籍為參考，設(shè)計(jì)處理量 :600 萬噸 /年 ,開工： 8000 小時(shí) /年的原油常減壓裝置 主要原材料 本設(shè)計(jì)主要的原材料主要有大港原油、水、電 。 大慶原油， 204d =；特性因數(shù) K= 其他 本設(shè)計(jì)應(yīng)用在一些交通運(yùn)輸方便，市場需求大的附近 。同時(shí)，生產(chǎn)過程中應(yīng)與環(huán)境相給合，注重“三廢”的處理，堅(jiān)持國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，堅(jiān)持和諧發(fā)展的道路，與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)應(yīng)注意到，廢品只是一種放在待定時(shí)間與空間中的原材料，在另一些場所，它們又是一種原材料，因而，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)把“三廢”綜合利用。 5 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) 2 . 1 原油的性質(zhì) 石油是一種主要由碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物。大部分石油是暗色，通常呈黑色、褐色或淺黃色。在常溫下多為流動(dòng)或半流動(dòng)的粘稠液體。相對密度在~ 之間。 大慶原油， 204d =；特性因數(shù) K= 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù) 表 1 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù) 原油平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù) 表 2 原油 平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù) 表 3 產(chǎn) 品 產(chǎn) 率 及 其 性 質(zhì) 產(chǎn) 品 沸點(diǎn)范 圍 產(chǎn) 率 相對密 度 恩 氏 蒸 餾 數(shù) 據(jù) , ℃ 名 稱 ℃ %(重) 204d 初 10% 30% 50% 70% 90% 終 序 餾出溫度 餾 出 , % 序 餾出溫度 餾 出 , % 序 餾出溫度 餾 出 , % 號(hào) ℃ 重 體 號(hào) ℃ 重 體 號(hào) ℃ 重 體 1 113 7 283 13 385 2 148 8 300 14 399 3 180 9 318 15 419 4 210 10 335 16 460 5 235 11 353 17 500 6 256 12 364 累計(jì)餾出 , ％ (體 ) 3 10 20 30 40 50 60 70 平衡蒸發(fā)溫度 , ℃ 200 237 280 316 348 381 409 436 6 重整原料 初 ~130 42 67 74 86 102 114 127 航空煤油 130~230 138 158 167 177 191 215 226 輕 柴 油 230~320 4 238 245 252 270 285 291 313 重 柴 油 320~360 326 331 333 336 339 344 353 重 油 360 8 原油蒸餾中，常見的是三段汽化?，F(xiàn)以目前燃料 潤滑油型煉廠應(yīng)用最為廣泛的初餾 常壓 減壓三段汽化為例，對原油蒸餾工藝流程加以說明，裝置的工藝原則流程圖如下所示。 經(jīng)過預(yù)處理的原油換熱到 230~240℃，進(jìn)入初餾塔，從初餾塔塔頂分出輕汽油或催化重整原料油，其中一部分返回塔頂作頂回流。初餾塔側(cè)線抽出組成與重汽油餾分相似的餾分，經(jīng)換熱后，一部分打入常壓塔中段回流入口處，一部分送回初餾塔做循環(huán)回流。 初餾塔底油（拔頭原油），經(jīng)一系列換熱后，再經(jīng)常壓爐加熱到 360~370℃進(jìn)入常壓塔。常壓塔側(cè)線分別抽出煤油、輕柴油、重柴油、等液相組分，經(jīng)汽提塔提 出輕組分，經(jīng)泵升壓，與原油換熱，冷卻送出裝置。 常壓塔底重油又稱常壓渣油，用泵抽出送至減壓爐，加熱至 400℃左右后進(jìn)入減壓塔。塔頂分出不凝氣和水蒸氣，竟如大氣冷凝器。減壓塔一般設(shè)有 4~5根側(cè)線和對應(yīng)汽提塔，經(jīng)汽提后與原油換熱并冷卻至適當(dāng)溫度送出裝置。 圖 22 原油常減壓蒸餾裝置的工藝原則流程圖 7 塔器結(jié)構(gòu) 本裝置的主要塔器包括脫鹽罐，初餾塔，常壓塔，常壓爐、汽提塔，減壓爐，減壓塔等。 . 環(huán)保措施 (1)廢水處理 ：采用封閉循環(huán)工藝，將生產(chǎn)系統(tǒng)的排放污水 經(jīng)過一定處理步驟后，重新送回系統(tǒng)，從而形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，使排放污水再次被利用。這種工藝不僅可以避免污染，還能減少或杜絕水資源的浪費(fèi)。 (2) 廢氣處理 ，各塔回流罐等容器由氮?dú)饷芊猓?jǐn)防氣體向外泄漏。對于廢氣中有害氣態(tài)物質(zhì)，必須根據(jù)它們的物性或化性的不同而采用不同處理方法。 ，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，提高機(jī)泵設(shè)備和管道設(shè)備的密閉性；積極開展廢氣的回收和綜合利用。 (3) 綜合利用，回收有用產(chǎn)品，減少污染物 ，對處頂、常頂、減頂?shù)牟荒龤?進(jìn)行回收，減少加工損失，降低污染物排放； 8 第三章 工藝計(jì)算 工藝參數(shù)計(jì)算 表 23 大慶原油常壓分餾產(chǎn)品產(chǎn)率及其性質(zhì) 產(chǎn) 品 沸點(diǎn)范圍 產(chǎn) 率 相對密度 恩 氏 蒸 餾 數(shù) 據(jù) , ℃ 名 稱 ℃ %(