【正文】 摘 要常減壓蒸餾裝置是煉油廠的“龍頭”裝置，它的拔出率、產(chǎn)物質(zhì)量、分離精度、能耗等對(duì)整個(gè)煉廠的后繼加工過程影響很大。本次設(shè)計(jì)是年處理量為370萬(wàn)噸原油的常壓蒸餾塔，其次為塔板的設(shè)計(jì)及水利學(xué)核算。利用大學(xué)期間學(xué)習(xí)過的石油煉制工程﹑化工原理及煉油類參考書籍順利的完成了本次設(shè)計(jì)。常壓塔的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)原油和產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品的各物性數(shù)據(jù)并確定切割方案、計(jì)算產(chǎn)品收率。參考同類裝置確定塔板數(shù)、進(jìn)料及側(cè)線抽出位置，再確定各主要部位操作壓力及假設(shè)操作溫度，進(jìn)行全塔熱平衡計(jì)算，采取塔頂二級(jí)冷凝冷卻和兩個(gè)中段回流。塔頂取熱：第一中段回流取熱：第二中段回流取熱為5：2：3，最后校核各主要部位溫度是否在允許的誤差范圍內(nèi)。塔板形式選用浮閥塔板,依據(jù)常壓塔內(nèi)最大汽、 m。這部分最主要的是核算塔板流體力學(xué)性能及操作性能，使塔板在適宜的操作范圍內(nèi)操作。關(guān)鍵詞：常壓塔，節(jié)能，浮閥塔板，流體力學(xué)AbstractRefinery39。s crude distillation unit is the leading device, it pulled out rate, product quality, segmentation accuracy, and energy consumption of the entire refinery great influence subsequent design is with capacity of million tons of crude oil atmospheric distillation tower, followed by plate design and hydrologic accounting.avail university period study ultra petroleum refining engineering and chemical engineering theory andreference oil refining chemical engineering munication grade half cloth propitious finish these degree design off of.Atmospheric tower design is mainly products Engler distillation data to calculate the product of the physical property data to determine the cutting program to calculate the yield of the product. Reference to similar devices to determine the plate number, location of feeding and lateral line out, and then determine the major parts of the operating pressure and assumed operating temperature, fulltower heat balance calculations, to take two condensing cooling tower and two midback. Tower for heat: the first heat to take back the middle: midback to take the second heat 5:2:3, the last check of all the major parts of the temperature within the allowable error range.Plate in the form selected valve trays , according to the largest tower vapor pressure, liquid load at the tower diameter is , take the plate spacing m. This part is most important is accounting tray hydrodynamics and operational performance, make the plate in the appropriate operating ranges.Keywords: atmospheric tower, energy, valve trays, fluid mechanics目 錄370萬(wàn)噸/年大慶原油常壓蒸餾工藝設(shè)計(jì) 11 文獻(xiàn)綜述 1 1 2 3 3 4 5 6 常壓加熱爐 6 7 8 9 10 11 13 腐蝕的監(jiān)測(cè)和防護(hù)方法 142 設(shè)計(jì)任務(wù)說明書 19 19 19： 21．各產(chǎn)品數(shù)據(jù) 21： 223 初餾塔的工藝設(shè)計(jì) 25： 25： 25： 26: 26： 26： 274 常壓塔計(jì)算 29 29 31 31 31 31 32 33 34 34 39 40 41 焦點(diǎn)壓力 42 42 47 48 51 53 54 54 56 56 56 57 57 tF的校核 58 60 61 61 61 63 63（第27層）溫度校核 63（第18層）溫度校核 66（第9層）溫度的校核 68 71，液相負(fù)荷 72 73 75 75 77 79 81 83 83 85 87 89 91 91 93 95 975 塔的工藝計(jì)算 98 98 98 99 101 102 102 103 104 105 110 110 111 112致 謝 120參考文獻(xiàn) 121123370萬(wàn)噸/年大慶原油常壓蒸餾工藝設(shè)計(jì)1 文獻(xiàn)綜述石油及石油化學(xué)工業(yè)是我國(guó)邁向工業(yè)化社會(huì)，追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。石油工業(yè)不但提供了我們社會(huì)中最主要的動(dòng)源，同時(shí)，也因?yàn)槲覈?guó)石油工業(yè)的發(fā)展，提供了石化產(chǎn)業(yè)為數(shù)眾多中下游業(yè)者穩(wěn)定的石化基本原料(甲烷，乙烷，乙烯，丙烯，丁二烯，苯，甲苯，二甲苯等)之供應(yīng)。進(jìn)而使我國(guó)的合成纖維﹑塑膠、橡膠及其他化學(xué)品等高附加值的產(chǎn)業(yè)能快速成長(zhǎng)。石油是重要的能源之一，在各個(gè)國(guó)家石油的重要程度不亞于黃金的儲(chǔ)備。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況的變化，科學(xué)技術(shù)水平以及工業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，對(duì)石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求不斷嚴(yán)格。石油是一種極其復(fù)雜的混合物，而蒸餾是分離液體混合物的典型操作。通過對(duì)原油的提煉，可以得到多種多樣的燃料油、潤(rùn)滑油和其他產(chǎn)品，基本途徑是：將原油分割為不同沸程的餾分，然后按照原油的要求，除去這些餾分中的非理想組分。蒸餾正是一種合適的手段，它能夠?qū)⒁后w混合物按其所含組分的沸點(diǎn)或蒸汽壓的不同二分離為輕重不同的各種餾分。正因?yàn)槿绱?，幾乎在所有的煉油廠中，第一加工裝置就是蒸餾裝置。因此，原油的蒸餾裝置在煉化企業(yè)中占有重要的地位，又被稱為煉化企業(yè)的“龍頭”。根據(jù)BP公司2011年6月9日在倫敦發(fā)布了《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011》。2010年全球能源消費(fèi)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，呈現(xiàn)了自1973年以來(lái)最大的增長(zhǎng)量， 2010年， 萬(wàn)桶/日（），%， 歐佩克國(guó)家石油產(chǎn)量增長(zhǎng)了96萬(wàn)桶/日（%），%，即86萬(wàn)桶/日。由于海上石油產(chǎn)量增加，也成為非歐佩克國(guó)家中增產(chǎn)石油最多的國(guó)家；其次是美國(guó)和俄羅斯。俄羅斯保持了最大石油生產(chǎn)國(guó)的地位，美國(guó)本土陸上和墨西哥灣海上石油產(chǎn)量都有所增加。(兆)桶，去年全球石油日消費(fèi)量減減少120萬(wàn)桶，為1982年以來(lái)最大降幅，2009年全球石油日產(chǎn)量減少200萬(wàn)桶，亦為1982年以來(lái)最大降幅。按照目前的生產(chǎn)速度，全球擁有的石油儲(chǔ)量足夠開采40年。所謂原油的常壓蒸餾，即為原油在常壓（或稍高于常壓）在復(fù)合塔下進(jìn)行的蒸餾[1]。在塔的側(cè)部開若干側(cè)線以得到如汽、煤、柴等輕質(zhì)餾分和常壓重油等多個(gè)產(chǎn)品。常在常壓塔的旁邊設(shè)置若干個(gè)側(cè)線汽提塔，側(cè)線產(chǎn)品從常壓塔中部抽出送入汽提塔上部，從汽提塔和復(fù)合塔下部注入水蒸氣進(jìn)行汽提。以降低油氣分壓使更多的輕組分從塔底蒸出。原油是不同沸點(diǎn)的復(fù)雜組分組成的混合物，我們所說的常減壓蒸餾就是指在常壓狀態(tài)下和真空狀態(tài)下，根據(jù)原油中各組分的沸點(diǎn)不同，將原油切割成不同餾出物的過程。不同沸點(diǎn)范圍的餾出物稱之為“餾分”，在一定溫度下蒸餾出來(lái)的餾分也是混合物。,。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋8Mt/a及大連西太平洋10Mt/a等大型化的蒸餾裝置,其中高橋?yàn)闈?rùn)滑油型大型蒸餾裝置,擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。我國(guó)蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過10℃,最多重疊度達(dá)到86℃,多數(shù)裝置常二線與常三線 恩氏蒸餾餾程重疊在15 ℃以上,實(shí)沸點(diǎn)重疊則超出25 ℃.潤(rùn)滑油餾分切割也同國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的揮發(fā)度及重質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。由于原油進(jìn)入煉油廠后必須首先進(jìn)入常減壓裝置進(jìn)行一次加工,因此煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來(lái)表示,因此世界原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。在油田脫過水后的原油,仍然含有一定量的鹽和水,所含鹽類除有一小部分以結(jié)晶狀態(tài)懸浮于油中外,絕大部分溶于水中,并以微粒狀態(tài)分散在油中,形成較穩(wěn)定的油包水型乳化液。 原油含鹽和水對(duì)后續(xù)的加工工序帶來(lái)不利影響。在進(jìn)入煉油裝置前,要將原油中的鹽含量脫除至小于3mg/L,%。由于原油形成的是一種比較穩(wěn)定的乳化液,煉油廠廣泛采用的是加破乳劑和高壓電場(chǎng)聯(lián)合作用的脫鹽方法[2], 在電脫鹽罐內(nèi),在破乳劑和高壓電場(chǎng)(強(qiáng)電場(chǎng)梯度500～1000 v/cm,弱電場(chǎng)梯度為150～300 v/cm)的共同作用下,乳化液被破壞,小水滴聚生成大水滴,通過沉降分離,排出污水，即所謂電脫鹽脫水。 傳統(tǒng)的原油電脫鹽采用添加化學(xué)破乳劑—電脫鹽組合技術(shù)方式，技術(shù)原理是注水后的原油，利用添加化學(xué)破乳劑的表面化學(xué)作用方式，降低油水界面張力，破壞油水乳化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)油水在電場(chǎng)與重力的作用下的分離能力。具有生產(chǎn)成本高、適應(yīng)性差、對(duì)后續(xù)加工過程不利等缺陷。為了降低裝置生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用、增強(qiáng)電脫鹽操作隨原油性質(zhì)變化的適應(yīng)性、減輕添加化學(xué)劑對(duì)后續(xù)加工的不利影響，可采用新型超聲波——電脫鹽組合技術(shù)方式[3]。工藝特點(diǎn):（1）對(duì)裝置現(xiàn)有流程不進(jìn)行改動(dòng)，僅在原油進(jìn)脫鹽罐之前、混合器與混合閥之后的管路上增加一條同徑付線，將超聲波作用區(qū)域安裝在付線上。 （2） 注水原油流經(jīng)超聲波作用區(qū)，受到超聲波換能器發(fā)射的順—逆流超聲波的聯(lián)合作用，通過超聲波的機(jī)械式振動(dòng)波的作用，強(qiáng)化了破乳與脫鹽的效果。 （3） 注水原油在電脫鹽罐中繼續(xù)受到超聲波動(dòng)效應(yīng)作用，強(qiáng)化了油水的重力沉降作用效果，尤其有利于強(qiáng)化重質(zhì)原油的油水分離效果。（4） DCS程序控制設(shè)計(jì)隨原油性質(zhì)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)超聲波參數(shù)，適應(yīng)靈活多變的原油加工方案。另外，超聲波系統(tǒng)控制還配有現(xiàn)場(chǎng)手操、控制室遠(yuǎn)程手操兩種手動(dòng)操作模式。在加工含硫原油時(shí),還需向經(jīng)脫水和脫鹽的原油中加入適量的堿性中和劑和緩蝕劑,以減輕硫化物對(duì)煉油設(shè)備的腐蝕。 原油的常壓蒸餾流程是原油經(jīng)預(yù)熱至230～240℃后,入初餾塔，輕汽油和水蒸氣由塔頂蒸出,冷卻到常溫后,入分離器分離掉水和未凝氣體,得輕汽油(國(guó)外稱“石腦油”)。未凝氣體稱為“原油拔頂氣”,%～%,其中乙烷2%～4%,丙烷約30%,丁烷約50%,其余為C5及C5以上組分,可用作燃料或生產(chǎn)烯烴的裂解原料[14]。初餾塔底油料,經(jīng)加熱爐加熱至360～370℃,進(jìn)入常壓塔,塔頂出汽油,第一側(cè)線出煤油,第二側(cè)線出柴油。為了與油品二次加工所得汽油、煤油和柴油區(qū)分開來(lái),在它們前面冠以“直餾”兩字,以表示它們是由原油直接蒸餾得到的[5]。將常壓塔塔底重油在加熱爐中加熱至380～400℃,進(jìn)入減壓蒸餾塔。采用減壓操作是為了避免在高溫下重組分的分解(裂解)。減壓塔側(cè)線油和常壓塔三、四線油,總稱“常減壓餾分油”,用作煉油廠的催化裂化等裝置的原料。 常壓加熱爐加熱爐是煉廠生產(chǎn)中的主要能耗設(shè)備，其提供了煉油工藝過程中所需的大部分能量[13]。其能耗占全裝置能耗70％80％左右。在正常生產(chǎn)條件下影響加熱爐熱效率的因素主要有過剩空氣系數(shù)和排煙溫度。影響加熱爐熱效率的因素十分復(fù)雜，主要有加熱爐的結(jié)構(gòu)，型號(hào)，形狀，大小，如常見的爐管是圓筒式加熱爐的主要構(gòu)件之一，其受熱、結(jié)焦和腐蝕等狀況影響加熱爐的熱效率外；另外在保證燃料完全燃燒和爐壁保溫正常情況下，影響加熱爐熱效率的關(guān)鍵是取決于降低排煙溫度，降低過?？諝庀禂?shù)即煙氣中的氧含量，減少不完全燃燒的損失，減少散熱損失等[6]。加熱爐的煙氣氧含量是監(jiān)測(cè)加熱爐熱效率的重要指標(biāo)，其煙氣氧含量主要通過過剩空氣系數(shù)來(lái)衡量，在工業(yè)爐中燃料不可能在化學(xué)平衡的空氣量(理論空氣量)下完全熱燒，總要在一定過剩空氣量的條件下才能完全熱燒，燃燒所用的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比叫做過?？諝庀禂?shù)。過剩空氣系數(shù)過大會(huì)對(duì)加熱爐的熱效率造成一系列的影響：（1)造成加熱爐熱效率下降：煙氣氧含量增加表明進(jìn)入爐內(nèi)的過?？諝舛?，大量的過?？諝鈺?huì)隨煙氣將熱量從煙囪帶走排人大氣，增加了爐子的熱損失，使熱效率下降。排煙溫度越高，過?？諝鈳ё叩臒崃吭蕉?，對(duì)熱效率影響越大。 （2)使燃燒溫度下降：在加熱爐內(nèi)，燃料燃燒溫度越高