【正文】 ，確定原油切割方案，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，假設(shè)各主要部分的操作溫度及操作壓力，對(duì)全塔進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定全塔回流熱。 常壓加熱爐采用空心圓筒爐，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)加熱爐的總熱負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。煉油廠的加工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 [1] 就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。三段氣化流程和常減壓裝置中的塔包括初餾塔或閃蒸塔或常壓塔或常壓氣提塔和減壓塔。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 10 常減壓裝置介紹 常減壓蒸餾是煉油 廠加工原油的第一個(gè)工序，即原油的一次加工，在煉油廠加工總流程中有重要的作用，通過(guò)蒸餾的方法將原油分割成為不同沸點(diǎn)的組分，以適應(yīng)產(chǎn)品和下游工藝裝置對(duì)原料的要求。 加熱爐 加熱爐是常減壓蒸餾裝置的重要設(shè)備，原油分離過(guò)程需要大量的能遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 11 量，主要通過(guò)加熱爐提供。加熱爐的重要性在于 [4] : (1)基建投資費(fèi)用高。如果爐子效率低，消耗的燃料將會(huì)更多，對(duì)節(jié)極為不利，對(duì)經(jīng)濟(jì)核算也極為不利。因此一個(gè)生產(chǎn)裝置 否提高處理量擴(kuò)大生產(chǎn)能力，首先要看加熱爐的熱負(fù)荷夠不夠 。 換熱設(shè)備 換熱設(shè)備是煉油廠，化工生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的主要設(shè)備之一，約占遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 12 煉油廠工藝設(shè)備總臺(tái)數(shù)的 25%～ 70%耗大約占煉油廠總耗的 13%～ 15%，全廠耗大戶，搞好換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和強(qiáng)化換熱設(shè)備的換熱效果，是降低工藝過(guò)程用的有效手段 ，對(duì)于提高全廠熱量利用率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。 石油對(duì)于經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)作用使各國(guó)普遍的感到儲(chǔ)備石油的重要，而一些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)騰飛最主要得益于石油的推動(dòng)。近期人民遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 13 幣對(duì)美元升值壓力增大，美元貶值，我們儲(chǔ)備了大量的美元，有貶值的巨大危險(xiǎn)，因此，我們要多多儲(chǔ)備石油，一方面防止我的外匯貶值，另一方面也為我國(guó)的安全和未來(lái)的發(fā)展，增添一些安全系數(shù)。而根據(jù)新一輪全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示， 20xx年至 2020年中國(guó)石油探明儲(chǔ)量將穩(wěn)步增長(zhǎng)，年均探明 8億至 10億噸，石油產(chǎn)量持續(xù)上升將達(dá)十五年以上。 我國(guó)常減壓蒸餾裝置在提高常減壓蒸餾技術(shù)水平方面采取的先進(jìn)適用技術(shù) ,如裝置大型化技術(shù)、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期的技術(shù)、節(jié)能降耗技術(shù)、提高拔出率技術(shù)、多產(chǎn)柴油技術(shù)、先進(jìn)管理和控制技術(shù)等 .提出了開(kāi)展煉遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 14 油廠集成設(shè)計(jì)和油品脫金屬劑研究的建議?，F(xiàn)有原油的常減壓蒸餾過(guò)程存在如下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 ②冷料多次汽化 初餾塔僅塔頂處出輕質(zhì)油品，由于塔頂采用冷回流，使一部分已經(jīng)汽化的輕質(zhì)油品又變成液體，進(jìn)入常壓爐二次加熱汽化，因此增加了 常壓爐負(fù)荷。 (3)輕質(zhì) 油拔出率不高 [7] 現(xiàn)有常減壓蒸餾過(guò)程中輕質(zhì)油收率低于原油中應(yīng)有的收率，這是因?yàn)椴捎媚壳斑@種過(guò)程，原油在三個(gè)塔中都是一次汽化進(jìn)料，各塔都沒(méi)有提餾段，塔底液相受相平衡 限制，輕重組分不 完全分離，不可避免 的會(huì)使減壓餾分的餾程范圍寬， 這樣，不僅影響了減壓餾分的質(zhì)量，同時(shí)也降低了常壓部分輕質(zhì)油的收率。因此，對(duì)現(xiàn)有常減壓過(guò)程從工藝流程到塔的結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)很有必要。 常減壓裝置主要能耗 常減壓裝置能耗主要有加熱、冷卻、設(shè)備散熱、抽真空及動(dòng)力消耗構(gòu)成則分別采用了 ① 選擇高性能換熱設(shè)備恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用高性能換熱設(shè)備，如螺紋管換熱器、波節(jié)管換熱器、螺旋管換熱器、鋁翅片式空冷器、板式空冷器等，以提高換熱效果 J。 常減壓裝置進(jìn)一步行的節(jié)能措施； (1)引入真空水環(huán)泵技術(shù)進(jìn)一步降低目前的減壓抽真空系統(tǒng)的蒸汽消耗量。 (2)充分利用變頻技術(shù)?？刂蒲b置的“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”的生 產(chǎn)。同時(shí)又增大減 —油系統(tǒng)的輸送能力和冷卻能力，使減一線收率上升 2％～ 3％選用原油蒸餾一渣油加氫預(yù)處理 催化裂化加氫裂化工藝為框架的重油加工工藝流程，煉油廠的綜合商品率達(dá)到 93% ；輕質(zhì)油收率為 81% ，比我國(guó)煉油廠平均水平高 7個(gè)百分點(diǎn)；汽油 、柴油產(chǎn)品質(zhì)量全部滿足歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)要求、部分產(chǎn)品達(dá)到歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)濟(jì)效益顯著 [9]。結(jié)果表明，常減壓加熱爐的火用效率較低 ，分別為 41． 5 和 44． 1 ，常壓爐、減壓爐、常壓塔、減壓塔 、換熱器等設(shè)備的火用損率較高。三環(huán)節(jié)理論把煉油過(guò)程用能歸結(jié)為能量的轉(zhuǎn)換和傳輸 、工藝?yán)眉澳芰炕厥? 3個(gè)環(huán)節(jié) [11]~ [14]，該方法以熱量和功作為兩大主線 ，將能耗分為反應(yīng)熱、物流有效熱、泵機(jī)組功耗油品冷卻、氣體壓力能損失和散熱損失等 6 項(xiàng)來(lái)考慮?；鹩梅治龇ㄒ圆豢赡孢^(guò)程中體系炯的減少為依據(jù)，指出能量在 質(zhì)的方面的利用程度和損失規(guī)律，揭示能量利用程度的實(shí)質(zhì)。一種相對(duì)低投資的方案就是改造減壓塔，把含 50％～ 60％或更多柴油的常壓瓦斯油直接送進(jìn)減壓塔閃蒸，從減壓塔頂側(cè)線生產(chǎn)柴油。通常原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線表明，在 510～ 593℃之間，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度變化 11℃ ，減壓瓦斯油收率就變化 1％ (體 )。 20世紀(jì) 80年代為了有效提高原油蒸餾的拔出率提出了“強(qiáng)化蒸餾”理遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 22 論，應(yīng)用于工業(yè)裝置的強(qiáng)化蒸餾增收劑相繼問(wèn)世，其主要是芳烴濃縮物、表面活性劑和復(fù)合活化劑等。 常減壓蒸餾裝置總拔影響因素分析及改進(jìn)措施 從工藝流程上分析了常減壓蒸餾裝置總拔影響因素，主要包括初餾塔產(chǎn)品收率、常壓塔產(chǎn)品收率和減壓塔產(chǎn)品收率。應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題，各個(gè)煉廠首選的處理手段就是增加常減壓裝置的總拔，盡可能減少減渣的外排量。初頂產(chǎn)品減少，主要跟初頂壓力、溫度有關(guān)。常壓塔產(chǎn)品包括常頂瓦斯、常頂汽油餾分、常一線煤油餾分、常二線輕柴油餾分和常三線重柴油餾分。盡量減少塔頂冷回流的調(diào)節(jié)幅度，可增加常頂石腦油的產(chǎn)量。最后，還要考慮常底液位的因素。 (3)減壓塔產(chǎn)品收率。減壓塔底液位穩(wěn)定，是減壓塔產(chǎn)品收率穩(wěn)定的 前提，液位穩(wěn)定與減底泵運(yùn)行狀態(tài)緊密相關(guān)。 改進(jìn)措施 (1)電脫鹽系統(tǒng)操作優(yōu)化。國(guó)內(nèi)大多數(shù)常減壓蒸餾裝置二段換熱溫度僅達(dá)到 230℃左右，僅有個(gè)別裝置能達(dá)到300℃以上，所以這部分技改工作潛力很大，提高了初餾塔進(jìn)料溫度，可以舒緩初頂空冷的壓力負(fù)荷。空冷冷卻力度加大，就增大了這種壓降，驅(qū)使油氣從初頂向空冷部位的流速增大。 (5)保證減壓塔頂真空系統(tǒng)高壓蒸汽的品質(zhì)和壓力。國(guó)外的減壓深拔技術(shù)是指減壓爐分支出口溫度達(dá) 420℃以上，原油的實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)達(dá)到 565℃～ 620 C E13；而國(guó)內(nèi)的常減壓蒸餾裝置都是按照減壓爐分支出口溫度 385℃～ 395℃、原油實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn) 520。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 27 裝 置的腐蝕原因和防腐措施 裝置的腐蝕原因 隨著加工進(jìn)口含硫原油的增加，煉油廠特別是沿海沿江煉油廠將面臨日益嚴(yán)重硫腐蝕的威脅。孤島原油的特點(diǎn)是密度大、粘度高、含硫高、含鹽高、酸值高、腐蝕性強(qiáng)勝利管輸油的硫含量和酸值雖然較孤島原油小，但其鹽含量偏高該裝置常 壓塔塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)采用常規(guī)“三注” (注氨、注水、注緩蝕劑 )防腐工藝。 原油中的硫化物 隨著在常減壓蒸餾 的餾分切割，以各種形態(tài)分布到瓦斯氣、 腦油、煤油、柴油、蠟油和渣油中，會(huì)使一、二次加工裝置的各個(gè)部位產(chǎn)生不同程度的腐蝕 。高溫下碳鋼腐蝕速率較大。通常情況下， NaC1 是不水解 的，但是當(dāng)原油中含有環(huán)烷酸和某些金屬元素時(shí)， NaC1 在 300oC 以前就開(kāi)始水解 ，生成 HC1。 原油中的硫化物主要分布在重質(zhì)餾分油中 [18]，常壓渣油 的硫含量占原油的 90％左右，其中 減壓餾分油 (VGO)約占 20％～ 40％，減壓渣油的硫 占原油的 50％以 。但在冷凝區(qū)出現(xiàn)液體水以后便形成腐蝕性很強(qiáng)的 HC1Hs— H0 體系其腐蝕過(guò)程可用下列反應(yīng)表示： 2HCl+ H 0 — 2HCI HC1 一 HS— HO體系腐蝕的典 部位是常減壓裝置的初餾塔和常壓塔頂部 (頂部五層遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 30 塔盤及其 f 部 )及塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)。其硫化的反應(yīng)式為： Fe + H2S— }FeS + I{2Fe + S— FeS 生成的 FeS 膜具有防止進(jìn)一步腐蝕 的作用 ，但有酸存在時(shí) (HCI 和環(huán)烷酸 )，酸和 FeS 反應(yīng)破壞了保護(hù)膜，使腐蝕進(jìn)一步發(fā)牛，堰化了硫化物的腐蝕。為降低原油采購(gòu)成本，煉油廠采購(gòu)硫含量 1%～ 2%或酸值（ KOH） ～ 含硫含酸原油的數(shù)量在增加。一般原油中所含不純物主要有： 1)硫化物， 2)鹽類， 3)環(huán)烷酸， 4)其它不純物。環(huán)烷酸的腐蝕溫度在 225—300~C 與金屬生成環(huán)烷酸鹽的速率較快，其腐蝕 部位多在加熱爐爐管、轉(zhuǎn)油、線、分餾塔側(cè)線和塔底等部位。脫鹽后原油中的鹽類水解生成 HC1，在有 H2s 存在的情況下， HCI— H2s— H20型的交替腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的，電 化學(xué)腐蝕主要發(fā)生在溫度低于混合氣體的露點(diǎn)部位。 (2)改善輕質(zhì)油種加工任務(wù) 常壓塔的操作工況有明顯惡化趨勢(shì)時(shí)可考慮在線清洗方案。 (一 )提高脫鹽效率，降低 腐蝕性無(wú)機(jī)鹽類含量對(duì)原油進(jìn)行脫鹽，是一項(xiàng)根本的防止設(shè)備結(jié)垢和防腐措施，原油中含鹽量與設(shè)備腐蝕成正比 (具體見(jiàn)表 1)。 (二 )原油注堿 (NaOH) 注堿 (Na0H)作用：與 MgCh、 CaCh 作用生成不水解的 NaC1 以降低塔頂物流的氯化氫 (rE1)。還由于注氨生成的 NHaC1 為固相沉積在塔頂冷凝冷卻設(shè)備中，造成積垢堵塞設(shè)備，注水可以溶解洗滌 NH4Cl。 常壓塔設(shè)計(jì)的參數(shù)確定 操作壓力的確定 確定操作溫度和壓力條件的主要手段是熱平衡和相平衡計(jì)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)冷凝器或換熱器殼程的壓力降一般約 巴 ，使用空冷器時(shí)的壓 降可能稍低些。本次設(shè)計(jì)選用浮閥塔板，其壓力降 為 400— 650 巴。 （ 1）汽化段溫度 汽化段溫度就是進(jìn)料的絕熱閃蒸溫度。 （ 3）側(cè)線溫度 嚴(yán)格地說(shuō)，側(cè)線抽出溫度應(yīng)該是未經(jīng)汽提的側(cè)線產(chǎn)品在該處的油氣分壓下的泡點(diǎn)溫度。 （ 4）塔頂溫度 塔頂溫度是塔頂產(chǎn)品在其本身有其分壓下的露點(diǎn)溫度。 （ 2） 中段循環(huán)回流進(jìn)出口溫度差，國(guó)內(nèi)多用 80— 120℃ 。 （ 7）堰長(zhǎng) lw：對(duì)單溢流一般取 lw為（ — ） D對(duì)雙溢流，?。?）D, 其中 D 為塔徑； （ 8）堰上液層高度 how：設(shè)計(jì)時(shí) how應(yīng)大于 6mm， how超過(guò) 60— 70mm 用雙溢流型； （ 9）液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間不應(yīng)小于 3— 5s； （ 10）隙液管底隙高度 ho:一般不宜小于 20— 25mm，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)小塔可取 ho為 25— 30mm，對(duì)大塔可取 40mm 左右，最大可達(dá) 150mm； 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 40 （ 11）直徑 800mm 以內(nèi)小塔采用整塊式塔板，直徑在 900mm 以上的大塔，通常采用分塊式塔板； （ 12）破沫區(qū)寬度 ws: 當(dāng) D﹤ 時(shí)， ws=60— 70mm； 當(dāng) D﹥ 時(shí)， ws=80— 110mm； （ 13）無(wú)效區(qū)寬度 wc：小塔為 30— 50mm，大塔可達(dá) 50— 75mm； （ 14）動(dòng)能因數(shù)后的數(shù)值常在 9— 12 之間； （ 15）開(kāi)孔率 Φ ，對(duì)常壓塔或減壓塔開(kāi)孔率在 10— 14%之間； （ 16）充氣因數(shù) ε 0，液相為水時(shí) ε 0=；為油時(shí) ε 0=— ；為碳?xì)浠衔飼r(shí) ε 0=— ； （ 17） Φ 考慮到降液管內(nèi)充氣及操作安全兩種因素的校正系數(shù)。s] 管內(nèi)冷油流速 Z0（ — ） 。 常壓爐設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) （ 1）選擇爐型的原則 ① 熱負(fù)荷小于 29MW 時(shí)，首先考慮采用空心圓筒爐； 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 41 ② 熱負(fù)荷大于 29MW 時(shí)，可選用爐膛中部排管的圓筒爐或立管立式爐； ③ 處理易結(jié)焦，易堵塞 得介質(zhì)時(shí)，宜用臥管立式爐或無(wú)焰燃燒爐。 （ 4） 生產(chǎn)航煤時(shí)，原油的最高加熱溫度為 360— 365℃ 。 （ 5）側(cè)線汽提塔底溫度 當(dāng)用水蒸氣汽提時(shí)，汽提塔塔底溫度比側(cè)線抽出溫度約低 8— 10℃ 。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 38 側(cè)線溫度的計(jì)算主要用猜測(cè)法 ,首先假設(shè)側(cè)線溫度 tm，作適當(dāng)?shù)母綦x體和熱平衡，求出回流量，算得油氣分壓，再求得該油氣分壓下的泡點(diǎn)溫度為 tm′ 。于是可以作出進(jìn)料在常壓、在汽化段油氣分壓下以及爐出口壓力下的三條平衡汽化曲線，根據(jù)預(yù)定的汽化段中的總氣化率 eF,查得汽化段溫度 tF。氣相溫度是該處油氣分壓下的露點(diǎn)溫度，而液相溫度則是其泡點(diǎn)溫度。 塔頂操作壓力確定后，塔的各部位的操作壓力也隨之可以計(jì)算得。常壓塔頂產(chǎn)品接受罐在 — 巴的壓力操作時(shí)，常壓塔頂?shù)膲毫?yīng)稍高于產(chǎn)品接受罐的壓力。從環(huán)保方面考慮，一般的常減壓裝置的注水水源：是“三頂”排水循環(huán)使用，以達(dá)到減少污水總量。 我們?nèi)壮p壓裝置沒(méi)有選用原油注堿工藝，主要是考慮到： (1)原油中鈉離子的增加會(huì)引起二次加工裝置的催化劑中毒，其中特別是對(duì)重油催化裝置影響較大； (2)原油中鈉離子的增加，相應(yīng)的會(huì)使渣油中的鈉離子增加，直接導(dǎo)致焦化裝置石油焦的品質(zhì)下降； (3)過(guò)多的鈉離子