【文章內(nèi)容簡介】 加工過程，才能獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品。人們根據(jù)對所加工原油的性質(zhì)、市場對產(chǎn)品的需求、加工技術的先進性和可靠性， 以及經(jīng)濟效益等諸方面的分析、制訂合理的加工方案。原油常減壓蒸餾是常用基本的加工方案。 石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學工業(yè)原料，是國民經(jīng)濟最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，關系國家的經(jīng)濟命脈和能源安全，在國民經(jīng)濟、國防和社會發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。 在石油、化工生產(chǎn)中，塔設備是非常重要的設備之一，塔設備的性能，對于整個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)相光關資料報道，塔設備的投資和金屬用量，在整個工藝裝置中均占較大比例，因此塔設備的設計和研究，始終受到很大的重視。 塔設備 廣泛應用于蒸餾、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，對整個裝置的生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量，質(zhì)量，成本以及環(huán)境保護，“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構和性能方面，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正規(guī)煉廠都必須具備的，而其核心設備 —— 常壓塔的性能狀況將直接影響煉廠的經(jīng)濟效益，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，也為原油的二次加工提供各種原料 .在進一步提高輕質(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 .考慮到常壓塔在實際應用方面的價值和意義，如何實現(xiàn)這樣一種最經(jīng)濟、最容易的分離手段，是本次畢業(yè)設計選題的重要依據(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，因此塔設備的單臺規(guī)模也隨之增大。例如：有的板式塔的直徑可達 10m 以上，塔的總高度可達到80m，而填料塔更有直徑為 15m ,塔高為 100m 的大塔已經(jīng)投產(chǎn)。應當指出，設備大型化后，必須保證它在全負荷下運轉(zhuǎn)，否則 經(jīng)濟損失將是非常巨大的。對于大型設備的設計、制造、操作和維修等，應提出更高、更嚴格的要求。 常壓塔的研究也趨向于結構材料的探索，提高設備的使用周期，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，同時也著眼于設備的安去性和環(huán)保性，以上這些都成為了當今常壓塔研究的熱門課題。 分類和理化性質(zhì) 分類 （ 1）按組成分類：石蠟基原油、環(huán)烷基原油和中間基原油三類； （ 2）按硫含量分類：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四類； （ 3）按比重分類：輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油以三類。 目前我國已開采 的原油以低硫石蠟基居多， 大港 等地原油均屬此類。其中，最有代表性的 大港 原油，硫含量低，蠟含量高，凝點高，能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煤油、柴油、溶劑油、潤滑油和商品石蠟。勝利原油膠質(zhì)含量高 (29%)，比重較大 ( 左右 )，含蠟量高 (約 15~21%)，屬含硫中間基。汽油餾分感鉛性好，且富有環(huán)烷烴和芳香烴，故是重整的良好原料。 物化性質(zhì) 原油的性質(zhì)包含物理性質(zhì)和化學性質(zhì)兩個方面。物理性質(zhì)包括顏色、密度、粘度、凝固點、溶解性、雜質(zhì)含量等；化學性質(zhì)包括化學組成、氧化、燃燒等。 （ 1）顏色：原油的色澤按產(chǎn)地和成分不同，一般有褐 色、黃褐色、深棕色和黑色。通常顏色越深則比重越大，同時含沸點成分就越少，反之亦然。然而原油中純粹烴類為無色物質(zhì)，原油的顏色是由石油中含有的其它物質(zhì)所形成的。 （ 2）密度：原油相對密度一般在 ~ 之間，少數(shù)大于 或小于 ，相對密度在 ~ 的稱為重質(zhì)原油，小于 的稱為輕質(zhì)原油。 （ 3）粘度：原油粘度是指原油在流動時所引起的內(nèi)部摩擦阻力，原油粘度大小取決于溫度、壓力、溶解氣量及其化學組成。溫度增高其粘度降低，壓力增高其粘度增大，溶解氣量增加其粘度降低，輕質(zhì)油組分增加，粘度降低。原油粘度變化較大，一般在 1~100mPas 之間，粘度大的原油俗稱稠油，稠油由于流動性差而開發(fā)難度增大。一般來說，粘度大的原油密度也較大。 （ 4）凝固點：原油冷卻到由液體變?yōu)楣腆w時的溫度稱為凝固點。原油的凝固點大約在 50℃ ~35℃ 之間。凝固點的高低與石油中的組分含量有關，輕質(zhì)組分含量高，凝固點低，重質(zhì)組分含量高， 尤其是石蠟含量高，凝固點就高。 （ 5）溶解性：原油很難溶于水中，但卻能溶于普通的有機溶劑，如苯、氯仿、酒精、乙醚、四氯化碳等。雖然原油幾乎完全不能和水相溶解，但仍有少量水分會 “包溶 ”于原油中，一定條件下可自然析出。 （ 6）含蠟量：含蠟量是指在常溫常壓條件下原油中所含石蠟和地蠟的百分比。石蠟是一種白色或淡黃色固體，由高級烷烴組成，熔點為 37℃ ~76℃ 。石蠟在地下以膠體狀溶于石油中，當壓力和溫度降低時，可從石油中析出。地層原油中的石蠟開始結晶析出的溫度叫析蠟溫度，含蠟量越高，析蠟溫度越高。 析蠟溫度高，油井容易 結蠟，對油井管理不利。含硫量是指原油中所含硫 (硫化物或單質(zhì)硫分 )的百分數(shù)。原油中含硫量較小，一般小于 1%，但對原油性質(zhì)的影響很大，對管線有腐蝕作用，對人體健康有害。根據(jù)硫含量不同，可以分為低硫或含硫石油。 （ 7）含膠量：含膠量是指原油中所含膠質(zhì)的百分數(shù)。原油的含膠量一般在5%~20%之間。膠質(zhì)是指原油中分子量較大 (300~1000)的含有氧、氮、硫等元素的多環(huán)芳香烴化合物，呈半固態(tài)分散狀溶解于原油中。膠質(zhì)易溶于石油醚、潤滑油、汽油、氯仿等有機溶劑中。 （ 8）含鹽量：原油從油井采出，其中含有大量的鹽分，最高可 達 1000ppm（百萬分之一千），它們多為鈉、鈣、鎂和氯化物的混合物。通常原油含鹽量在%~%之間。 （ 9）其他：原油中瀝青質(zhì)的含量較少，一般小于 1%。瀝青質(zhì)是一種高分子量 (大于 1000 以上 )具有多環(huán)結構的黑色固體物質(zhì)，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳。瀝青質(zhì)含量增高時，原油質(zhì)量變壞。 加工方案類型 原油煉制加工方案，主要根據(jù)其特性、市場需要、經(jīng)濟效益、投資力度等因素決定。石油煉制加工方案大體可以分為三種類型： 燃料型 主要產(chǎn)品是用燃料的石油產(chǎn)品。除了生產(chǎn)部分重 油燃料油外，減壓餾分油和減壓渣油通過各種輕質(zhì)化過程轉(zhuǎn)化為各種輕質(zhì)燃料。 燃料 潤滑油型 除了生產(chǎn)燃料的石油產(chǎn)品外，部分或大部分減壓餾分油和減壓渣油還用于生產(chǎn)各種潤滑油產(chǎn)品。 燃料 化工型 除了生產(chǎn)燃料產(chǎn)品外，還生產(chǎn)化工原料和化工產(chǎn)品。 原油經(jīng)過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質(zhì)不同，這些餾分有的可直接作為產(chǎn)品，有的需要進行精制或加工。將常壓塔底油進行減壓蒸餾，等到的餾分視其原油性質(zhì)或加工方案不同，可以作裂化（熱裂化、催化裂化、加氫裂化等）原料或潤滑油原料油原料，也可以作為乙烯裂解原 料。減壓塔底油可作為燃料油、瀝青、焦化或其它渣油加工（溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等）的原料。 塔類的選擇 本設計是設計一套年處理量為 408 萬噸 大港 原油加工裝置，原油蒸餾裝置采用 三 段汽化，設計 初餾塔， 常壓塔、減壓塔。設計中采用水蒸氣汽提方式 , 并確定汽提水蒸汽用量 。由于浮閥塔操作彈性大，本設計采用浮閥塔。 浮閥塔是一種 板式塔 ，用于氣液傳質(zhì)過程中。 浮閥 的閥片可以浮動，隨著氣體負荷的變化而調(diào)節(jié)其開啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負荷時，仍能保持正常操作。 浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小 (因氣體水平吹出之故 )， 塔板效率 較高，生產(chǎn)能力較大。塔結構簡單，制造費用便宜，并能適應常用的 物料狀況，是 化工 、 煉油 行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。 在分離穩(wěn)定 同位素 時采用在克服 泡罩塔 缺陷的基礎上發(fā)展起鼓泡式接觸裝置。 浮閥塔有活動泡罩、圓盤浮閥、重盤浮閥和條形浮閥四種形式，浮閥主要有V 型和 T 型兩種，特點是：生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20％～ 40％；氣體兩個極限負荷比為 5～ 6，操作彈性大；板效率比泡罩塔高 10%~15%；霧沫夾帶少，液面梯度?。唤Y構難于泡罩塔與 篩板塔 之間；對 物料 的適應性較好等，通量大、放大效應小，常用于初濃段的 重水 生產(chǎn)過程。 石油煉制工業(yè)的發(fā)展是伴隨著石油及石油產(chǎn)品的開發(fā)利用發(fā)展起來的，石油的發(fā)現(xiàn)、開采和直接利用由來已久，加工利用并、逐步形成石油煉制工業(yè)。始于19 世紀 30 年代，到 20 世紀 40~50 年代形成的現(xiàn)代煉油工業(yè)，是最大的加工工業(yè)之一。 原油蒸餾在煉油廠是原油首先要通過的加工裝置。一般包括預處理系統(tǒng)（原油電脫鹽）、常壓分餾系統(tǒng)、減壓分餾系統(tǒng)、注劑系統(tǒng)、輕烴回收系統(tǒng)（加工輕質(zhì)原油且達到經(jīng)濟規(guī)模時一般設置輕烴回收系統(tǒng)）等。常壓蒸餾就是在常壓下對原油進行加熱、氣化、分餾和冷凝。如此得到各種不同沸點范圍的石油餾分。常減壓蒸餾是指在常壓和減壓條件下，根據(jù)原油中各組分的沸點不同，把原油 “切割 ”成不同餾分的工藝過程。 工藝技術路 線 大港 原油屬于石蠟基原油，蠟含量高、凝點高、硫含量低 、庚烷瀝青質(zhì)含量較低，相對密度 。 煤油具有相當好的揮發(fā)性能，比較高的閃點，適宜的粘度等特性，是一種優(yōu)良的有機溶劑，有著廣泛的應用前景，但是，直餾煤油和一般的加氫煤油芳烴含量都較量，氮的非烴化合物也很多，致使在使用過程中，不僅使人感到有不舒服的臭味，還對人體有害。 在應用上，煤油餾分除用作噴氣燃料、特種溶劑油、燈用煤油以外，還有很大一部分作為鋁軋油基礎油使用。由于鋁軋制在冷卻、潤滑和改善鋁制品表面光潔度等方面都極其重要的作用，因此，隨著鋁加工業(yè)的迅猛發(fā)展，鋁軋制油的用量越來越大。鋁軋制油除應用具有餾 分范圍窄、飽和烴含量高、閃點高的特點外，還要求具有較低的硫含量和芳烴含量。煤油加氫工藝是生產(chǎn)高檔鋁軋制油最有效的工藝手段，該工藝主要是對其進行深度脫硫、脫氮和脫芳烴。采用加氫法生產(chǎn)無味煤油、鋁軋制油，有著其它方法無法比擬的優(yōu)點。首先是產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高，其中產(chǎn)品芳烴含量小于 %；其次是不產(chǎn)生酸渣、堿渣等污染物，屬于環(huán)境友好工藝。 特種油品精餾與一般的煉油裝置不同，餾分窄分餾精度要求高，產(chǎn)品的種類繁多，生產(chǎn)操作完全由市場決定，操作靈活要求非常高，根據(jù)產(chǎn)品方案要求，分餾部分采用雙分餾塔多側(cè)線抽出，其中第二分 餾塔為減壓操作，滿足不同產(chǎn)品分割及質(zhì)量要求。 工藝技術特點 由于裝置規(guī)模較小，在保證安全平衡生產(chǎn)的前提下，盡量簡化工藝流程和自動控制系統(tǒng)，以節(jié)省工程投資。 反應部分采用冷高壓分離流程。 分餾部分設置兩臺分餾塔，其中第二分餾塔為減壓操作，兩臺分餾塔產(chǎn)品側(cè)線抽出及塔底均設重沸器，塔內(nèi)裝填高效規(guī)整填料，確保分餾精度。 設置熱載體回執(zhí)系統(tǒng)，熱載體作為塔底重沸器熱源。 文獻綜述 常減壓蒸餾技術現(xiàn)狀 ①國外蒸餾裝置技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 煉油傳廠的大型化是提高其勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，降低能耗和物耗的一項重要措施。按 2020 年一月底的統(tǒng)計，全世界共有 717 座煉油廠，總加工能力4103Mt/a。其中加工能力在 10Mt/a 以上的煉油廠 126 座，分散在 34 個國家和地區(qū)，有 16座加工能力在 20Mt/a 以上?，F(xiàn)在單套蒸餾裝置一般都在 5Mt/a 以上，不少裝置已達到 10Mt/a?，F(xiàn)在最大的單套蒸餾裝置處理量為 15Mt/a。 整體蒸餾裝置將原油分為：常壓渣油、含蠟餾分油、中間餾分油和石腦油組分。常壓部分出常壓渣油、中間餾分和石腦油以下的餾分。中間餾分在加氫脫 硫分餾塔中分餾煤油、輕、重柴油，常壓渣油進入高真空減壓蒸餾，分餾出的蠟油作為催化裂化裝置和加氫裂化裝置的原料。整體蒸餾裝置可以節(jié)省投資 30％左右。 電脫鹽方面：以 Petrolite 和 HoweBeaket 二公司的專利技術較為先進。HoweBeaket 技術主要為低速脫鹽， Petrolite 已在低速脫鹽的基礎上開發(fā)了高速電脫鹽。 塔內(nèi)件方面：以 KochGlitcsh、 Sulzer 和 Norton 為代表，擁有較先進的專利技術，公司開發(fā)出了 SuperFRAC Gempak填料， Sulzer在原有 Mellapak 填料的基礎上開發(fā)了 Mllapakplus 和 Optiflow 高效填料。 產(chǎn)品質(zhì)量方面，國外蒸餾裝置典型的產(chǎn)品分餾精度一般為：石腦油和煤油的脫空度 ASTM D86(5%95%)13℃；煤油和輕柴油的脫空度 ASTM D86(5%95%)20℃；輕蠟油與重蠟油的脫空度 ASTM D1160(5%95%)5℃，潤滑油基礎油也基本滿足窄餾分、淺顏色。 ②國內(nèi)蒸餾裝置技術現(xiàn)狀 我國蒸餾裝置規(guī)模較小，大部分裝置處理能力為 ，僅有幾套裝置的加工能力超國 。我國蒸餾裝置的總體技術水平與國外水平相比，在處理能力、產(chǎn)品質(zhì)量和撥出率方面存在較大的差距。最近幾年，隨著我國煉油工業(yè)的發(fā)展，為縮短與世界先進煉油廠的差距，我國新建蒸餾裝置正向大型化方向發(fā)展，陸續(xù)建成了鎮(zhèn)海、高橋 8Mt/a 及西太平洋 10Mt/a 等大型化的蒸餾裝置等，其中高橋為潤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，如中石化有些煉油廠常頂和常一線能夠脫空，但 尚有 40%的裝置常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過 10℃，最多重疊達 86℃。多數(shù)裝置常二線與常三線恩氏蒸餾餾程重疊 15℃以上，實沸點重疊則超出 25℃。潤滑油餾分切割也同國外先進水平存在一定差距，主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤滑油餾分的發(fā)揮及中質(zhì)潤滑油餾分的殘?zhí)?、顏色和安定性等方面存在差距較大。 綜述