【導讀】熱效率的部分設計。餾數(shù)據(jù)，計算產(chǎn)品的各物性數(shù)據(jù)，確定原油切割方案，計算產(chǎn)品收率。度及操作壓力，對全塔進行熱平衡計算，確定全塔回流熱。板溫度為305℃，原料進料溫度為361℃，塔底溫度為185℃。塔板型式選用F1型重閥浮閥塔板，依常壓塔內(nèi)最大汽相負。體力學性能進行核算，操作彈性為,塔的操作性能良好。設計管式加熱爐中的輻射室和對流室的結(jié)構(gòu)和尺寸并確定管程。對常壓塔的關鍵塔板進行氣夜相負荷計算，對其常壓塔的加熱爐和泵

　　

【正文】 在 ，大部分則烴類結(jié)合 以不同類型的有機硫化物的形式存 的：硫化氫的發(fā)牛量除 原油中活性硫含量有關外，還隨溫度的不同而發(fā)生變化。其硫化的反應式為： Fe + H2S— }FeS + I{2Fe + S— FeS 生成的 FeS 膜具有防止進一步腐蝕 的作用 ，但有酸存在時 (HCI 和環(huán)烷酸 )，酸和 FeS 反應破壞了保護膜，使腐蝕進一步發(fā)牛，堰化了硫化物的腐蝕。 加熱爐以含硫重油或瓦斯為燃料，硫燃燒后全部生成 S0：，大約 1％～2％的 S0 受煙灰和金屬 q 生成 S0 。溫度較低時，遇過冷的金屬壁 ， S0：、S0，便 與水形成亞硫酸 、硫酸 ，引起設備的腐蝕。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 31 裝置的防腐措施 前言近幾年，中國石化原油加工量和原油進口量迅速增長。為降低原油采購成本，煉油廠采購硫含量 1%～ 2%或酸值（ KOH） ～ 含硫含酸原油的數(shù)量在增加。原油性質(zhì)變劣帶來的新問題首當其沖反映在常減壓裝置上，使裝置的生產(chǎn)、安全、設備防腐受到嚴重影響，并對下游裝置也產(chǎn)生不良影響。根據(jù)近期到企業(yè)調(diào)研的情況，分析、歸納了常減壓裝置目前存在的腐蝕問題，提出了一些措施和建議。 由于原油并非是純碳氫化合物，故在煉制過程中，經(jīng)歷了各種溫度、壓力、物 理化學變化等工藝操作條件后，生成 H 、 HC1 等一些非理想物對設備產(chǎn)生結(jié)垢、 腐蝕影響正常安全生產(chǎn)。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。常減壓裝置設備的腐蝕主要表現(xiàn)為兩種形式：化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕主要發(fā)生在200～ 400~C 的高溫部位，電化學腐蝕主要發(fā)生在 15O℃以下的低溫部位。引起化學腐蝕的主要物質(zhì)是環(huán)烷酸和硫化物。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。石油中的硫化物、硫化氫、硫醇、元素硫等為活性硫，多發(fā)生低溫位腐蝕；硫醚、二硫和多硫化物等為中性硫化物，在高溫下，轉(zhuǎn)化生成硫化氫和硫醇對金屬造成腐蝕 [19]。 發(fā)生電化學腐蝕必須具備以下條件： 1)存在著液態(tài)水； 2)水中含有某些具有腐蝕性離子物質(zhì)； 3)表面有易受電化學腐蝕的金屬如 Fe 等。常減遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 32 壓裝置的“三 頂”部位幾乎都同時存在著電化學腐蝕的三個條件。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嚴重的，電 化學腐蝕主要發(fā)生在溫度低于混合氣體的露點部位?！叭敗辈课患扔谢瘜W腐蝕又有電化學腐蝕 —— 露點前的腐蝕主要表現(xiàn)為化學腐蝕，露點后的腐蝕主要表現(xiàn)為電化學腐蝕，這就對防腐劑的適應性有較高的要求。 設備腐蝕對石油加工裝置的日常安全生產(chǎn)已構(gòu)成巨大威脅，其中常減壓裝置尤以“三頂”腐蝕為代表，本文重點介紹有關常減壓裝置的“三頂”腐蝕情況及防腐措施。 $ a7 _: _ U : (1)搞好裝置的“一脫三注”工作 減緩常壓塔塔頂?shù)蜏馗g；定期對常壓塔塔頂回流罐進行拉空，盡可能避免垢物重 新進入常壓塔內(nèi)。 (2)改善輕質(zhì)油種加工任務 常壓塔的操作工況有明顯惡化趨勢時可考慮在線清洗方案。 （ 3)穩(wěn)定常壓塔的操作 避免塔操作負荷大幅度的變化對塔內(nèi)件的沖擊損壞。 (4)尋找其它潛在品 在公司系統(tǒng)范圍內(nèi)，積極尋找常壓塔頂系統(tǒng)沖洗水較高品質(zhì)的替代水遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 33 源，許多情況下是因為原油中鹽、水、泥沙質(zhì)量濃度和酸值高時，對常壓蒸餾裝置電脫鹽系統(tǒng)沖擊很大，導致常壓蒸餾裝置腐蝕嚴重 [20]。 (5)合理分配加工負荷 將能在初餾塔中拔出的組分要盡可能在初餾塔拔出；搞好常壓塔三個回流的比例，控制常壓塔頂回流不大于 150t 塔／ h；穩(wěn)定常 線拔出量，在常 線 kk 過高時，不可一味地降低常 線拔出量，加重常壓塔頂部的負荷，同時對于常壓塔的腐蝕也可以對常壓塔材質(zhì)進行更換并升級改造、在塔底進料段增加進料分配器，減少油氣側(cè)線進料對塔壁的偏流沖刷作用，改善油氣的進料分布、加強常頂系統(tǒng)“一脫三注”工藝防腐蝕管理，使亞F 鐵離子，氯離子及硫離子等控制在良好的范圍之、加強電脫鹽系統(tǒng)的操作，避免大的波動，使脫后鹽的質(zhì)量分數(shù)保持在不大于 3ug/g 的范圍、增加腐蝕在線監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)測腐蝕速率。 (一 )提高脫鹽效率，降低 腐蝕性無機鹽類含量對原油進行脫鹽，是一項根本的防止設備結(jié)垢和防腐措施，原油中含鹽量與設備腐蝕成正比 (具體見表 1)。 表 1含鹽量與腐蝕的關系 原油含鹽量 g L 腐蝕率 hnm a 428 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 34 142 74 原油中的鹽類主要有無機鹽和有機鹽，目前運行一部常減壓裝置對原油中的無機鹽的脫除率基本達到《 90％，脫后原油平均含鹽量已經(jīng)達到≯3ms／ L，脫鹽合格率亦能達到 90％以上 [20]。 (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)。反應如下： MsC12+NaOHrMg(OH)2+2NaCI CaC12+NaOH— Ca(OH)2+2NaC1 ． 原油注堿的控制主要以塔頂排水的氯離子濃度作為添加注堿量的依據(jù)。 我們?nèi)壮p壓裝置沒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引起二次加工裝置的催化劑中毒，其中特別是對重油催化裝置影響較大； (2)原油中鈉離子的增加，相應的會使渣油中的鈉離子增加，直接導致焦化裝置石油焦的品質(zhì)下降； (3)過多的鈉離子會使加熱爐爐管脆化，是一大安全隱患。 (三 )塔頂水沖洗 注水可以使露點前移，保護設備。還由于注氨生成的 NHaC1 為固相沉積在塔頂冷凝冷卻設備中，造成積垢堵塞設備，注水可以溶解洗滌 NH4Cl。遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 35 另外，注水增 加塔頂物流凝結(jié)點總水量，以降低 HC!的濃度，減少腐蝕。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，以達到減少污水總量。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 36 設計內(nèi)容的說明 本 次設計主要是設計一年混合原油（遼河原油和米納斯原油）處理量能力為 800 萬噸的常減壓塔，其次為初餾 塔、 常壓塔塔板和加熱爐的設計。 常壓塔設計的參數(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算。 原油常壓精餾塔的最低操作壓力最終是受制約于塔頂產(chǎn)品接受罐的溫度下塔頂產(chǎn)品的泡點壓力。常壓塔頂產(chǎn)品接受罐在 — 巴的壓力操作時，常壓塔頂?shù)膲毫愿哂诋a(chǎn)品接受罐的壓力。 在確定塔頂產(chǎn)品接受罐成回流罐的操作壓力后，加上塔頂餾出物流徑管線、管件、冷凝冷卻設備的壓降即可計算得塔頂?shù)牟僮鲏毫Α８鶕?jù)經(jīng)驗，通過冷凝器或換熱器殼程的壓力降一般約 巴 ，使用空冷器時的壓 降可能稍低些。國內(nèi)多數(shù)常壓塔壓力大約 在 — 巴 之間。 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算得。塔的各部位的操作壓力與汽油流徑塔盤時所造成的壓降有關。本次設計選用浮閥塔板，其壓力降 為 400— 650 巴。 由加熱爐出口經(jīng)轉(zhuǎn)油線到精餾塔汽化段的壓力降通常為 巴，因遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 37 此，由汽化段的壓力即可推出爐出口壓力 操作溫度的確定 確定精餾塔的各部位的操作壓力后，就可以求出各點的操作溫度。氣相溫度是該處油氣分壓下的露點溫度，而液相溫度則是其泡點溫度。設計中按塔板上的氣、液兩相處于平衡狀 態(tài)計算。 （ 1）汽化段溫度 汽化段溫度就是進料的絕熱閃蒸溫度。已知汽化段和爐出口的操作壓力而且產(chǎn)品總收率或常壓塔拔出率和過汽化度、氣提蒸汽量等也已確定，就可以短處汽化段油氣分壓。于是可以作出進料在常壓、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)預定的汽化段中的總氣化率 eF,查得汽化段溫度 tF。 （ 2）塔底溫度 根據(jù)經(jīng)驗原油蒸餾專職的初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度 低 5－ 10℃ 。 （ 3）側(cè)線溫度 嚴格地說，側(cè)線抽出溫度應該是未經(jīng)汽提的側(cè)線產(chǎn)品在該處的油氣分壓下的泡點溫度。然而往 往手頭所有的事經(jīng)汽提后的側(cè)線產(chǎn)品的平衡汽化數(shù)據(jù)，為簡化起見，通常都是按經(jīng)汽提后的側(cè)線產(chǎn)品在該處油氣分壓下的泡點溫度來計算。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 38 側(cè)線溫度的計算主要用猜測法 ,首先假設側(cè)線溫度 tm，作適當?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溫度為 tm′ 。若 tm與 tm′ 相近，認為假設正確，否則，從新假設，直到達至要求。 （ 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溫度。原油管壓塌頂部凝氣量很少，可忽略不計，忽略不凝氣之后求得的塔頂溫度較實際塔頂溫度約高出 3%可將計算結(jié)果乘以 作 為采 用的塔頂溫度。 （ 5）側(cè)線汽提塔底溫度 當用水蒸氣汽提時，汽提塔塔底溫度比側(cè)線抽出溫度約低 8— 10℃ 。 常壓塔設計中的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù) （ 1） 汽提蒸汽用量 參考石 油煉制工程 (第三版，石油工業(yè)出版社 )書中圖 752和 712，取汽提水蒸汽量 。 （ 2） 中段循環(huán)回流進出口溫度差，國內(nèi)多用 80— 120℃ 。 （ 3） 常壓塔頂操作壓力 — 巴 之間；通過冷凝器或換熱器殼程壓降一般約為 巴 ；加熱爐出口到精餾塔汽化段的壓力降通常為 巴。 （ 4） 生產(chǎn)航煤時，原油的最高加熱溫度為 360— 365℃ 。 . 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 39 塔 板設計中的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù) 本次設計選用 F1 型重閥（ 33 克）浮閥塔板，其經(jīng)驗數(shù)據(jù)為 : （ 1）壓力降 400— 600 巴； （ 2） 漏液量 10%； （ 3）板上液層高 度 hL,對 常壓塔一般 取 — ； （ 4）適宜空塔氣速與最大空塔氣速關系： u=(— )u max （ 5）常用標準塔徑： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ?? ； （ 6）塔板選型：凡直徑在 以下的浮閥塔，一般采用單溢流，直徑大于 的塔可采用雙溢流及階梯流； 本塔選用 雙溢流 。 （ 7）堰長 lw：對單溢流一般取 lw為（ — ） D對雙溢流，?。?）D, 其中 D 為塔徑； （ 8）堰上液層高度 how：設計時 how應大于 6mm， how超過 60— 70mm 用雙溢流型； （ 9）液體在降液管內(nèi)的停留時間不應小于 3— 5s； （ 10）隙液管底隙高度 ho:一般不宜小于 20— 25mm，設計時對小塔可取 ho為 25— 30mm，對大塔可取 40mm 左右，最大可達 150mm； 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (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 D﹤ 時， ws=60— 70mm； 當 D﹥ 時， ws=80— 110mm； （ 13）無效區(qū)寬度 wc：小塔為 30— 50mm，大塔可達 50— 75mm； （ 14）動能因數(shù)后的數(shù)值常在 9— 12 之間； （ 15）開孔率 Φ ，對常壓塔或減壓塔開孔率在 10— 14%之間； （ 16）充氣因數(shù) ε 0，液相為水時 ε 0=；為油時 ε 0=— ；為碳氫化合物時 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)。對于一般物系取 — ；對不易發(fā)泡的物系取 — ； （ 18）物 沫夾帶量： ev﹤ ； （ 19）泛點率 ： 大塔 泛點率﹤ 80%； 直徑 以下的塔 泛點率﹤ 70%； 減壓塔 泛點率﹤ 75%； （ 20）取閥孔動能因數(shù) F0=5— 6作為控制漏液量的操作下限，此時漏液量接近 10%。 常壓爐設計中的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù) （ 1）選擇爐型的原則 ① 熱負荷小于 29MW 時，首先考慮采用空心圓筒爐； 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 41 ② 熱負荷大于 29MW 時，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，宜用臥管立式爐或無焰燃燒爐。 （ 2）我國油一氣聯(lián)合火嘴的標準化規(guī)格有 60— 100、 150、 200、 300kg/h； （ 3）過?？諝庀禂?shù) a ① 液體燃料 a（ — ）； ② 自然引風式油火嘴 a（ — ）； （ 4）排煙溫度 t2與油品入爐溫度 τ 1的關系： 一般推薦 t2= τ 1+（ 100— 150℃ ）； 常壓原油加熱爐：輻射管表面熱強度 QR（ 29000— 34890） [w/m2]； 管內(nèi)油料質(zhì)量流速 GF（ 980— 1500） [kg/cm2s] 管內(nèi)冷油流速 Z0（ — ）