【正文】 6]。該裝置是煉油廠和許多石油化工企業(yè)的龍頭裝置?？梢詼p少渣油量，提高原油總拔出率。2 選題背景 研究目的和意義當(dāng)今全球的能源危機(jī)原油價(jià)格飚升的局面嚴(yán)重的沖擊著世界范圍煉油的石化生產(chǎn)。常壓蒸餾作為原油的一次加工裝置在原油加工總流程中占有重要的作用近年來(lái)常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)不斷創(chuàng)新裝置節(jié)能降耗顯著產(chǎn)品質(zhì)量提高。進(jìn)一步的提高常減壓裝置的操作水平和運(yùn)行水平顯得日益重要對(duì)提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也具有非常重要的意義。在目前世界經(jīng)濟(jì)不太好2008年前三季度我國(guó)石油和化工行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行基本保持平穩(wěn)態(tài)勢(shì)。全行業(yè)總產(chǎn)值增速可能減緩全年增幅在28%左右；銷售收入增長(zhǎng)約27%；進(jìn)出口貿(mào)易將繼續(xù)保持較快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)增幅約為35%；固定資產(chǎn)投資增幅在27%左右；主要化工產(chǎn)品產(chǎn)量增幅在520%之間。如果國(guó)際油價(jià)進(jìn)入下行軌道煉油行業(yè)10月份或能走出困境實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。統(tǒng)計(jì)顯示2008年年底至2009年年初國(guó)內(nèi)將有5400余萬(wàn)噸的新建原油加工能力投產(chǎn)如已投產(chǎn)1000萬(wàn)噸的中石化青島大煉化以及即將投產(chǎn)的1200萬(wàn)噸的中海油惠州煉廠、中石油1000萬(wàn)噸中石油欽州石化等。因此汽柴油供不應(yīng)求的失衡狀態(tài)將結(jié)束并可能形成一段時(shí)期供大于求的局面。全球逾五分之四煉油廠建設(shè)項(xiàng)目面臨下馬。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的建設(shè)和經(jīng)營(yíng)特別是進(jìn)入80年代以來(lái)由于發(fā)揮了油化纖的聯(lián)合優(yōu)勢(shì)我國(guó)石化工業(yè)得到了高速發(fā)展為國(guó)民經(jīng)濟(jì)作出了巨大的貢獻(xiàn)。我國(guó)石化工業(yè)在生產(chǎn)和技術(shù)上雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步但和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要相比和世界先進(jìn)水平相比還存在著較大的差距主要表現(xiàn)在8個(gè)方面。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展對(duì)石化產(chǎn)品的需求日益增加。國(guó)家已經(jīng)確定要把石化工業(yè)建成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。形勢(shì)嚴(yán)峻主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。二是國(guó)際間競(jìng)爭(zhēng)加劇。世界各大石化企業(yè)在與我國(guó)進(jìn)行產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)還利用名牌、專利等方面的優(yōu)勢(shì)正在我國(guó)市場(chǎng)上進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。世界石油化工科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展也對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的一些科技優(yōu)勢(shì)構(gòu)成新的威脅。應(yīng)當(dāng)將石油加工看作是一個(gè)在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中需要消耗大量能源的加工行業(yè)要求我們不斷的追求最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)、最合理的能源利用和最大的經(jīng)濟(jì)效益。從現(xiàn)有的裝置和裝備兩方面著手開展擴(kuò)能增效、節(jié)能降耗、實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)生產(chǎn)的挖潛改造的研究工作。此外利用計(jì)算機(jī)控制加熱爐燃燒時(shí)的空氣用量以及回收利用煙氣余熱可使裝置能耗顯著降。一個(gè)工藝裝置的好壞不僅取決于各種設(shè)備性能而且與采用的工藝流程合理程度有很大關(guān)系。原油通過(guò)常減壓蒸餾一般可得到350~370?C以前的幾個(gè)輕餾分可用作汽油、煤油（航空或燈用）柴油等產(chǎn)品也可分別作為重整、化工（如輕油裂解）等裝置的原料。我國(guó)的主要原油輕質(zhì)餾分含量低若采用上述工藝流程則有相當(dāng)數(shù)量（25%~30%左右）的 350~500?C中間餾分未能合理利用它們是很多的二次加工原料又能從中生產(chǎn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所必需的各種潤(rùn)滑油、蠟、瀝青的原料。國(guó)內(nèi)大型煉油廠的原油蒸餾裝置多采用典型的三段汽化常減壓蒸餾流程。塔頂出輕油餾分或重整原料。側(cè)線自上而下分別出煤油、柴油以及其它油料常壓部分大體可以到相當(dāng)于原油實(shí)沸點(diǎn)鎦出溫度約為360?C的產(chǎn)品。除了用增減回流量及各側(cè)線鎦出量以控制塔的各處溫度外通常各側(cè)線處設(shè)有汽提塔用吹入水蒸氣或采用“熱重沸”（加熱油品使之汽化）的方法調(diào)節(jié)產(chǎn)品的質(zhì)量。除塔頂冷回流外常壓塔通常還設(shè)置2~3個(gè)中段回流。常壓塔低油經(jīng)減壓爐加熱到405~410?C送減壓塔。塔器設(shè)備在煉油、化工、制藥等過(guò)程工業(yè)中占有重要地位其性能的優(yōu)劣、技術(shù)水平的高低將直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、回收率經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)方面。在煉油廠中二元精餾是罕見(jiàn)的經(jīng)常遇到的是多組分混合物的分餾即多元精餾。首先石油作為復(fù)雜混合物其組成迄今無(wú)法完全準(zhǔn)確測(cè)定。其次石油精餾的產(chǎn)品多為石油餾分而非高純度的單體烴類產(chǎn)品故其分餾精度的要求不如一般化工產(chǎn)品的精餾那么高。再者煉油廠的產(chǎn)品數(shù)量上絕大部分是做燃料的其價(jià)格遠(yuǎn)比通常的化工產(chǎn)品低廉這就規(guī)定煉油廠的生產(chǎn)工藝必須盡可能的降低生產(chǎn)成本。所有這一切為石油精餾規(guī)定了一系列的特點(diǎn)。因此應(yīng)該以汽液平衡和精餾理論基本規(guī)律作指導(dǎo)來(lái)分析石油精餾過(guò)程。所謂工藝流程就是一個(gè)生產(chǎn)裝置的設(shè)備機(jī)泵、工藝管線和控制儀表按生產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系而形成的有機(jī)組合。圖1是典型的原油常減壓蒸餾的原理流程圖它是以精餾塔和加熱爐為主體而組成的所謂管式蒸餾裝置。此塔在接近大氣壓力之下操作故稱常壓（精餾）塔相應(yīng)的加熱爐就稱為常壓（加熱）爐。塔底產(chǎn)物稱為常壓重油一般是原油重沸點(diǎn)高于350?C的重組分。石油精餾塔的根本特點(diǎn)是：它處理的是一種復(fù)雜的混合物——石油生產(chǎn)的也是復(fù)雜的混合物——各種石油餾分。而填料塔的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單一些其塔體為一圓筒筒內(nèi)堆放一定高度的填料。對(duì)于許多逆流氣液接觸過(guò)程填料塔和板式塔都可適用。填料塔和板式塔有許多不同點(diǎn)：（1）填料塔操作范圍較小特別是對(duì)于液體負(fù)荷的變化更為敏感。設(shè)計(jì)較好的板式塔則具有大得多的操作范圍。另外板式塔的清洗亦比填料塔方便。同理當(dāng)有側(cè)線出料時(shí)填料塔也不如板式塔方便。換算時(shí)凡恩氏蒸餾溫度高出246℃者考慮到裂化的影響須用下式進(jìn)行溫度校正。所以實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)=+=℃② 用圖Ⅱ111查得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差見(jiàn)表44：表44 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差℃實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差℃0～10%3810～30%30～50%1350～70%70～90%90～100%13③ 由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)（℃）推算出其他各點(diǎn)溫度實(shí)沸點(diǎn)蒸餾30%點(diǎn)==℃ 10%點(diǎn)==℃ 0%點(diǎn)==℃ 70%點(diǎn)=+=℃ 90%點(diǎn)=+=℃ 100%點(diǎn)=+13=℃同上可以得到其他餾分實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度⑵汽油餾分的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)見(jiàn)下表45：表45 汽油餾分的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)溜出%體01030507090100溫度℃116690129107(2)煤油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)見(jiàn)下表46：表46 煤油餾分的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)溜出%（v）01030507090100溫度℃251(4)重柴油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)見(jiàn)下表47：表47 重柴油餾分的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)溜出%（v）01030507090100溫度℃530 恩氏蒸餾數(shù)據(jù)與平衡汽化溫度之間的轉(zhuǎn)換 這類換算可借助與Ⅱ113和Ⅱ114來(lái)進(jìn)行。(1)輕柴油餾分的常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)見(jiàn)下表48：表48 輕柴油餾分的常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)溜出%（v）01030507090100溫度℃239①按《石油煉制工程》中的Ⅱ113換算50%點(diǎn)溫度恩氏蒸餾10～70%的斜率=（）/（7010）=℃/%由圖查得平衡汽化50%點(diǎn)恩氏蒸餾50%點(diǎn)=℃平衡汽化溫度50%點(diǎn)=+=℃②由圖Ⅱ114查的平衡汽化溫差見(jiàn)表49表49 平衡汽化溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差℃實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差℃0～10%10～30%30～50%50～70%70～90%90～100%③由50%點(diǎn)及各段溫差推算平衡汽化曲線的各點(diǎn)溫度。表413 立方平均沸點(diǎn)名稱tv℃Stc校正值℃tc ＝ tv ＋ tc校正值℃汽 油－煤 油－輕柴油－重柴油－同上(4)質(zhì)量平均沸點(diǎn)t見(jiàn)下表414：表414 質(zhì)量平均沸點(diǎn)名稱tv℃Stc校正值℃tm ＝ tv ＋ tc校正值℃汽 油煤 油輕柴油重柴油(5)中平均沸點(diǎn)見(jiàn)下表415：表315 中平均沸點(diǎn)名稱tv℃Stc校正值℃tme ＝ tv ＋ tc校正值℃汽 油－5煤 油－輕柴油－重柴油－(6)實(shí)分子平均沸點(diǎn)見(jiàn)下表416：表416 實(shí)分子平均沸點(diǎn)名稱tv℃Stc校正值℃tm ＝ tv ＋ tc校正值℃汽 油－煤 油－輕柴油－重柴油－340 比重系數(shù)API水在4℃時(shí)的密度為1000kg/m3,所以常以水作為基準(zhǔn)表示t℃的油品與4℃水的密度之比在數(shù)值上等于該液體在t℃的密度則有： 根據(jù)《石油煉制工程》表I24得比重與的換算值查得各餾分的密度校正值見(jiàn)表417表417 各餾分的密度校正值名稱△d=+△d汽油+=煤油+=輕柴油+=重柴油+=重油+=32特性因數(shù)K和平均相對(duì)分子質(zhì)量M由比重指數(shù)API和中平均沸點(diǎn)根據(jù)《石油煉制工程》圖I210查得結(jié)果見(jiàn)表418：表418 各餾分比重汽油95煤油152輕柴油218重柴油290重油 臨界溫度和臨界壓力 (1)臨界溫度[1]查《石油煉制工程》圖I226由和得真臨界溫度；由 和得假臨界溫度見(jiàn)表419表419 各餾分臨界溫度名稱/℃/K/℃/ K汽油540530煤油654645輕柴油740730重柴油818340812(2)臨界壓力根據(jù)《石油煉制工程》1988版圖I228由和查得假臨界壓力根據(jù)《石油煉制工程》2000版圖312由和/查得真臨界壓力表420 臨界壓力名稱/℃/MPa//MPa汽油煤油輕柴油重柴油 焦點(diǎn)溫度 由恩氏蒸餾10%～90%餾分的曲線斜率S和體積平均沸點(diǎn)根據(jù)《石油煉制工程》圖II141查得焦點(diǎn)溫度臨界溫度從而求得焦點(diǎn)溫度[1]見(jiàn)表421。表422 各餾分焦點(diǎn)壓力名稱S/℃焦點(diǎn)壓力臨界壓力/MPa焦點(diǎn)壓力/MPa汽油煤油輕柴油重柴油計(jì)算結(jié)果匯總見(jiàn)表423和表424表423 餾分平衡汽化溫度表油品平衡汽化溫度/℃0%10%30%50%70%90%100%汽油8288煤油191輕柴油重柴油重油 表424 油品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)油品密度g/cm3比重指數(shù)API176。相鄰兩個(gè)產(chǎn)品是相互重疊的即實(shí)沸點(diǎn)蒸餾t–t是負(fù)值。由餾分的實(shí)沸點(diǎn)曲線可以確定餾分的產(chǎn)率此次設(shè)計(jì)采用的是勝利油田原油的基本性質(zhì)按每年開工330天計(jì)算不考慮損失。參考圖Ⅱ220和表Ⅱ27取汽提水蒸氣量見(jiàn)表53【1】53 汽提水蒸汽用量油品%（重對(duì)油）公斤/時(shí)千摩/時(shí)一線煤油3631二線輕柴油3654三線重柴油851塔底重油24627257合計(jì)6763 塔板板型和塔板數(shù) 選用浮閥塔板[1]參照《石油煉制工程》表II43和II44選定塔板數(shù)如下：重整原料——航空煤油段 9層航空煤油——輕柴油段 6層輕柴油——重柴油段 6層重柴油——汽化段 3層塔底汽提段 4層考慮采用兩個(gè)中段回流每個(gè)用3層換熱塔板共6層。 操作壓力的確定。 MPa。 在以后的計(jì)算各個(gè)塔板的物熱平衡時(shí)，計(jì)算中都有相應(yīng)的圖形，標(biāo)注有進(jìn)料量、各段溫度、壓力、汽提蒸汽、各側(cè)線產(chǎn)品的產(chǎn)量等相應(yīng)的物量，以便于計(jì)算和核對(duì)各量。要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率e為e=++++)%=%(2)汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下：汽油 117千摩/時(shí)煤油 139輕柴油 100重柴油 105過(guò)汽化油 21油氣量合計(jì) 482其中過(guò)汽化油的分子量取300。在不具備原油的臨界參數(shù)和焦點(diǎn)參數(shù)而無(wú)法作出原油的PTe相圖的情況下曲線4可以用以下的簡(jiǎn)化方法求定：由圖可以得到原油在常壓下的實(shí)沸點(diǎn)曲線與平衡汽化曲線的交點(diǎn)為291℃。從此交點(diǎn)作垂直于橫坐標(biāo)的直線A在A線上找到299℃。此t是由相平衡關(guān)系求得還需要對(duì)它進(jìn)行校核。校核的方法是作絕熱閃蒸過(guò)程的熱平衡計(jì)算以求得爐口溫度。① ℃：由《石油煉制工程》第三版圖317中可查得：℃氣體的焓對(duì)壓力的校正值為可忽略℃=280kcal=同理可以計(jì)算出原油中其他餾分完全汽化時(shí)的焓值見(jiàn)下表54：表54 進(jìn)料帶入汽化段的熱量Q（P==℃）油料焓千摩/時(shí)熱量千摩/時(shí)汽相液相汽油11100=10煤油21040=10輕柴油1130113021800=10重柴油112