处理量420万吨常减压装置常压塔工艺.docx

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处理量420万吨常减压装置常压塔工艺

北京化工大学

毕业设计（论文）

题目：

年处理量420万吨常减压蒸馏装置工艺设计

院别：

北京化工大学继续教育学院

专业：

化工工艺

班级：

11化工

学生：

范兵兵

指导教师：

王广菊

摘要

本设计主要是以某石化公司常减压为设计原型，主要计算数据取自生产实际。

所处理的原料为辽河混合原油，经过初馏塔初步分离后再经过常压塔和减压塔的分离得到不同馏程的馏分油。

在采用新工艺、新设备的同时优化了工艺流程，为了节能常压系统采用4台空冷器，为增加处理量，常压炉四路进料四路出料。

为使相当数量的中间馏分得到合理利用，因为它们是很多的二次加工原料，又能从中生产国民经济所需的各种润滑油、蜡、沥青的原料。

因此本设计采用三段汽化蒸馏，即预汽化—常压蒸馏—减压蒸馏。

关键词：

常减压蒸馏；常压塔；工艺；设计

诚信承诺书

本人郑重承诺：

我所呈交的毕业设计《年处理量420万吨常减压蒸馏装置工艺设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

承诺人签名：

日期：

年月日

第1章设计概述

1.1常减压蒸馏的意义

原油常减压蒸馏作为原油的一次加工工艺、在原油加工总流程中占有重要作用，在炼厂具有举足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。

其中重要的分离设备——常减压塔的分离效果，是否获得高收率、高质量油的关键。

近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。

但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距：

装置能耗偏高，分馏精度和减压拔出深度偏低，对含硫原油的适应性差等。

进一步提高常减压装置的操作水平和运行水平，日益重要，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义。

1.2装置的概况和特点

本设计主要以某石化公司常减压为设计原型，主要数据取自生产实际。

所处理的原料为辽河混合原油，经过初馏塔初步分离后再经过常压塔和减压塔的分离得到不同馏程的馏分油。

辽河混合原油属于低硫中间基原油，含环烷酸多根据原油的性质、特点和市场的需求主要生产重整汽油、航空煤油、轻柴油、重柴油、混合蜡油、渣油等。

装置由原油电脱盐、常减压蒸馏、渣油减粘裂化、航煤精制部分组成。

根据加工含环烷酸原油的特点，结合加工含环烷酸原油的经验，优化了设备选型及选材，初馏塔、常压塔塔盘为浮阀塔盘。

减压塔采用规整填料，处理物料能力大，汽、液接触均匀，传质效果较好。

为实现装置长周期运行，高温部位设备和管线全部采用不锈钢材质，以达到防腐的目的。

初顶、常顶用空冷代替水冷，节约了用水量，也减少了三废处理量。

常压塔采用二个中段循环回流，以使塔内汽、液相负荷分布均匀，提高塔的处理能力，减小塔顶冷凝器的负荷。

为了降低减压塔内真空高度，降低塔内绝对压力，使高沸点的馏分油可以在较低温度的条件下汽化，所以减压塔采用二级抽真空器。

即蒸汽喷射泵和水环抽真空泵。

在采用新工艺、新设备的同时优化了工艺流程，为了节能常压系统采用4台空冷器，为增加处理量，常压炉四路进料四路出料。

环烷酸对金属的腐蚀一般发生在介质流速高和涡流状态处，其温度范围为230～280℃和350～400℃。

常减压蒸馏装置受环烷酸腐蚀较重的部位常发现在下述几处：

常压炉出口部分炉管；减压炉全部炉管；常减压炉转油线和塔汽化段。

采取的防护措施除原油住碱外，适当地增加炉子转油线尺寸以降低介质流速，并结合具体条件选用耐腐蚀材质，可以减少有关部位的腐蚀速率。

综上所述，在采取了“一脱四注”的综合措施后，常减压蒸馏装置有关系统的腐蚀率大大下降。

为使相当数量的中间馏分得到合理利用，因为它们是很多的二次加工原料，又能从中生产国民经济所需的各种润滑油、蜡、沥青的原料。

因此本设计采用三段汽化蒸馏。

即预汽化—常压蒸馏—减压蒸馏。

常减压装置生产方案根据产品使用性能和当前市场对产品的需求，确定常压塔侧线的数目为三个，即航煤、轻柴、重柴。

各个组分切割温度的确定：

塔顶温度为115℃的原因：

因为塔顶的产品为汽油（它的实际切割温度为：

初馏点～180℃）而在实际生产的汽油做为去重整的原料，根据重整原料的要求所以常压塔顶温度为115℃。

各馏分间的切割温度分别为：

汽油到航煤为140℃、航煤到轻柴为255℃、轻柴到重柴为320℃。

1.3工艺流程概况

常减压蒸馏利用精馏原理根据原油中各个组分的挥发度（沸点）不同，在一定的工艺条件下分离出各馏份产品（瓦斯、直馏汽油、直馏柴油、蜡油、渣油）。

原油由原油罐区经泵送入常减压装置的原油泵（B-701）入口，泵出口经过初馏塔进料控制阀（LI-101）后分成两路，一路经原油-常一线一次换热器H-712、原油-减顶二换热器H-711换热。

另一路经原油-减一线一次换热器H-701、原油-常二线二次换热器H-715AB、原油-常二线二次换热器H-702换热。

换热后的两路原油混合温度达到130℃左右进入电脱盐装置。

一、二级电脱盐入口注入破乳剂、水，经混合阀与原油充分混合后进入电脱盐罐，在高压交直流电场的作用下，把原油中的大部分盐和水分脱除出来。

脱后原油再分成两路换热：

一路经原油-渣油四次换热器H-713、原油-常二中一次换热器H-716、原油-常二线一次换热器H-715、原油-减顶二次换热器H-714换热。

一路经原油-渣油三次换热器H-703、原油-减一线换热器H-704、原油-减顶一次换热器H-705、原油-常一中一次换热器H-706换热，两路混合后温度达到200℃左右，进入初馏塔。

初馏塔塔顶油气馏出后经空冷H-736A-L、后冷H-737AB冷凝冷却后进入蒸顶回流罐，其中不凝气-瓦斯进入瓦斯罐后分两路：

一路去常压炉，一路去火炬。

回流罐内汽油经初顶回流泵（B---704）抽出后，一路经回流控制阀（FRC-105）做回流返回塔内控制塔顶温度，另一路经出装置控制阀（LRC-103）送入轻污油去集油罐，蒸顶汽油去油品。

初馏塔底拔头油由塔底泵（B-702）抽出后，分成两路换热，一路经拔头油-减二线换热器H-707、拔头油-减渣二次换热器H-708、拔头油-常三线一次换热器H-709、拔头油-减渣一次换热，另一路经拔头油-减一中一次换热器H-717、拔头油-渣油二次换热器H-718、拔头油-减三线一次换热器H-719、拔头油-减渣一次换热器H-720换热，换热后的两路拔头油混合温度达到310℃左右，然后进入常压炉加热。

拔头油经常压炉四路进料控制阀（FIC-201、FIC-202、FIC-203、FIC-204）进入常压炉对流室，加热到310℃出来后进入辐射室，加热到365℃进入常压塔。

常压塔塔顶油气馏出后经空冷H-739A-J、后冷H-740AB冷凝冷却后进入常顶回流罐，其中不凝气-瓦斯进入瓦斯罐后分两路：

一路去常压炉，一路去火炬。

回流罐内汽油经常顶回流泵（B-710）抽出，一路经回流控制阀（FIC-201）做回流返回塔内控制塔顶温度，另一路经出装置控制阀（LIC-205）送入电精制装置碱洗后去储罐或去重整装置。

常一线从39层塔板抽出后入汽提塔，汽相返回塔内42层，汽提塔底油经航煤重沸器加热后返回汽提塔，液相由常一线泵B-711抽出，经氧化锌罐、常一线-原油一次换热器H-712换热后，经过H-732冷却后经脱水罐、浸酸活性炭罐精制后出装置。

常一中由常压塔35层抽出，经泵（B-707），送至常一中-原油脱后二次换热器H-706、常一中蒸发器H-725，换热到145℃后返回塔内37层。

常二线由常压塔27层抽出后进入汽提塔，汽提塔底吹入蒸汽，汽相返回常压塔31层。

液相由常二线泵（B-712）抽出经常二线-原油脱后四次换热器H-715、常二线-原油脱后二次换热器H-728、换热经H-733冷却后，轻柴去油品。

常二中由常压塔22层经泵（B-701）抽出，送至常二中-拔头油二次换热器H-716换热，经蒸发器H-727，换热到240℃后返回塔内25层。

常三线由塔15层馏出后进入汽提塔，汽提塔底可吹入蒸汽，汽相返回塔内18层，液相经常三线泵（B-703）抽出，送至常三线-原油脱后三次换热器H-706、常三线-软化水换热器H-726换热，经H-741冷却后并入重污油做为重柴油出装置。

常压塔底重油经泵（B-709）抽出后分成四路经减压炉四路进料控制阀（DJC-203、DJC-204、DJC-205、DJC-206）进入减压炉对流室，加热到365℃出来后进入辐射室，加热到385℃进入减压塔，在减压系统出现故障时也可以不进入减压炉而直接入渣油系统即甩减压。

减压塔塔顶汽相经减顶冷却器冷却后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相通过一级抽真空器抽出后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相经一级冷却器冷却后进入二级抽真空器，经过二级抽真空器抽出后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相经二级冷却器冷却后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相通过减顶瓦斯罐去加热炉做燃料。

汽相经一级冷却器冷却后也可以进入真空泵，经过真空泵抽出后，液相流入地沟，汽相通过减顶瓦斯罐去加热炉做燃料。

水封罐内的水通过控制阀排入地沟，减顶油则流入产品罐，再经泵B-231打入脱水罐，一路并蜡油，一路并轻柴。

减一线蜡油由一线集油箱抽出，通过泵（B-232）送至减一线-原油脱前一次换热器H-704换热后分成两路，一路经回流控制阀（FI-209）做回流返回塔顶；一路经出装置控制阀（FI-201）并蜡油或轻柴油。

减二线蜡油由二线集油箱抽出，通过泵（B-233）送至蒸发器H-724，减二线-原油脱前三次换热器H-707换热后分成两路，一路经过减二中回流控制阀（FIC-210）做回流返回塔内，另一路经出装置控制阀（FI-202）并蜡油。

减三线蜡油由三线集油箱抽出，通过泵（B-234）送出后分成两路，一路经减三线-拔头油一次换热器H-723、减三线-原油脱后三次换热器H-719换热，一部分经过减三中回流控制阀（FIC-211）返回塔内做回流，另一部分再经蒸发器H-703换热，然后经出装置控制阀（FI-203）并入蜡油。

渣油系统分成两路换热，一路经渣油-拔头油三次换热器H-720、渣油-拔头油二次换热器H-718、渣油-原油脱后四次换热器H-713、渣油-原油冷却器H-735换热，另一路经渣油-拔头油二次换热器H-710、渣油-拔头油三次换热器H-708、渣油-拔头油一次换热器换热器H-703、渣油-原油冷却器H-720换热，两路换热混合后经过水箱（正常生产时不投用）分成两路，另一路去减粘。

1.4主要原料、工艺及能耗指标

从相关数据中表明常减压蒸馏装置能耗约占炼厂总能耗的1/5，是炼油工业中的能耗大户。

因此蒸馏装置节能工作的好坏直接影响炼油工业能耗指标。

蒸馏装置的节能途径：

（1）本装置由于处理量大，所以多采用一个初馏塔形成三段汽化的方式，从而可减少加热炉热负荷降低损耗。

（2）由于二中的热量较大，从初底出来的拔头油和二中进行换热达到降低常压炉负荷的目的。

（3）采用换热系统：

原料油与常压塔侧线、减压塔侧线进行换热，这样即可以提高进料温度降低常压炉的热负荷可以达到节能的目的。

（4）减压塔顶增加一台水环真空泵可进一步降低塔顶压力提高减压塔拔出率。

表1.1原材料指标

原材料名称

项目

单位

指标

原油

含水

%

≯2.0

脱后原油

含盐

Mg/g

≯3

含水

%

≯0.3

表1.2半成品、成品主要指标

汽油质量指标

蒸顶汽油干点

≯170℃

常顶汽油干点

≯170℃

常一线质量指标

98%点

≯260℃

闪点

＞38

柴油质量指标

95%点

≯365℃

0#柴油

凝固点

0±4℃

-10#柴油

凝固点

-10±4℃

-20#柴油

凝固点

-20±4℃

注：

凝固点与95%点控制其中一项

混合蜡油

残炭

≯0.3

表1.3公用工程（水、电、汽、风等）

名称

要求指标

循环水温度

≤30℃

循环水压力

≥0.4Mpa

系统蒸汽压力

0.8～1.0MPa

仪表风压力

≥0.3Mpa

燃料油压力

≥1.0Mpa

高压瓦斯压力

0.2～0.5MPa

封油压力

≥2.0Mpa

循环冷却水

供水温度

≤30℃

回水温度

≤40℃

供水压力

0.35Mpa

回水压力

0.20Mpa

PH值

6～9

浑浊度

≤2000mg/l

污垢系数

≤0.0004m2·h·℃/kcal

电量

高压电压

6000V±10%

频率

50±1Hz

低压电压

380V/220V±5%

频率

50±1Hz

仪表压缩空气

0.4MPaG下露点

-20℃

温度

常温

压力

0.4Mpa

表1.4原材料消耗、公用工程消耗及能耗指标

序号

名称

单位

数量

备注

1

原料

2

燃料油+燃料气

kg/h

4605.75

3

电

KWh/h

3673.8

4

循环水

t/h

1737

5

新鲜水

t/h

7.163

6

软化水

t/h

19.902

7

污水

t/h

10.38

8

0.9Mpa蒸汽

t/h

7.609

9

0.3Mpa蒸汽

t/h

5.89

表1.5塔类

序

号

工艺

编号

设备名称

规格型号

结构

形式

容积m3

操作压力Mpa

操作

温度℃

1

T-701

初馏塔

ф3000×54154

浮阀

375

0.08

300

2

T-702

常压塔

ф4000×44070

浮阀

553

0.163

355

3

T-203

减压塔

ф6400/4200×35145

填料

908.2

-0.093

440

4

T-703

常一线汽提塔

ф1200×7502×10

浮阀

8

0.08

350

5

T-704

常二线汽提塔

ф1200×6550×10

浮阀

8

0.08

250

6

T-705

常三线汽提塔

ф1200×6000×12

浮阀

8

0.08

350

7

T-101A

脱水塔

ф1200×6800×16

填料

8.3

1.7

常温

表1.6换热器类

序

号

工艺编号

设备名称

规格型号

壳程

介质

介质

压力Mpa

压力Mpa

1

H-701A

原油/常一线

BES1000-4.0-265-6/25-4Ⅰ

16MnR

原油

2.3

1.5

2

H-702A

原油/常顶循环

FB900-220-25-2

16MnR

原油

2.5

1.5

3

H-703A

原油/常三线

FB700-125-25-2

16MnR

重柴

1.8

2.3

4

H-705A

原油/常一中

FB700-125-40-4

16MnR

原油

2.3

2

5

H-706A

原油/常三线

FB700-125-25-2

16MnR

重柴

2

2

6

H-709A

原油/常二中

BES800-4.0-160-6/25-4Ⅱ

16MnR

原油

1.8

2

7

H-714A

原油/减三线

BES1100-40-365-6/25-2

16MnR

蜡油

2.3

2

8

H-718A

原油/常二线

FB700-120-25-4

16MnR

原油

2

1.8

9

H-719A

原油/减三线

FB1100-330-25-4

16MnR

原油

2

2

10

H-721A

拔头油/减三线

RBEU900-4.0-205-6/25-4

18-8

蜡油

2

2.5

11

H-727A

减四线蒸发器

FB1000-265-40-4

16MnR

软化水

2

0.9

12

H-728A

常三线冷却器

FB700-125-25-4

16MnR

重柴

1.5

0.5

13

H-730A

初侧冷却器

FB700-120-25-4

16MnR

汽油

0.4

0.5

14

H-731A

减一中冷却器

FB800-160-25-4

16MnR

蜡油

1.8

0.5

15

H-732A

常一线冷却器

FB600-90-40-4

16MnR

航煤

1.5

0.5

16

H-733A

常二线冷却器

FB700-120-25-4

16MnR

柴油

1.5

0.5

17

H-735C

减一线冷却器

FB700-125-25-2

16MnR

蜡油

1.8

1

18

H-736ABC

DEFGH

初顶空冷

P9×3-4-3020/129-16RⅡa

16MnR

初顶油汽

0.4

19

H-739

常顶空冷

P9×3-4-3020/128-16RⅡa

常顶油汽

0.4

20

H-740A

常顶后冷

BES900-1.6-219.1-6/25Ⅱ

16MnR

汽油

0.4

0.4

21

H-741

常三空冷

SL9×3-4-2440/129-25RⅡb

1.5

22

H-743

减一线/原油

BES900-4.0-265-6/25-4Ⅰ

16MnR

原油

23

H-230A

减顶冷却器

FLB1100-350-16-4Ⅱ

16MnR

柴油

0

0.4

24

H-231A

减顶一级冷却器

FLB1100-350-16-4Ⅱ

16MnR

柴油

0

0.4

25

H-232A

减顶二级冷却器

FLB1100-350-16-4Ⅱ

16MnR

柴油

0

0.4

第2章设计计算

2.1基础数据的换算

2.1.1平均沸点

（1）体积平均沸点t体

即恩氏蒸馏体积为10%，30%，50%，70%，90%时的五个馏出温度平均值：

主要用来求定其它难以直接测定的平均沸点。

物料

产品的恩氏蒸馏数据

汽油馏出体积，%

10

30

50

70

90

温度，℃

82

98

108

117

139

=

=108.8℃

与上述同样方法计算出其他物料的体积平均沸点见表2.1。

表2.1体积平均沸点汇总表

物料

产品的恩氏蒸馏数据

体积平均沸点，℃

体积，%

0

10

30

50

70

90

100

汽油

50

82

98

108

117

139

148

108.8

航煤

140

153

165

171

187

199

220

175

轻柴油

195

231

254

272

301

338

355

279.2

重柴油

279

315

388

413

433

453

465

400.4

原油

266

342

390

425

450

366.6

利用体积平均沸点查教材69页图3-4可求出中平均沸点、质量平均沸点、实分子平均沸点。

（2）中平均沸点

恩氏蒸馏10～90%斜率：

汽油：

=0.7125

航煤：

=0.575

轻柴油：

=1.3375

重柴油：

=1.725

由教材69页图3-4查得中平均沸点校正值，则中平均沸点=体积平均沸点+校正值，计算结果见表2.2。

表2.2中平均沸点汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

体积平均沸点，℃

108.8

175

279.2

400.4

中平均沸点校正值，℃

-4

-3

-7

-8

中平均沸点，℃

104.8

172

272.2

392.4

（3）质量平均沸点

同理由教材69页图3-4查得质量平均沸点的校正值，则质量平均沸点=体积平均沸点+校正值，计算结果见表2.3。

表2.3重量平均沸点汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

体积平均沸点，℃

108.8

175

279.2

400.4

重量平均沸点校正值，℃

+1.8

+1

+2.8

+2.6

重量平均沸点，℃

110.6

176

282

403

（4）实分子平均沸点

同理由教材69页图3-4查得实分子平均沸点校正值，实分子平均沸点=体积平均沸点+校正值，计算结果见表2.4。

表2.4实分子平均沸点汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

体积平均沸点，℃

108.8

175

279.2

400.4

实分子平均沸点校正值，℃

-7

-5

-13

-14.4

实分子平均沸点，℃

101.8

170

266.2

386

2.1.2确定各馏分相对分子质量和特性因数K

（1）比重指数API°

API°=141.5/（

+△d）-131.5

--相对密度；

△d--校正值，范围0.0037～0.0051。

由《石油加工工艺学》上册查取△d，教材76页图3-6查并计算。

结果见表2.5。

表2.5比重指数汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

0.7396

0.7784

0.8582

0.9057

相对分子质量

106

141

212

335

△d

0.0049

0.0046

0.0042

0.0039

比重指数API°

58.56

49.2

32.6

29.04

（2）特性因数K

根据介质的密度与中平均沸点，查教材76页图3-6，特性因数K见表2.6。

表2.6特性因数汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

原油

特性因数

11.85

11.89

11.5

11.69

11.25

2.1.3确定临界参数

（1）临界温度

查《石油化工工艺计算图表》图2-3-7石油馏分真、假临界温度如表2.7。

表2.7真、假临界温度汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

T真，K

570

632

735

840

T假，K

555

622

730

830

（2）临界压力

查《石油化工工艺计算图表》图2-3-8，教材89页图3-12，得到石油馏分真、假临界压力见表2.8

表2.8真、假临界压力汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

P真，MPa

4.45

3.85

2.2

1.5

P假，MPa

3.15

2.49

1.95

1.31

2.1.4确定焦点参数

查《石油化工工艺计算图表》图2-2-18、图2-2-20，由平均沸点和恩氏蒸馏斜率查得焦点温度与临界温度差、焦点压力与临界压力差。

焦点温度=真临界温度+（焦点温度-临界温度）

焦点压力=真临界压力+（焦点压力-临界压力）

表2.9焦点温度、焦点压力汇总表

物料

汽油

航煤

轻柴油

重柴油

焦点温度-临界温度，℃

46

30

32