1、_ 成人高等教育畢業設計（論文）題 目_學 生_聯系電話 指導教師_評 閱 人_教學站點_專 業_完成日期_摘要石油是一種主要由碳氫化合物組成的復雜混合物。石油中的烴類和非烴類化合物，相對分子質量從幾十到幾千，相應的沸點從常溫到500度以上，分子結構也是多種多樣。不同油區所產的原由在性質上差別較大，不同組成的原油表現出的物理性質不同，而不同的化學組成及物理性質對原油的使用價值、經濟效益都有影響。石油不能直接作汽車、飛機、輪船等交通運輸工具發動機的燃料，必須經過各種加工過程，才能獲得符合質量要求的各種石油產品。人們根據對所加工原油的性質、市場對產品的需求、加工技術的先進性和可靠性，以及經濟效益等

2、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。石油煉制工業生產汽油、煤油、柴油等燃料和化學工業原料，是國民經濟最重要的支柱產業之一，關系國家的經濟命脈和能源安全，在國民經濟、國防和社會發展中具有極其重要的地位和作用。石油煉制加工方案，主要根據其特性、市場需要、經濟效益、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：（1）燃料型 主要產品是用燃料的石油產品。除了生產部分重油燃料油外，減壓餾分油和減壓渣油通過各種輕質化過程轉化為各種輕質燃料。（2）燃料潤滑油型 除了生產燃料的石油產品外，部分或大部分減壓餾分油和減壓渣油還用于生產各種潤滑油產品。 （3）燃料化工型

3、 除了生產燃料產品外，還生產化工原料和化工產品。原油經過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質不同，這些餾分有的可直接作為產品，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。目錄第一章 總論1.1.工藝技術路線31.2文獻綜述41.2.1常減壓蒸餾技術現狀4第二章 工藝流程設計2.1原料油性質及產品性質52.1.1原料油性質52.1.2產品性質62.2.

4、工藝流程62.2.1工藝流程62.3 塔器結構72.4環保措施72.4.1污染源分析82.4.2廢氣處理82.4.3廢水處理8第三章 工藝計算3.1 原料及產品的有關參數的計算93.2 工藝流程的確定根據與流程的敘述113.2.1 切割方案及性質113.2.2 物料平衡123.2.3 汽提蒸汽用量123.2.4 操作壓力143.2.5 汽化段溫度14 參考文獻25第一章 總論1.1工藝技術路大港原油屬于低硫環烷中間基原油。煤油具有相當好的揮發性能，比較高的閃點，適宜的粘度等特性，是一種優良的有機溶劑，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

5、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，隨著鋁加工業的迅猛發展，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。采用加氫法生產無味煤油、鋁軋制油，有著其它方法無法比擬的優點。首先是產品質量好，收率高，其中產品芳烴含量小于0.1%；其次是不產生酸渣、堿渣等

6、污染物，屬于環境友好工藝。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，產品的種類繁多，生產操作完全由市場決定，操作靈活要求非常高，根據產品方案要求，分餾部分采用雙分餾塔多側線抽出，其中第二分餾塔為減壓操作，滿足不同產品分割及質量要求。1.2.文獻綜述1.2.1常減壓蒸餾技術現狀國外蒸餾裝置技術現狀及發展趨勢煉油傳廠的大型化是提高其勞動生產率和經濟效益，降低能耗和物耗的一項重要措施。按2004年一月底的統計，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，有16座加工能力在20mt/a以上。現在單套蒸餾裝置

7、一般都在5mt/a以上，不少裝置已達到10mt/a。現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省投資30左右。電脫鹽方面：以petrolite和howe-beaket二公司的專利技術較為先進。howe-beaket技術主要為低速脫鹽，petrolite已在低速脫鹽的基礎上開發了高速電脫鹽。塔內件方面：以koch-glitcsh、sul

8、zer和norton為代表，擁有較先進的專利技術，公司開發出了superfrac i.superfracv高效塔盤和gempak填料，sulzer在原有mellapak填料的基礎上開發了mllapakplus和optiflow高效填料。產品質量方面，國外蒸餾裝置典型的產品分餾精度一般為：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。國內蒸餾裝置技術現狀我國蒸餾裝置規模較小，大部分裝置處理能力為2.5mt/a，僅有幾套裝置的加

9、工能力超國4.5mt/a。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、產品質量和撥出率方面存在較大的差距。最近幾年，隨著我國煉油工業的發展，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展，陸續建成了鎮海、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。我國蒸餾裝置側線產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

10、進水平存在一定差距，主要表現在輕質潤滑油餾分的發揮及中質潤滑油餾分的殘碳、顏色和安定性等方面存在差距較大。第二章 工藝流程設計2.1原料油性質及產品性質2.1.1原料油性質大港原油屬低硫環烷中間基原油, 一般性質如下表所示。 表2-1 大港原油一般性質名稱單位數值名稱單位數值密度d2040.8896含鹽mgnacl/l74特性因數11.8水分%1.4運動粘度(50)mm2/s20.64初餾點82凝點20200餾出%10含蠟量%14.1300餾出%25瀝青質硅膠膠質%12.56ni含量ppm18.5殘炭%3.5v含量ppm1含硫%0.14cu含ppm0.76含氮%灰分%0.018注: 計算時用d

11、420=0.8717, k=12 表2-2 原油實沸點蒸餾數據序餾出溫度餾 出, %序餾出溫度餾 出, %序餾出溫度餾 出, %號重體號重體號重體11132.373.28728320.8622.891338539.8042.3521485.586.54830024.0026.131439943.0145.6231808.539.84931827.1129.351541946.1448.79421011.5413.121033530.3132.661646059.1361.65523514.5916.381135333.4935.921750071.3273.48625617.6819.6112

12、36436.6839.17 表2-3 原油平衡蒸發數據累計餾出, (體)310203040506070平衡蒸發溫度, 2002372803163483814094362.1.2產品性質 表2-4大港原油常壓分餾產品性質產品名稱沸點范圍產率 %(質)密 度d204恩 氏 蒸 餾 數 據 0%10%30%50%70%90%干點重整原料1304.20.734258879399106118130航空煤油1302309.40.7909142162180192205228243輕柴油23032013.50.8406225238255262270288312重柴油3203505.70.84503073243

13、29331340359385重油35067.20.92002.2. 工藝流程2.2.1工藝流程工藝流程簡介：本設計采用二段汽化的常減壓蒸餾裝置技術（雙塔流程）。設有常壓塔、減壓塔和附屬的汽提塔。原油在進入常壓塔前經過電脫鹽系統的脫鹽、脫水后，換熱到240,再經常壓爐加熱到370進入常壓塔，經過分餾，塔頂分餾出重整原料，側線自上而下分別出航空煤油、輕柴油、重柴油，塔底分餾出重油。重油經減壓爐加熱至400左右,進入減壓塔,塔頂抽真空,經分餾,減一線出重柴油,減二、三線出蠟油,減四線出潤滑油,塔底出減壓渣油。工藝流程圖2-1如下：圖2-1常減壓蒸餾裝置工藝原則流程圖2.3 塔器結構根據設計要求和實際

14、情況，采用板式塔。各種板式塔有關結構性能比較如下表：表2-5 各種塔板比較塔板優點缺點泡罩塔板不容易發生漏液現象，有較好的操作彈性，對臟物不敏感結構復雜造價高，塔板壓降大，霧末夾帶現象嚴重塔板效率均勻篩板結構簡單，造價低，氣體，壓降小操作彈性地，篩孔小，易堵塞浮閥塔板生產能力大，操作彈性大，塔板效率高，氣體壓降小，結構簡單，造價低不宜處理易結焦，或黏度大噴射型塔板開孔率較大，可采用較高的空塔氣速，生產能力大，塔板效率高操作彈性大氣相夾帶由上表比較可知，應選擇浮閥塔板作為本次設計所需的塔板。2.4 環保措施2.4.1污染源分析常壓加熱爐煙氣 減壓加熱爐煙氣圖2-2 常減壓蒸餾裝置的工藝流程及污染

15、源分布1電脫鹽罐；2一初餾塔；3常壓爐；4常壓塔；5汽提塔；6-穩定塔；7分餾塔；8減壓加熱爐；9減壓塔由圖2-2可知，常減壓蒸餾裝置污染源有電脫鹽排水、初頂排水、機泵冷卻水、常頂排水、減頂排水、常壓加熱爐煙氣、減壓加熱爐煙氣，所以環保工作應圍繞這些污染源采取相應措施。2.4.2廢氣處理加熱爐煙氣煙氣中的so2與燃料中硫含量有關，使用燃料氣及低硫燃制能有效降低so2。的排放量。no2的排放與燃料中的n2含量及燃燒火嘴結構有關。停工排放廢氣裝置在停工時，需對塔、容器、管線進行蒸汽吹掃，大部分存油隨蒸汽冷凝水排出，還有部分未被冷凝的油氣隨塔頂蒸汽放空進入大氣；檢修時，需將塔、容器等設備的人孔打開，

16、將殘存的油氣排入大氣；要制定停工方案并嚴格執行，嚴格控制污染。無組織排放廢氣一般情況下含硫廢水中硫化氫及氨的氣味較大，輸送這種含硫廢水必須密閉，如有泄漏則毒害嚴重。含硫化氫廢氣經常泄漏的部位是在“三頂”回流罐脫水部位。減少措施是控制好塔頂注氨。輸送輕質油品管線、堿渣管線及閥門的泄漏會造成大氣污染，本裝置設計常壓塔頂減壓閥為緊急放空所用，放空氣體進入緊急放空罐。管線閥門的泄漏率應小于2c。另外，蒸餾裝置通常設“三頂”瓦斯回收系統，將初頂、常減頂不凝氣引入加熱爐作為燃料燒掉或回收，這樣對節能、安全、環保均有利。2.4.3廢水處理電脫鹽排水制電脫鹽過程所排的廢水，來自原油進裝置時自身攜帶水和溶解原油

17、中無機鹽所注入的水。此外，加入破乳劑使原油在電場的作用下將其中的油和含鹽廢水分離。由于這部分水與油品直接接觸，溶人的污染物較多，特別是電脫鹽罐油水分離效率不高時，這部分排水中石油類和cod均較高。排水量與注水量有關，一般注入量為原油的58。篩選好的破乳劑、確定合適用量、提高電脫鹽效率都對提高油水分離效果有利；用含硫污水汽提后的凈化水回注電脫鹽可減少新鮮水用量，同時減少凈化水排放的揮發酚含量；增加油水鑭離時間，嚴格控制油水界面(必要時設二次收油設施)可減少油含量。塔頂油水分離器排水常減壓蒸餾裝置其初餾塔頂、常壓塔頂、減壓塔頂產物經冷后均分別進入各自的油水分離器，進行油水分離并排水。這部水是由原油

18、加工過程中的加熱爐注水，常壓塔和減壓塔底注汽產品汽提塔所用蒸汽冷凝水，大氣抽空器冷凝水，塔頂注水，緩蝕劑所含水分等組成。由于這部分水與油品直接接觸，所以 an染物質較多，排水中硫化物、氨、cod均較高。排水中帶隋況與油水分離器中油水分離時間、界面控制是否穩定有關。正常生產情況下，嚴格控制塔頂油水分離器油水界面是防止排重帶油的關鍵。機泵冷卻水機泵冷卻水由兩部分構成，一部分是冷卻泵體用水，全部使用循 k冷卻后進循環水回水管網循環使用。另一部分是泵端面密封冷卻 k，隨用隨排入含油廢水系統。一般熱油泵需冷卻水較多，如端面十漏油較多則冷卻水帶油嚴重。如將泵端面密封改為波紋管式端 i封，可以減少漏油污染。

19、裝置其他排水 a油品采樣該裝置有汽油、煤油、柴油等油品采樣口用于采 j品進行質量檢測。一般在油品采樣前，都要放掉部分油品，以便：次采樣滯留在管線中的油置換掉。這部分油品會污染排水。可采動分析儀或密閉采樣法，也可以將置換下的油品放入污油罐中回以減少污染。 b設備如拆卸油泵、換熱器等，需將設備內的存油放掉進入系統。如果能在拆卸設備處，設專線將油抽至污油回收系統(或罐)，可以減少污染。 c停工掃線 裝置停工需將設備、管線中的存油用蒸汽吹掃于此階段排放污染物最為嚴重。應制定停工方案并嚴格執行，盡量油送至污油罐區，嚴禁亂排亂放。 d地面沖洗原油泵、熱油泵、控制閥等部位所在地面最易遭受污染。一般不允許用水

20、沖洗的地面，通常用浸有少量煤油的棉紗插去油污。e,裝置廢水排放計量 各種廢水排出裝置進入全廠含油廢水系統之前，要設置計量井，并制定排水定額。對控制排放廢水的污染較為有效。第三章 工藝計算3.1 原料及產品的有關參數的計算產品實沸點蒸餾數據見表3-1實沸點蒸餾體積分數%溫度（）01030507090100汽油40889195112127140煤油105140171191208237252輕柴油196221254269284309339重柴油301336349353373403448表3-1 產品實沸點蒸餾數據表產品性質見表3-2產品體積平均沸點c中平均沸點c立方平均沸點c比重指數0api特性因數

21、/k平衡汽化溫度/ c臨界參數焦點參數01030%50%70%90%100%溫度c壓力mpa溫度c壓力mpa汽油100.699.61006111.976 88929699104109208.63.313285.86煤油193.4189191.747.510.9162170181187193204211381.42.824113.80柴油262.6268.3261.63710.72542602682722762842914 61.62.134672.62重柴33733533636113553603633643693763855131.375161.57表3-2 產品性質表以汽油為例列出詳細的計算

22、、換算過程其他產品僅將計算、換算結果列于上表（1）體積平均沸點 （2）恩氏蒸餾90%10%斜率：90%10%斜率（3）立方平均沸點：由圖查得校正值為，(4)中平均沸點：由圖查得校正值為，（5）比重指數：由汽油密度查表得：（6）特性因數：由圖查得：（7）相對分子質量：根據經驗汽油取（8）平衡汽化溫度由圖求得平衡汽化100%溫度為恩氏蒸餾/%（體） 0 10 30 50 70 90 100餾出溫度/ 58 87 93 99 106 118 130恩氏蒸餾溫差/ 29 6 6 7 12 12因恩氏蒸餾10%70%斜率=由圖查得：平衡汽化50%點-恩氏蒸餾50%點=平衡汽化50%點的溫度/ 平衡汽化溫

23、度/ 71 84 88 92 96 101 105（9）臨界溫度 由圖查得：臨界溫度 （10）臨界壓力 由圖查得：臨界壓力=(11)焦點壓力 由圖查得：焦點壓力 （12）焦點溫度由圖查得：焦點溫度3.2 工藝流程的確定根據與流程的敘述3.2.1 切割方案及性質切割方案及性質表見表3-3：（開工天數為8000小時） 產品實沸點的餾程/ c實沸點的切割點/ c汽油40140煤油105252122.5輕柴油196339224重柴油301448320表3-3 原油常壓切割方案及性質表3.2.2 物料平衡常壓塔物料平衡表設計處理量: 250+學號10萬噸/年=250+11*10=360萬噸/年物料平衡（

24、按8000小時/年）見表3-4油 品產 率%處 理 量 或 產 量體積質量104t/ykg/hkmol/h原 油100100360450000產品汽油5.04.215.218900197煤油10.59.433.8442300278輕柴油14.213.548.660750279重柴油5.95.720.522565088重油64.467.2241.92302400表3-4 物料平衡表3.2.3 汽提蒸汽用量側線產品及塔底重油都用過熱水蒸汽汽提, 使用的是溫度420, 壓力0.3mpa的過熱水蒸汽。汽提水蒸汽用量與需要汽提出來的輕組分含量有關, 其關系大致如圖2所示。在設計中可參考表3-5所列的經驗

25、數據選擇汽提蒸汽用量。 塔名稱產品蒸汽用量, , 對產品常壓塔溶劑油1.52.0常壓塔煤油23常壓塔輕柴油23常壓塔重柴油24常壓塔輕潤滑油24常壓塔塔底重油24初餾塔塔底油1.21.5減壓塔中、重潤滑油24減壓塔殘渣燃料油24減壓塔殘渣汽缸油25表3-5 汽提蒸汽用量(經驗值)油品,對油kg/hkg/hkmol/h一線煤油3126970.5二線輕柴油2121567.5三線重柴油2.8718.239.9塔底重油26048336合計9250.2513.9表3-6 汽提水蒸汽用量表3-5為表3-6得出的汽提水蒸汽用量。石油分餾塔塔板數、塔板型式和塔板數主要靠經驗選用表3-7、3-8是常壓塔塔板數的

26、參考值。被分離的餾分推薦板數輕汽油重汽油68汽 油煤 油68汽 油柴 油46輕柴油重柴油46進料最低側線36汽提段或側線汽提4表3-7 常壓塔塔板數國外文獻推薦值表被分離的餾分東方紅套南京套上海煉廠汽 油煤 油3109煤 油輕柴油996輕柴油重柴油746重柴油裂化原料846最低側線進料443進料塔底4643-8 國內某些煉油廠常壓塔塔板數 參照表3-7與表3-8選定的塔板數如下:汽油煤油段 9層(考慮一線生產航煤)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層全塔用兩個中段回流每個用3層換熱塔板共6層全塔塔板總數為34層。3.2.4 操作壓力取塔頂產品罐壓力為: 0.

27、131mpa。塔頂采用兩級冷凝冷卻流程圖。取塔頂空冷器壓力降為0.01mpa使用一個管殼式后冷器, 殼程壓力降取0.0171mpa故塔頂壓力=0.13+0.01+0.017=0.1571mpa (絕)。取每層浮閥塔板壓力降為0.00051mpa (4mmhg)則推算常壓塔各關鍵部位的壓力如下: (單位為mpa)塔頂壓力 0.157一線抽出板(第9層)上壓力 0.161二線抽出板(第18層)上壓力 0.166三線抽出板(第27層)上壓力 0.170汽化段壓力(第30層下) 0.172取轉油線壓力降為0.0351mpa則加熱爐出口壓力=0.172+0.035=0.2071mpa3.2.5 汽化段溫

28、度汽化段中進料的汽化率與過汽化率取過汽化率為進料的2(質)(經驗值為24)或2.03(體)則過汽化油量為9000kg/h, 要求進料在汽化段的汽化率為:ef=(5.0+10.514.2+5.9+2.03)=37.63(體) 汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下:汽油 199kmol/h煤油 279kmol/h輕柴油 278kmol/h重柴油 89kmol/h過汽化油 30kmol/h油氣量合計 875kmol/h其中過汽化油的分子量取300水蒸汽336kmol/h(塔底汽提)。由此計算得過汽化段的油氣分壓為:0.172875/(875+336)=0.124mpa汽化段溫度的初步求定汽化段溫度

29、應該是在汽化段油氣分壓0.124mpa之下汽化37.63(體)的溫度為此需要作出在0.124mpa下的原油平衡汽化曲線見圖1中的曲線4。在不具備原油的臨界參數與焦點參數而無法作出原油的p-t-e相圖的情況下曲線4可用簡化法求定: 由圖1可得到原油在常壓下的實沸點曲線與平衡汽化曲線的交點為310。將此交點溫度換算成在0.124mpa壓力下的溫度為320。當ef為37.63(體)時的溫度為350此即欲求的汽化段溫度tf。此tf是由相平衡關系求得還需對它進行校核。tf的校核校核的目的是看tf要求下的加熱爐出口溫度是否合理校核的方法是作絕熱閃蒸過程的熱平衡計算以求得爐出口溫度。當汽化率ef=37.63(體)tf=350, 進料在汽化段中的焓hf計算如表8所示。進料帶入汽化段的熱量qf(p=0.172mpat=350)見表3-9物料焓kj/kg熱量kj/h汽相液相汽油1176117618900=22.27*106煤油1147114742300=48.52106輕柴油1130113060750=68.65106重柴油1122112225650=28.78106過汽化油111