400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
学院：化学工程学院
专业、班级：过程装备与控制工程081班学生姓名：
指导教师（职称）：
完成日期：2014年4月18日
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
总计：毕业论文：56页
表格：5个
插图：9幅
指导教师：
评阅人：
完成日期：2014年4月18日
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
摘要
管式加热炉是一种火力加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，加热在炉管中高速流动的介质，使其达到工艺规定的温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产正常进行。
本设计为年产350万吨/年原油圆筒加热炉，在本设计中，主要完成对辐射段、对流段以及烟道的工艺尺寸的计算、热量的衡算、钢结构的计算及校核和加热炉各零部件的选用。其中辐射室工艺尺寸包括辐射室炉管的直径、炉管的壁厚、炉管的长度、炉管的根数、辐射室的外形尺寸等；对流室的工艺尺寸包括对流炉管的形式、炉管的直径、炉管的壁厚、炉管的排数及每排的根数、热量衡算的部分包括计算热负荷、燃料量、燃烧器的规格和根数。
本设计的要点是加热炉高的热效率，提高燃油的利用率。常采用的措施有降低炉子的排烟温度、减小过热空气系数、减少化学部完全燃烧损失、减少机械不完全燃烧损失、减少炉壁散热等。也可以设置烟气余热回收系统来提高加热炉的热效率。
关键字：加热炉；炉管；辐射；对流
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
Abstract
Tubular-furnace heating equipment is a kind of firepower, which the use of fuel combustion in the furnace when the flame and flue gas temperature as a heat source, heating in the furnace tube in the high-speed flow of medium to reach the process temperature requirements, in order to supply medium during fractionation, decomposition or reaction process, such as the heat required to ensure normal production.
The design for the annual production capacity of three million fifty tons of crude oil Cylindrical furnace, in the completion of the design of the main paragraph of radiation, convection, as well as the size of the stack process, the heat balance, steel structure and the calculation and checking Selection of the various furnace components. Room size radiation technology, including radiation chamber furnace tube diameter, tube wall thickness, tube length, the root of the number of tube radiation, such as room dimensions; convection process room size, including the form of convection furnace tubes, furnace tube diameter, wall thickness of the tube, the tube row number and the root of the number of each row, the heat balance calculation of the part, including fuel, the specifications of the burner and root number.
The gist of the present furnace design with high thermal efficiency and fuel utilization. Measures often used to reduce the furnace flue gas temperature, reducing the over-heated air coefficient, the Department of incomplete combustion to reduce the loss of chemicals to reduce the mechanical loss of incomplete combustion, reduce heat, such as furnace wall. Flue gas can also be set up waste heat recovery system to increase the thermal efficiency of furnace.
Keywords: Furnace；Furnace tube；Radiation；Convection
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
目录
1. 概述 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 本课题发展方向 (1)
1.3 管式加热炉的一般结构 (2)
1.3.1 辐射室 (2)
1.3.2 对流室 (2)
1.3.4 燃烧器 (3)
1.3.5 通风系统 (8)
1.4 管式加热炉的种类 (9)
1.5 炉型选用的基本原则 (10)
2. 工艺计算 (12)
2.1 加热炉热负荷的确定 (12)
2.1.1 燃料性质及工艺条件 (12)
2.1.2 加热炉热负荷计算 (12)
2.2 燃料燃烧过程计算 (13)
2.2.1 燃烧的发热量 (13)
2.2.2 理论空气量 (13)
2.2.3 烟气量及烟气组成 (14)
2.3 热效率计算 (15)
2.3.1 加热炉的热平衡 (15)
2.3.2 燃料用量 (17)
2.3.3 加热炉热效率 (18)
2.4 辐射段计算 (18)
2.4.1 辐射段热负荷 (18)
2.4.2 辐射段平均管外壁温度计算 (18)
2.4.3 辐射管加热表面积 (19)
2.4.4 辐射管管程及管程数 (19)
2.4.5 辐射段炉体尺寸 (20)
2.4.6 节圆直径和炉管直径 (21)
2.4.7 炉膛高度 (21)
2.5 对流段尺寸计算 (22)
2.5.1 对流室外形长度 (22)
2.5.2 对流室宽度 (22)
2.6 热平衡计算 (23)
2.6.1 当量冷平面 (23)
2.6.2 辐射总面积 (23)
2.6.3 对辐射段管根数的验算 (24)
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2.6.4 辐射段烟气计算 (24)
3.6.5 辐射段热平衡 (26)
2.6.6 辐射段实际排烟温度 (26)
2.6.7 辐射段实际热负荷.......................................... 错误！未定义书签。
2.7 对流段计算 (27)
2.7.1 质量流速 (27)
2.7.2 对流段温度 (28)
2.8 对流段传热系数 (29)
2.8.1 炉管内膜传热系数 (29)
2.8.2 对流段炉管外膜传热系数 (30)
2.9 对流段热平衡 (32)
2.9.1 对流段热负荷 (32)
2.9.2 对流管表面积及管排数 (32)
2.10 加热炉炉管压降计算 (32)
2.10.1 加热炉炉管压降计算 (33)
2.10.2 加热炉总压力降 (35)
2.11 烟囱设计 (35)
2.11.1 烟囱直径 (36)
2.11.2 钉头管管排阻力 (36)
2.11.3 对流段与过渡段的烟气产生的抽力 (38)
2.12 烟气通过各部分的局部阻力 (38)
2.12.1 烟气由辐射段到对流段的阻力 (38)
2.12.2 烟气由对流段到烟囱的阻力 (39)
2.12.3 烟气阻力 (39)
2.12.4 烟囱高度计算 (40)
3. 强度校核 (42)
3.1 设计压力 (42)
3.2 设计温度 (42)
3.3 钢管材料 (43)
3.3.1 辐射段钢管的计算壁厚 (43)
3.3.2 辐射室炉墙设计计算 (43)
3.4 圆筒炉钢结构的设计和计算 (45)
3.4.1 加热炉各段质量计算 (45)
3.4.2 自振周期 (46)
3.4.3 荷载计算 (46)
3.4.4 烟囱结构计算 (48)
3.4.5 炉底结构计算 (52)
3.4.6 地脚螺栓 (54)
3.4.7 基础设计 (55)
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3.5 燃烧器的选择 (56)
3.6 加热炉的检测、检验和试验 (56)
3.6.1 炉管水压试验 (56)
3.6.2 炉管焊接接头的检测和检验 (57)
总结 (58)
参考文献 (59)
致谢60
附录1外文译文61
附录2外文原文66
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1. 概述
1.1 课题背景
近年来，随着石油化学工业的迅速发展，管式加热炉技术越来越引起人们的重视。管式加热炉消耗着大量的能量，而在制造乙烯、氢气和合成氨的工艺过程中，它已成为进行裂解和转化反应的心脏设备，支配着整个工厂或装置的产品质量、收率、能耗和操作周期。因此对管式加热炉的设计和余热回收系统的设计就非常必要了。
管式炉在石油化厂具有举足轻重的作用，管式炉的能耗很高。管式炉的能量消耗在生产装置中约占80%~90%[3]。它的投资一般占15%左右，高的可达30%[3]。此外，由于加热炉在燃料燃烧时的噪声和烟气排放也对环境污染造成相当严重的影响。这些因素都必须在加热炉设计时加以考虑。
1.2 本课题发展方向
在炼油工程上，采用管式加热炉开始于1910年至1911年间，在没有采用管式加热炉之前原油加工方式均为釜式蒸馏，小处理量、且为间歇生产。管式加热炉的使用是炼油工业由小处理量、间歇生产转向大处理量、连续生产的标志。
常减压蒸馏装置是原油初加工装置，其的处理能力决定了整个炼油厂加工能力或规模。在常减压蒸馏装置中，常压炉的处理能力决定了常减压蒸馏装置处理能力，如果常压炉的处理能力不够，整个装置将无法完成预定的任务。
石化工艺加热炉的能耗约占整个生产装置能耗的50%~60%，其热效率的高低直接决定着整个生产装置能耗大小，直接影响着生产成本[2][3]。
石化工艺加热炉的基建投资费用，约占一般炼油装置总投资的10%~20%，总设备费用的30%左右；在重整、制氢等装置中则占装置总投资的25%左右；乙烯裂解炉和化肥转化炉的基建投资费用约占装置总投资的35%左右[3]。石化管式加热炉的基建投资费用大小直接影响着整个生产装置或炼油厂、石油化工厂的基建投资。
由于石油化工工艺管式加热炉的被加热工艺介质为易燃、易爆的液体或气
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体，且压力较高，一旦发生重大事故，后果不堪设想。因此，石油化工工艺管式加热炉能否长周期安全、稳定运行对整个装置或全厂实现“长周期安全、稳定运转”有着直接的影响。几乎每一套炼油和石油化工装置中都有管式加热炉，也就是说：管式加热炉几乎参与了炼油和石油化工的整个生产过程。管式加热炉是炼油装置中的三大主力设备之一（塔器、换热器和管式加热炉），是乙烯和化肥等石油化工生产装置的“心脏”设备，没有石油化工工艺管式加热炉，就没有现代化的炼油和石油化工工业。
石油化工工艺管式加热炉排放的烟气中NOx、SOx、CO2等有害成分含量是否达到国家标准规定，对操作工人和周边居民的生活或身体健康都有着直接影响。
上述充分说明了管式加热炉在炼油和石油化工生产中占有十分重要的地位，搞好石油化工工艺管式加热炉操作、管理工作对炼油和石油化工生产装置实现高处理量、高质量、高效率、低能耗和长期安全、稳定运转及减轻对环境的污染有着重大意义。
1.3 管式加热炉的一般结构
管式加热炉是炼油厂和石油化工厂的重要设备之一，管式加热炉的特点是利用燃料在炉膛内燃烧产生高温火焰与烟气作为热源，对加热炉中的油进行加热，然后加热后的油会通过管道流到出口，将它们含有的热量传递给物料。按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。
管式加热炉的结构一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统组成。
1.3.1 辐射室
辐射室是加热炉的主要热交换场所，作为加热炉的最重要部位，承担着全炉70%~80％的热负荷[2]。而且这部分直接受到高温烟气的冲刷且温度最高，因此辐射室的运行状况好坏直接关系到整个加热炉能否长周期高效运行。
1.3.2 对流室
对流室是利用从辐射室出来的烟气进行对流换热的部分。对流室内密布多
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排炉管，烟气以较大速度冲刷这些管子，进行有效的对流换热。对流室一般担负着全炉20％~30％的热负荷[3]。对流室一般布置在辐射室上方，与辐射室分开。为了提高对流传热效果，大多数加热炉在对流室的炉管采用钉头管和翅片管。
1.3.3 余热回收系统
余热回收系统是指从离开对流室的烟气中进一步回收余热的部分。余热回收系统包括空气预热器，其特征在于：空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，非冷凝式空气预热器上设置有非冷凝式空气预热器烟气入口、非冷凝式空气预热器空气出口、非冷凝式空气预热器烟气出口和非冷凝式空气预热器空气入口，内部设有非冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气入口通过高温烟气管道与加热炉本体上的高温烟气出口相连，冷凝式空气预热器上设有冷凝式空气预热器烟气入口、冷凝式空气预热器空气出口和冷凝式空气预热器空气入口，内部设有冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气出口与冷凝式空气预热器烟气入口之间通过两预热器间烟气管道相连，非冷凝式空气预热器空气入口与冷凝式空气预热器空气进口之间通过两预热器间空气管道相连，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，引风机与冷凝液收集池相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。
管式炉的燃料消耗在炼油装置能量消耗中占有很大的部分，少则20%~30%，多则80%~90%[3]。因此，提高管式炉的热效率，减少燃料的消耗，对降低装置的能量消耗具有十分重大的意义。热效率是衡量管式炉先进性的一个重要指标。它关系着石油化工装置能耗的高低。采用余热回收系统可以大大的提高管式炉的热效率，节省能耗。
1.3.4 燃烧器
一个完整的燃烧器通常包括燃料喷嘴、配风器和燃烧道三部分组成。
燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件。燃料油喷嘴的主要任务是使燃料油雾化并形成便于与空气混合的雾化炬。外混式燃料气喷嘴将燃料气分散成细流，并以恰当的角度导入燃烧道，以便与空气良好混合。预混式燃料气喷嘴则是将燃料气与空气均匀混合后供给燃料的。
配风器的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状，特别是在燃料油的情况下，为了保证重质燃料油燃烧良好，除了使之良好雾化外，还必须有良好的配风器，使空气和它迅速、完善的混合。尤其是在
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火焰根部必须保证有足够的空气供应，以避免燃料油受热时因缺氧而裂解，产生黑烟。
燃烧道也称火道，其作用有三；燃烧道耐火材料蓄积的热量为火焰根部提供了热源，加速燃料油的蒸发和着火，有助于形成稳定的燃烧，这一点对炉膛温度比较低的管式炉由为重要。其次是它能约束空气，迫使其与燃料混合而不至散益。第三是与配风器一起使气流形成理想流型。
按所用燃料的不同，燃烧器可分为燃料油燃烧器、燃料气燃烧器和油-气联合燃烧器三类。按供风方式不同，可分为自然通风燃烧器和强制通风燃烧器，低风压强制通风燃烧器有称为鼓风式燃烧器。燃烧器的能量（发热量），可分为小能量和大能量两种。在管式上，一般5.5MW以下的属小能量燃烧器，这是目前管式炉上用的最普遍的。5.5MW以上的属于的能量燃烧器，目前国外管式炉上最大的燃烧器发热量达70MW。按燃烧的强化程度（可用容积强度来衡量）可分为普通燃烧器和高强度燃烧器。
（1）气体燃烧器
气体燃烧器按燃料与空气混合的情况，可分为预混式、半预混式和外混式三种类型。
图1-1 板式无焰燃烧器
1—分配器；2—喷射室；3—气体喷头；4—空气调节；
5—燃烧道；6—陶瓷砖；7—隔热层；8—燃料气入口
①预混式气体燃烧器燃料气和空气在喷嘴内已预先混合均匀，燃烧过程在燃烧道内完成，炉膛内无火焰，所以也称为无焰燃烧器。板式无焰燃烧器就
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属于这种类型，其结构如图1-1所示。
②外混式气体燃烧器燃料气与空气是在喷嘴之外一边混合一边燃烧，常用的如双火道气体燃烧器，其结构如图1-2所示。双火道气体燃烧器采用二次调风。第一火道是发火区，燃料气与一次空气在此混合燃烧。第二火道进入二次空气，与燃烧的气体再次混合使燃料燃烧完全。在总空气量不变的情况下，加大一次风量，火焰将缩短；加大二次风量，火焰将伸长。
③半预混式气体燃烧器燃料气在喷
嘴内同一部分空气(一次风)预先混合，另
一部分空气（二次风)靠外部供给。常用的
类型有辐射墙式无焰燃烧器，其结构如图
1-3所示。它没有一个引射器，燃料气从喷
孔高速喷出，经引射器将一次风吸入，在
引射器混合段与燃料气预先混合。二次风
利用炉膛内的微负压被自然吸入。燃料气
与空气形成的混合物由—组槽形孔沿炉墙
内壁喷出，炉墙内壁靠火孔周围的耐火砖
上有一组梅花瓣形凸起，气流通过它时产生涡流，使燃烧更完全。当炉壁耐火砖被烧到炽热状态时，火焰与炉墙浑为一体，成为无焰燃烧状态，使炉管受热较为均匀。
炼厂还使用一种低压气体燃烧器也是半预混式的。它专门用来燃烧炼厂各装置的低压放空气体，以降低炉子的燃料消耗。低压气体燃烧器工作时利用蒸汽高速流动所形成的真空，将低压燃料气吸人，同时也吸入一部分空气与燃料气混合，形成半预混，其他所需空气由风门进入，其结构如图1-4所示。操作时蒸汽的表压力约为588kPa，温度约为200℃，流量一般小于30kg/h。燃料气的压力一般小于9.81kPa，流量约为50～65kg/h。
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图1-3 辐射墙式无焰燃烧器
1—消声罩；2—稳定瓣
图1-4 低压气体燃烧器
图1-5内混式蒸汽雾化油喷嘴的喷头
1—混合室出口孔；2—汽孔；3—油孔
（2）液体燃烧器
液体燃料燃烧时，需先经喷嘴雾化成细小微粒，进入燃烧器火道和炉膛。
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在高温辐射下被加热汽化，然后才着火燃烧。燃料油雾化方式有机械雾化和蒸汽雾化两种方式。锅炉用燃料多采用机械雾化，炼油厂管式炉因使用的燃料油多为粘度较高的重质油，几乎都采用内混式蒸汽雾化油喷嘴，其喷头如图1-5所示。燃料油走内管经中心油孔射入混合室，蒸汽走外套管经油孔周围的一组小孔(汽孔)喷入混合室，并以一定角度(目前炼厂油喷嘴使用最多的是油、汽孔30°斜交，因30°斜交时油、汽的调节性能最好)冲击油流，在混合室形成乳浊液，并高速从混合室喷孔喷出。喷孔流速一般高于200m/s时，雾化效果良好。内混式蒸气雾化油喷嘴工作时的燃料油压力一般为0.2～0.9MPa(表)。为避免为避免喷孔堵塞时燃料油向蒸汽管倒流，操作时蒸汽压力应比燃料油压力高0.1MPa。
（3）油一气联合燃烧器
油一气联合燃烧器主要由风
门、火道及燃料油喷嘴和燃料气喷
嘴等组成。可单独烧燃料油或燃料
气，也可油、气同时混烧，在炼厂
管式炉上应用最广。常用的油—气
联合燃烧器如图1-6所示。蒸汽和
燃料油在油喷嘴内混合，由排成—
圈的喷头小孔中喷出，形成中空的
圆锥形的油雾层，夹角约40℃，这
样的分布有利于油雾与空气的混
合。
燃料气经外混式气喷嘴上排
成一圈的多个喷头小孔向内成一
角度喷出，夹角约70℃，有利于与
空气混合。火道为流线形，有利于
燃料燃烧。燃烧器设有一次风门和
二次风门，一般只烧油时多用二次
风门，只烧气时多用一次风门。为了适应管式炉环保消除噪音和采用节能措施进行空气预热，将热空气引入炉内的需要，可将上述油一气联合燃烧器改造成另一种Ⅵ型油一气联合燃烧器，如图1-7所示。Ⅵ型燃烧器的特点是与炉子连接安装方便，整个燃烧器由填有超细玻璃棉的底盘与风箱连接，密封性好，可
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降低噪音和有效防止冷风漏入。为便于点火和保证安全运行，设置了便于拆装的长明灯。为了观察油喷嘴的工作情况和放出漏入风箱内的燃料油。设置了专门带有便开式孔盖的观察孔和放油孔。
圆筒炉的油一气联
合燃烧器常装在炉子的
底部。安装时应注意喷
油嘴应垂直向上不偏
斜，喷油嘴下方油、气
连接口的位置不能接
反。气体燃烧器每个喷
头的喷孔中心应对准燃
烧器的中心。调风器要
转动灵活、密封性好。
1.3.5 通风系统
通风系统的任务是将燃烧用空气导人燃烧器，并将废烟气引出加热炉，它分为自然通风方式和强制通风方式。大多数加热炉炉内烟气侧阻力不大，依靠自然通风的方式安装在炉顶的烟囱足以保证加热炉的正常运行。近年来由于环境保护问题，石油化工厂已开始安设独立于炉群的超高型集合烟囱，这一烟囱通过烟道把若干台炉子的烟气收集起来，从100m左右的高处排放，以降低地面污染气体的浓度。
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1.4 管式加热炉的种类
化工行业常用的管式加热炉的炉型有几十种，可以按照其结构型式分类，也可以按照工艺过程分类。除石油化工所用的特殊的高温高压炉外，一般可以分为为箱式炉（水平燃烧）、立式炉（垂直燃烧）、圆筒炉、无焰炉等。
（1）箱式炉
箱式炉是一种古老的炉型，分为方箱炉和斜顶炉两种。炉管全为水平排列，并用回弯头连接成蛇形管。火嘴水平燃烧，烟囱置于炉外。
方箱炉的特点是长、宽、高大致相近。辐射室和对流室用火墙隔开，火嘴置于侧壁。其缺点是占地面积大，结构复杂，刚才耗用量大，炉管受热很不均匀，尤其是辐射管距离火嘴远，受热差，靠火墙顶部的几排炉管由于受到高温烟气的直接冲刷，极易产生局部过热，还有死角处。
（2）立式炉
立式炉是广为采用的炉型之一，又分为卧管立式炉和立管立式炉两种，这种炉子，高通常为宽度的2~3倍[3]。整个炉体相当长，从外形上看，是一个长方体。用型钢立柱支撑，炉墙用耐火砖砌成，或用耐火混凝土筑成。全炉分为上、中、下三大部分。上部为烟囱，中部为对流室，下部为辐射室。火嘴在辐射室的底部向上燃烧。
在立式炉里，火焰向上，高温烟气自下而上地从辐射室穿过顶部的对流室后，由烟囱排出。由于火焰与烟气的流动方向一致，并连成片状燃烧，因此，同箱式炉比较，受热比较均匀，炉表面热强度较高，炉子热效率较高。辐射室宽度可以变窄，炉膛体积可以缩小，结构紧凑，钢材耗用量少，占地面积也小。由于烟气上升的特性，烟囱的阻力较小，烟囱的高度可以降低。易结焦的工艺过程，可以用机械清洗焦。
（3）圆筒炉
圆筒炉是圆形立式炉的简称，是广为采用的炉型之一，这种炉子由圆筒体的辐射室、长方体的对流室和烟囱三大部分组成。小型炉不设置对流室，由两部分组成。炉墙外壳由钢板卷制而成，内衬有耐火砖。辐射室沿圆筒体的的炉墙周围排列成一圆圈。火嘴在炉底中央，火焰向上喷射。其流向同炉管平行，火焰与布置在圆周上的各炉管是等距离的，因此，沿炉管圆周方向的热强度分布是均匀的。沿炉管长度方向，热强度的分布是不均匀的。圆筒炉的炉墙面积
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与炉管表面积的比例较低，炉墙的辐射作用相应减弱，故炉管表面热强度低。一般热负荷<400万千卡/时的圆筒炉，在辐射室上部设一由高铬镍合金钢做成的辐射锥，由于它的再辐射作用，使炉管不仅在沿圆周方向，而且在沿长度方向的受热也比较均匀。因为辐射锥的材质要求高，占炉子建设费用的15%[3]，所以热负荷较大的炉子不宜采用辐射锥。一般在辐射室中部增设水平燃烧火嘴，以改善炉管沿长度方向的受热均匀性。
对流室置于辐射室之上，对流管为卧排。所以对流管的长度受到限制，从受力上避免头重脚轻，对流室的加热面积不宜过大，一般推荐对流室的高度不大于辐射室高度的1/2。用管板固定在对流室里，一般设有过热蒸汽管。在光管面积既定的条件下，一般采用钉头管或翘片管，并且配相应的吹灰设施。
圆筒炉的热效率一般比较低，但结构紧凑、占地面积小、投资省、施工期短、建设速度快。一般适用于中小炉型。
（4）无焰炉
无焰燃烧炉又称为无焰炉，炉体为长方形，外形与立式炉相似。这种炉子的炉膛宽度比立式炉还要窄。对流室在辐射室之上。在炉膛的中间设置双面受热的辐射管。炉墙同辐射管相距很近，炉膛的空间只是作为高温烟气的通道而已。两侧炉墙布满小型的燃烧孔道，并在墙外配备对应数量的小型无焰燃烧器。
燃料气与空气充分混合后，不是在炉膛里燃烧，而是在燃烧道理燃烧。因此，在炉膛里没有火墙。因为燃料与空气的混合很充分，燃烧道里的耐火砖起了催化作用，所以燃料的燃烧速度很快，在燃烧道里就完成了全部的燃烧过程。由于火焰和高温烟气与燃烧道充分接触，燃烧放出的热量把炉墙加热到很高的温度，形成一个温度很高的辐射墙，向着温度低的由炉管组成的管排冷面辐射。由于无焰炉的火嘴多，所以能灵活的调节各处的受热强度。在炉管表面积相同时，无焰炉的处理量比一般炉子大，金属和非金属材料消耗量少。但是，无焰炉只适宜于燃烧气体燃料，并且，燃料气压力要大于4kg/m2[3]。所以在使用上受到一定的限制。
1.5 炉型选用的基本原则
一个具体的生产装置究竟选用什么样的炉型，通常认为应从以下几个方面考虑[3]。
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（1）要根据具体情况进行具体分析，例如，老装置扩建，新增管式加热炉，施工期和组装的难易程度是要全面考虑的。如果占地面积为主要矛盾时，以选用圆筒加热炉为宜；在天然气资源丰富的地方，就可以考虑选用无焰炉；在使用沥青类地质、高粘度燃料油时，已选择用水平燃烧的双斜顶炉或立式炉为宜。
（2）在满足工艺要求的前提下，从钢材耗用量、造价、占地面积、炉子热效率、燃料消耗等方面进行全面的技术经济指标的比较，对施工期长短、施工难易程度，也要予以考虑，而后选用那炉型。
（3）一般在高温、高压、高流速、易结焦等工艺条件下操作的管式加热炉，如延迟焦化加热炉、热裂化加热炉和裂解炉等，多数采用卧管立式炉，便于清焦。同时，卧管立式炉在沿炉管的长度方向，受热比较均匀，辐射管的表面热强度也比较高。
（4）一般热负荷较小的采用圆筒炉，热负荷＜150万千卡/时者，采用全面辐射式圆筒炉为宜[3]。辐射顶部最好加加挡烟板，烟囱高度不低于4米。
（5）当几种油品或其他介质合用一个加热炉时，可选用多膛立管立式炉。
（6）制氢炉一般采用双面辐射无焰炉，也采用双面辐射附墙火焰炉，如阶梯炉。
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
2. 工艺计算
2.1 加热炉热负荷的确定
2.1.1 燃料性质及工艺条件
表2-1：燃料油性质
9号原油减压渣油
化学成分（重量%） 重度γ20(kg/m 3) 粘度(cp)
进料温度℃ 压力(Mpa ） C 86.82 969.5 80℃
100℃ 160 1.0 H 11.16 281.51
164.7 S 1.32
N
0.7
表2-2：工艺条件1
原油工艺条件
入炉温度℃ 出炉温度℃ 出炉压力（MPa ） 比重d 420
粘度（cp ） 出炉汽化率（%） 309 360 1.0 0.8509
50℃ 80℃ 17
606.5 11.47 年处理量（吨/年） 400
表2-3：工艺条件2
一般条件
炉工作时间（h/年）
8000 蒸气压力/Mpa 蒸气温度/ ℃ 环境温度℃ 20 1.0 210 2.1.2 加热炉热负荷计算
（1）介质流量：
T
M W =
F (2-1) 式中：W F ——介质流量，kg/h ； M ——被加热的介质量，吨/年；
T ——加热炉一年工作的时间，h 。
59
F 100.58000
1000.4?=?=W
400万吨/年原油蒸馏常压加热炉工艺设计
（2）热负荷Q ：
()[]0L v F 1I I e eI W Q --+= （2-2）
式中：Q ——热负荷，MW ；
I v ——出炉温度下介质气相热焓，kJ/kg ；
I 0——介质入炉热焓，kJ/kg ；
I L ——介质出炉液相热焓，kJ/kg 。
原料入炉温度为309℃，出炉温度为360℃，在此条件下，查[1]L Y100—图5得，原油的进、出口液相焓分别为：I 0=811.70kJ/kg ，I L =976.96kJ/kg ；介质出炉气相焓I v =1146.42kJ/kg ，则：
()[]95.2670.81196.97617.0142.114617.0100.55=-?-+???=Q MW
根据文献规定，设计热负荷为计算热负荷的1.10~1.2倍，在这里选取设计热负荷为计算热负荷的1.2倍：
34.3295.262.12.1C =?==Q Q MW
2.2 燃料燃烧过程计算
2.2.1 燃烧的发热量
燃烧的发热量是指单位重量或单位体积的燃料完全燃烧时的热效应，即最大反应热。按照燃烧产物中水蒸气所处的相态，有高、低发热量之分。
高发热量是指燃料完全燃烧，并当燃烧产物中的水蒸气凝结为水时的反应热。其值由测量得到。
低发热量是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水仍以气态存在时的反应热。由资料查得燃料9号原油减压渣油的高、低发热量分别为：
kJ/kg 2.43095h =Q ；kJ/kg 48.40668=l Q
2.2.2 理论空气量
按化学反应的需氧量而供给的空气量，亦即燃料中各组分完全燃烧所需的空气量，叫做理论空气量。
2.23867.20O S H C L -++=
(2-3)
580万/年原油常减压蒸馏装置工艺设计 (年处理量250+33*10=580万吨/年) 一．总论 1.1概述 石油加工是国民经济的主要产业以及国民经济的支柱产业之一，在国民经济中有着重要的地位。石油产品应用在国民经济中的各行各业，涉及到民用以及军用。石油已是一个国家懒以生存产品，是一个国家能否兴旺发达的有力支柱。 目前，国际原油供不应求，价格高居不下，原油供应紧张，并由原油所引发起不少主要产油地区的不稳定。我国是一个人口大国，石油的需求在近年来尤其紧张，并随着经济的发展，市场需求越来越大，石油产品利润很高。 本设计是以大港原油为加工原油，采用常减压蒸馏装置蒸馏加工（580万吨/年）原油，而分离出以汽油，煤油，轻柴油，重柴油以及重油为主要产品的各种油产品。本方法简单实用，处理量大，技术成熟，是目前国内外处理原油最主要的方法。 1.2文献综述 本设计是以课程设计、化工设计为基础，以课程中指导老师给出的数据为依据，参考《化工原理》、《化工设计》、《石油练制工艺学》、《石油化工工艺计算图表》《工程制图》等资料。采用原油常减压蒸馏装置工艺设计以生产重整原油，煤油，轻柴油，重柴油，重油等产品。所采用的方法是目前国内外最实用，最普遍，最成熟的原油加工方法。适用国内大中小企业等使用。 1.3设计任务依据 所设计任务是以指导老师给出的原油数据为依据。 所设计的设备参数是以一些权威书籍为参考。 1.4主要原材料 本设计主要的原材料主要有大港原油、水、电 1.5其它 本设计应设计应用在一些交通运输方便，市场需求大的附近。同时，生产过程中应与环境相给合，注重“三废”的处理，坚持国家可持续发展的战略，坚持和谐发展的道路，与时俱进。同时应注意到，废品只是一种放在待定时间与空间中的原材料，在另一些场所，它们又是一种原材料，因而，在生产过程中，应把“三废”综合利用。
年处理量500万吨原油常压蒸馏工段工艺设 计毕业论文 目录 摘要................................................................... I Abstact................................................................ II 第一章文献综述 (1) 1.1 前言 (1) 1.1.1 石油概述 (1) 1.1.2 石油工业的发展趋势 (1) 1.2原油评价 (2) 1.2.1原油的一般性质 (2) 1.2.2石油的用途 (2) 1.3 原油蒸馏及发展趋势 (3) 1.3.1 原油蒸馏概述 (3) 1.3.2 原油蒸馏的特点及发展趋势 (4) 1.4 预处理及蒸馏工序 (4) 1.4.1 新型电脱盐脱水技术 (5) 1.4.2 常压蒸馏 (7) 1.5 换热系统 (7) 1.5.1 换热的意义 (8)
1.5.2换热流程 (8) 1.6常压装置节能技术 (11) 1.6.1节能降耗的措施 (12) 第二章常压塔工艺设计 (14) 2.1原料及产品有关参数的计算 (14) 2.1.1 基础数据 (14) 2.1.2原油的实沸点及窄馏分数据 (14) 2.1.3原油实沸点蒸馏曲线的绘制 (17) 2.2原油平衡汽化曲线的绘制 (18) 2.3常压塔工艺设计 (21) 2.3.1各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 (21) 2.3.2产品的有关数据计算 (23) 2.3.3物料衡算 (25) 2.3.4确定塔板数和汽提蒸馏用量 (26) 2.3.5操作压力 (27) 2.3.6汽化段温度 (27) 2.3.7塔底温度 (28) 2.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 (28) 2.3.9 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 (29) 2.4侧线温度及塔顶温度的校核 (31) 2.4.1柴油抽出板（第22层）温度 (31) 2.4.2煤油抽出板（第10层）温度 (32)
万吨处理量常压蒸馏工 艺设计 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
240万吨年处理量常压蒸馏工艺设计 摘要 在中国过去几十年来虽然催化裂化技术，取得了很大的步伐，但加氢精制，加氢裂化，加氢精制和催化重整技术在未来依然要经历严格的环保法规和严格的汽油和柴油燃料质量标准的考验。不过，常减压蒸馏作为原油加工第一步，及其对炼油过程中计划和经济利益将不会受到影响。近年来由于采用新的实用技术和开发高效率设备有关常减压蒸馏的问题已引起高度重视。 常压/减压装置炼油厂原油加工的第一道工序，尽管它是纯粹物理分离过程。由于原油加工量很大，蒸馏过程对于炼厂的全部的加工方案和优化操作具有重要的影响。目前，蒸馏装置正面临着四个难题，即高的整体能耗，较低的分馏精度和拔出率，电脱盐装置不理想的操作，和含硫原油加工较低的适应能力。需要设计者﹑操作人员和专业管理者的共同努力来解决这些问题。蒸馏装置的操作水平的可以提高通过吸收先进的设计理念，先进实用技术的应用，高效率的加工设备，改善操作人员的技术和加强专业管理等措施来提高。 关键词：常减压，蒸馏，困难，措施
Abstract Although FCC technology has made great strides in China over the past decades，hydrotreating，hydrocracking,hydrofining and catalytic reforming technologies will experience an accelerated development in the future with the increasingly stringent environmental regulations and stricter standards for gasoline and diesel fuel quality．Nevertheless,the atmospheric and vacuum distillation as the first step of crude oil processing is very large in capacity and its impact on refinery process scheme and economic benefits will not be affected．Over the recent years the problems related with operation of atmospheric and vacuum distillation have at tracted high attention with new practical techniques and high—efficiency equipm ent being developed and applied unintermittently． The atmospheric/vacuum distillation unit is the first procedure for crude processing at refinery despite its purely physical separation nature．Since the crude processing volume is enormous，the distillation process can have significant impact on the overall process scheme and optimized operation of the refinery．Currently the distillation units are faced with four perplexing problem s，namely high overall energy. consumption，lower fractionation precision and extractionrate，nonideal operation of electro—desalting unit，and pooradaptability to sour crude processing． Keyword: Atmospheric, Distillation，difficulty，measure 目录 摘要............................................................... I 一、概述 (1) 1.1文献综述 (1)
辽宁石油化工大学毕业设计（论文）Graduation Project (Thesis) for Undergraduate of LSHU 题目800万吨/年大庆原油常减压蒸馏装置的工艺设计—方案设计与流程模拟 TITLE Process Design of 8 Million t/a Atmospheric and Vacuum Distillation Unit for Daqing Crude Oil—Scheme Design and Process Simulation 学院化学化工与环境学部 School Liaoning Shihua University 专业班级加工1301班（化工1304班）Major&Class Chemical Engineering and Technology 1304 姓名武志涛 Name Zhitao Wu 指导教师刘洁/李文深Supervisor Jie Liu/Wenshen Li 2017年 6 月 3 日
论文独创性声明 本人所呈交的论文，是在指导教师指导下，独立进行研究和开发工作所取得的成果。除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本设计的工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。本声明的法律结果由本人承担。 特此声明。 论文作者（签名）： 年月日
摘要 本次设计主要是对处理量为800万吨/年的大庆原油常减压蒸馏装置的工艺流程设计。运用化工模拟软件Aspen Plus对大庆原油蒸馏装置进行模拟优化，并运用软件Aspen Energy Analyzer 对常减压蒸馏装置的工艺流程进行全面的热集成分析。首先通过查阅文献得到原油的TBP曲线、API重度以及轻端组成等原油性质数据，在模拟计算过程中通过这些数据来生成油品的虚拟组分，从而对原油蒸馏装置进行准确的模拟，包括原油初馏、常压蒸馏、减压蒸馏三个重要过程。软件会得到原油蒸馏过程的运行数据，包括整个设备的物料平衡数据，初馏塔和常压塔的温度分布，压力对比和气液分布等。其次对常减压蒸馏工艺的全流程进行了热集成分析，采用夹点分析对冷、热流股进行匹配，生成初始换热网络，并对其进行改进优化。 本次设计模拟结果表明，原油蒸馏装置过程模拟的操作条件能反映常减压蒸馏装置操作的真实状况，设计所建立的工艺流程模拟数据可为实际生产的常减压操作提供理论依据。采用夹点技术通过热集成分析，通过改善夹点附近的流股匹配，减少穿越夹点的热流量，可以减少整个系统的公用工程消耗量，最终可获得最优的换热网络。 关键词：常减压蒸馏；流程模拟；夹点技术；换热网络；热集成
大连大学 课程设计 题目：常压原油处理工艺专业班级：过控122 学生姓名：曹桂彬 学号：12414027 2015年10月22日
目录 一总论 (3) 1.1概述 (3) 1.2世界原油现状 (4) 1.3原油常压蒸馏及其特点 (5) 二常压原油处理工艺 (5) 2.1 常压原油处理流程 (5) 2.2原油的预处理 (7) 2.3原油的常压加热炉 (8) 2.3.1影响加热炉效率的因素 (8) 2.3.2提高加热炉的效率途径 (10) 2.3.3加热炉优化控制技术 (10) 2.4腐蚀的监测和防护方法 (11) 三车间布置设计 (12) 3.1车间平面布置方案 (12) 3.2车间平面布置图图纸说明 (13) 3.2.1设备布置满足工艺流程和工艺条件要求 (13) 3.2.2设备集中布置 (14) 3.2.3安全性 (14) 1
3.2.4经济性 (14) 3.2.5安装与维修 (15) 3.2.6外观 (15) 参考文献 (15) 2
一总论 1.1概述 石油是一个国家经济发展国家稳定的命脉。在石油、化工生产中，塔设备是非常重要的设备之一，塔设备的性能，对于整个化工和炼油装置的产品质量及其生产能力和消耗额等均有较大影响。据相光关资料报道，塔设备的投资和金属用量，在整个工艺装置中均占较大比例，因此塔设备的设计和研究，始终受到很大的重视。 塔设备广泛应用于蒸馏、吸收、介吸、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置的生产，产品产量，质量，成本以及环境保护，“三废”处理等都有较大的影响。近些年来，国内外对它的研究也比较多，但主要是集中在常压塔的结构和性能方面，例如：如何提高塔的稳定性、如何利用理论曲线解决常压塔在性能方面存在的问题等。在原油的一次加工过程中，常压蒸馏装置是每个正规炼厂都必须具备的，而其核心设备——常压塔的性能状况将直接影响炼厂的经济效益，由于在原油加工的第一步中，它可以将原油分割成相应的直馏汽油，煤油，轻柴油或重柴油馏分及各种润滑油馏分等。同时，也为原油的二次加工提供各种原料.在进一步提高轻质油的产率或改善产品的质量方面，都有着举足轻重的地位.考虑到常压塔在实际应用方面的价值和意义，如何实现这样一种最经济、最容易的分离手段，是本次毕业设计选题的重要依据。 3
设计题目：原油常压塔工艺计算 设计任务：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 设计基础数据： 本设计采用某原油问原料进行常压塔工艺计算，原料及产品的基础数据见下表，年开工天数按8000h计算，侧线产品及塔底重油都使用过热水蒸汽汽提，使用的温度为420℃，压力为0.3MPa。 设计内容：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 主要参考文献：[1]、林世雄主编，《石油炼制工程》(第三版)，石油工业出版社，2006年； [2]、李淑培主编，《石油加工工艺学》（第一版），烃加工出版社，1998年； [3]、侯祥麟，《中国炼油技术》（第一版），中国石化出版社，1991年。
一、生产方案 经过计算，此次油品是密度较大的油品，根据经验计算，汽油、煤油、轻柴、重柴的总收率大于30%，重油是生产优质沥青的好原料，还可以考虑渣油的轻质化，煤油收率高，适合生产航空煤油，该原油的生产方案是燃料一化型加工方案。 二、回流方式的确定 本设计的处理量较大，考虑采用塔顶二级冷回流，并采用两个中段回流。 三、确定塔板数 在原料一定的情况下，塔板的数目越多，精度越好，但压降越大，成本越高，本设计采用41层塔板。 四、塔板形式的确定 本设计采用操作弹性大，塔板压降小，造价适中的浮阀塔板。 设计说明书： 1、根据基础数据绘制各种曲线； 2、根据已知数据，计算并查工艺图表确定产品收率，作物料平衡； 3、确定汽提蒸汽用量； 4、塔板选型和塔板数的确定； 5、确定操作压力； 6、确定汽化段温度： ⑴、汽化段中进料的汽化率与过汽化度； ⑵、汽化段油气分压； ⑶、汽化段温度的初步求定； ⑷、t F的校核。 7、确定塔底温度； 8、塔顶及侧线温度的假定与回流热分配： ⑴、假设塔顶及各侧线温度； ⑵、全塔回流热； ⑶、回流方式及回流热分配。 9、侧线及塔顶温度的校核； 10、精馏塔计算草图。
原油蒸馏的工艺流程精 编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
原油蒸馏的工艺流程 第一节石油及其产品的组成和性质 一、石油的一般性状、元素组成、馏分组成 （一）石油的一般性状 石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。世界各国所产石油的性质、外观都有不同程度的差异。大部分石油是暗色的，通常呈黑色、褐色或浅黄色。石油在常温下多为流动或半流动的粘稠液体。相对密度在0.8～0.98g/cm3之间，个别的如伊朗某石油密度达到1.016，美国加利福尼亚州的石油密度低到0.707。 （二）石油的元素组成 石油的组成虽然及其复杂，不同地区甚至不同油层不同油井所产石油，在组成和性质上也可能有很大的差别。但分析其元素，基本上是由碳、氢、硫、氧、氮五种元素所组成。其中碳、氢两中元素占96%～99%，碳占到83%～87%，氢占11%～14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超过1%～4%。石油中的微量元素包括氯、碘、磷、砷、硅等非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。 （三）石油的馏分组成 石油的沸点范围一般从常温一直到500℃以上，蒸馏也就是根据各组分的沸点差别，将石油切割成不同的馏分。一般把原油从常压蒸馏开始镏出的温度（初馏点）到180℃的轻馏分成为称为汽油馏分，180℃～350℃的中间馏分称为煤柴油馏分，大于350℃的馏分称为常压渣油馏分。 二、石油及石油馏分的烃类组成
石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中一般不含烯烃和炔烃，二次加工产物中常含有一定数量的烯烃。各种烃类根据不同的沸点范围存在与对应的馏分中。 三、石油中的非烃化合物 石油的主要组成使烃类，但石油中还含有相当数量的非烃化合物，尤其在重质馏分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等杂元素总量一般占1%～4%，但石油中的硫、氧、氮不是以元素形态存在而是以化合物的形态存在，这些化合物称为非烃化合物，他们在石油中的含量非常可观，高达10%～20%。 （一）含硫化合物（石油中的含硫量一般低于0.5%） 含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分的沸点升高而增加，其种类和复杂性也随着馏分沸点升高而增加。石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来许多危害。 1、腐蚀设备 在石油炼制过程中，含硫化合物受热分解产生H 2 S、硫醇、元素硫等活性硫化物，对 金属设备造成严重的腐蚀。石油中通常还含有MgCl 2、CaCl 2 等盐类，含硫含盐化合物相互 作用，对金属设备造成的腐蚀将更为严重。石油产品中含有硫化物，在储存和使用过程中 同样腐蚀设备。含硫燃料燃烧产生的SO 2、SO 3 遇水后生成H 2 SO 3 、H 2 SO 4 会强烈的腐蚀金属 机件。 2、影响产品质量 硫化物的存在严重的影响油品的储存安定性，是储存和使用中的油品容易氧化变质，生成胶质，影响发动机的正常工作。
文献综述 化学工程与工艺 常减压蒸馏装置研究现状与概述——250万吨/年常减压蒸馏装置常压系 统工艺设计 [前言] 本课题的主要内容是对年处理量250万吨常减压蒸馏装置常压系统进行工艺设计。 常减压蒸馏是石油加工的“龙头装置”，后续二次加工装置的原料及产品都是由常减压蒸馏装置提供。常减压蒸馏主要是通过精馏过程，在常压和减压的条件下，根据各组分相对挥发度的不同，在塔盘上汽液两相进行逆向接触、传质传热，经过多次汽化和多次冷凝，将原油中的汽、煤、柴馏分切割出来，生产合格的汽油、煤油、柴油及渣油等。 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低，镍、氮含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占三分之一。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。 石油炼制工业是国民经济最重要的支柱产业之一，是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化工原料的最重要的工业。据统计，全世界总能源需求的大部分依赖于石油产品，汽车，飞机，轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石油产品，有机化工原料主要也是来源于石油炼制工业，用于生产有机化工原料也占了小部分。 [主题] 国内外现状 石油是重要的能源之一，世界的工业生产和经济运行都离不开石油，但是，石油不能直接作为产品使用，必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的石油产品。 世界炼油厂平均规模不断提高，从1982年的491万吨/年提高到2008年的653万吨/年。全球最大的25家炼油公司合计炼油能力为25.72万吨/年，占世界炼油总能力的60.1%。全球炼油能力大于等于2000万吨/年的炼厂共19座，合计炼油能力达5.13亿吨/年[1]。
原油蒸馏工艺流程 原油是一种多种烃的混合物，是粘稠的、深褐色的液体。直接使用原油非常浪费，所以就需要把原油中各组分分离出来，通常是使用精馏的方法，即精确控制温度，使特定沸点的组分挥发出来。工艺过程包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。 原油预处理: 应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。 采用电化学分离时，在原油中要加入几到几十ppm破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场（电场强度1.2～ 1.5kV/cm），使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用（二级脱盐，图1）以提高脱盐效果。 常压蒸馏: 预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置（图2）的初馏塔，蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370℃，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热，蒸发出轻组分，以控制轻组分含量（用产品闪点表示）。通常，侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油（即重油）。 减压蒸馏: 也称真空蒸馏。原油中重馏分沸点约370～535℃， 在常压下要蒸馏出这些馏分，需要加热到420℃以上，而在此温度下，重馏分会发生一定程度的裂化。因此，通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400℃送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油
660万吨原油常压蒸馏课程设计方案
摘要 常压塔是石油加工中重要的流程之一，这次的设计主要就是对660万吨/年处理量的原油常压塔进行设计，其中包括塔板的设计。常压塔的设计主要是依据所给的原油实沸点蒸馏数据及产品的恩氏蒸馏数据，计算产品的相关物性数据从而确定切割方案、计算产品收率。参考同类装置确定塔板数，进料及侧线抽出位置，再假设各主要部位的操作温度及操作压力，进行全塔热平衡计算。采取塔顶二级冷凝冷却和两个中段回流，塔顶取热、第一中段回流取热、第二中段回流取热的比依次为5:2:3。经过校核各主要部位温度都在允许的误差范围内。塔板型式选用F1型重阀浮阀塔板，依据常压塔内最大气、液相负荷算得塔板外径为 5.0m，板间距为0.6m。这部分最主要的是核算塔板流体力学性能及操作性能，使塔板在适宜的操作范围内操作。本次设计的结果表明，参数的校核结果与假设值间的误差在允许范围内，其余均在经验值范围内，因此可以确定，该蒸馏塔的设计是符合要求的。 关键词：常压蒸馏；物料衡算；热量衡算
目录 1.设计背景 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.2 设计技术参数 (2) 2.设计方案 (3) 2.1 设计要求 (3) 2.2 设计计划 (4) 2.3 原油的实沸点切割及产品性质计算 (5) 2.4产品收率和物料平衡 (13) 2.5汽提水蒸汽用量 (15) 2.6塔板型式和塔板数 (16) 2.7常压塔计算草图 (17) 2.8 操作压力 (17) 2.9汽化段温度 (18) 3 塔底温度 (20) 4 塔顶及侧线温度的假设与回流分配 (21) 4.1全塔回流热 (21) 4.2侧线及塔顶温度核算 (22) 4.3全塔汽、液相负荷 (27) 4.4全塔汽液相负荷分布 (36) 5 塔的工艺计算 (36)
第三节原油蒸馏工艺流程 一、原油蒸馏工艺流程的类型 原油蒸馏工艺流程，就是用于原油蒸馏生产的炉、塔、泵、换热设备、工艺管线及控制仪表等按原料生产的流向和加工技术要求的内在联系而形成的有机组合。将此种内在的联系用简单的示意图表达出来，即成为原油蒸馏的流程图。 现以目前燃料一润滑油型炼油厂应用最为广泛的初馏一常压一减压三段汽化式为例，对原油蒸馏的工艺流程加以说明，装置的工艺原则流程如图2.3.1所示。 图2.3.1 三段汽化的常减压蒸馏原理工艺流程图 经过严格脱盐脱水的原油换热到230－240℃，进入初馏塔，从初馏塔塔顶分出轻汽油或催化重整原料油，其中一部分返回塔顶作顶回流。初馏塔侧线不出产品，但可抽出组成与重汽油馏分相似的馏分，经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（常压塔侧一线、侧二线之间），这样，可以减轻常压炉和常压塔的负荷；另一部分则送回初馏塔作循环回流。初馏塔底油称作拔头原油（初底油）经一系列换热后，再经常压炉加热到360－370℃进入常压塔，它是原油的主分馏塔，在塔顶冷回流和中段循环回流作用下，从汽化段至塔顶温度逐渐降低，组分越来越轻，塔顶蒸出汽油。常压塔通常开3－5根侧线，煤油（喷汽燃料与灯煤）、轻柴油、重柴油和变压器原料油等组分则呈液相按轻重依次馏出，这些侧线馏分经汽提塔汽提出轻组分后，经泵抽出，与原油换热，回收一部分热量后经冷却到一定温度才送出装置。 常压塔底重油又称常压渣油，用泵抽出送至减压炉，加热至400℃左右进入减压塔。塔顶分出不凝气和水蒸气，进入冷凝器。经冷凝冷却后，用二至三级蒸气抽空器抽出不凝气，维持塔内残压 0.027－0.1MPa，以利于馏分油充分蒸出。减压塔一般设有 4－5根侧线和对应的汽提塔。经汽提后与原油换热并冷却到适当温度送出装置。减压塔底油又称减压渣油，经泵升压后送出与原油换热回收热量，再经适当冷却后送出装置。 润滑油型减压塔在塔底吹入过热蒸汽汽提，对侧线馏出油也设置汽提塔，因为塔内有水蒸气而称为湿式操作。对塔底不吹过热蒸汽、侧线油也不设汽提塔的燃料型减压塔，因塔内无水蒸气而称为干式操作。它的优点是降低能耗和减少含油污水量，它的缺点是失去了水蒸气汽提降低油气分压的作用，对减少减压渣油＜500℃馏分含量和提高拔出率不利，对这一点
500万吨/年炼油减压蒸馏装置设计书 第一章文献综述 1.1石油工业简介 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%～99%，含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低，镍、氮含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占1/3。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。 石油炼制工业是国民经济最重要的支柱产业之一，是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化工原料的最重要的工业。据统计，全世界总能源需求的40％依赖于石油产品，汽车，飞机，轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石油产品，有机化工原料主要也是来源于石油炼制工业，世界石油总产量的10%用于生产有机化工原料。 石油是十分复杂的烃类非烃类化合物的混合物。石油产品种类繁多，市场上各种牌号的石油产品达1000种以上，大体上可分为以下几类： ⑴燃料：如各种牌号的汽油、航空煤油、柴油、重质燃料油等； ⑵润滑油：如各种牌号的燃机油、机械油等； ⑶有机化工原料：如生产乙烯的裂解原料、各种芳烃和烯烃等； ⑷工艺用油：如变压器油、电缆油、液压油等； ⑸沥青：如各种牌号的铺路沥青、建筑沥青、防腐沥青、特殊用途沥青等； ⑹蜡：如各种食用、药用化妆品用，包装用的石蜡和地蜡； ⑺石油焦炭：如电极用焦、冶炼用焦、燃料焦等。 从上述石油产品品种之多和用途之广也可以看到石油炼制工业在国民经济和国防中的重要地位。 石油作为一种能流密度高，便于储存、运输、使用的清洁能源已广泛应用于国民经济的方方面面。按2001年中国各行业石油消费构成看，交通运输业占30%以上，是消费石油最多的行业。 在交通运输业中，汽车是最大的石油消费用户。在石油产品中，汽油的85%～90%和柴油的30%被汽车所消耗。面对中国目前汽车的飞速发展，保有量的迅猛增长，不能不未雨绸缪，以防石油短缺制约汽车工业的正常发展。从世界围看，汽车的出现把石油工业推向了快速发展的轨道，加快了石油产品的消费和需求。
文献综述 化学工程与工艺 年产150万吨常减压蒸馏装置常压系统工艺设计 [前言] 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃的粘稠性液体，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。由碳和氢化合形成的烃类是石油的主要组成部分，大约占95%～99%，其中含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害的，在石油加工中应该尽量除去。不同产地的原油中，各种烃类所占的比例和结构相差较大，但是基本上为烷烃、环烷烃、芳香烃三类。石蜡基石油通常以烷烃为主的石油；环烃基石油以环烷烃、芳香烃为主；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较高，凝点较高，庚烷沥青质含量较低，硫含量低，镍氮含量中等，钒含量极少，相对密度大多在0.85~0.95之间，属于偏重的常规原油。个别油田除外，原油中汽油馏分含量较少，渣油占三分之一。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同。 原油精馏装置是炼油企业的“龙头”装置，在炼油工业中算得上是第一道工序，是原油加工的基础。其拔出率高低和能量的综合利用程度体现在石化企业的效益上，因此，开展常压精馏装置的研究很有意义跟价值的。 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—常压塔的设计，是能否获得高收率、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，装置能耗仍然偏高，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，显著日益重要，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义。[主题] 原油蒸馏一般情况下包括三道工序：①原油预处理：将原油中的水和盐脱出。②常压蒸馏：近似常压下的条件下馏出汽油、煤油(或喷气燃料)、轻柴油、重柴油直馏馏分，塔底剩余的是常压渣油(即重油)。③减压蒸馏：原油中350℃以上的高沸点馏分是润滑油馏分和催化裂化、加氢裂解等的原料，但是由于在高温下会发生分解反应，所以只能在减压和较低温
年处理量00万吨卡宾达原油常压蒸馏塔 设计本科
沈阳化工大学 本科毕业论文 题目：年处理量100万吨卡宾达原油常压蒸馏塔设计
毕业设计论文任务书 院(系):化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工0707 姓名:刘宽
内容摘要 本次设计主要是针对年处理量100万吨卡宾达原油的常压设计。 原油常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—常压塔的设计，是能否获得高收率、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。 为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对卡宾达原油进行常压蒸馏设计。设计的基本方案是：初馏塔拔出重整料，常压塔采取三侧线，常压塔塔顶生产汽油，三个侧线分别生产煤油，轻柴油，重柴油。设计了一个初馏塔、一个常压塔、一段汽化蒸馏装置，此装置由一台管式加热炉、一个初馏塔，一个常压塔以及若干台换热器（完善的换热流程应达到要求：充分利用各种余热；换热器的换热强度较大；原油流动压力降较小）、冷凝冷却器、机泵等组成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作费用较少。原油在这样的蒸馏装置下，可以得到350-360℃以前的几个馏分，可以用作重整料、汽油、煤油、轻柴油、重柴油产品，也可分别作为重整化工（如轻油裂解）等装置的原料。蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业的燃料。在某些特定的情况下也可以作催化裂化或加氢裂化装置的原料。本次设计共用34块浮阀塔板，塔距0.8m，塔径2.6m，塔高28.22m。换热流程一共通过20次换热达到工艺要求，换热效率是88.31%。 关键词：原油；常压蒸馏；物料衡算；热量衡算；塔；换热
原油蒸馏的基本原理及特点 1、蒸馏与精馏蒸馏是液体混合物加热，其中轻组分汽化，将其导出进行冷凝，使其轻重组分得到分离。蒸馏依据原理是混合物中各组分沸点(挥发度)的不同。 蒸馏有多种形式，可归纳为闪蒸(平衡汽化或一次汽化)，简单蒸馏(渐次汽化)和精馏三种。其中简单蒸馏常用于实验室或小型装置上，它属于间歇式蒸馏过程，分离程度不高。 闪蒸过程是将液体混合物进料加热至部分汽化，经过减压阀，在一个容器(闪蒸罐、蒸发塔)的空间内，于一定温度压力下，使汽液两相迅速分离，得到相应的汽相和液相产物。精馏是分离液体混合物的很有效的手段，它是在精馏塔内进行的。 2、原油常压蒸馏特点原油的常压蒸馏就是原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔，它具有以下工艺特点： （1）常压塔是一个复合塔原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品馏分。按照一般的多元精馏办法，需要有n-1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。而原油常压精馏塔却是在塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分，就像n个塔叠在一起一样，故称为复合塔。 （2）常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分，如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油，这些产品仍然是复杂的混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如汽油馏程的干点不能高于205℃)。35℃~150℃是石脑油（naphtha）或重整原料，130℃~250℃是煤油馏分，250 ℃~300℃是柴油馏分，300℃~350℃是重柴油馏分，可作催化裂化原料。>350℃是常压重油。 （3）汽提段和汽提塔对石油精馏塔，提馏段的底部常常不设再沸器，因为塔底温度较高，一般在350℃左右，在这样的高温下，很难找到合适的再沸器热源，因此，通常向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油汽分压，使混入塔底重油中的轻组分汽化，这种方法称为汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400℃~450℃，约为3M PA的过热水蒸汽。 在复合塔内，汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，这样侧线产品中会含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔，这些汽提塔重叠起来，但相互之间是隔开的，侧线产品从常压塔中部抽出，送入汽提塔上部，从该塔下注入水蒸汽进行汽提，汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔，侧线产品由汽提塔底部抽出送出装置。
400万吨/年常减压蒸馏装置工艺设计 摘要 随着原油供需矛盾趋紧和原油价格持续走高，中国石化炼油企业原油采购日益重质化，造成部分常减压蒸馏装置的减压系统超负荷，蜡渣油分割不清，蜡油馏分流失到渣油当中，渣油量的增大又造成炼油厂重油装置能力吃紧和不必要的能量消耗，部分企业还不得以出售渣油，削弱了加工重质原油的应有效益。为了缓解加工原油变重对二次加工装置的影响，提高重油加工装置的营运水平，充分发挥原油采购重质化的效益，提高蒸馏装置减压系统的拔出水平显得尤为重要。 常压蒸馏是石油加工的“龙头装置”，后续二次加工装置的原料，及产品都是由常减压蒸馏装置提供。常减压蒸馏主要是通过精馏过程，在常压和减压的条件下，根据各组分相对挥发度的不同，在塔盘上汽液两相进行逆向接触、传质传热，经过多次汽化和多次冷凝，将原油中的汽、煤、柴馏分切割出来，生产合格的汽油、煤油、柴油及蜡油及渣油等。 本文以400万吨/年常减压蒸馏装置为例，着重介绍了大港原油的炼制。以及常减压装置的生产流程和设计计算方法等。 关键词：精馏过程；传质传热；汽液两相
ABSTRACT With crude oil, the contradiction between supply and demand and continuing tightening crude oil prices high, China petrochemical refining enterprise crude oil purchasing increasingly heavy qualitative, caused part often vacuum distillation device pressure system overload, wax, residual segmentation is not clear, oil fractions of loss to the residue, residual amount of increase and caused heavy oil refinery capacity and unnecessary device tight energy consumption, part of the enterprise also shall not sell residual, weaken the processing of heavy oil should benefit. In order to alleviate processing crude oil weight to the influence of two processing equipment, improve the service level of heavy oil processing device, give full play to purchase heavy crude oil qualitative benefits, and improve the system of the reduced pressure distillation unit draw level is particularly important. Atmospheric distillation is oil processing "leading device", the subsequent two processing device of raw materials, and products are often provided by vacuum distillation device. Often vacuum distillation is mainly through the distillation process in atmospheric pressure and reduced pressure conditions, according to the various
原油蒸馏的工艺流程 第一节石油及其产品的组成和性质 一、石油的一般性状、元素组成、馏分组成 （一）石油的一般性状 石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。世界各国所产石油的性质、外观都有不同程度的差异。大部分石油是暗色的，通常呈黑色、褐色或浅黄色。石油在常温下多为流动或半流动的粘稠液体。相对密度在?0.98g/cm 3之间，个别的如伊朗某石油密度达到，美国加利福尼亚州的石油密度低到。 （二）石油的元素组成石油的组成虽然及其复杂，不同地区甚至不同油层不同油井所产石油， 在组成和性质上也可能有很大的差别。但分析其元素，基本上是由碳、氢、硫、氧、氮五种元素所组成。其中碳、氢两中元素占96%?99%，碳占到83%?87%，氢占11%?14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超过1%?4%。石油中的微量元素包括氯、碘、磷、砷、硅等非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。 （三）石油的馏分组成 石油的沸点范围一般从常温一直到500C以上，蒸馏也就是根据各组分的沸点差别，将石油切割成不同的馏分。一般把原油从常压蒸馏开始镏出的温度（初馏点）到180C的轻馏分成为称为汽油馏分，180C?350C的中间馏分称为煤柴油馏分，大于350C的馏分称为常压渣油馏分。 二、石油及石油馏分的烃类组成 石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中一般不含烯烃和炔烃，二次加
工产物中常含有一定数量的烯烃。各种烃类根据不同的沸点范围存在与对应的馏分中。 三、石油中的非烃化合物石油的主要组成使烃类，但石油中还含有相当数量的非烃化合物，尤其在重质馏分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等杂元素总量一般占1%- 4% 但石油中的硫、氧、氮不是以元素形态存在而是以化合物的形态存在，这些化合物称为非烃化合物，他们在石油中的含量非常可观，高达10%-20%。 （一）含硫化合物（石油中的含硫量一般低于%）含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分的沸点升高而增 加，其种类和复杂性也随着馏分沸点升高而增加。石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来许多危害。 1 、腐蚀设备 在石油炼制过程中，含硫化合物受热分解产生HS、硫醇、元素硫等活 性硫化物，对金属设备造成严重的腐蚀。石油中通常还含有MgC2、CaCb等 盐类，含硫含盐化合物相互作用，对金属设备造成的腐蚀将更为严重。石油产品中含有硫化物，在储存和使用过程中同样腐蚀设备。含硫燃料燃烧产生的SO、SO遇水后生成H2SO、H2SQ会强烈的腐蚀金属机件。 2、影响产品质量 硫化物的存在严重的影响油品的储存安定性，是储存和使用中的油品容易氧化变质，生成胶质，影响发动机的正常工作。 3、污染环境 含硫石油在加工过程中产生的H2S 及低分子硫醇等有恶臭的毒性气体， 会污染环境影响人体健康，甚至造成中毒，含硫燃料油燃烧后生成的SO2、