500万吨年炼油减压蒸馏装置设计书
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当代化工研究Modem Chemical Research179 2021・09百家争鸣500万11屯/年常减压蒸馅装置复合管施工要点分析*王璐(中石化第十建设有限公司山东266555)摘耍:炼油厂中500万吨/年常减压蒸馅装置是生产过程中的第一道工序,该装置可以根据原油的属性成为连接子路线、蒸馅转油线口径.当介质温度相对较高时普通管道钢材无法满足工作要求,一般情况下常压塔转油线介质是闪底油经过常压炉加热后的油气,减压转油线介质是常底油通过减压锅炉加热后餉油气.复合管道施工是减压装置施工中的重点,其中包括管道焊接、支架及冷紧,要想保证常减压过程顺利完成应避免施工过程中出现问题.应制定出完整餉操作制度并对可能发生的问题进行预测,制定相应餉防范措施,保证整体施工质量.关键词:500万吨/年;常减压蒸馆装置复合管;施工要点中图分类号:TE42文献标识码:AAnalysis of Construction Essentials of Compound Pipe of5Million Tons/YearAtmospheric and Vacuum Distillation UnitWang Lu(Sinopec No.10Construction Co.,Ltd.,Shandong,266555)Abstract:The5million tons/year atmospheric and vacuum distillation unit in the refinery is the first step in the production process.The unit can become the connecting subcircuit line and the diameter of d istillation and oil transfer line according to the properties of c rude oil.When the medium temperature is relatively high,ordinary pipe steel cannot meet the working requirements.Under general circumstances,the medium of atmospheric toyver to oil line is the oil and gas after the f lash bottom oil is heated by atmospheric f urnace,and the medium of r educed p ressure to oil line is the oil and gas after the constant bottom oil is heated by the reduced p ressure posite pipeline construction is the key point in the construction of p ressure-relief d evice,including pipeline welding,bracket and cold tightening.In order to ensure the smooth completion of n ormal pressure-relief p rocess,problems should be avoided in the construction process.A complete operating system should be f ormulated and the possible problems should be p redicted,and corresponding p reventive measures should be f ormulated to ensure the overall construction quality.Key words:5million tons/year;composite p ipe of a tmospheric and vacuum distillation unit\the main p oints of c onstruction该装置采用的管材材质为16MnR+00Crl7Nil4Mo2,管壁厚度为10+3/12+3/14+3mm,管径DN400到DN1400之间。
XIANYANG MANAGEMENT DEPARTMENT1.0工程概况1.1工程简介中国石油长庆石化分公司500万吨/年常减压蒸馏装置位于陕西省咸阳市化工区长庆石化分公司厂区东南角,占地面积:10620平方米,南北长180m、东西宽59m。
本装置共有静设备127台。
4台塔及电脱盐罐是本工程的安装重点与难点。
初馏塔、汽提塔采用分段吊装、空中组对的安装方法;电脱盐罐采用基础上直接组对的方法;常压塔、减压塔均为分片到货,现场组焊。
本方案不包括常压塔和减压塔的组对、安装。
1.2工程特点1.2.1工期紧、任务重,项目跨年度施工,气候寒冷,必须做好冬季施工技术措施以确保安全、工期与质量。
1.2.2施工环境较差,焊接工作量大。
因天气寒冷室外焊接施工质量控制难度大,应采取必要措施,保证焊接质量。
1.2.3塔、容器、换热器中高大型设备多,吊装量大,吊装技术要求较高,需采取防护措施以保证吊装安全。
1.2.4设备内件装载量大,设备梯子、平台、栏杆的安装量大。
1.2.5作业面广且交叉多,管理难度大。
设备与管道安装交叉作业较多,宜进行统筹考虑。
1.3工程实物工程量塔器 4台;冷换设备 81台;空冷器 20吨;容器 22台;1.4编制依据1.4.1 500万吨/年常减压蒸馏装置设备部分施工图及有关技术文件;1.4.2中油六建编制的《中国石油长庆石化分公司500万吨/年常减压蒸馏装置及配套工程项目策划》;1.4.3 HGJ209-83《中低压化工设备施工及验收规范》1.4.4 HGJ211-85《化工塔类设备施工及验收规范》XIANYANG MANAGEMENT DEPARTMENT1.4.5 SH3532-95《石油化工企业换热设备施工及验收规范》1.4.6 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》2.0施工程序2.1整体到货立式设备/塔器安装程序超过20m高的设备和超过25t的设备采用250吨履带吊进行整体吊装。
一、常减压蒸馏装置1.装置简介兰州石化公司550万吨/年常减压装置由中国石化工程建设公司设计,于2009年11月建成投用。
该装置为燃料型常减压装置,以南疆原油、北疆原油、吐哈原油为原料,设计年加工能力为550万吨,年开工时间为8400小时。
装置由电脱盐系统、换热网络系统、常压系统、减压系统、轻烃回收系统、液化气及减顶气的脱硫化氢系统等组成,采用DCS控制。
2.工艺原理常减压蒸馏是在常压状态下和负压状态下,根据原油中各组分的沸点不同,将原油切割成不同馏份。
常减压蒸馏是炼油厂加工原油的第一个工序,常被称之为“龙头”装置。
一般来说,原油经常减压装置加工后,可得到直馏汽油,航空煤油,灯用煤油,轻,重柴油和燃料油等产品,因此,常减压蒸馏装置的生产操作,直接影响着下游二次加工装置和全厂的生产状况。
二、装置出现故障及解决方案1.原油带水故障及处理原油带水的现象:电脱盐跳闸,DCS画面电流电压报警响,脱盐电流指示为零;初馏塔顶压力和塔顶回流罐界位升高,排水量增大;换热器原油压力增大,原油量下降,原油换后温度下降;塔顶回流量增加,塔顶,侧线因雾沫夹带干点变高;严重带水时,使换热器憋压而泄漏,初馏塔顶安全阀跳闸,造成初馏塔冲油,塔底泵抽空等。
原因:原油罐切水不好或者沉降时间短;原油性质不好含水高;有回炼污油时可能带水量大。
解决方案:(1)若是原油带水严重,要切换原油罐,原油停止注水,将脱盐罐的水位放到最低现场开副线加大脱盐罐排水量,并加大破乳剂的注入量。
(2)若是脱盐水位高引起的跳闸,则停止注将脱盐罐水位放到最低,及时送上电。
(3)降低处理量,保证换热器与初馏塔塔压不要超高。
(4)适当提高初馏塔顶温度,停初侧线抽出,不影响常压系统。
(5)注意初顶回流罐界位,加强切水,严防界位过高,回流带水。
(6)初馏塔顶出重整料或者乙烯原料时,可将油品转入不合格汽油罐,当原油水分下降后,再恢复正常。
(7)若原油带水十分严重时,应及时降量,降温熄火改循环,停止塔底汽提,做到不超温,不超压,安全环保受控,待带水好转后再逐步恢复正常操作。
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。
CHEMCHINA tSftl常减压装置关键质量控制程序CSH/03-JS-04-12山东昌邑石化有限公司运行一部500万吨/年常减压装置关键质量控制点及控制程序为保证装置安全平稳运行、产品质量达标,500万吨/年常减压装置设置以下关键质量控制点:一、初馏塔T1001塔顶压力和塔顶温度1、设置目的:确保初顶石脑油产品干点〉170。
2、控制参数:(1)塔顶压力:90〜155 KPa (2) 塔顶温度:105〜135C3、控制方法:(1)初馏塔顶压力PI-1171 :原油含水(电脱盐没开情况下)及原油性质变化。
冷后温度变化:冷后温度高时塔顶压力上升。
换热温度变化:换热温度高时,塔顶压力上升,空冷器入口阀开度大小:图-1控制范围:90〜155 KPa相关参数:塔顶温度TIC-1175、塔顶回流量FIC-1171及含水多少、塔顶回流温度TI-1176、塔底进料温度TI-1171。
顶温度自动串级调节,将初馏塔顶温度设定到需要值。
初馏塔顶压力PI-1171 高于185 KPa原因:a.原油含水大于1.0%(电脱盐没开情况下)。
b.原油含水大于1.0%(电脱盐正常情况下)。
c.原油性质变化,轻组分较多。
d.冷后温度变化,温度咼于60C。
e.初馏塔进料温度咼于250C。
a.原油含水大于1.0% (电脱盐没开情况下),联系调度要求原油降量,降量幅度可根据生产波动实际情况而定,同时将初侧油FIC-1173流量降至原流量的60%,根据生产实际情况加大V1026的脱水,防止回流带水和出装置产品带水,关闭V1026至低压瓦斯阀门。
低压瓦斯脱水操作,原油稳定装置加大脱液。
如果上述措施不能解决问题,将转入原油带水事故状态。
b.原油含水大于1.0% (电脱盐正常情况下),可加大电脱盐罐的脱水量,降低混合阀PdIC-1131 的混合强度,降低电脱盐罐的注水量。
如果出现电脱盐罐的电流波动超出5〜25 (安培)、电压波动超出10(〜300 (伏)时将转入原油带水事故状态。
目录一、常减压蒸馏文献综述 (2)1.1、前言 (2)1.2、常减压蒸馏在炼油厂的重要地位 (4)1.3、目前常减压蒸馏装置存在的问题及国内外蒸馏技术的进展 (6)1.4、常减压装置扩能改造 (9)1.5、常减压蒸馏装置扩能改造案例 (11)1.6、新技术在常减压蒸馏装置上的应用 (18)1.7、常减压蒸馏装置节能及发展方向 (21)参考文献 (23)二、常减压蒸馏设计 (24)2.1、原油评价及加工方案确定 (25)2.2、初馏塔的工艺设计说明 (29)2.3、常压蒸馏塔的工艺设计说明 (31)2.4、初馏塔设计计算 (35)2.5、常压塔工艺设计计算 (41)2.6、塔的工艺计算 (66)2.7、设计总结及扩能改造方案 (78)参考文献 (81)三、外文翻译 (82)一、常减压蒸馏文献综述摘要:本文概述了常减压蒸馏在炼油厂中的重要地位及近年来蒸馏工艺的发展。
从常减压蒸馏的作用、发展史、国内外蒸馏技术的进展等方面总结了目前国内常减压蒸馏装置存在的问题,同时综述了近年来国内常减压蒸馏工艺的改造技术。
关键字:常减压蒸馏装置、扩能改造、塔板、填料1.1、前言原油是极其复杂的混合物。
要从原油中提炼出多种多样的燃料、润滑油及其它产品的基本的途径是:首先将原油分割成不同沸程的馏分,然后进行馏分的深加工,从而生产出满足不同要求的各类石油化工产品。
因此炼油厂首先必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工过程中的分离问题。
常减压蒸馏正是一种合适的手段,而且常常也是一种最经济、最易实现的分离手段,因而各大炼油企业都将常减压蒸馏作为原油加工的第一步工序。
原油进厂之后,首先进行电脱盐脱水,然后进入常减压蒸馏。
借助于常减压蒸馏过程,按产品加工方案将原油分割成相应的直馏汽油、煤油、轻柴油和重柴油馏分等。
分割出馏分的好坏直接影响到后续加工的成本和最终产品的质量,所以常减压蒸馏一直被视为原油加工能力的一个重要的标志,常减压蒸馏技术的发展直接影响着炼油技术的发展。
本科毕业设计500万吨/年原油减压蒸馏塔的工艺设计目录前言 (6)1 选题背景 (6)1.1 选题的意义和研究目的 (6)1.2 国内外的发展现状 (6)1.2.1 国内发展状况 (6)1.2.2 国外发展状况 (7)1.3 塔设备 (7)1.3.1 塔设备设计考虑因素 (7)1.3.2 减压蒸馏塔的工艺特征 (8)2 设计方案确定 (8)2.1 加工方案 (8)2.2 常减压工艺流程简述 (9)2.3 设计步骤 (9)3 工艺计算 (10)3.1 原料及产品的有关参数 (10)3.1.1 油品相关物性 (10)3.1.2 物料平衡 (10)3.2 决定塔板数、塔顶压力和塔板压力降 (10)3.2.1 选定塔板数 (10)3.2.2 决定塔板压力降 (11)3.3 汽提蒸汽用量 (11)3.4 全塔气液负荷的计算 (12)3.4.1 全塔热量平衡计算 (12)3.4.2 减三线板上的气液负荷 (12)3.4.3 减二线板上的气液负荷 (13)3.4.4 减一线板上的气液负荷 (14)3.4.5 第1层板上的气液负荷 (14)3.4.6 第23层板上的气液负荷 (15)3.4.7 二中段抽出板上的气液负荷 (16)3.4.8 二中回流板上的气液负荷 (16)3.4.9 一中回流板上的气液负荷 (17)3.5 全塔气液负荷性能图 (18)3.5.1 全塔气液负荷数据整理 (18)3.5.2 绘制全塔气液负荷性能图 (18)4 减压蒸馏塔工艺尺寸计算 (19)4.1塔径的计算 (19)4.1.1计算参数的确定 (19)4.1.2塔板类型及板间距的确定 (20)4.1.3 计算塔板上最大的允许气速 (20)4.1.4计算适宜的气速Wa (20)4.1.5计算气相空间的截面积 (21)4.1.6 降液管内流体流速d V (21)4.1.7 计算降液管面积 (21)4.1.8塔横截面积Ft和塔径D计算 (21)4.1.9 采用的塔径D及空塔气速W (22)4.2塔高的计算 (22)4.3浮阀数及开孔率计算 (23)4.3.1计算浮阀孔的临界速度 (23)4.3.2计算塔板开孔率 (23)4.3.3 确定浮阀数 (23)4.4溢流堰及降液管的选择 (23)4.4.1 液体在塔板上的流动形式 (24)4.4.2 决定溢流堰、降液管 (24)4.4.3 溢流堰高度及塔板上的清液层高度的选择 (24)4.4.4 液体在降液管内的停留时间及流速 (24)4.4.5 降液管底缘距塔板高度 (24)5 水力学衡算 (24)5.1 塔板总压力降....... . (24)5.2 雾沫夹带情况核算 (25)5.3 泄漏核算 (25)5.4 淹塔核算............... . (26)5.5 降液管负荷核算 (26)5.6适宜的操作区和操作线 (26)5.6.1雾沫夹带线 (26)5.6.2 液泛线 (27)5.6.3 漏液线 (27)5.6.4 液相负荷上限线 (27)5.6.5 液相负荷下限线 (28)5.6.6绘制全塔塔板负荷性能图 (28)5.6.7 设计计算结果汇总 (28)6 塔附件设计 (29)6.1 接管设计 (29)6.2 法兰的选型 (31)6.3 筒体与封头 (32)6.3.1 筒体 (32)6.3.2 封头 (32)6.4 除沫器 (32)6.5 裙座 (32)6.6人孔 (32)结论 (33)参考文献 (34)附录1 (35)减压塔设计条件图 (35)500万吨/年原油减压蒸馏塔的工艺设计摘要石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物,被称为“工业的血液”。
万吨年常减压蒸馏装置工艺设计一、引言常减压蒸馏是一种重要的分离工艺,广泛应用于石油化工行业。
本文基于万吨年常减压蒸馏装置的设计要求,对工艺进行详细设计,旨在满足设备的高效运行和产品质量的要求。
二、装置工艺流程常减压蒸馏装置的主要工艺流程包括进料、预热、加热、分馏、冷却和产品收集等步骤。
2.1 进料进料是装置的起始步骤,原料从储罐经过输送管道进入装置。
进料过程需要考虑流量和温度的控制,以确保装置的正常运行。
2.2 预热进料经过加热器进行预热,提高进料的温度至蒸发温度。
预热过程需要控制加热温度和时间,以确保进料在进入分离塔前达到合适的温度。
2.3 加热预热后的进料进入分离塔,在分离塔内进行加热。
加热过程中需要控制加热温度和压力,使得进料能够充分蒸发并分离成不同的组分。
2.4 分馏在分馏塔中进行分离,通过不同组分的沸点差异,实现轻质组分和重质组分的分离。
分馏过程中需要控制塔底的温度和塔顶的压力,以确保合理的分离效果。
2.5 冷却分馏后的产品经过冷却器进行冷却,降低温度至合适的收集温度。
冷却过程中需要控制冷却温度和冷却时间,避免产品的过热或过冷。
2.6 产品收集冷却后的产品通过收集器进行收集,分离出所需的产物。
产品收集过程需要注意收集器的遮挡和密封,以防止产品的污染或泄露。
三、工艺参数设计为了保证装置的高效运行和产品质量的要求,需要对装置的工艺参数进行设计。
3.1 进料流量根据设备的设计要求和生产需求,确定进料的流量范围。
进料流量的选择需要考虑装置的生产能力和运行稳定性。
3.2 加热温度和压力根据进料组分的性质和分离要求,确定加热的温度和压力范围。
加热温度和压力的选择需要兼顾分离效果和能耗的平衡。
3.3 分馏塔底温度和塔顶压力根据产品要求和分离塔的结构特点,确定分馏塔底温度和塔顶压力的要求。
分馏塔底温度和塔顶压力的选择需要满足产品质量和工艺要求。
3.4 冷却温度和冷却时间根据产品的蒸发温度和收集温度,确定冷却的温度和时间范围。
400万吨年常减压蒸馏装置工艺设计常减压蒸馏装置是一种常用的化工设备,用于对原料进行分离和提纯。
本文将介绍一种设计容量为400万吨年的常减压蒸馏装置的工艺设计。
首先,我们需要确定装置的原料和产品。
假设我们的装置用于石油精炼,原料是原油,产品是石油衍生品,如汽油、柴油和液化石油气等。
接下来,我们需要进行原料的预处理。
原油中含有杂质和不同碳链长度的烃类化合物,需要通过脱盐、脱水和脱硫等工艺步骤进行预处理。
这些步骤将有助于提高蒸馏塔的效率和避免设备的腐蚀。
然后,我们需要设计蒸馏塔的结构。
常减压蒸馏装置通常由多个塔组成,包括原料预热塔、主分馏塔和精馏塔等。
每个塔都有不同的功能和操作条件。
例如,原料预热塔用于将原料加热到合适的温度,以便进入主分馏塔进行分离。
在主分馏塔中,原料将经历不同温度的塔板,每个塔板上都有一定的压力和温度。
通过调节供料量、回流比和冷凝器温度等操作参数,可以实现不同组分的分离。
高沸点组分将在底部的液相中收集,而低沸点组分将在顶部的气相中收集。
精馏塔用于进一步提纯分离出的不同组分。
它通常会有更多的塔板和较低的操作压力和温度。
最后,产品将通过冷凝器冷却,并收集在不同的收集装置中。
收集的产品可以进一步处理或直接用作市售产品。
在整个装置的设计过程中,需要进行多次的热力学计算和模拟。
这些计算将帮助我们确定塔板数目、操作参数、回流比和冷凝温度等设计参数。
总之,400万吨年的常减压蒸馏装置的工艺设计需要根据原料和产品的特性进行合理的塔结构和操作参数的选择。
通过热力学计算和模拟,可以优化装置的设计,实现高效的分离和提纯过程。
继续写相关内容,1500字为了确保400万吨年常减压蒸馏装置的高效运行和优化设计,还需要考虑以下几个方面:首先是热能供应和回收利用。
蒸馏过程需要大量的热能来提供蒸汽和加热原料。
为了降低能耗和运行成本,装置需要考虑热能的供应和回收利用。
一种常见的做法是利用余热回收系统和换热器来回收废热,并将其用于加热原料或生成蒸汽。
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。
燃料包括汽油、柴油及喷气燃料(航空煤油)等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。
我国的石油产品中燃料约占80%,而其中约60%为各种发动机燃料,所产柴油和汽油的比例约为1.3:1;润滑剂包括润滑油和润滑脂,主要用于降底机件之间的磨擦和防止磨损,以减少能耗和延长机械寿命。
其产量不多,仅占石油产品总量的2%左右,但品种达数百种之多;石油沥青用于道路、建筑及防水等方面;其产量约占石油产品总量3%;石油蜡属于石油中固态烃类,是轻工、化工和食品等工业部门的原料,其产量约占石油产品总量的1%;石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等,其产量约为石油产品总量的2%;约有10%的石油产品,是用作石油化工原料和溶剂,其中包括制取乙烯的原料(轻油),以及石油芳烃和各种溶剂油。
1.2石油蒸馏工艺最基本的石油炼制过程,指用蒸馏的方法将原油分离成不同沸点围油品(称为馏分)的过程。
通常包括三个工序:①原油预处理:即脱除原油中的水和盐。
②常压蒸馏:在接近常压下蒸馏出汽油、煤油(或喷气燃料)、柴油等的直馏馏分,塔底残余为常压渣油(即重油)。
③减压蒸馏:使常压渣油在8kPa左右的绝对压力下蒸馏出重质馏分油作为润滑油料、裂化原料或裂解原料,塔底残余为减压渣油。
如果原油轻质油含量较多或市场需求燃料油多,原油蒸馏也可以只包括原油预处理和常压蒸馏两个工序,俗称原油拔头。
原油蒸馏所得各馏分有的是一些石油产品的原料;有的是二次加工(见石油炼制过程)的原料。
1.3塔设备1.3.1塔设备简介塔设备是化工,石油化工、炼油厂等厂中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有重大的影响。
据有关材料报道,塔设备的投资费占整个工艺设备投资费的较大比例,它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。
因此,塔设备的设计和研究,受到化工、炼油等行业的极大重视。
作为主要用于传质过程的塔设备,首先必须使气(汽)液两相能充分接触,以获得较高的传质效率。
此外,为了满足工业生产的需要,塔设备还得考虑下列的各项要求1.生产能力大。
在较大的气(汽)夜流速下,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或者液泛等破坏正常操作的现象。
2.操作稳定、弹性大。
塔设备的气(汽)夜负荷量有较大的波动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。
并且塔设备应保证能长期连续操作。
3.流体流动的阻力小,即流体通过塔设备的压力降小。
这将有助于节省生产中的动力消耗,用来降低经常操作费用。
对于减压蒸馏操作,较大的压力降还可以使系统无法维持必要的真空度。
4.结构简单、材料用量小、制造和安装容易,这可以减少基建过程中的投资费用。
5.耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。
1.3.2 塔设备的发展状况精馏过程是一种传热和传质的过程,用于分离组分沸点不同的液体混合物;是应用数量最多、能耗最大和涉及面最广的石油、化工工业单元操作,精馏塔设备任何新的发展都将可能产生巨大的经济效益和社会效益,是西方发达国家近100多年化学工程单元操作最活跃的研究开发应用领域。
塔设备的广泛应用是伴随着十九世纪初迅猛发展的炼油工业。
1904年炼油工业出现了早期的填料塔,1912 年穿流塔板也应用于炼油工业。
1914Rachig环问世,标志着第一代乱堆填料的诞生,但实际生产效果仍没有很大的提高,人们开始意识到汽液分布性能对填料塔操作的重要性。
1920年泡罩塔板在炼油工业中应用,标志着现代塔设备研究开发的开始。
按照典型的技术发展,可将现代塔设备技术的发展应用归纳为5个阶段,详见图1。
图1 塔设备研究阶段示意图阶段Ⅰ (20世纪20~50年代)此阶段的塔设计处于简单的平衡量、塔板效率、传质系数、液泛等概念和简单设计的水平,此时尽管乱堆填料也在小型塔设备中应用,但泡罩塔板是工业应用无可比拟的塔件,在当时被认为是不可替代的。
在此阶段,研究开发由实验室级别向实验工厂规模的转变。
阶段Ⅱ (50~70年代)由于塔设备巨大的工业应用市场和开发潜力,在50年代,在发达国家,精馏塔件的研究发展到一个全新、大规模、集团化的研究的阶段。
浮阀塔板的开发在1951年Koch公司的Nuter率先发明了浮阀塔板的概念,浮阀塔板以比泡罩塔板更低的压降、更高的操作效率、更大的处理能力、更大的操作弹性、极低的液面落差和低造价适用于脏、粘体系等强大的生命力成为塔件的主流,很快替代了泡罩塔板,标志着一个新时代的开始,直到今天浮阀塔板仍是工业应用的主流。
由于放大效应,塔设计出现了几个放大失败的例子,造成很大的经济损失。
人们意识到对于精馏塔的传热、传质和流体力学研究需要开展相同或相近规模的热膜研究。
1952年,由美国十二家大型石油和化学公司共同发起、并集资建立了一个联合工厂规模的精馏试验基地— FRI开展广泛的蒸馏塔应用基础研究和生产问题研究,为精馏塔设计水平的提高作出了重大的贡献。
FRI的成立标志着精馏设备集团化研究的开始。
1955年,Monsanto公司的Boles发表了著名的《泡罩塔板设计手册》,首先提出了科学的、规化塔板设计技术,该方法到目前为止仍然广泛流行。
AIChE放大效应的研究50年代在美国AIChE组织了三所大学进行了著名的AIChE精馏和吸收板效率的五年研究计划,试图建立一套完整和通用的精馏塔效率预测理论和放大方法。
工程实际中被证明不能可靠用于工业放大,但其研究工作对板式塔基础研究作出了巨大贡献,其AIChE塔板效率理论和预测方法成为最经典的板效率估算方法。
60年代,板式塔的另一个标志性的技术进步就是大孔筛板的研究与应用。
大孔筛板的广泛应用也标志着塔设备操作控制技术、可靠精馏工艺模拟和塔设备设计技术的发展,尤其是计算机在线控制技术为生产控制带来了革命性地变化。
阶段Ⅲ(70~90年代)大型液体分布器的基础研究使得填料塔的放大研究成功,并在减压塔中应用获得极大的经济效益和社会效益。
阶段Ⅳ (80~21世纪)世界围炼油和石油化学工业向精细、大型化的方向发展,在计算机控制水平、工艺模拟和设计包、塔件基础研究和工业应用经验积累越来越丰富等技术支撑下,现有塔设备的增效、增能、降耗,消除瓶颈、挖潜改造,降低加工成本,提高经济效益成为热门的发展方向。
填料继续广泛应用于减压塔,并出现了某些常压塔和加压塔生产的增效、增能中获得一定的效果报导的实例。
新型、高效、大处理能力板式塔的不断开发和研究,并在工业应用中获得成功。
1.3.3减压蒸馏塔根据生产任务的不同,减压塔可分为润滑油性和燃料型两种。
在一般情况下,无论是哪种类型的减压塔,都要求有尽可能高的拔出率。
减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它的抽真空系统。
对减压塔的基本要求是在尽量避免油料发生分解反应的条件下尽可能多地拔出减压馏分油。
做到这一点的关键在于提高汽化段的真空度,为了提高汽化段的真空度,除了需要有一套良好的塔顶抽真空系统外,一般还采取以下几种措施:①降低从汽化段到塔顶的流动压降。
这一点主要依靠减少塔板数和降低气相通过每层塔板的压降。
②降低塔顶油气流出管线的流动压降。
现代减压塔塔顶都不出产品,塔顶管线只供抽真空设备抽出不凝气之用,采用塔顶循环回流而不采用塔顶冷回流。
③一般的减压塔塔底汽提蒸汽用量比常压塔大,其主要目的是降低汽化段中的油气分压。
当汽化段的真空度比较低时,要求塔底汽提蒸汽量较大。
近年来,少用或不用汽提蒸汽的干式减压蒸馏技术有较大的发展。
④减压塔汽化段温度并不是常压重油在减压蒸馏系统中所经受的最高温度,此最高温度的部位是在减压炉出口。
为了避免油品分解,对减压炉出口温度要加以限制,在生产润滑油是不得超过395℃,在生产裂化原料是不超过400~420℃,同时在高温炉管采用较高的油气流速以减少停留时间。
⑤缩短渣油在减压塔的停留时间。
塔底减压渣油是最重的物料,如果在高温下停留时间过长,则其分解、缩合等反应会进行的比较显著。
其结果,一方面生成较多的不凝气使减压塔的真空度下降;另一方面会造成塔结焦。
因此,减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在塔的停留时间。
除了上述为满足“避免分解、提高拔出率”这一基本要求而引出的工艺特征外,减压塔还由于其中的油、气的物性特点而反映出另一些特征。
①在减压下,油气、水蒸气、不凝气的比容大,比常压塔中油气的比容要高出十余倍。
尽管减压蒸馏时允许采用比常压塔高的多(通常约两倍)的空塔线速,减压塔的直径还是很大。
为此,减压塔一般采用多个中段循环回流,常常是在每两个侧线之间都设中段循环回流。