1、目录一 总论 .21.1 概述： .21.2 文献综述 .21.3 设计任务依据 .31.4 主要原材料 .31.5 其他 .3二 工艺流程设计 .32.1 原油的性质 .32.2 工艺流程 .42.3 塔器结构 .62.4 环保措施 .6三 工艺计算 .73.1 工艺参数计算 .73.2 操作条件的确定 .123.3.蒸馏塔各点温度的校核(校核应自下而上进行) .17四 常压蒸馏塔尺寸计算 .274.1 塔径的计算 .274.2 塔高的计算 .29五 常压蒸馏塔的水力学计算 .325.1 塔板总压力降 .325.2 雾沫夹带 .335.3 泄漏 .345.4 淹塔 .345.5 降液管负荷
2、.34六 车间布置设计 .386.1 车间平面布置方案 .38参考资料 .397.结束语 .39一 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
3、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。近年来，由于石油、化工企
4、业不断向大型化的生产发展，因此塔设备的单台规模也随之增大。例如：有的板式塔的直径可达 10m 以上，塔的总高度可达到 80m，而填料塔更有直径为 15m ,塔高为 100m 的大塔已经投产。应当指出，设备大型化后，必须保证它在全负荷下运转，否则经济损失将是非常巨大的。对于大型设备的设计、制造、操作和维修等，应提出更高、更严格的要求。常压塔的研究也趋向于结构材料的探索，提高设备的使用周期，主要体现在所选择材料的防腐性和一些防腐材料的研究，同时也着眼于设备的安去性和环保性，以上这些都成为了当今常压塔研究的热门课题。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
5、，参考化工原理 、 化工设计 、 石油练制工艺学 ；北京石油设计院编, 石油化工工艺计算图表, 烃加工出版社，1983 年；石油化学工业部石油化工规划设计院编， 塔的工艺计算 ，石油工业出版社， 1977 年等资料。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，以一些权威书籍为参考，设计处理量:600 万吨/年,开工：8000 小时/年的原油常减压装置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
6、。大庆原油， =0.8587；特性因数 K=12.3204d1.5 其他本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。二 工艺流程设计2.1 原油的性质石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。大部分石油是暗色，通常呈黑色、褐色或浅黄色。在常温下多为流动或半流动的粘稠液体。相对密度在 0.80.98 之间。大庆原油， =0.8587；特性因数 K=12.
7、3204d2.1.2 原油实沸点蒸馏数据表 1 原油实沸点蒸馏数据2.1.3 原油平衡蒸发数据表 2 原油平衡蒸发数据2.1.4 产品性质表 3 产 品 产 率 及 其 性 质产 品 沸点范围 产 率 相对密度 恩 氏 蒸 馏 数 据, 名 称 %(重) 204d初 10% 30% 50% 70% 90% 终重整原料 初130 4.26 0.7342 58 87 93 99 106 118 130航空煤油 130230 9.4 0.7909 142 162 180 192 205 228 243轻 柴 油 230320 13.5 0.8406 225 238 255 262 270 288 3
8、12重 柴 油 320350 5.7 0.8450 307 324 329 331 342 359 385重 油 350 67.2 0.92002.2 工艺流程原油蒸馏中，常见的是三段汽化。现以目前燃料-润滑油型炼厂应用最为广泛的初馏-常压-减压三段汽化为例，对原油蒸馏工艺流程加以说明，装置的工艺原则流程图如下所示。序 馏出温度 馏 出, % 序 馏出温度 馏 出, % 序 馏出温度 馏 出, %号 重 体 号 重 体 号 重 体1 113 2.37 3.28 7 283 20.86 22.89 13 385 39.80 42.352 148 5.58 6.54 8 300 24.00 26.
9、13 14 399 43.01 45.623 180 8.53 9.84 9 318 27.11 29.35 15 419 46.14 48.794 210 11.54 13.12 10 335 30.31 32.66 16 460 59.13 61.655 235 14.59 16.38 11 353 33.49 35.92 17 500 71.32 73.486 256 17.68 19.61 12 364 36.68 39.17累计馏出, (体) 3 10 20 30 40 50 60 70平衡蒸发温度, 200 237 280 316 348 381 409 436经过预处理的原油换热
10、到 230240，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，一部分送回初馏塔做循环回流。初馏塔底油（拔头原油） ，经一系列换热后，再经常压炉加热到 360370进入常压塔。常压塔侧线分别抽出煤油、轻柴油、重柴油、等液相组分，经汽提塔提出轻组分，经泵升压，与原油换热，冷却送出装置。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左右后进入减压塔。塔顶分出不凝气和水蒸气，竟如大气冷凝器。减压塔一般设有 45根侧线和对应汽提塔，经汽提后与原油换热并冷却至适当温度送出装
11、置。图 2-2 原油常减压蒸馏装置的工艺原则流程图2.3 塔器结构本装置的主要塔器包括脱盐罐，初馏塔，常压塔，常压炉、汽提塔，减压炉，减压塔等。.2.4 环保措施(1)废水处理a.工艺废水：采用封闭循环工艺，将生产系统的排放污水经过一定处理步骤后，重新送回系统，从而形成一个循环系统，使排放污水再次被利用。这种工艺不仅可以避免污染，还能减少或杜绝水资源的浪费。(2) 废气处理a.在正常操作条件下，各塔回流罐等容器由氮气密封，谨防气体向外泄漏。对于废气中有害气态物质，必须根据它们的物性或化性的不同而采用不同处理方法。b.不断开发实用清洁能，改进生产设备，提高机泵设备和管道设备的密闭性；积极开展废气
12、的回收和综合利用。(3) 综合利用，回收有用产品，减少污染物a.增加和完善轻烃回收工艺，对处顶、常顶、减顶的不凝气进行回收，减少加工损失，降低污染物排放；三 工艺计算3.1 工艺参数计算表 2-3 大庆原油常压分馏产品产率及其性质产 品 沸点范围 产 率 相对密度 恩 氏 蒸 馏 数 据, 名 称 %(重) 204d初 10% 30% 50% 70% 90% 终重整原料 初130 4.26 0.7109 52 75 84 96 112 136 150航空煤油 130230 9.4 0.7782 142 162 180 192 205 228 243轻 柴 油 230320 13.5 0.840
13、6 225 238 255 262 270 288 312重 柴 油 320350 5.7 0.8450 307 324 329 331 342 359 385重 油 350 67.2 0.9200计算时，所用到的恩氏蒸馏数据未作裂化校正，工程上允许这样做。3.1.1 油品的性质参数（1）体积平均沸点，t(体)：重整原料：t(体)= = 100.6758496123航空煤油：t(体)= = 193.4058轻 柴 油：t(体)= =262.6237重 柴 油：t(体)= = 337.049134295（2）恩氏蒸馏 9010斜率:重整原料： 0.7625/%1367590航空煤油： 0.825
14、/%28轻 柴 油： 0.625/%283901重 柴 油： 0.4375/%54（3）质量平均沸点，t(重)查石油化工工艺计算图表 （简称图表集）图 2- -1，可得质量平均沸点校正值，故：重整原料： 校正值=0.8 Ctt 10.4.8106.8)(体重航空煤油： 校正值=1.8 29543中轻 柴 油： 校正值=1.0 tt 3.6.2.)(体重重 柴 油： 校正值=0.3 70中（4）实分子平均沸点，t(实)由图表集图 2-1-1 可查得体积平均沸点校正值，故：重整原料： 校正值=-3.8 Ct 96.83.-10.8-)(中航空煤油： 校正值=-7.8 15747轻 柴 油： 校正值
15、=-4.9 t 2.2.-)(中重 柴 油： 校正值=-3.0 0303（5）立方平均沸点,t(立)由图表集图 2-1-1 可查得体积平均沸点校正值，故：重整原料： 校正值=-0.9 Ctt 9.70.-16.9-)(中航空煤油： 校正值=-1.8 1843轻 柴 油： 校正值=-1.1 tt 5.2.2.-)(中重 柴 油： 校正值=-0.8 6070（6）中平均沸点, t(中):由图表集图 2-1-1 可查得中平均沸点校正值，故：重整原料： 校正值=-2.0 Ct 98.62.0-1.-)(中航空煤油： 校正值=-4.8 14348轻 柴 油： 校正值=-3.2 t 5.6.-)(中重 柴
16、 油： 校正值=-1.2 820712（7）特性因数 K:查石油炼制工艺学表 2-18，可得油品相对密度校正值 ，故：d重整原料： 049.d15.6204.7190.4.7158d航空煤油： 046.d15.6204.7820.46.782dd轻 柴 油： 3 93. 重 柴 油： . .5.2046.15重 油： 09d 2090.dd将此结果列于表 3-1：产 品 沸点范围 相对密度 相对密度名 称 204d6.15d重整原料 初130 0.7109 0.7158航空煤油 130230 0.7782 0.7828轻 柴 油 230320 0.8406 0.8449重 柴 油 320350
17、 0.8450 0.8493重 油 350 0.9200 0.9239由图表集图 2-1-2 查得:重整原料：11.82 航空煤油：11.87 轻柴油：11.65 重柴油：12.15 重油：12.0（8）比重指数 ： 由图表集图 2-1-2 查得：API重整原料：60.2 航空煤油：46.1 轻柴油：36.1 重柴油：35.2 重油：21.5（9）相对分子质量 M: 由图表集图 2-1-2 查得:重整原料：96 航空煤油：158 轻柴油：208 重柴油：294 重油：470（10）平衡蒸发温度：重整原料恩氏蒸馏 1070%斜率= 12750.6/%C航空煤油恩氏蒸馏 1070%斜率=轻柴油恩氏
18、蒸馏 1070%斜率= /53.1078重柴油恩氏蒸馏 1070%斜率= 243C由图表集图 2-2-4 查得：重整原料： 平衡蒸发 50%点-恩氏蒸馏 50%点=-4航空煤油： 平衡蒸发 50%点-恩氏蒸馏 50%点=-3轻柴油： 平衡蒸发 50%点-恩氏蒸馏 50%点=7重柴油： 平衡蒸发 50%点-恩氏蒸馏 50%点=17由图表集图 2-2-3 可查得：重整原料平衡蒸发 100%温度为 106.2。航空煤油平衡蒸发 0%温度为 165。轻柴油平衡蒸发 0%温度为 249.6。重柴油平衡蒸发 0%温度为 341.9。（11）临界温度：查石油炼制工艺学图 2-25 知：表 3-2 产品的临界温度产品名称 真临界温度假临界温度重整原料 281 278航空煤油 385 382轻 柴 油 455 442重 柴 油 510 502（12）临界压力：由石油炼制工艺学图 2-27 和图 2-28 查得：表 3-3 产品的临界压力产品名称 真临界压力MPa假临界压力MPa重整原料 3.182 3.150 航空煤油 2.222 2.273轻 柴 油 2.071 1.868重 柴 油 1.434 1.363（13）焦点温度 T ： F由图表集图 2-2-19 查得：重整原料：312.0航空煤油：423.0轻 柴 油: 489.0重 柴 油: 520.5（14）焦点压力 P ：F
