370萬(wàn)噸大慶原油常壓蒸餾工藝設(shè)計(jì)

摘要常減壓蒸餾裝置是煉油廠的“龍頭”裝置，它的拔出率、產(chǎn)物質(zhì)量、分離精度、能耗等對(duì)整個(gè)煉廠的后繼加工過(guò)程影響很大。本次設(shè)計(jì)是年處理量為370EQ萬(wàn)噸原油的常壓蒸餾塔，其次為塔板的設(shè)計(jì)及水利EQ學(xué)核算。利用大學(xué)期間學(xué)習(xí)過(guò)的石油煉制工程﹑化工原理及煉油類(lèi)參考書(shū)籍順利的完成了本次設(shè)計(jì)。常壓塔的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)原油和產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品的各物性數(shù)據(jù)并確定切割方案、計(jì)算產(chǎn)品收率。參考同類(lèi)裝置確定塔板數(shù)、進(jìn)料及側(cè)線抽出位置，再確定各主要部位操作壓力及假設(shè)操作溫度，進(jìn)行全塔熱平衡計(jì)算，采取塔頂二級(jí)冷凝冷卻和兩個(gè)中段回流。塔頂取熱：第一中段回流取熱：第二中段回流取熱為5：2：3，最后校核各主要部位溫度是否在允許的誤差范圍內(nèi)。塔板形式選用浮閥塔板,依據(jù)常壓塔內(nèi)最大汽、液相負(fù)荷處算得塔徑為4.0m，板間距取0.8m。這部分最主要的是核算塔板流體力學(xué)性能及操作性能，使塔板在適宜的操作范圍內(nèi)操作。關(guān)鍵詞：常壓塔，節(jié)能，浮閥塔板，流體力學(xué)AbstractRefinery'scrudedistillationunitisthe"leading"device,itpulledoutrate,productquality,segmentationaccuracy,andenergyconsumptionoftheentirerefinerygreatinfluencesubsequentprocessing.Thedesigniswithcapacityof3.7milliontonsofcrudeoilatmosphericdistillationtower,followedbyplatedesignandhydrologicaccounting.availuniversityperiodstudyultrapetroleumrefiningengineeringandchemicalengineeringtheoryandreferenceoilrefiningchemicalengineeringcommunicationgradehalfclothpropitiousfinishthesedegreedesignoffof.AtmospherictowerdesignismainlyproductsEnglerdistillationdatatocalculatetheproductofthephysicalpropertydatatodeterminethecuttingprogramtocalculatetheyieldoftheproduct.Referencetosimilardevicestodeterminetheplatenumber,locationoffeedingandlaterallineout,andthendeterminethemajorpartsoftheoperatingpressureandassumedoperatingtemperature,full-towerheatbalancecalculations,totaketwocondensingcoolingtowerandtwomid-back.Towerforheat:thefirstheattotakebackthemiddle:mid-backtotakethesecondheat5:2:3,thelastcheckofallthemajorpartsofthetemperaturewithintheallowableerrorrange.Plateintheformselectedvalvetrays,accordingtothelargesttowervaporpressure,liquidloadatthetowerdiameterisconsidered4.0m,taketheplatespacing0.8m.Thispartismostimportantisaccountingtrayhydrodynamicsandoperationalperformance,maketheplateintheappropriateoperatingranges.Keywords:atmospherictower,energy,valvetrays,fluidmechanics目錄370萬(wàn)噸/年大慶原油常壓蒸餾工藝設(shè)計(jì) 11文獻(xiàn)綜述 11.1前言 11.2世界原油現(xiàn)狀 21.3原油常壓蒸餾及其特點(diǎn) 31.4常減壓蒸餾的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 31.5原油預(yù)處理的新技術(shù) 41.5.1新型電脫鹽技術(shù) 51.6原油的常壓蒸餾 61.7常壓加熱爐 61.7.1影響加熱爐熱效率的因素 71.7.2提高加熱爐的效率途徑 81.8加熱爐優(yōu)化控制技術(shù) 91.9常壓裝置節(jié)能技術(shù) 101.9.1節(jié)能降耗的措施 111.10減壓深拔發(fā)展前景 131.11腐蝕的監(jiān)測(cè)和防護(hù)方法 142設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū) 192.1大慶原油評(píng)價(jià) 192.1.1原油和各側(cè)線油的性質(zhì) 192.2生產(chǎn)方案的確定： 212.2.1．各產(chǎn)品數(shù)據(jù) 212.2.2裝置流程要求： 223初餾塔的工藝設(shè)計(jì) 253.1塔板數(shù)確定： 253.1.1操作條件確定： 253.2塔的物料平衡： 263.2.1塔的工藝計(jì)算: 263.2.2操作條件： 263.2.3物料平衡： 274常壓塔計(jì)算 294.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 294.2工藝設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及結(jié)果 314.2.1體積平均沸點(diǎn) 314.2.2恩氏蒸餾曲線斜率S 314.2.3立方平均沸點(diǎn)tcu 314.2.4中平均沸點(diǎn)tMe 324.2.5特性因數(shù)K 334.2.6油品的API 344.2.7平衡汽化溫度 344.2.8臨界溫度 394.2.9臨界壓力 404.2.10焦點(diǎn)溫度 414.2.11焦點(diǎn)壓力 424.2.12實(shí)沸點(diǎn)切割范圍 424.2.13相對(duì)分子質(zhì)量 474.2.14實(shí)沸點(diǎn)切割溫度 484.3產(chǎn)品收率和物料平衡 514.4汽提水蒸汽用量 534.5塔板型式和塔板數(shù) 544.6精餾塔計(jì)算草圖 544.7操作壓力 564.8汽化段溫度 564.8.1汽化段中進(jìn)料的汽化率與過(guò)汽化度 564.8.2汽化段油氣分壓 574.8.3汽化段溫度的初步求定 574.8.4tF的校核 584.9塔底溫度 604.10塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配 614.10.1假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度 614.10.2全塔回流熱 614.10.3回流方式及回流熱分配 634.11側(cè)線及塔頂溫度核算 634.11.1重柴油抽出板（第27層）溫度校核 634.11.2輕柴抽出板（第18層）溫度校核 664.11.3煤油抽出板（第9層）溫度的校核 684.11.4塔頂溫度校核 714.12全塔汽，液相負(fù)荷 724.12.1第28層塔板上氣液相負(fù)荷 734.12.2第27層板上汽液相負(fù)荷 754.12.3第23層板上汽液負(fù)荷 754.12.4第22層板上汽液相負(fù)荷 774.12.5第21塊板上汽液相負(fù)荷 794.12.6第19層板上汽液相負(fù)荷 814.12.7第18層板上汽液相負(fù)荷 834.12.8第17層板上汽液相負(fù)荷 834.12.9第14層板上汽液相負(fù)荷 854.12.10第13層板上汽液相負(fù)荷 874.12.11第10層板上汽液相負(fù)荷 894.12.12第9層板上汽液相負(fù)荷 914.12.13第3層板上汽液相負(fù)荷 914.12.14第2層板上汽液相負(fù)荷 934.12.15第一層板上汽液相負(fù)荷 954.13全塔汽液相負(fù)荷分布 975塔的工藝計(jì)算 985.1塔徑計(jì)算 985.1.1塔徑 985.1.2溢流裝置 995.1.3塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 1015.2塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 1025.2.1氣相通過(guò)閥塔板的壓強(qiáng)降 1025.2.2淹塔 1035.2.3霧沫夾帶 1045.2.4塔板負(fù)荷性能圖 1055.3車(chē)間裝置分布 1105.3.1車(chē)間平面分布圖 1105.3.2車(chē)間工藝流程圖 1115.3.3車(chē)間工藝設(shè)備表 112致謝 120參考文獻(xiàn) 121370萬(wàn)噸/年大慶原油常壓蒸餾工藝設(shè)計(jì)1文獻(xiàn)綜述1.1前言石油及石油化學(xué)工業(yè)是我國(guó)邁向工業(yè)化社會(huì)，追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。石油工業(yè)不但提供了我們社會(huì)中最主要的動(dòng)源，同時(shí)，也因?yàn)槲覈?guó)石油工業(yè)的發(fā)展，提供了石化產(chǎn)業(yè)為數(shù)眾多中下游業(yè)者穩(wěn)定的石化基本原料(甲烷，乙烷，乙烯，丙烯，丁二烯，苯，甲苯，二甲苯等)之供應(yīng)。進(jìn)而使我國(guó)的合成纖維﹑塑膠、橡膠及其他化學(xué)品等高附加值的產(chǎn)業(yè)能快速成長(zhǎng)。石油是重要的能源之一，在各個(gè)國(guó)家石油的重要程度不亞于黃金的儲(chǔ)備。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況的變化，科學(xué)技術(shù)水平以及工業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，對(duì)石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求不斷嚴(yán)格。石油是一種極其復(fù)雜的混合物，而蒸餾是分離液體混合物的典型操作。通過(guò)對(duì)原油的提煉，可以得到多種多樣的燃料油、潤(rùn)滑油和其他產(chǎn)品，基本途徑是：將原油分割為不同沸程的餾分，然后按照原油的要求，除去這些餾分中的非理想組分。蒸餾正是一種合適的手段，它能夠?qū)⒁后w混合物按其所含組分的沸點(diǎn)或蒸汽壓的不同二分離為輕重不同的各種餾分。正因?yàn)槿绱?，幾乎在所有的煉油廠中，第一加工裝置就是蒸餾裝置。因此，原油的蒸餾裝置在煉化企業(yè)中占有重要的地位，又被稱(chēng)為煉化企業(yè)的“龍頭”。1.2世界原油現(xiàn)狀根據(jù)BP公司2011年6月9日在倫敦發(fā)布了《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011》。2010年全球能源消費(fèi)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，呈現(xiàn)了自1973年以來(lái)最大的增長(zhǎng)量，2010年，全球石油產(chǎn)量為8209.5萬(wàn)桶/日（約39.1億噸），同比增長(zhǎng)了2.2%，即181.7萬(wàn)桶/日，歐佩克國(guó)家石油產(chǎn)量增長(zhǎng)了96萬(wàn)桶/日（2.5%），至3432.4萬(wàn)桶/日，非歐佩克國(guó)家的石油產(chǎn)量增長(zhǎng)了1.9%，即86萬(wàn)桶/日。由于海上石油產(chǎn)量增加，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了27.1萬(wàn)桶/日的石油產(chǎn)量增長(zhǎng)，也成為非歐佩克國(guó)家中增產(chǎn)石油最多的國(guó)家；其次是美國(guó)和俄羅斯，分別增加了24.2萬(wàn)桶/日和23.6萬(wàn)桶/日。俄羅斯保持了最大石油生產(chǎn)國(guó)的地位，美國(guó)本土陸上和墨西哥灣海上石油產(chǎn)量都有所增加。BP年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告稱(chēng)2009年全球探明石油儲(chǔ)量為1.33萬(wàn)億(兆)桶，去年全球石油日消費(fèi)量減減少120萬(wàn)桶，為1982年以來(lái)最大降幅，2009年全球石油日產(chǎn)量減少200萬(wàn)桶，亦為1982年以來(lái)最大降幅。按照目前的生產(chǎn)速度，全球擁有的石油儲(chǔ)量足夠開(kāi)采40年。1.3原油常壓蒸餾及其特點(diǎn)所謂原油的常壓蒸餾，即為原油在常壓（或稍高于常壓）在復(fù)合塔下進(jìn)行的蒸餾[1]。在塔的側(cè)部開(kāi)若干側(cè)線以得到如汽、煤、柴等輕質(zhì)餾分和常壓重油等多個(gè)產(chǎn)品。常在常壓塔的旁邊設(shè)置若干個(gè)側(cè)線汽提塔，側(cè)線產(chǎn)品從常壓塔中部抽出送入汽提塔上部，從汽提塔和復(fù)合塔下部注入水蒸氣進(jìn)行汽提。以降低油氣分壓使更多的輕組分從塔底蒸出。原油是不同沸點(diǎn)的復(fù)雜組分組成的混合物，我們所說(shuō)的常減壓蒸餾就是指在常壓狀態(tài)下和真空狀態(tài)下，根據(jù)原油中各組分的沸點(diǎn)不同，將原油切割成不同餾出物的過(guò)程。不同沸點(diǎn)范圍的餾出物稱(chēng)之為“餾分”，在一定溫度下蒸餾出來(lái)的餾分也是混合物。1.4常減壓蒸餾的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)蒸餾裝置規(guī)模較小大部分裝置處理能力為2.5Mt/a,僅有幾套加工能力超過(guò)4.5Mt/a.我國(guó)蒸餾裝置的總體技術(shù)水平與國(guó)外水平相比在處理能力產(chǎn)品質(zhì)量和拔出率方面存在較大差距。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋8Mt/a及大連西太平洋10Mt/a等大型化的蒸餾裝置,其中高橋?yàn)闈?rùn)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(guó)蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過(guò)10℃,最多重疊度達(dá)到86℃,多數(shù)裝置常二線與常三線恩氏蒸餾餾程重疊在15℃以上,實(shí)沸點(diǎn)重疊則超出25℃.潤(rùn)滑油餾分切割也同國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的揮發(fā)度及重質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。由于原油進(jìn)入煉油廠后必須首先進(jìn)入常減壓裝置進(jìn)行一次加工,因此煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來(lái)表示,因此世界原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。1.5原油預(yù)處理的新技術(shù)在油田脫過(guò)水后的原油,仍然含有一定量的鹽和水,所含鹽類(lèi)除有一小部分以結(jié)晶狀態(tài)懸浮于油中外,絕大部分溶于水中,并以微粒狀態(tài)分散在油中,形成較穩(wěn)定的油包水型乳化液。

原油含鹽和水對(duì)后續(xù)的加工工序帶來(lái)不利影響。在進(jìn)入煉油裝置前,要將原油中的鹽含量脫除至小于3mg/L,水含量小于0.2%。由于原油形成的是一種比較穩(wěn)定的乳化液,煉油廠廣泛采用的是加破乳劑和高壓電場(chǎng)聯(lián)合作用的脫鹽方法[2],在電脫鹽罐內(nèi),在破乳劑和高壓電場(chǎng)(強(qiáng)電場(chǎng)梯度500～1000v/cm,弱電場(chǎng)梯度為150～300v/cm)的共同作用下,乳化液被破壞,小水滴聚生成大水滴,通過(guò)沉降分離,排出污水，即所謂電脫鹽脫水。1.5.1新型電脫鹽技術(shù)傳統(tǒng)的原油電脫鹽采用添加化學(xué)破乳劑—電脫鹽組合技術(shù)方式，技術(shù)原理是注水后的原油，利用添加化學(xué)破乳劑的表面化學(xué)作用方式，降低油水界面張力，破壞油水乳化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)油水在電場(chǎng)與重力的作用下的分離能力。具有生產(chǎn)成本高、適應(yīng)性差、對(duì)后續(xù)加工過(guò)程不利等缺陷。為了降低裝置生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用、增強(qiáng)電脫鹽操作隨原油性質(zhì)變化的適應(yīng)性、減輕添加化學(xué)劑對(duì)后續(xù)加工的不利影響，可采用新型超聲波——電脫鹽組合技術(shù)方式[3]。工藝特點(diǎn):（1）對(duì)裝置現(xiàn)有流程不進(jìn)行改動(dòng)，僅在原油進(jìn)脫鹽罐之前、混合器與混合閥之后的管路上增加一條同徑付線，將超聲波作用區(qū)域安裝在付線上。（2）注水原油流經(jīng)超聲波作用區(qū)，受到超聲波換能器發(fā)射的順—逆流超聲波的聯(lián)合作用，通過(guò)超聲波的機(jī)械式振動(dòng)波的作用，強(qiáng)化了破乳與脫鹽的效果。（3）注水原油在電脫鹽罐中繼續(xù)受到超聲波動(dòng)效應(yīng)作用，強(qiáng)化了油水的重力沉降作用效果，尤其有利于強(qiáng)化重質(zhì)原油的油水分離效果。（4）DCS程序控制設(shè)計(jì)隨原油性質(zhì)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)超聲波參數(shù)，適應(yīng)靈活多變的原油加工方案。另外，超聲波系統(tǒng)控制還配有現(xiàn)場(chǎng)手操、控制室遠(yuǎn)程手操兩種手動(dòng)操作模式。在加工含硫原油時(shí),還需向經(jīng)脫水和脫鹽的原油中加入適量的堿性中和劑和緩蝕劑,以減輕硫化物對(duì)煉油設(shè)備的腐蝕。1.6原油的常壓蒸餾原油的常壓蒸餾流程是原油經(jīng)預(yù)熱至230～240℃后,入初餾塔，輕汽油和水蒸氣由塔頂蒸出,冷卻到常溫后,入分離器分離掉水和未凝氣體,得輕汽油(國(guó)外稱(chēng)“石腦油”)。未凝氣體稱(chēng)為“原油拔頂氣”,占原油重量的0.15%～0.4%,其中乙烷2%～4%,丙烷約30%,丁烷約50%,其余為C5及C5以上組分,可用作燃料或生產(chǎn)烯烴的裂解原料[14]。初餾塔底油料,經(jīng)加熱爐加熱至360～370℃,進(jìn)入常壓塔,塔頂出汽油,第一側(cè)線出煤油,第二側(cè)線出柴油。為了與油品二次加工所得汽油、煤油和柴油區(qū)分開(kāi)來(lái),在它們前面冠以“直餾”兩字,以表示它們是由原油直接蒸餾得到的[5]。將常壓塔塔底重油在加熱爐中加熱至380～400℃,進(jìn)入減壓蒸餾塔。采用減壓操作是為了避免在高溫下重組分的分解(裂解)。減壓塔側(cè)線油和常壓塔三、四線油,總稱(chēng)“常減壓餾分油”,用作煉油廠的催化裂化等裝置的原料。1.7常壓加熱爐加熱爐是煉廠生產(chǎn)中的主要能耗設(shè)備，其提供了煉油工藝過(guò)程中所需的大部分能量[13]。其能耗占全裝置能耗70％-80％左右。在正常生產(chǎn)條件下影響加熱爐熱效率的因素主要有過(guò)?？諝庀禂?shù)和排煙溫度。1.7.1影響加熱爐熱效率的因素影響加熱爐熱效率的因素十分復(fù)雜，主要有加熱爐的結(jié)構(gòu)，型號(hào)，形狀，大小，如常見(jiàn)的爐管是圓筒式加熱爐的主要構(gòu)件之一，其受熱、結(jié)焦和腐蝕等狀況影響加熱爐的熱效率外；另外在保證燃料完全燃燒和爐壁保溫正常情況下，影響加熱爐熱效率的關(guān)鍵是取決于降低排煙溫度，降低過(guò)剩空氣系數(shù)即煙氣中的氧含量，減少不完全燃燒的損失，減少散熱損失等[6]。加熱爐的煙氣氧含量是監(jiān)測(cè)加熱爐熱效率的重要指標(biāo)，其煙氣氧含量主要通過(guò)過(guò)?？諝庀禂?shù)來(lái)衡量，在工業(yè)爐中燃料不可能在化學(xué)平衡的空氣量(理論空氣量)下完全熱燒，總要在一定過(guò)剩空氣量的條件下才能完全熱燒，燃燒所用的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比叫做過(guò)剩空氣系數(shù)。過(guò)?？諝庀禂?shù)過(guò)大會(huì)對(duì)加熱爐的熱效率造成一系列的影響：（1)造成加熱爐熱效率下降：煙氣氧含量增加表明進(jìn)入爐內(nèi)的過(guò)?？諝舛?，大量的過(guò)剩空氣會(huì)隨煙氣將熱量從煙囪帶走排人大氣，增加了爐子的熱損失，使熱效率下降。排煙溫度越高，過(guò)?？諝鈳ё叩臒崃吭蕉?，對(duì)熱效率影響越大。（2)使燃燒溫度下降：在加熱爐內(nèi)，燃料燃燒溫度越高，火焰和高溫?zé)煔鈧鹘o輻射爐管的熱量也越多。過(guò)?？諝庀禂?shù)增大后，降低了燃燒溫度，使輻射室爐管熱強(qiáng)度下降，吸熱量減少，這時(shí)必然增加燃料用量才能維持恒定的加熱爐熱負(fù)荷即保持穩(wěn)定的加熱爐出口溫度，從而使熱效率下降。（3)過(guò)?？諝庀禂?shù)越大，必將造成露點(diǎn)腐蝕溫度越高：為避免空氣預(yù)熱系統(tǒng)遭受露點(diǎn)腐蝕的影響，只能限制排煙溫度的降低，因此，降低過(guò)?？諝庀禂?shù)可使排煙溫度有下降的余地。過(guò)大的過(guò)?？諝庀禂?shù)還會(huì)加劇爐管的氧化，影響加熱爐的壽命，并使NOx化合物增加，從而會(huì)對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量造成一定的影響。加熱爐的煙氣氧含量與過(guò)?？諝庀禂?shù)的關(guān)系。煙氣氧含量與過(guò)剩空氣系數(shù)的關(guān)系基本呈直線關(guān)系，即不管是那種煙氣中的氧的含量都將隨著過(guò)?？諝庀禂?shù)的增加而增多。若過(guò)?？諝庀禂?shù)過(guò)大，勢(shì)必?zé)煔庵醒鹾窟^(guò)大，將造成上面分析所說(shuō)的各種危害。1.7.2提高加熱爐的效率途徑要使加熱爐高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，除采用新型結(jié)構(gòu)的加熱爐，改善爐管的受熱狀況，預(yù)防結(jié)焦，減少腐蝕外；從改善排煙狀況，維持較低排煙溫度；減少煙氣氧含量，確定最佳過(guò)?？諝庀禂?shù)等均是行之有效的措施。我們應(yīng)從以下幾方面提高加熱爐熱效率。（1）降低排煙溫度（2）降低加熱爐過(guò)剩空氣系數(shù)(3）減少爐壁散熱損失(4）設(shè)置和改進(jìn)控制系統(tǒng)1.8加熱爐優(yōu)化控制技術(shù)加熱爐又是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其運(yùn)行熱效率受到諸多因素的影響。比如加熱爐設(shè)計(jì)、設(shè)備狀況、燃燒調(diào)整、工藝操作、運(yùn)行負(fù)荷等。加強(qiáng)管理提高現(xiàn)場(chǎng)操作技能，是提高熱效率重要途徑，但最后仍需要立足于新裝備、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，才能進(jìn)一步長(zhǎng)周期、比較穩(wěn)定的提高效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)[4]。加熱爐的操作，很大程度上依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)管理和現(xiàn)場(chǎng)操作，比如燃燒器的調(diào)風(fēng)門(mén)、霧化蒸汽調(diào)節(jié)、吹灰器的控制、自動(dòng)點(diǎn)火的控制等。能夠遠(yuǎn)程控制的，應(yīng)當(dāng)包括介質(zhì)出口溫度的控制、氧含量的控制、負(fù)壓的控制。而目前真正能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，只有出口溫度與燃料油閥位的閉環(huán)控制。這種依賴(lài)于個(gè)人操作技能的操作方式，決定了加熱爐的運(yùn)行水平必然是參差不齊的，這樣的技術(shù)現(xiàn)狀與當(dāng)前提倡的節(jié)能降耗、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求是有差距的。近年來(lái)，人們加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代控制理論的研究與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了自校正系統(tǒng)、自適應(yīng)控制、模糊控制、智能控制等新型控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)高校、研究院和企業(yè)逐步開(kāi)展加熱爐的數(shù)學(xué)模型與仿真研究，開(kāi)展模糊控制算法及智能控制系統(tǒng)的研究，取得了一些成果并獲得很好的應(yīng)用，石化生產(chǎn)裝置多采用集散控制系統(tǒng)，但真正實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的并不多，只用作數(shù)據(jù)采集、出口溫度的單回路調(diào)節(jié)，模仿代替儀表PID調(diào)節(jié)，無(wú)法達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能操作狀態(tài)。加熱爐節(jié)能技術(shù)，除了在工藝裝備上進(jìn)行改進(jìn)外，通過(guò)對(duì)加熱爐燃燒過(guò)程的自動(dòng)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。實(shí)例證明，本技術(shù)在冶金行業(yè)加熱爐應(yīng)用可節(jié)約燃料5%～10%，減少氧化燒損20%以上；在石化行業(yè)加熱爐應(yīng)用可節(jié)約燃料2%以上。由于燃燒控制的優(yōu)化，除具有節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等直接經(jīng)濟(jì)效益外，還能減少CO及煙塵排放，同時(shí)具有清潔生產(chǎn)的環(huán)保效益。1.9常壓裝置節(jié)能技術(shù)原油蒸餾過(guò)程是一個(gè)消耗巨大能量的復(fù)雜工藝生產(chǎn)過(guò)程，其能耗占煉廠總能耗的20%以上，因而節(jié)能問(wèn)題一直是原油蒸餾過(guò)程優(yōu)化控制的一個(gè)主要問(wèn)題。常減壓裝置的能耗問(wèn)題是除工藝技術(shù)之外的又一重要問(wèn)題，也是直接影響反應(yīng)成本的重要因素。隨著原油成本不斷上升，煉油企業(yè)所面臨的壓力越來(lái)越大，降低成本提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力是企業(yè)生存發(fā)展的必然途徑。能源消耗費(fèi)用在煉油生產(chǎn)過(guò)程中占有較大比例，如何優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)能耗是企業(yè)發(fā)展和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。由于常減壓蒸餾是石油加工中應(yīng)用最為廣泛的分離過(guò)程之一。蒸餾裝置節(jié)能的三個(gè)階段，即：一是生產(chǎn)管理上的優(yōu)化操作階段。如加強(qiáng)加熱爐操作管理的“三門(mén)一板”等；二是投資較少的單體設(shè)備提高效率，如塔板的改造等；三是投資較大的以換熱流程為主體的裝置。1.9.1節(jié)能降耗的措施（1）降低水耗，減少循環(huán)水用量。常減壓蒸餾裝置循環(huán)水主要用于水冷器冷卻油品，為進(jìn)一步降低循環(huán)水單耗，使單位加工費(fèi)用降低到最小，經(jīng)仔細(xì)研究，采取的措施為：夏季用空冷器代替水冷器，冬季利用裝置的側(cè)線余熱加熱采暖水輸出熱量。在調(diào)節(jié)側(cè)線油品離開(kāi)裝置溫度時(shí)，采取將側(cè)線油品盡量與原油換熱的方式，使其達(dá)到離開(kāi)裝置時(shí)的溫度，可節(jié)約大量循環(huán)水。另外對(duì)水冷器進(jìn)行定期化學(xué)清洗，提高其冷卻效果，減少了循環(huán)水用量。（2）降低電耗，機(jī)泵、風(fēng)機(jī)采用變頻器。對(duì)機(jī)泵電機(jī)采用變頻技術(shù)，以滿(mǎn)足當(dāng)原油性質(zhì)變化時(shí)，側(cè)線及回流油量變化情況下的節(jié)能。對(duì)常壓塔頂油氣空冷器風(fēng)機(jī)采用變頻技術(shù)，以適應(yīng)不同工況條件。電脫鹽系統(tǒng)。本次改造，對(duì)電脫鹽采用了交直流電脫鹽技術(shù)，該技術(shù)的主要特點(diǎn)是在電脫鹽罐內(nèi)產(chǎn)生了直流強(qiáng)電場(chǎng)和交流弱電場(chǎng)，具有交流電脫鹽和直流電脫鹽的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了各自的不足。在達(dá)到同等脫鹽、脫水水平的條件下，可節(jié)電約30%。（3）降低蒸汽用量，常減壓蒸餾裝置所用蒸汽壓力分別為1.0MPa和0.30MPa。通過(guò)細(xì)心調(diào)整操作可提高它們的自產(chǎn)量。1.0MPa蒸汽的消耗主要在減壓抽真空系統(tǒng)、加熱爐霧化蒸汽及冬季伴熱系統(tǒng)等。投用機(jī)械抽真空泵，可節(jié)約蒸汽0.6t/h；加熱爐可采用高效火嘴，調(diào)整其合適的霧化蒸汽量；對(duì)蒸汽伴熱系統(tǒng)及蒸汽放空尾部安裝疏水閥，減少“小白龍”現(xiàn)象。建議對(duì)汽包排污水也可作為水伴熱熱源，可減少蒸汽用量。0.30MPa蒸汽的消耗主要在側(cè)線汽提及塔底吹汽，合理調(diào)整其側(cè)線汽提蒸汽用量及常減壓塔底吹汽量。（4）降低燃料油的用量，提高換熱終溫。換熱終溫是衡量常減壓裝置原油換熱回收情況的重要標(biāo)志（換熱終溫每提高3℃,可降低爐子燃料0.1kg/t）。盡管在改造設(shè)計(jì)時(shí)采用了窄點(diǎn)技術(shù)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，但運(yùn)行中，由于換熱器本身泥沙沉積、積垢較嚴(yán)重，大大影響了傳熱效率，使換熱終溫大幅下降[18]。管理好燃燒系統(tǒng),火嘴燃燒不好就會(huì)影響加熱爐熱效率。嚴(yán)格工藝紀(jì)律，控制好燃料油的壓力及溫度，加熱爐參數(shù)不作大幅度調(diào)整，保證加熱爐的燃燒狀態(tài)良好，作到火苗齊、火焰短、爐膛明亮、火焰不直撲爐管。采用保溫材料降低爐壁熱損失。對(duì)爐壁表面采用優(yōu)質(zhì)隔熱材料，并對(duì)爐襯表面噴涂反輻射涂料，減少爐壁散熱損失，可提高加熱爐效率1%~1.5%。多燒系統(tǒng)干氣。由于催化干氣量較大，不能得到很好平衡而白白燒掉，浪費(fèi)大量的能源，加熱爐采用多燒系統(tǒng)干氣的措施，可節(jié)約燃料油0.7t/h，使燃料油單耗降至0.6kg/t。既降低大量的燃料油量又平衡全公司干氣系統(tǒng)。煙氣回收系統(tǒng)，加熱爐排煙溫度高，損失大量熱量，正壓嚴(yán)重影響裝置操作，計(jì)劃對(duì)余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行改造。吹灰器，裝置改造時(shí)采用的是聲波吹灰器，由于車(chē)間一直用原油作為燃料油，原油中的鹽類(lèi)物質(zhì)及泥沙較多，爐管和空氣預(yù)熱器積垢較嚴(yán)重，其吹灰效果不太理想。計(jì)劃在加熱爐改造時(shí)上一套激波吹灰器，提高吹灰效果。（5）其他節(jié)能降耗措施如污油回收系統(tǒng)改造，為更好地降低裝置煉油損失，利用原有設(shè)備進(jìn)行改造將隔油池中的污油定期回收至罐內(nèi)，再用機(jī)泵打入電脫鹽罐內(nèi)，進(jìn)行煉制。1.10減壓深拔發(fā)展前景減壓蒸餾裝置雖然工藝較為成熟,但作為煉油行業(yè)的關(guān)鍵工序,其重要性不言而喻[15]。目前在工藝加工流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)及優(yōu)化操作等方面有了較大的技術(shù)進(jìn)步。對(duì)目前減壓塔的深拔,以下幾個(gè)方法有待進(jìn)一步深入研究。（1）強(qiáng)化原油蒸餾法，此方法是通過(guò)往原油或常壓重油中加活性添加劑,改變系統(tǒng)狀態(tài),調(diào)節(jié)石油分散體系中分子間的相互作用,使餾分油的相對(duì)揮發(fā)度增加,提高拔出率[19]。國(guó)內(nèi)一些科研單位也正在對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),如華東理工大學(xué)對(duì)添加劑強(qiáng)化蒸餾進(jìn)行研究,并將其應(yīng)用勝利油田的減壓蒸餾。結(jié)果表明,減壓餾分油收率提高了2.2%,具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性[16]。（2）采用蒸汽+機(jī)械抽真空系統(tǒng)，此方法不僅能節(jié)約蒸汽，降低加工成本，也能減少環(huán)保壓力，避免含硫污水的產(chǎn)生，同時(shí)不受蒸汽壓力的影響，而影響真空度。（3）采用先進(jìn)的流程模擬軟件，采用先進(jìn)的流程模擬軟件，如ProⅡ、AspenPlus等計(jì)算機(jī)模擬軟件對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)出裝置的不足，達(dá)到深拔的目的。1.11腐蝕的監(jiān)測(cè)和防護(hù)方法(1)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)于塔頂?shù)蜏馗g，一般是分析塔頂脫水的PH值來(lái)判斷腐蝕狀況。指標(biāo)是：PH值在7到9之內(nèi)。近兩年新推出一種新的塔頂腐蝕在線監(jiān)測(cè)方法—電阻探針在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[12]。它的原理就是利用探針上的電阻片受到腐蝕而減薄產(chǎn)生的電阻變化來(lái)在線監(jiān)測(cè)探針安裝點(diǎn)處的腐蝕速度。正常生產(chǎn)時(shí)，可進(jìn)行定期定點(diǎn)測(cè)厚。在各種低溫油氣管線、含硫管線、高溫管線的直管段、重點(diǎn)是彎頭部位做出活動(dòng)式的保溫以方便測(cè)厚。如果加工含硫較高的原油可以每進(jìn)行一次定點(diǎn)測(cè)厚，并作好記錄以進(jìn)行對(duì)比。這種方法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是高溫部位的測(cè)厚數(shù)據(jù)有時(shí)候不太準(zhǔn)確，經(jīng)常會(huì)比原始厚度還厚，可能與測(cè)厚儀器或測(cè)厚手法有關(guān)系。最好是利用停工檢修時(shí)進(jìn)行大面積測(cè)厚。(2)防護(hù)措施，防護(hù)措施可分為兩種：工藝防腐和設(shè)備防腐。①塔頂?shù)蜏馗g的設(shè)備防護(hù)。在塔頂腐蝕環(huán)境下，碳鋼會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的均勻腐蝕，表現(xiàn)為露點(diǎn)腐蝕，奧氏體不銹鋼則會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂[7]。所以，我們必須在材質(zhì)方面采取一定措施?，F(xiàn)在加工高硫原油的常壓塔，常一中以上塔體一般都采用內(nèi)部襯不銹鋼初餾塔、常壓塔頂空冷設(shè)備部位，沖蝕和露點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重。為了避免氯離子造成的不銹鋼材質(zhì)應(yīng)力開(kāi)裂，可以使用管束材質(zhì)為鈦合金或雙相不銹鋼的空冷，也可以在空冷入口處用鈦板做襯板。在塔頂水冷器的管束上可采用新型涂料進(jìn)行內(nèi)外防腐[8]。需要注意的是有一些防腐涂料的耐熱溫度很低，在停工吹掃、蒸汽沖洗塔時(shí)，要避免長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)200℃，否則會(huì)出現(xiàn)起皮、脫落現(xiàn)象，進(jìn)而結(jié)垢嚴(yán)重，需要進(jìn)行高壓清洗，但高壓清洗同樣會(huì)沖壞其涂層。為節(jié)約成本，各裝置基本未對(duì)油氣管線的材質(zhì)進(jìn)行升級(jí)，仍然還是采用碳鋼管，只是增加了在線測(cè)厚的頻次。機(jī)泵密封的材質(zhì)也要進(jìn)行選擇，以抵抗腐蝕。②高溫腐蝕的設(shè)備防護(hù)。針對(duì)高溫腐蝕的特點(diǎn)，處于腐蝕嚴(yán)重的高溫部位，減壓塔整個(gè)塔體，減壓轉(zhuǎn)油線均應(yīng)采用360L內(nèi)襯鋼扳。常壓爐、減壓爐的輻射室，介質(zhì)溫度高于250℃的工藝管道。彎頭、三通、熱電偶套管插入處、倒淋，這些地方的環(huán)烷酸腐蝕特別嚴(yán)重，也需要對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行定期定點(diǎn)測(cè)厚。高溫?fù)Q熱器的材質(zhì)也應(yīng)提高檔次，以減少腐蝕。重油的閥門(mén)絲杠會(huì)被腐蝕變細(xì)或腐蝕出凹坑，出現(xiàn)壓蓋處泄漏、閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)的問(wèn)題，因此重油、高溫閥門(mén)應(yīng)保持全開(kāi)、全關(guān)，避免閥桿遭受腐蝕。生產(chǎn)中開(kāi)關(guān)重油閥門(mén)時(shí)要注意安全，以免燙傷或發(fā)生火災(zāi)。對(duì)裝置所有的重油管線及其管件要進(jìn)行材質(zhì)的確認(rèn)，尤其是新安裝的管線。國(guó)內(nèi)已有多起材質(zhì)用錯(cuò)，造成泄漏著火，甚至傷及生命的事故發(fā)生。（3）工藝防腐，設(shè)備防腐是在裝置初建或檢修中進(jìn)行的[10]。日常生產(chǎn)中，為了控制蒸餾裝置的塔頂?shù)蜏仉娀瘜W(xué)腐蝕，最有效的手段就是工藝防腐，一般都采用“一脫三注”—原油深度電脫鹽，塔頂揮發(fā)線注入氨、注緩蝕劑、注水。①油電脫鹽。原油電脫鹽是控制腐蝕的關(guān)鍵一步，充分脫除水解后產(chǎn)生氯化氫的鹽類(lèi)是防止腐蝕的治本辦法，通過(guò)有效的脫鹽，實(shí)現(xiàn)脫后原油含鹽3毫克每升以下，即可對(duì)低溫部位腐蝕進(jìn)行有效的控制。但是要注意，完全脫鹽會(huì)加重高溫部位的硫腐蝕，因?yàn)槁然飳?duì)高溫硫腐蝕有抑制作用，因此脫后含鹽控制在5毫克每升，是比較合理的。②揮發(fā)線注入氨。為使常減壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的腐蝕進(jìn)一步降低，需在塔頂揮發(fā)線系統(tǒng)中注中和劑以中和氯化氫，因氨水價(jià)格低廉來(lái)源充足，多數(shù)煉廠都使用氨作為中和劑。氨水除了中和作用還可以起調(diào)節(jié)PH值的作用。從上面可以看出，在弱酸、弱堿的環(huán)境下，腐蝕速度最小。因此有不少人認(rèn)為可以保持弱酸環(huán)境不要注氨，以控制腐蝕速度。理由還有減少化工原材料的用量，而且長(zhǎng)期注氨，生成的氯化銨鹽會(huì)在冷卻器中沉積，造成塔頂各水冷器結(jié)垢嚴(yán)重，嚴(yán)重影響傳熱效果。但由于緩蝕劑的適宜工作環(huán)境是弱堿性，所以需要在注緩蝕劑前先注氨，將PH值調(diào)到堿性，發(fā)揮緩蝕劑的作用。氨水的來(lái)源是污水汽提裝置的產(chǎn)物或?qū)⒁喊迸c軟化水配成氨水。如果用液氨配置溶液，要小心液氨對(duì)呼吸道的刺激。氨水的濃度可大可小，日常生產(chǎn)中要勤檢查塔頂脫水的值在7~9之間。③塔頂揮發(fā)線注入緩蝕劑[11]。緩蝕劑是一種表面活性劑，其分子內(nèi)部有硫、氮、氧等強(qiáng)極性因子及烴類(lèi)的結(jié)構(gòu)因子。緩蝕劑可以以單分子狀態(tài)吸附在金屬表面，形成一層致密的膜，其極性因子吸附在金屬設(shè)備表面，另一端烴類(lèi)因子則在設(shè)備與介質(zhì)之間組成一道屏障，隔斷了腐蝕介質(zhì)和金屬的接觸，因此具有保護(hù)作用[17]。一般常用的緩蝕劑是中和緩蝕劑，即其中含有大量的起中和作用的有機(jī)胺。緩蝕劑的配制和破乳劑相同[9]。效果好的緩蝕劑的注入量?jī)H是塔頂餾出物的10毫克每升?，F(xiàn)場(chǎng)一般控制一個(gè)定量，根據(jù)塔頂腐蝕數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)。緩蝕劑分油溶性和水溶性?xún)纱箢?lèi)，其中油溶性緩蝕劑經(jīng)過(guò)塔頂回流可循環(huán)使用，所以損失較小，而水溶性緩蝕劑隨冷凝水排掉，因此使用油溶性緩蝕劑較經(jīng)濟(jì)。在開(kāi)工初期，要盡快將緩蝕劑注入到塔頂，而且量要大。目的是使緩蝕劑盡快成膜，發(fā)揮保護(hù)作用。一般需要兩個(gè)星期，然后可以根據(jù)腐蝕速度調(diào)節(jié)注入量。④揮發(fā)線注水。在揮發(fā)線上注水，可使冷凝冷卻器的露點(diǎn)部位轉(zhuǎn)移以保護(hù)冷凝設(shè)備。同時(shí)，注入氨后塔頂餾出系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)氯化銨沉積，即影響冷凝冷卻器傳熱效果，又引起設(shè)備的垢下腐蝕，故需用注水洗滌加以解決。注水量不要長(zhǎng)時(shí)間固定一個(gè)量，每隔一段時(shí)間調(diào)整一次。注水量要盡量大些，提高露點(diǎn)處的PH值。一般，三注按流程走向的順序是注入氨、注緩蝕劑、注水。⑤高溫腐蝕的工藝防腐。根據(jù)高溫腐蝕機(jī)理分析，目前控制高溫腐蝕環(huán)境的對(duì)策有如下幾種：a.混煉：原油的酸值易于通過(guò)稀釋加以降低，對(duì)許多煉油廠而言混煉不失為一種較好的防止高溫腐蝕的方法，即不需要額外支出或投資，只需在計(jì)劃和運(yùn)行上作些額外的努力。b.注高溫緩蝕劑：使用油溶性緩蝕劑；原油脫酸等方法屬于新技術(shù)，國(guó)內(nèi)尚處于研究階段，我們應(yīng)密切注意，了解專(zhuān)業(yè)前沿內(nèi)容，以便盡快服務(wù)于生產(chǎn)。

2設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)2.1大慶原油評(píng)價(jià)大慶原油是我國(guó)的主要油區(qū)原油之一，許多煉廠均采用大慶原油煉制各種產(chǎn)品，在我國(guó)處于重要地位。首先我們必須了解大慶原油的性質(zhì)。與國(guó)外原油相比，大慶原油的凝點(diǎn)和蠟含量較高，庚烷瀝青質(zhì)含量較低相對(duì)密度大約在0.85-0.95g/cm3之間。大慶原油性質(zhì)：密度（20℃）0.8990g/cm3運(yùn)動(dòng)粘度（50℃），凝點(diǎn)（30℃）蠟含量（26.2%），殘?zhí)浚?.9%），硫含量（0.10%），氮含量（0.16%）。2.1.1原油和各側(cè)線油的性質(zhì)表2-1原油蒸餾數(shù)據(jù)餾程℃占原油（每餾分）m%密度（20℃）g/cm3占原油（每餾分）v%＜1503.40.72504.2150—1802.10.77602.4180—2001.50.77801.7200—2302.50.78802.9235—2502.10.79502.4250—2752.60.80102.9275__3003.50.80703.9300—3507.60.83208.2350--3959.00.85409.5395--4256.50.87606.7425--50018.70.892018.8＞50039.30.902039.1由以上大慶原油的性質(zhì)確定生產(chǎn)方案。2.2生產(chǎn)方案的確定：2.2.1．各產(chǎn)品數(shù)據(jù)：表2-2側(cè)線產(chǎn)品數(shù)據(jù)項(xiàng)目密度（20℃）g/cm3餾程℃HK10%30%50%70%90%KK常頂0.730180100120135149168200常一線0.7752170196206215224238259常二線0.7972256267275278285294305常三線0.8119309319322326331338345常底0.9120340常頂出產(chǎn)品-汽油。常一線出產(chǎn)品煤油。常二線出產(chǎn)品輕質(zhì)柴油。常三線產(chǎn)品重質(zhì)柴油。常壓塔底產(chǎn)品重油。2.2.2裝置流程要求：1壓力：常壓塔頂壓力是塔頂回流罐或產(chǎn)品罐的壓力加上塔頂換熱系統(tǒng)的阻力。由于在一定的產(chǎn)品收率條件下，增加塔的操作壓力則需相應(yīng)地提高常壓爐油品的出口溫度，不但增加了爐子的熱負(fù)荷，且受油品裂解溫度的制約，因此常壓塔的操作壓力采用較低壓力值是比較經(jīng)濟(jì)合理的，由經(jīng)驗(yàn)知，產(chǎn)品罐的壓力為1.30MPa，冷凝冷卻系統(tǒng)的壓力降為0.27MPa，于是塔頂壓力可定為1.57MPa。溫度：常壓塔頂溫度可選用塔頂回流或塔頂循環(huán)回流控制，是在塔頂油氣分壓下產(chǎn)品的露點(diǎn)溫度。即產(chǎn)品平衡蒸發(fā)100%的溫度。又塔頂餾出物包括塔頂產(chǎn)品，塔頂回流蒸汽，不凝氣和水蒸汽。由于塔頂不凝氣量很少可忽略不計(jì)。將計(jì)算所得的塔頂溫度采取系數(shù)為0.97作為采用塔頂溫度。側(cè)線油品抽出溫度可由回流或抽出量來(lái)控制，是在該抽出層油氣分壓下未經(jīng)汽提的油品的泡點(diǎn)溫度。考慮到同樣條件下汽提前后的側(cè)線產(chǎn)品的溫度都差不多，通常按汽提后側(cè)線產(chǎn)品在該處油氣分壓下的泡點(diǎn)溫度來(lái)計(jì)算。汽化段溫度即是進(jìn)料的絕熱閃蒸溫度，可由汽化段和爐出口操作壓力、產(chǎn)品總收率、汽提蒸汽用量來(lái)定。塔底溫度一般采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此溫度比汽化段溫度低5～10℃上面各溫度見(jiàn)后面計(jì)算。3．側(cè)線汽提及塔底汽提對(duì)于側(cè)線汽提，由于油品分餾塔要求分離精度較低，側(cè)線抽出的產(chǎn)品必然還有比該側(cè)線還輕的低沸點(diǎn)物質(zhì)。而使用汽提就是除去這些輕餾分從而提高產(chǎn)品的閃點(diǎn)、初餾點(diǎn)及10%點(diǎn)溫度。塔底汽提則可以分餾出塔底重油中輕餾分含量，從而提高餾分油的收率，總的來(lái)說(shuō)，汽提的目的，就是降低油氣分壓，以便輕餾分更多地留出來(lái)。本次設(shè)計(jì)，使用0.3MPa,420℃的過(guò)熱水蒸汽。4．過(guò)汽化率常壓塔進(jìn)料的汽化率至少應(yīng)等于塔項(xiàng)產(chǎn)品和各側(cè)線產(chǎn)品之和，否則不能保證要求的拔出率或輕質(zhì)油收率為了使常塔精餾段最低一個(gè)側(cè)線以下的幾層塔板上有一定的液相回流以保證最低側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量，原油進(jìn)塔后的汽化率，應(yīng)要比塔上部各種產(chǎn)品收率高一些，要有一定的過(guò)汽化率。過(guò)汽化率越大，相應(yīng)進(jìn)料溫度也要提高。全塔取出的回流熱也將增加，也就相應(yīng)增加加熱爐的熱負(fù)荷和塔頂冷凝熱負(fù)荷，要在保證側(cè)線質(zhì)量的前提下盡量減少過(guò)汽化率，為設(shè)計(jì)取過(guò)汽化率為2%（重量）。5．回流方式及取熱比汽液相負(fù)荷高溫下進(jìn)入塔內(nèi)，而產(chǎn)品在較低溫度下抽出，即進(jìn)入塔內(nèi)的熱量比離開(kāi)塔的熱量多，所以回流的目的首先是取之塔內(nèi)多余的熱量，使分餾塔達(dá)到熱量平衡。在提取回流的同時(shí)，使各塔板上的汽液相充分接觸，達(dá)到了傳熱，傳質(zhì)目的。同時(shí)，打入液相回流也可達(dá)到汽液相平衡塔的蒸汽負(fù)荷的目的。本設(shè)計(jì)常壓塔塔頂冷回流：一中循環(huán)回流：二中循環(huán)回流，回流取熱比為5：3：2；中段回流進(jìn)口溫度為80℃。雖然熱回流設(shè)計(jì)已為日益發(fā)展的蒸餾工藝的采納，它不僅回收了常頂油汽的低溫位熱量，減少了冷卻負(fù)荷，且能降低塔頂壓力，進(jìn)而降低常壓爐出口溫度，但它的流程較冷回流復(fù)雜的多。設(shè)計(jì)不當(dāng)使系統(tǒng)壓力降過(guò)大，引起常壓塔頂壓力上升。所以，本設(shè)計(jì)仍采用塔頂冷回流。6．塔板型式和塔板間距本設(shè)計(jì)采用浮閥塔板。塔板的根本作用就是在塔板上使汽、液相均勻鼓泡，充分良好接觸在加大氣體負(fù)荷時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)霧沫夾帶；而加大液體負(fù)荷時(shí)不要出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。浮閥塔板設(shè)有能上下浮動(dòng)的閥片，能在較寬范圍內(nèi)保持高的分餾效率，操作彈性較大，又在不同的氣體負(fù)荷下，浮閥可以在一定開(kāi)度范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié)，隨著氣體負(fù)荷的變化相應(yīng)地變化浮閥的流通面積，可在寬廣的操作范圍內(nèi)使得氣、液接觸較好，塔板效率較高，應(yīng)用較為廣泛。3初餾塔的工藝設(shè)計(jì)3.1塔板數(shù)確定：根據(jù)同類(lèi)裝置以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，選定塔板數(shù)，進(jìn)料段以上（不包括進(jìn)料板）取16層塔板，進(jìn)料段以下（包括進(jìn)料板）取4層塔板。3.1.1操作條件確定：（1）塔的操作溫度：根據(jù)相關(guān)裝置的實(shí)際操作參數(shù)，設(shè)定初餾塔進(jìn)料溫度為225℃，塔頂溫度為105℃，由于未用水蒸氣汽提，所以塔底近似溫度為225℃。（2）塔的操作壓力：塔頂壓力為回流罐壓力加上塔頂冷換系統(tǒng)壓降，由于塔頂未凝氣用途不同，回流罐壓力要求也不同。本設(shè)計(jì)未凝氣作本裝置加熱爐燃料，回流罐壓力取1.1MPa此時(shí)塔頂壓力為1.49MPa。3.2塔的物料平衡：本裝置設(shè)計(jì)初頂產(chǎn)品為<130℃的重整原料，由其實(shí)沸點(diǎn)100％點(diǎn)溫度查實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線得收率6.2％（體積），實(shí)際取5.0%(質(zhì)量)，對(duì)全塔作物料平衡計(jì)算得到塔頂和塔底產(chǎn)品質(zhì)量流率。以全塔為隔離體系作熱平衡計(jì)算得到全塔回流熱，本設(shè)計(jì)中，初餾塔不開(kāi)側(cè)線，采用塔頂冷回流，因此根據(jù)回流熱可以得到塔頂回流量。3.2.1塔的工藝計(jì)算:由于初餾塔分離精度、操作條件要求不高因此初餾塔采用傳統(tǒng)的F1型重閥，根據(jù)浮閥塔的計(jì)算過(guò)程計(jì)算塔徑以及塔高。參照同類(lèi)裝置，選定塔板如下：進(jìn)料段以上（不包括進(jìn)料板）16層進(jìn)料段以下（包括進(jìn)料板）4層3.2.2操作條件：（1）確定進(jìn)料段溫度： 設(shè)t＝225℃，由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線ef＝12.8％（2）確定塔頂壓力：塔頂壓力為回流罐壓力加上塔頂冷換系統(tǒng)壓降，由于塔頂未凝氣用途不同，回流罐壓力要求也不同。本設(shè)計(jì)未凝氣作本裝置加熱爐燃料，此時(shí)回流罐壓力為0.1MPa（表）左右，塔頂壓力為0.5MPa（表）則P頂＝0.5×9.807×104＋1.013×105＝150.36kpa=1.49MPa（3）塔頂溫度確定：根據(jù)同類(lèi)裝置，設(shè)t頂＝105℃（4）塔底溫度：因未用水蒸氣汽提，所以與氣化段溫度相同，為225℃3.2.3物料平衡：根據(jù)塔頂產(chǎn)品的實(shí)沸點(diǎn)100％點(diǎn)為130℃。由其實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線得收率6.2％（v），而實(shí)際不可能這么大，取5.0%(m)，處理量按年開(kāi)工330天計(jì)，對(duì)全塔作物料平衡，得： F=D+W D=5.0%F F=370×104t/a=11212t/d=467850kg/h D=0.05×467850=23392kg/h 所以W=444458kg/h 4常壓塔計(jì)算4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1．原油實(shí)沸點(diǎn)：原油密度：（20℃）0.8990g/cm3表4-1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)餾程/℃占原油（每餾分）m%密度（20℃）g/cm3占原油（每餾分）v%＜1503.40.72504.2150—1802.10.77602.4180—2001.50.77801.7200—2302.50.78802.9235—2502.10.79502.4250—2752.60.80102.9275__3003.50.80703.9300—3507.60.83208.2350--3959.00.85409.5395--4256.50.87606.7425--50018.70.892018.8＞50039.30.902039.1表4-2各側(cè)線產(chǎn)品數(shù)據(jù)項(xiàng)目密度/（20℃）/g.cm-3餾程/℃HK10%30%50%70%90%KK常頂0.730180100120135149168200常一線0.7752170196206215224238259常二線0.7972256267275278285294305常三線0.8119309319322326331338345常底0.9120340

4.2工藝設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及結(jié)果4.2.1體積平均沸點(diǎn)由公式：tv＝（t10＋t30+t50+t70+t90)/5℃得汽油餾分：tv＝100+120+135+149+168/5=134.4℃煤油餾分：tv＝196+206+215+224+238/5=215.8℃輕柴餾分：tv＝267+275+278+285+294/5=279.8℃重柴餾分：tv＝319+322+326+331+338/5=327.2℃4.2.2恩氏蒸餾曲線斜率S由公式：斜率S＝（T90-T10)/(90-10)℃/%得汽油餾分：斜率S＝(168-100)/(90-10)=0.85℃/%煤油餾分：斜率S＝(238-196)/(90-10)=0.525℃/%輕柴餾分：斜率S＝(294-267)/(90-10)=0.3375℃/%重柴餾分：斜率S＝(338-319)/(90-10)=0.2375℃/%4.2.3立方平均沸點(diǎn)tcu由公式：tcu＝tv-△cu∵ln△cu＝-0.82368-0.089970tv0.45+2.45679S0.45求得∴△cu＝exp（-0.82368-0.089970tv0.45+2.45679S0.45）汽油餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.089970×1340.45+2.45679×0.850.45）＝1.9041tcu＝134.4-1.9041＝132.5℃煤油餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.089970×215.80.45+2.45679×0.5250.45）＝1.005tcu＝215.8-1.005＝214.8℃輕柴餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.089970×279.80.45+2.45679×0.33750.45）＝0.638tcu＝258.78-0.78＝258℃重柴餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.089970×327.20.45+2.45679×0.23750.45）＝0.4561tcu＝327.2-0.4620＝326.743℃4.2.4中平均沸點(diǎn)tMe由公式：tMe＝tv-△Me∵ln△Me＝-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333∴△Me＝exp（-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333）汽油餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×134.40.6667+3.64678×0.850.3333）=4.8880tMe＝134.4—4.8880=129.5℃煤油餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×215.80.6667+3.64678×0.530.3333）=2.5846tMe＝215.8—2.5846=213.2℃輕柴餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×279.80.6667+3.64678×0.33750.3333）=1.7010tMe＝279.8—1.7010=278.1℃重柴餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×327.20.6667+3.64678×0.23750.3333）=1.1258tMe＝327.2-1.1258=326.1℃4.2.5特性因數(shù)K由公式K＝(1.216T1/3)/d15.615.6，式中T現(xiàn)一般使用中平均沸點(diǎn)，且T為油品平均沸點(diǎn)的絕對(duì)溫度（K)已知：d15.615.6＝d420+△d汽油餾分：已知d420＝0.7301,△d=0.0049d15.615.6＝0.735K=1.216×(129.5+273.15)1/3/0.735=12.217煤油餾分：已知d420＝0.7752,d15.615.6＝0.7799K=1.216×(213.2+273.15)1/3/0.7799=12.261輕柴餾分：已知d420＝0.7972,d15.615.6＝0.8018K=1.216*(278.1+273.15)1/3/0.8018=12.435重柴餾分：已知d420＝0.8119,d15.615.6＝0.8164K=1.216×(326.1+273.15)1/3/0.8164=12.5574.2.6油品的API由API.＝141.5/d15.615.6-131.5可得汽油餾分：API.=141.5/0.7350-131.5=61煤油餾分：API.=141.5/0.7799-131.5=49.9輕柴油餾分：API.=141.5/0.8018-131.5=44.9重柴油餾分：API.=141.5/0.8164-131.5=41.84.2.7平衡汽化溫度汽油餾分:標(biāo)4-3汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/％01030507090100溫度/℃80100120135149168200恩氏蒸餾10％～70％點(diǎn)斜率＝（149-100）/(70-10)=0.81667℃/%由圖查得：平衡汽化50％點(diǎn)＝恩氏蒸餾50％點(diǎn)-9.5℃故平衡汽化50％點(diǎn)＝135-9.5=121.5℃根據(jù)恩氏蒸發(fā)曲線溫度差查圖的平衡蒸發(fā)曲線溫差

表4-4平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/℃平衡汽化溫差/℃0～10％208.010％～30％2011.030％～50％15850％～70％14770％～90％19990％～100％3211由平衡蒸餾50％點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度30％＝121.5-8＝113.5℃10％＝113.5-11=102.5℃0％＝102.5-8=94.5℃70％＝121.5+7=128.5℃90％＝128.5+9=137.5℃100％＝137.5+11=148.5℃煤油餾分:表4-5煤油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積）/％01030507090100溫度/℃170196206215224238259同前面的步驟：恩氏蒸餾10％～70％點(diǎn)斜率＝（224-196）/(70-10)=0.467℃/%同前,查得平衡汽化50％點(diǎn)－恩氏蒸餾50％點(diǎn)＝0.35故平衡汽化50％點(diǎn)＝0.35+215=215.35℃表4-6平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/℃平衡汽化溫差/℃0～10％26710％～30％10530％～50％94.550％～70％94.570％～90％14890％～100％197由50％點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度30％＝215.35-4.5=210.85℃10％＝210.85-5=205.85℃0％＝205.85-7=198.85℃70％＝215.35+4.5=219.85℃90％＝219.85+8=227.85℃100％＝227.85+7=234.85℃輕柴油餾分:表4-7輕柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積）/％01030507090100溫度/℃256267275278285294305同前面的步驟：恩氏蒸餾10％～70％點(diǎn)斜率＝（285-267）/(70-10)=0.3℃/%查得平衡汽化50％點(diǎn)－恩氏蒸餾50％點(diǎn)＝11故平衡汽化50％點(diǎn)＝278+11=289.0℃表4-8平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/℃平衡汽化溫差/℃0～10％114.510％～30％8430％～50％32.550％～70％7470％～90％9690％～100％114由50％點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度為：30％＝289-2.5＝286.5℃10％＝286.5-4＝282.5℃0％＝282.5-4.5=278℃70％＝289+4=293℃90％＝293+6=299℃100％＝299+4=303℃重柴餾分:表4-9重柴恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/％01030507090100溫度/℃309319322326331338345同前面的步驟：恩氏蒸餾10％～70％點(diǎn)斜率＝（331-319）/(70-10)=0.2℃/%查得平衡汽化50％點(diǎn)－恩氏蒸餾50％點(diǎn)＝24故平衡汽化50％點(diǎn)＝326+24=350℃表4-10平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/℃平衡汽化溫差/℃0～10％10410％～30％32.530％～50％4250％～70％5370％～90％7590％～100％72由50％點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度為：30％＝35-2=348℃10％＝348-2.5=345.5℃0％＝345.5-4=341.5℃70％＝350+3=353℃90％＝353+5=358℃100％＝358+2=360℃4.2.8臨界溫度石油餾分真臨界溫度可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算tc＝85.66+0.9259D-0.3959×10-3D2D＝d15.615.6（1.8tv+132.0)式中tv為石油餾分的體積平均沸點(diǎn)，汽油餾分：已算得tv＝134.4℃，d15.615.6＝0.735D＝0.735×（1.8×134.4+132.0）＝274.8312所以tc＝85.66+0.9259×274.8312-0.3959×10-3×274.831252＝310.20℃煤油餾分：已算得tv＝215.8℃，d15.615.6＝0.7799D＝0.7799（1.8×215.8+132.0）＝405.8912所以tc＝85.66+0.9259×405.8912-0.3959×10-3×405.89122＝396.25℃輕柴餾分：已算得tv＝279.8℃，d15.615.6＝08018D＝0.8203（1.8×279.8+132.0）＝509.9656所以tc＝85.66+0.9259×509.9656-0.3959×10-3×509.96562＝454.88重柴餾分：已算得tv＝337.2℃，d15.615.6＝0.8164D＝0.8164（1.8×337.2+132.0）＝603.2869所以tc＝85.66+0.9259×603.2869-0.3959×10-3×603.28692＝500.154.2.9臨界壓力石油餾分的真臨界壓力Pc（MPa）則可從其假臨界壓力Pcˊ等用下公式求得：lgPc＝0.052321+5.656282lgTc/Tcˊˊ+1.001047lgPcˊ式中Pcˊ為假臨界壓力可用下列經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算：Pcˊ＝3.195×104［exp（-8.505×10-3TMe-4.8014d+5.7490+10-3TMed）］×TMe0.81067d4.0846d——石油餾分的相對(duì)密度（d15.615.6）TMe——石油餾分的平均沸點(diǎn)，KTc——真臨界溫度，KTcˊ——假臨界溫度，K且Tcˊ＝17.1［exp（-9.3145×10-3TMe-0.54444S+6.4791+10-3TMed）］×TMe0.81067d0.5368根據(jù)以上公式可求得：汽油餾分Pc＝14.6288MPa煤油餾分Pc＝18.2037MPa輕柴餾分Pc＝21.4239MPa重柴餾分Pc＝25