焦油加氫精餾工段設計方案

10萬t/a焦油加氫精餾工段設計方案 31.1選題目的和意義 31.2設計地氣候條件 51.3設計的內容 61.3.1工藝流程設計 61.3.2操作條件 61.3.3化工設備的工藝設計 第二章工藝介紹 72.1煤焦油 72.1.1煤焦油的定義 72.1.2高溫煤焦油的組成和性質 2.1.3煤焦油的加工工藝情況 2.1.4煤焦油的用途 2.2.1石腦油的定義 2.2.2石腦油的性狀 2.2.3石腦油的加工工藝情況 2.2.4石腦油用途 202.2.5世界石腦油供求狀況及其預測 2.3柴油 2.3.1柴油的定義 2.3.2柴油的性狀及情況簡介 2.3.3柴油的加工工藝 24 262.4煤焦油加氫技術概況 2.4.1煤焦油加氫的主要反應 2.4.2影響煤焦油加氫裝置操作周期、產品質量的因素 28第三章工藝詳述 3.1原料預處理部分 3.1.1原料油減壓精餾系統(tǒng) 3.1.2氫氣提純系統(tǒng)(變壓吸附) 3.2反應部分 353.2.1加氫精制系統(tǒng) 3.2.2加氫裂化系統(tǒng) 3.2.3高低壓分離系統(tǒng) 3.2.4分餾系統(tǒng) 第四章工藝計算和設備選型 414.1分流塔的操作條件 4.1.1物料平衡的影響和制約 414.1.2塔頂回流的影響 424.1.3進料組成的影響 424.1.4進料熱狀況的影響 4.2分餾塔設計與計算 454.2.1分餾塔塔板數計算 4.1.2塔規(guī)格的計算 47第五章車間布置 495.1.車間平面布置 5.1.1車間平面布置內容和原則 5.1.2車間平面布置的方法 5.2車間設備布置 5.2.1設備布置的內容和原則 5.2.2車間設備不知道方法及步驟 5.2.3典型設備的布置 第一章緒論1.1選題目的和意義人類賴以生存的自然環(huán)境在不斷惡化，如：世界性能源危機不斷升級、淡水短缺、大氣污染等。石油作為一種不可再生的自然資源正在日漸減少，價格不斷上漲。煤炭雖然也是一種不可再生的自然資源，但世界煤炭儲量豐富，至今沒有像石油一樣大規(guī)模開采利用，因此，將煤炭作為石油的后備或補充能源是大勢所趨。煤炭資源的利用主要有如下幾種：煤的直接燃燒、煤的直接液化、煤的間接液化和煤焦化(包括煤氣化)。其中煤炭燃料油性利用的是煤的直接液化、煤的間接液化和煤焦化。由于煤直接液化和間接液化裝置的建設投資大、運行成本高(主要是需要龐大的電力和水資源做支撐),國內是以能源儲備技術的方式在開發(fā)，目前無工業(yè)化裝置。煤焦化是為煉鋼企業(yè)提供焦炭，但它副產焦爐煤氣和煤焦油，以往煉焦企業(yè)的焦爐煤氣直接外排大氣，不但污染環(huán)境也造成能源浪費；煤焦油則以低附加值產品形式流入燃料油市場，雖可補充石油燃料油市場，但煤焦油中含有的大量硫、氮則會以SOx和NOx的進入大氣污染環(huán)境。煤焦油加氫技術就是采用固定床加氫處理技術將煤焦油所含的S、N等雜原子脫除，并將其中的烯烴和芳烴類化合物進行飽和，來生產質量優(yōu)良的石腦油餾分和柴油餾分。一般煤焦油加氫后生產的石腦油S、N含量均低于50ppm,芳潛含量均高于80%;生產的柴油餾分S含量低于50ppm,N含量均低于500ppm,十六烷值均高于35,凝點均低于-35℃~一50℃,是優(yōu)質的清潔柴油調和組分。1.2設計地氣候條件七臺河市屬寒溫帶大陸性氣候。具有寒暑懸殊、雨量充沛、光照充足、無霜期短、四季分明的氣候特點。冬季漫長而寒冷，年平均氣溫為4.3℃,最高氣溫37.2℃,最低氣溫一39.3℃,年降雨量為400～600mm,積雪厚度為5～10cm,最大積雪厚度42cm,年蒸發(fā)量為1200mm,日照平均時數2060.6h,年平均氣壓987.2Pa,冬季高，夏季低，無霜期173d.常年主導風向西風，夏季主導風向為西南風，冬季主導風向為西北風。年平均風速3.1m/s,最大風速在冬季(11～12月),平均為4.9m/s和4.3m/s,最大時可達九級、十級；最小風速在夏季(8～9月),平均為2.3m/s。評價區(qū)夏季逆溫頻率22%,評價逆溫強度為1.3/100m,平均高度140m,逆溫維持時間短；冬季逆溫出現(xiàn)頻率為86%,平均強度為2.0℃/100m,平均高度為166m,冬季逆溫特點頻率高，強度大，持續(xù)時間長。地震裂度VI。1.3設計的內容1.3.1工藝流程設計2.工藝流程的詳述3.帶控制點的工藝流程圖分餾塔的操作條件的確定1.3.3化工設備的工藝設計分餾塔的設計第二章工藝介紹2.1煤焦油2.1.1煤焦油的定義煤焦油是煤在干餾和氣化過程中得到的黑褐色、黏稠的油狀液體。根據干餾溫度和過程方法的不同，煤焦油可分為低溫煤焦油(干餾溫度在450~600℃)、中溫煤焦油、(干餾溫度在700～900℃)、高溫煤焦油(干餾溫度在1000℃)。低溫煤焦油的特征是顏色稍褐，密度小，其中主要成分是高級酚、軟蠟、短鏈的脂肪族飽和烴和烯烴。中溫煤焦油和高溫煤焦油是低溫煤焦油在高溫下經二次裂解的產物。煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產物之一，其產量約占裝爐煤的3%~4%在常溫常0.95-1.10g/cm3之間，閃點100℃具有特殊臭味，煤焦在焦炭生產中得到的煤焦油屬于高溫煤焦油。它是粗煤氣冷卻過程中冷凝、分離出來的焦爐煤氣凈化產品之一。裝爐煤在隔絕空氣的炭化室加熱時析出的揮發(fā)分，通過焦餅與炭化室爐墻之間的空隙進入爐頂空間，在700850℃高溫下發(fā)生二次熱分解反應：烷烴裂解和芳構化反應，環(huán)烷烴脫氫反應，酚類脫水、縮合反應，芳香烴和雜環(huán)化合物脫烷基反應等。這些700-850℃左右的氣態(tài)煤干餾產物夾帶著煤塵、焦塵和熱解炭，經上升管進入集氣管，被循環(huán)氨水急冷至70-80'C,在集氣管中大部分煤塵、焦塵、熱解炭和部分高沸點的煤焦油被冷凝、沖洗下來，剩余的霧狀或蒸汽狀態(tài)的煤焦油在焦爐煤氣初冷器及其后的煤氣凈化設備中逐步冷凝分離。冷凝分離出來的煤焦油匯集至焦油、氨水分離器，初步脫除氨水和焦油渣，分離出煤焦油。煤炭高溫干餾時，煤焦油的產率一般為干煤質量的3%-5%。中國大中型煤焦油加工企業(yè)基本上都采用4050年代的一次氣化、逐步冷卻分離、管式爐加熱的連續(xù)蒸餾工藝。大型裝置的能耗一般為21-134kJ/t焦油，小型裝置的能耗普遍高達3000/t焦油以上。2.1.2高溫煤焦油的組成和性質煤焦油的組成和物理性質波動范圍大，這主要取決于煉焦煤組成和煉焦操作的工藝條件。組成煤焦油的主要元素中，碳占90%左右，氫占5%左右，此外還含有少量的氧、硫、氮及微量的金屬元素等。高溫煤焦油在常溫下，密度為1.160～1.220g/cm3’主要是芳香烴所組成的復雜混合物，估計其組分總數有上萬種，目前已查明的約500種主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，高沸點組分較多，熱穩(wěn)定性好。其組分萘含量較多，其余相對含量較少，主要有1一甲基萘、2一甲基萘、范、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、瑩蒽、喹啉、芘等。煤焦油的閃點為96～105℃,自然點580～630℃,燃燒熱為35700~39000kJ/kg。表2.1高溫煤焦油的組成昌里苯昌里苯甲苯二甲苯茚四氫化萘萘稱6603甲基萘基萘聯(lián)苯范7001123甲甲基菲熒蒽芘苯并蒽苯酚甲酚(355544 鄰間甲鄰間甲酚氧藶喹啉咔唑硫雜茚硫二69210雜芴2.1.3煤焦油的加工工藝情況焦油的各組分性質有差別，但性質相近組分較多，需要先采用蒸餾方法切取各種餾分，使酚、萘、蒽等欲提取的單組分產品濃縮集中到相應餾分中去，再進一步利用物理和化學的方法進行分離。170℃前的餾分為輕油；170～210℃的餾分主要為酚油；210～230℃的餾分主要為萘油；230～300℃的餾分主要為洗油；280～360℃的餾分主要為一蒽油；280~360℃的餾分為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃,餾出50%時為400℃。2.1.4煤焦油的用途煤焦油是焦化工業(yè)的重要產品之一，其產量約占裝爐煤的3%～4%,其組成極為復雜，多數情況下是由煤焦油工業(yè)專門進行分離、提純后加以利用.焦油各餾分進一步加工，可分離出多種產品，目前提取的主要產(1)萘用來制取鄰苯二甲酸酐，供生產樹脂、工程塑料、染料。油漆及醫(yī)藥等用。(2)酚及其同系物生產合成纖維、工程塑料、農藥、醫(yī)藥、燃料中間體、炸藥等。(3)蒽制蒽醌燃料、合成揉劑及油漆。(4)菲是蒽的同分異構體，含量僅次于萘，有不少用途，由于產量大，還待進一步開發(fā)利用。(5)咔唑是染料、塑料、農藥的重要原料。(6)瀝青是焦油蒸餾殘液，為多種多環(huán)高分子化合物的混合物。用于制屋頂涂料、防潮層和筑路、生產瀝青焦和電爐電極等。為煤干餾過程中所得到的一種液體產物高溫干餾(即焦化)得到的焦油稱為高溫干餾煤焦油(簡稱高溫煤焦油),低溫干餾(見煤低溫干餾)得到的焦油稱為低溫干餾煤焦油(簡稱低溫煤焦油)。兩者的組成和性質不同，其加工利用方法各異。高溫煤焦油，工業(yè)上將煤焦油集中加工，有利于分離提取含量很少的化合物。加工過程首先按沸點范圍蒸餾分割為各種餾分，然后再進一步加工。各餾分的加工采用結晶方法可得到萘、蒽等產品；用酸或堿萃取方法可得到含氮堿性雜環(huán)化合物(稱焦油堿),或酸性酚類化合物(稱焦油酸)。焦油酸、焦油堿再進行蒸餾分離可分別得到酚、甲酚、二甲酚和吡啶、甲基吡啶、喹啉。這些化合物是染料、醫(yī)藥、香料、農藥的重要原料。煤焦油蒸餾所得的餾分油也可不經分離而直接利用，如瀝青質可制電極焦、碳素纖維等各種重要產品，酚油可用于木材防腐，洗油用作從煤氣中回收粗苯的吸收劑，輕低溫煤焦油也是黑色粘稠液體，其不同于高溫煤焦油是相對密度通常小于1.0,芳烴含量少，烷烴含量大，其組成與原料煤質有關低溫干餾焦油是人造石油的重要來源之一，經高壓加氫制得汽油、柴油等產品。主要用途：可分餾出各種芳香烴、烷烴、酚類等，也可制取油氈、燃料和炭黑。2.2石腦油2.2.1石腦油的定義石腦油(Naphtha)又名輕汽油，是一種無色透明液體，系石油餾分之一?；ぽp油，指易揮發(fā)的石油產品。是由C?~C?烷烴、環(huán)烷烴、芳烴、烯烴組成的混合物。石腦油由原油蒸餾或石油二次加工切取相應餾分而得。石腦油可分離出多種有機原料，如汽油、苯、煤油、瀝青等2.2.2石腦油的性狀石腦油在常溫、常壓下為無色透明或微黃色液體，有特殊氣味，不溶于水。密度在650~750kg/m3、。硫含量不大于0.08%,烷烴含量不超過60%,芳烴含量不超有12%,烯烴含量不大于1.0%。石腦油閃點在0℃以下，爆炸極限為0.8%~1.0%。毒性隨芳烴含量的不同而不同，高濃度蒸發(fā)氣體有窒息性。石腦油由原油蒸餾或石油二次加工切取相應餾分而得。2.2.3石腦油的加工工藝情況通常由原油直接蒸餾而得到，也可以由二次加工汽油進行加氫精制后獲得。石腦油是一種輕質油品，由原油蒸餾或石油二次加工切取相應餾分而得。其沸點范圍依需要而定，通常為較寬的餾程，如30~220℃。作為催化重整原料用于生產高辛烷值汽油組分時，進料為寬餾分，沸點范圍一般為80~180℃,用于生產芳烴時，進料為窄餾分，沸點范圍為60~165℃。國外常用的輕質石腦油沸程為0~100℃,重質石腦油沸程為100-200℃;催化裂化石腦油有小于105℃,105~160℃及160~200℃的輕、中、重質三種。2.2.4石腦油用途石腦油主要用作石化原料。其中，在亞洲地區(qū)，石蠟基石腦油主要用作烯烴原料，而重質石腦油則用作芳烴原料?？梢宰鳛槭?。主要用作化肥、乙烯生產和催化重整原料，也可以用于生產溶劑油或作為汽油產品的調和組分。主要用途：可分離出多種有機原料，如汽油、苯、煤油、瀝青等。石腦油是管式爐裂解制取乙烯，丙烯，催化重整制取苯，甲苯，二甲苯的重要原料。作為裂解原料，要求石腦油組成中烷烴和環(huán)烷烴的含量不低于70%(體積);石腦油也可作為催化重整原料用于生產高辛烷值汽油組分。我國規(guī)定餾程自初鐳點至220℃左右。主要用作重整和化工原料。作為生產芳烴的重整原料，采用70~145℃餾分，稱輕石腦油；當以生產高辛烷值汽油為目的時，采用70~180℃餾分，稱重石腦油。用作溶劑時，則稱溶劑石腦油，來自煤焦油的芳香族溶劑也稱重石腦油或溶劑石腦油。2.2.5世界石腦油供求狀況及其預測2009年以來，國內部分煉廠擴能和新建投產，帶動全國石腦油產量保持較快增速。隨著金融危機的影響逐漸淡化，我國化工等行業(yè)開始呈現(xiàn)恢復性增長，對石腦油的需求量增加。消費市場的復蘇在一定程度上驅使國內煉廠加大石腦油的生產力度，產出率有明顯提升。隨著石腦油進口量的快速增長，我國石腦油出口急劇萎縮，石腦油凈出口量呈逐年遞減趨勢。2009~2011年中國石腦油市場需求大幅增長10%~12%,成為石腦油凈進口國。由于乙烯產業(yè)鏈超長，涉及紡織、服裝、汽車、電子、建材、塑料以及化工等眾多行業(yè)，與國民經濟和百姓日常生活的各個方面聯(lián)系解密，因此在我國經濟仍處高速發(fā)展階段之際，乙烯需求量在快速增長的同時，我國對石腦油的需求也不斷擴張。2011-2015年，預計中國石腦油需求仍將持續(xù)平穩(wěn)較快增長，中國將取代韓國成為亞洲最大石腦油消費國，國內石腦油市場上將呈現(xiàn)供應短缺局面。2.3.1柴油的定義柴油柴油(Diesel)又稱油渣，是石油提煉后的一種油質的產物。它由不同的碳氫化合物混合組成。它的主要成分是C9～C18的鏈烷、環(huán)烷或芳烴。它的化學和物理特性位于汽油和重油之間，沸點在170℃至390℃間，比重為0.82～0.845kg/L。柴油最重要的性能是著火性和流動性。①著火性。高速柴油機要求柴油噴入燃燒室后迅速與空氣形成均勻的混合氣，并立即自動著火燃燒，因此要求燃料易于自燃。從燃料開始噴入氣缸到開始著火的間隔時間稱為滯燃期或著火落后期。燃料自燃點低，則滯燃期短，即著火性能好。一般以十六烷值作為評價柴油自燃性的指標。②流動性。凝點是評定柴油流動性的重要指標，它表示燃料不經加熱而能輸送的最低溫度。柴油的凝點是指油品在規(guī)定條件下冷卻至喪失流動性時的最高溫度。柴油中正構烷烴含量多且沸點高時，凝點也高。一般選用柴油要求凝點低于環(huán)境溫度2.3.2柴油的性狀及情況簡介柴油密度：0號柴油的密度在標準溫度20℃,一般在0.84~0.86g/cm3之間。熱值為3.3*107J/L沸點范圍和黏度介于煤油與潤滑油之間的液態(tài)石油餾分。180℃~370℃和(重柴油)350℃~410℃兩類。商品柴油按凝固點分級，如-10、-20等，表示低使用溫度，柴油廣泛用于大型車輛、船艦、發(fā)電機等。主要用作柴油機的液體燃料，由于高速柴油機(汽車用)比汽油機省油，柴油需求量增長速度大于汽油。柴油具有低能耗、低污染的環(huán)保特性，所以一些小型汽車甚至高性能汽車也改用柴油，柴油主要指標是十六烷值、黏度、凝固點等。對柴油質量要求是燃燒性能和流動性好。燃燒性能用十六烷值表示，其值愈高愈好。高速柴油機用的輕柴油十六烷值為42~55,低速的在35以下。2.3.3柴油的加工工藝1.原油蒸餾主要由原油蒸餾，催化裂化，加氫裂化，減粘裂化，焦化等過程生產的柴油餾分調配而成(還需經精制和加入添加劑)。2.生物制柴油利用油脂原料合成生物柴油的方法；用動物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加劑；廢動植物油脂生產的輕柴油乳化劑及其應用；低成本無污染的生物質液化工藝及裝置；低能耗生物質熱裂解的工藝及裝置；利用微藻快速熱解制備生物柴油的方法；用廢塑料、廢油、廢植物油腳提取汽、柴油用的解聚釜，生物質氣化制備燃料氣的方法及氣化反應裝置；以植物油腳中提取石油制品的工藝方法；用等離子體熱解氣化生物質制取合成氣的方法，用淀粉酶解培養(yǎng)異養(yǎng)藻制備生物柴油的方法；用生物質生產液體燃料的方法；用植物油下腳料生產燃油的工藝方法，由生物質水解殘渣制備生物油的方法，植物油腳提取汽油柴油的生產方法；廢油再生燃料油的裝置和方法；脫除催化裂化柴油中膠質的方法；廢橡膠(廢塑料、廢機油)提煉燃料油的環(huán)保型新工藝，脫除柴油中氧化總不溶物及膠質的化學精制方法；阻止柴油、汽油變色和膠凝的助劑；廢潤滑油的絮凝分離處理方法。3.煤焦油加氫采用固定床加氫處理技術在催化劑的作用下將煤焦油所含的S、N等雜原子脫除，并將其中的烯烴和芳烴類化合物進行飽和，來生產質量優(yōu)良的柴油餾分.2.3.4柴油的用途柴油可以被用來作為汽車(柴油機)、坦克、飛機、拖拉機、鐵路車輛等運載工具或其它機械用器的燃料，也可用來發(fā)電、取暖等。主要用作柴油機的液體燃料，由于高速柴油機(汽車用)比汽油機省油，柴油需求量增長速度大于汽油，一些小型汽車也改用柴油。根據密度的不同，對石油及其加工產品，習慣上對沸點或沸點范圍低的稱為輕，相反成為重一般分為輕柴油和重柴油。石蠟基柴油也用作裂解制乙烯、丙烯的原料，還可作吸收油等。2.4煤焦油加氫技術概況2.4.1煤焦油加氫的主要反應煤焦油加氫為多相催化反應，在加氫過程中，發(fā)生的主要化學反應有加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬、烯烴和芳烴加氫飽和以及加氫裂化等反應：①加氫脫硫反應②加氫脫氮反應③芳烴加氫反應④烯烴加氫反應R-CH=CH?+→RCH?CH?④加氫裂化反應2.4.2影響煤焦油加氫裝置操作周期、產品質量的因素主要影響煤焦油加氫裝置操作周期、產品收率和質量的因素為：反應壓力反應溫度、體積空速、氫油體積比和原料油性質。(1)反應壓力提高反應器壓力和/或循環(huán)氫純度，也是提高反應氫分壓。提高反應氫分壓，不但有利于脫除煤焦油中的S、N等雜原子及芳烴化合物加氫飽和，改善相關產品的質量，而且也可以減緩催化劑的結焦速率，延長催化劑的使用周期，降低催化劑的費用。不過反應氫分壓的提高，也會增加裝置建設投資和操作費用。(2)反應溫度提高反應溫度，會加快加氫反應速率和加氫裂化率。過高的反應溫度會降低芳烴加氫飽和深度，使稠環(huán)化合物縮合生焦，縮短催化劑的使用壽命。(3)體積空速提高反應體積空速，會使煤焦油加氫裝置的處理能力增加。對于新設計的裝置，高體積空速，可降低裝置的投資和購買催化劑的費用。較低的反應體積空速，可在較低的反應溫度下得到所期望的產品收率，同時延長催化劑的使用周期，但是過低的體積空速將直接影響裝置的經濟性。(4)氫油體積比氫油體積比的大小主要是以加氫進料的化學耗氫量為依據，描述的是加氫進料的需氫量相對大小。煤焦油加氫比一般的石油類原料，要求有更高的氫油比。原因是煤焦油組成是以芳烴為主，在反應過程中需要消耗更多氫氣；另外芳烴加氫飽和反應是一種強放熱反應過程，需要有足夠量的氫氣將反應熱從反應器中帶走，避(5)煤焦油性質煤焦油的性質會影響加氫裝置的操作。氮含量：氮化物主要集中在芳環(huán)上，它的脫除是先芳環(huán)加氫飽和，后C-N化學鍵斷裂，因此，原料中氮含量的增加，對加氫催化劑活性有更高的要求，同時，反應生成的NH?也會降低反應氫分壓，影響催化劑的使用周期和加氫飽和能力。硫含量：原料中的硫在加氫過程中生成H?S,因此，硫含量主要影響反應氫分壓，高的硫含量增加，會明顯降低反應氫分壓，從而影響催化劑的使用周期和加氫飽和能力。瀝青質：瀝青質對加氫裝置影響主要是造成催化劑結焦、積碳，引起催化劑失活，加速反應器的提溫速度，縮短催化劑的使用壽命。微量金屬雜質：原料中含的微量金屬雜質主要有Fe、Cu、V、Pb、Na、Ca、Ni、Zn等，這些金屬在加氫過程中會沉積在催化劑上，堵塞催化劑孔道，造成催化劑永久失活。第三章工藝詳述煤焦油加氫工藝主要包括原料預處理、加氫反應工藝。原料處理括：氫氣提純和原料油減壓精餾工藝；加氫反應包括：加氫精制/裂化、高低壓分離、分餾。圖3-1工藝流程簡圖3.1原料預處理部分3.1.1原料油減壓精餾系統(tǒng)原料煤焦油來自罐區(qū)，送入裝置。經過換熱器與減壓塔中段循環(huán)油換熱至100~130℃,再經過進料過濾器過濾掉固體雜質后，進入電脫鹽系統(tǒng)。在電脫鹽罐中，煤焦油得到脫鹽、脫水處理。脫鹽脫水后原料油經換熱器再次與減壓中段循環(huán)油換熱升溫。而后，原料煤焦油分兩路：一路經過預處理加熱爐加熱至350℃,進入減壓塔；另一路經過三個換熱器分別于減壓塔底重油、加氫裂化反應產物、加氫精制反應產物換熱，最終升溫至350℃,進入減壓塔。減壓塔塔頂氣體經空冷器和水冷器冷凝冷卻至45℃,入回流罐。減壓塔頂真空由真空泵提供。減中液體由減壓塔頂泵加壓。一部分作為回流返回減壓塔頂。另一部分經減頂油、重油換熱器與出裝置的減壓塔底重油換熱后，進入加氫精制進料緩沖罐或與中段有匯合后進入精制油罐。不合格的減頂油送至地下污油罐回收。減壓塔中段油由減壓塔中部集油箱抽出，經減壓中段油泵加壓后，分為兩路：一路通過原料油脫鹽前換熱器和原料油脫鹽后換熱器與進裝置煤焦油換熱降溫至152℃,作為中段循環(huán)油打入減壓塔第二段填料上方和集油箱下方，洗滌煤焦油中的粉渣和膠質；另一路則直接送入加氫精制原料緩沖罐或精制油儲罐。減壓塔塔底重油含有大量的粉渣和膠質，不能送去加氫，由重油泵加壓，經減頂油、重油換熱器與減壓塔頂油換熱降溫后，送至裝置外渣油儲罐或榨油造粒。重油泵設有返塔旁路，提高減壓塔塔釜的防結垢能力。電脫鹽罐注水使用新鮮水，通過脫鹽注水換熱器完成新鮮水與含鹽污水的換熱過程。3.1.2氫氣提純系統(tǒng)(變壓吸附)原料氣為甲醇合成尾氣，采用工藝位變壓吸附(PSA)制氫工序，變壓吸附(PSA)部分均采用PSA工藝，即由八個吸附塔組成，其中兩個吸附塔始終處于進了吸附狀態(tài)，氣工藝過程由吸附，四次均壓降壓，順放，逆放，沖洗，四次均壓生涯和產品最終升壓等步驟組成具體工藝過程如下：甲醇合成尾氣子塔底進入吸附塔中正處于吸附工況的吸附塔，在吸附劑選擇吸附的條件下出去氫以外的部分雜質，得到純度大于99.99%的氫氣，從塔頂排除的氫氣進入氫氣緩沖罐，然后進入加氫裝置。當被吸附雜質的傳質區(qū)前沿到達床層出口預留段某一位置時，停止吸附，轉入再生過程。3.2反應部分3.2.1加氫精制系統(tǒng)加氫精制進料緩沖罐進料共兩分路：一路是預處理系統(tǒng)運行正常后，減壓塔頂油泵和減壓塔中段油泵出口合格油直接進入。另一路是預處理系統(tǒng)運行后，減頂油和中段油減壓塔頂油泵和減壓塔中段油泵經新增開工線，通過冷卻器降溫至80~100℃送入罐區(qū)中間儲罐中，其中減壓塔頂有進合格油罐，減壓塔中段進不合格油罐；合格精制油通過進料泵經加熱器加熱至150~180℃進入加氫精制進料緩沖罐供反應系統(tǒng)使用。加氫精制進料緩沖罐中加氫精制原料油由加氫精制進料泵加壓至17.25MPa后，經精制產物/精制進料換熱器與加氫精制反應產物換熱升溫至260℃(初期),與加氫精制循環(huán)氫混合后進入串聯(lián)的三臺加氫精制反應器A、B、C。反應器A入口溫度通過調整循環(huán)氫的溫度來控制。三臺反應器的各床層溫度通過補充的冷氫控制。反應壓力控制在16.8MPa、415℃(初期)高溫的反應產物送往高低壓分離系統(tǒng)。3.2.2加氫裂化系統(tǒng)加氫裂化進料緩沖罐中的加氫裂化原料油由加氫裂化進料泵加壓至17.25MPa后，經裂化產物/尾油換熱器與加氫裂化產物換熱升溫至399℃(初期),與加氫裂化循環(huán)氫混合后進入串聯(lián)的兩臺加氫裂化反應器A、B。反應器A入口溫度通過調整循環(huán)氫的溫度由來控制。兩臺反應器的床層溫度通過補充的冷氫控制。反應壓力控制在16.8MPa、402℃(初期)高溫的反應產物送往高低壓分離系統(tǒng)。氫氣加熱爐用于加熱加氫裂化用的循環(huán)氫，開工時也加熱加氫精制的循環(huán)氫。3.2.3高低壓分離系統(tǒng)加氫精制反應產物經過精制產物/循環(huán)油換熱器、精制產物/減壓進料換熱器、精制產物/精制進料換熱器精制產物/低分油換熱器，分別與分餾塔底再沸油、減壓塔進料、加氫精制反應進料和冷底分油換熱，降溫至260℃,入精制熱高分罐進行氣液分離。熱高分罐的液體壓力由15.65MPa減至1.1MPa排入熱底分罐熱低分罐，氣體經裂化產物/混氫換熱器與循環(huán)氫換熱至190℃,再由空冷器精制產物空冷器和水冷器精制產物水冷器冷卻到43℃,入精制冷高分罐再次進行氣液分離。其間，為避免反應產生的銨鹽堵塞空冷器，于空冷器入口前注入水。冷高分罐的液體壓力由15.45MPa減壓至1.1MPa排入冷低分罐。精制冷高分罐氣體排出，與裂化冷高分裂化冷高分罐的氣體混合后去循環(huán)氫壓縮機的循環(huán)氫入口緩沖罐。加氫裂化反應產物經過裂化產物/尾油換熱器、裂化產物/混氫換熱器、裂化產物/減壓進料換熱器，分別與加氫裂化進料、循環(huán)氫、減壓塔進料換熱，降溫至260℃,進入裂化熱高分罐進行氣液分離。熱高分罐的液體壓力由15.8MPa減壓至1.1MPa排入熱低分罐，氣體經裂化產物/低分油換熱器與冷低分油換熱至180℃,再由裂化產物空冷器和裂化產物水冷器冷卻到43℃,入裂化冷高分罐再次進行氣液分離。裂化冷高分罐的液體壓力由15.65MPa減壓至1.1MPa排入冷低分罐.裂化冷高分罐氣體排出減壓，與精制冷高分的氣體混合后去循環(huán)氫壓縮機的循環(huán)氫入口緩沖罐。熱低分罐的氣體和液體溫度為260℃分別送往穩(wěn)定塔。冷低分罐氣體排入燃料氣系統(tǒng)。冷低分油經裂化產物/低分油換熱器和精制產物/低分油換熱器分別與裂化產物和精制產物換熱升溫至255℃,同熱低分油混合后送往穩(wěn)定塔進行分離蒸餾。冷低分罐設有水包，含有銨鹽的污水排入污水管網。3.2.4分餾系統(tǒng)來自高低壓分離系統(tǒng)的熱低分氣直接進入穩(wěn)定塔穩(wěn)定塔第三層塔板的下部，混合后的熱低分油和冷低分送入第三層塔板的上部。穩(wěn)定塔塔頂氣體通過空冷器穩(wěn)定塔頂空冷器，和穩(wěn)定塔頂后水冷器冷卻至40℃,進入穩(wěn)定塔回流罐。穩(wěn)定塔回流罐氣體在維持塔壓的情況下排入燃料氣系統(tǒng)。液體則經穩(wěn)定塔頂回流泵作為全回流送回穩(wěn)定塔塔頂。脫出輕組分的穩(wěn)定塔底部液體下排出，尾油/分餾塔進料換熱器與分餾塔塔底油換熱后送入分餾塔進一步分離。穩(wěn)定塔塔底再沸器的熱源為分餾塔塔底用于再沸爐循環(huán)油的一路尾油，再沸器返塔溫度為303℃。分餾塔塔頂氣體經由空冷器分餾塔頂空冷器冷凝冷卻至70℃,進入分餾塔回流罐。分餾塔回流罐為常壓操作，幾乎沒有氣體排放。分餾塔回流罐液體經石腦作為石腦油產品經石腦油水冷器送出裝置。分餾塔回流罐的水相由分水包排出，通過泵分餾塔頂水泵送至注水系統(tǒng)回用。柴油餾分由分餾塔第十二層塔盤流出，在柴油汽提塔中經蒸汽汽提，最終由柴油泵B抽出，通過柴油空冷器和柴油水冷器冷卻至40℃,作為產品送出裝置。分餾塔塔底的尾油由尾油泵分兩路送出：一路流量經穩(wěn)定塔底再沸器和精制產物/循環(huán)油換熱器換熱實現(xiàn)綜合能量利用，最后通過分餾再沸爐升溫至385℃返塔；另一路流量經尾油/分餾塔進料換熱器與分餾塔塔進料換熱，作為加氫裂化的原料送至加氫裂化進料緩沖第四章工藝計算和設備選型4.1分流塔的操作條件4.1.1物料平衡的影響和制約在強制回流的操作中，如果進料量不變，塔頂采出量突然增大，則易造成回流液貯槽抽空。回流液一中斷，塔頂溫度就上升，就同樣也會導致塔頂產品的質量下降。同樣，在進料量不變的情況下，當塔底采出量過大時，會造成塔釜液面降低或抽空。這將使通過再沸器的釜液循環(huán)量減少，從而導致傳熱不好，易揮發(fā)組分蒸不出去，塔頂、塔釜的產品均不合格。如果塔底采出量過小，將會造成塔釜液面過高，增加了釜液循環(huán)阻力，同樣造成傳熱不好，釜溫下降。采出量只有隨進料量變化時，才能保持塔內固定的回流比，維持塔的正常操作，否則將會破壞塔內的氣液平衡。[24.1.2塔頂回流的影響在實際生產中，精餾塔的操作經常通過改變回流比的大小來滿足產品的質量要求。所以當塔頂產品中難揮發(fā)組分含量增加時，常采用加大回流的方法提高產品質量。但Xp的提高還受精餾塔塔板數、全塔物料衡算的限制，不能無限提高。同時，增加回流比將導致蒸汽用量增大，精餾塔生產能力下降。2:4.1.3進料組成的影響進料組成的變化直接影響精餾塔的操作，當進料中難揮發(fā)組分的含量增加時，精餾段的負荷增加。對于精餾段塔板數一定的塔來說，將使部分難揮發(fā)組分被帶到塔頂，使塔頂產品質量不合格。若進料中的易揮發(fā)組分的含量增加時，提留段的負荷增加。對于提留段塔板數一定的塔來說，將造成提留段的易揮發(fā)組分分離不徹底，釜液中易揮發(fā)組分的損失加大。同時，進料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變化。當易揮發(fā)組分增多時，塔頂餾分增加，釜液排除量減少。同時，全塔溫度下降，塔壓升高。當難揮發(fā)組分增多時，情況相反。進料組成變化時，一般可采取如下措施：(1)改變進料口難揮發(fā)組分增多時，進料口往下移；易揮發(fā)組分增加時，進料口往上移。(2)改變回流比難揮發(fā)組分增加時，加大回流比；易揮發(fā)組分增多時，減少回流比。(3)調節(jié)冷卻劑和加熱劑流量根據組成變動的情況，相應的調節(jié)塔頂冷卻劑和塔釜加熱劑流量，維持塔頂、塔釜的產品質量不變。4.1.4進料熱狀況的影響當進料熱狀況發(fā)生變化時，q值也跟著發(fā)生變化，直接導致提留段下降液體量的變化；從而使提餾段操作線方程、q線方程發(fā)生該變，進料板的位置也隨之改變。同時，q值的變化使理論塔板數和精餾段、提餾段塔板數分配也隨之改變。對于固定進料熱狀況的精餾塔來說，進料熱狀況的改變，將會影響到產品質量變化。在精餾塔的操作過程中，增加操作壓力，可提高塔的生產能力，使操作穩(wěn)定。但操作壓力上升后，塔的操作費用上升，安全性降低。加壓后，塔底餾液中的Xp上升，但數量卻相對減少；而釜殘液的組成Xw也上升，且釜液量增加。反之，降低壓力，塔頂餾出液數量增加，組成Xp下降；釜殘液量減少，組成Xw也下降。所以應從產品的出處(塔頂或塔底)來判定。正常操作中應保持恒定的壓力，但若操作不正常，引起產品組成下降時，則可采用適當調節(jié)操作壓力的辦法，使產品質量合提高塔釜溫度，塔內上升蒸氣的速度加大，塔內液相中易揮發(fā)組分減少，有利于提高傳質效率。但提高塔釜溫度對產量的影響，需從產品的出處 (塔頂或塔底)來判定。若易揮發(fā)組分為產品，則塔底Xw下降，損失減少；若難揮發(fā)組分為產品，則塔底Xw下降，損失增大。綜合以上的條件，此塔是以飽和液體進料，在精餾塔的操作過程中，可穩(wěn)定塔的生產能力，使操作穩(wěn)定。4.4.5分餾塔的操作指標 塔頂塔底壓力溫度4.2分餾塔設計與計算4.2.1分餾塔塔板數計算按照選定的工藝流程，確定設計參數和條件。已知：年產精制燃料油10萬噸，年工作時間8000小時。進料為飽和液體進料，已知：塔的進料以飽和液體進料，以C?H?4查吉利蘭圖[3]得：N=6.7由(1)(2)聯(lián)合得：N=12塔板效率E=0.5所以此塔的實際塔板數為：24層4.1.2塔規(guī)格的計算V=150Kmol/hpv=2.975Kg/m3M=112.7Kg/Kmolμ=6.4m/s分餾塔的空塔氣速為μ=6.4m/sD在1.6～2.0之間Hr取500mmH=(n-n,-n,-1)H,+n,H,+n=(24-3-1-1)×500+3×800+1×800=20000mm式中：H一塔高(不包括封頭，裙坐),mmn—實際塔板數Hr一塔板間距，mmnp—進料塔板數Hp—進料板處板間距，mmnp—設人孔數Hr—設人孔處的板間距，mmHp—塔頂空間，(不包括頭蓋部分),mmHw—塔底空間(不包括蓋底部分),mm第五章車間布置車間布置設計是否合理直接關系到基建投資，車間建成后是否符合工藝設計要求，生產能否在良好的操作條件下正常安全的運行，安裝維修是否方便，以及車間管理、能量利用、經濟效益等問題。工藝專業(yè)在此階段除集中主要精力考慮工藝設計本身的問題外，還要考慮和了解總圖、土建、設備、儀表電氣、供排水及機修、安裝、操作等各方面都需要，同時提出各自對車間布置的要求。車間布置包括車間各工段、各設施在車間場地范圍內的平面布置和設備布置兩部分，即車間平面布置和車5.1.車間平面布置5.1.1車間平面布置內容和原則(1)車間平面布置的內容化工車間通常包括生產設施、生產輔助設施、生活行政設施及其他特殊用室。(2)車間平面布置的原則車間平面布置適合全廠總圖布置與其他車間、公用工程系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、結合成一個有機整體；保證經濟效益好，盡可能做到占地面積少，建設安裝費用少，生產成本低；便于生產管理、物料運輸，操作維修方便；妥善解決好防火、防爆、防毒防腐等問題，必須符合國家的有關法規(guī)；要考慮將來的擴建與增建的余地。5.1.2車間平面布置的方法(1)準備資料工藝流程圖、總圖和規(guī)劃設計資料(2)各工段布置形式的確定對生產規(guī)模較大，車間內各工段的生產特點有顯著差異，需要嚴格分開或廠區(qū)平坦地形較小時，一般考慮分散布置。對生產規(guī)模較小，生產中各工段聯(lián)系頻繁，生產特點無明顯差異，且地形較平坦時，一般考慮集中對建筑投資少、用地少，有利于安裝、檢修，有利于通風、防火、防爆、防毒；受氣候影響小，便于操作，自動要求低的設備，考慮露天布置。對于小規(guī)模的間歇操作、操作頻繁、自動控制要求高的設備，或低溫地區(qū)的設備，考慮室內布置。(3)流程式布置按流程順序在中心管廊的兩側依次布置個工段，可以避免管路的重復往返，縮短管路總長。各工段分別組成長方形塊區(qū)域，在組成整個城建。(4)車間平面布置方案對于小型車間，直通管廊長條布置，是露天布置的基本的方案。對較復雜的車間，可以采用T形或L形的5.2車間設備布置5.2.1設備布置的內容和原則車間設備布置是確定各個設備在車間中的位置；確定場地與建筑物的尺寸；確定管路、生產儀表管線、采暖通風管線的走向和位置。最佳的設備布置應做到：經濟合理，節(jié)約投資，操作維修方便、安全，設備排列緊湊，整齊美觀。[4](1)設備布置露天化生產中不需要經常操作的設備，自動化程度較高的設備或受氣候影響不大的設備，應當考慮露天布置。(2)滿足生產工藝與操作要求設備布置時一般采用流程式布置，以滿足工藝流程順序，保證工藝流程在水平和垂直方向的連續(xù)性。在不影響工藝流程順序的原則下，將同類型的設備或操作性質相似的有關設備集中布置，可以有效的利用建筑面積，便于管理、操作與維修。還可以減少備用設備或互為備用。(3)符合安裝與檢修的要求必須考慮設備運入或搬出車間的方法及經過的通道。根據設備的大小和結構，考慮設備安裝、檢修及拆卸所需的空間和面積，同類設備集中布置可統(tǒng)一留出檢修場地，如塔、換熱器等。4](4)符合安全技術要求設備布置應盡量做到工人背光操作，高大設備避免靠近窗戶，以免影響門窗的開啟、通風和采光。有爆炸危險的設備應露天布置，室內布置時要加強通風，防止爆炸性氣體的聚集。加熱爐、明火設備與產生易燃易爆的設備應保持一定的距離(一般不小于18米),易燃易爆車間