年处理量125万吨大庆原油常压塔工艺设计
摘 要
本次毕业设计课题是年处理量125万吨大庆原油的常压塔。
石油是当今世界上重要的化石能源，也是当今最重要的的化学工业原料的来源，但是石油的组分复杂，无法直接作为交通运输工具的燃料，也不能直接作为化学工业的原料来使用。因此，石油必须经过加工以及精炼，使其中的各组分分离开，制成相应的石油产品，才能够投入使用。最适宜分离石油的手段就是常减压蒸馏，也是石油加工工业中，经济程度和可操作性最佳的分离方法。
当前，国内外常减压蒸馏工艺通常是由初馏塔、常压塔、减压塔，常压炉、减压炉等核心装置所组成的三塔两炉工艺流程。在炼油厂中，常减压装置是整个炼油厂装置的核心，装置的收率、生产的油品品质对于整个炼厂有至关重要的意义。
常压塔是整套精馏装置的核心之一，本次的设计主要是对常压塔的相关工艺流程以及塔板的相关工艺尺寸进行设计计算，并对整套装置的换热流程进行了改进优化。常压塔塔板本次选用的是浮阀塔板，塔板形式选定为双溢流弓形降液管。本设计采用1个中段回流，3层换热塔板，3层闪蒸塔塔板，全塔塔板数总计为32层。设计中我采用每隔六块塔板设置一个人孔，人孔直径为500毫米，人孔伸出塔器筒体度为250毫米，选取裙座高度为2米，封头我选用椭圆形封头。经计算得到塔径为3.1米、塔高为20.94米、浮阀个数为1474个，热量利用率为71.44%。除此之外，此次设计还应用aspen plus对常压塔进行了相关设计参数进行了模拟分析与校核。
关键词: 原油; 精馏; 常压塔
Abstract
This graduation project is the annual treatment capacity of 1250000 tons of crude oil in Daqing atmospheric pressure tower.
Petroleum is one of the world's important fossil energy, it is also the most important chemical industrial raw materials sources, but the groups of oil are complex, cannot be directly used as transportation fuel and can not be directly used as raw material for chemical industry. Therefore, the oil must be processed and refined, so that the components of each component to leave, made into the corresponding oil products, to be able to put into use. The most suitable for the separation of oil is often distillation, but also the oil processing industry, the economic degree and operability of the best separation method.
At present, at home and abroad of atmospheric and vacuum distillation process is usually by the primary distillation tower, atmospheric tower and vacuum tower, atmospheric furnace and vacuum furnace core device consisting of three tower and two furnace process. In refinery, often decompression device is the core of the whole refinery device, device yield, the production of quality oil for the refinery is of crucial significance.
Atmospheric tower is one of the core of the whole distillation equipment, this design is mainly of atmospheric tower process and tray related process dimension is designed and calculated, and the whole device for thermal process was optimized and improved. This time is the selection of atmospheric column floating valve tray, tray form selected for double segmental downcomer overflow. This design adopts 1 middle backflow, heat exchange tower plate 3 layer, 3 layer flash tower tray, the tray number totaled 32. Design I use every six plate one manhole, the manhole diameter is 500 mm and manhole out of a tower cylinder body is 250mm, selection of skirt 2 meters in height and head I have chosen the ellipsoidal head. The calculated column diameter of 3.1 meters, height 20.94 meters, the number of float valve 1474, the heat utilization rate is 71.44%. In addition, we analysis the design of the atmospheric tower and the design parameters of the simulation with Aspen Plus .
Keywords : crude oil ,distillation , atmospheric tower
目录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.1.1石油简介 2
1.1.2石油产品的分类 3
1.1.3 大庆原油的特性分析 3
1.1.4石油化工 4
1.1.5石油化工在国民经济中地位 4
1.1.6国内外石油化工现状与发展 5
1.2原油常减压装置 6
1.2.1原油常压蒸馏特点 7
1.2.2原油常压蒸馏原理 7
1.2.3 原油常压塔的工艺特点 7
1.2.4装置耗能分析 8
第二章 产品方案及工艺流程 9
2.1 产品方案 9
2.2 常减压蒸馏原理及工艺路线 9
2.2.1常减压蒸馏工艺原理 9
2.2.2工艺路线 10
2.2.1 初馏塔的工艺特点 10
2.2.2 常压塔的工艺特点 11
2.2.3 减压塔的工艺特点 11
2.3 确定设计的操作条件 13
2.3.1常压塔操作压力的确定 13
2.3.2操作温度的确定 13
第三章 工艺参数的设计计算 15
3.1 设计数据 15
3.1.1 已知数据 15
3.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据 15
3.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 18
3.3 常压塔工艺设计 21
3.3.1 各产品的恩式蒸馏数据和实沸点数据的换算 21
（4）由50％点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度 23
3.3.2 产品的有关数据计算 23
3.3.3 物料衡算 27
3.3.4 确定塔板数和汽提蒸馏用量 27
3.3.5 精馏塔计算草图 28
3.3.6 操作压力 29
3.3.7 汽化段温度 29
3.3.8 塔底温度 31
3.3.9 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 32
3.4 侧线及塔顶温度的校核 33
3.4.1 柴油抽出板温度 33
3.4.2 煤油抽出板（第8层）温度 35
3.4.3 塔顶温度 37
3.5 常压塔的模拟及应用 38
20、组分图 48
3.6 全塔的气液负荷分布 52
3.6.1 塔顶的气液负荷 52
3.6.2 第一层板下方的气液负荷 52
3.6.3 常一线抽出口下方（即第8层下方）的气液负荷 54
3.6.4 中段循环回流入口板上方的气液相负荷 55
3.6.5 中段循环回流抽出板下方的气液相负荷 56
3.6.6 煤油抽出板上方的气液相负荷 57
3.6.7 柴油抽出板上方的气液相负荷 59
3.6.8 汽化段气液相负荷 60
3.6.9 各段气液相负荷列表 61
第四章 常压塔和塔板主要工艺尺寸计算 62
4.1 塔径的初算 62
4.1.1 最大允许气体速度 62
4.1.2 适宜的气体操作速度 63
4.1.3 气相空间截面积Fa 63
4.1.4 计算降液管内液体流速 64
4.1.5 计算降液管面积 64
4.1.6 计算塔横截面和塔径 64
4.1.7 采用塔径及相应的设计空塔气速 65
4.1.8 液相的表面张力：(255℃时） 65
4.2 浮阀数及开孔率的计算 66
4.2.1 浮阀的选取 66
4.2.2 浮阀数及开孔率的计算 66
4.3 溢流堰及降液管的决定 67
4.3.1 决定液体在塔板上的流动型式 67
4.3.2 决定溢流堰 67
4.3.3 溢流堰高度及塔板上清夜层高度的决定 67
4.3.4 液体在降液管的停留时间及流速 67
4.3.5 降液管底缘距塔板高度 68
4.4 水力学计算 68
4.4.1 塔板压力降 68
4.4.2 雾沫夹带 68
4.4.3 泄漏 69
4.4.4 淹塔 69
4.4.5 降液管的负荷 69
4.5 塔板的负荷性能图 70
4.5.1 雾沫夹带线 70
4.5.2 液泛线 71
4.5.3 液相负荷上限线 72
4.5.4 漏液线 72
4.5.5 液相负荷下限线 72
第五章 塔的内部工艺结构 75
5.1 板式塔的部工艺结构 75
5.1.1 塔顶 75
5.1.2 进口 76
5.1.3 抽出盘及出口 76
5.1.4 人孔 76
5.1.5 塔底 76
5.1.6 塔裙 77
5.1.7 封头 77
5.2 塔高H 77
第六章 换热过程 78
6.1 换热方案的确定 78
6.1.1 换热的意义 78
6.1.2 换热方案 78
6.2 换热设备的选取和计算 79
6.2.1 换热设备的计算 79
6.2.2 中段回流作为热源 81
6.2.3 重油作热源 81
6.2.4 冷后重油作为作热源 82
6.2.5 柴油作为热源 82
6.2.6 塔顶冷凝器的计算 83
6.2.7 中段回流冷却 84
6.2.8 各段换热所用的换热器型号见表7-1 84
6.3 热源利用率计算 85
6.3.1 热源利用率计算： 85
6.3.2 原油提供热量计算 85
6.3.3 热量利用率计算 85
第七章 安全生产与环境保护 86
7.1安全方面 86
7.1.1 蒸馏装置的防火防爆 86
7.1.2防止换热器泄露的安全措施 86
7.1.3中毒危害的应对措施 86
7.1.4泄漏应急处理 87
7.2环境方面 87
7.2.1 二氧化硫污染物 87
7.2.2 氮氧化物污染物 88
⑴ 氮氧化物具有以下危害： 88
7.2.3减少排放的烟尘 88
7.2.4减少相关烃类的防治方法 88
7.3环保措施 88
7.4节能减排，安全生产 89
结论 90
致谢 92
参考文献 93
附录 94
参考文献
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