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年产10万吨润滑油加氢改质基础油——物料衡算

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年产10万吨润滑油加氢改质基础油——物料衡算_第1页
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武汉工程大学本科毕业设计工艺流程概述; 加氢处理部分原料油由装置内原料油泵抽入由于原料油品种不同,性质差异较大,如轻脱沥青,粘度高,流动性差,为了保证能自罐区顺利抽入,必须维持储罐有足够且稳定的储存温度;但是储存温度也不宜过高,保证流动即可同时装置的输油管应取较低的流速,并应加强沿途的伴温和保温原料油自中间罐经原料油升压泵(P-101/3)抽入原料油脱水罐(D-101),再被原料油升压泵(P-101/1,2)抽入装置与减底油换热(E-104),温度可达到120℃换热后的原料油去自动反冲洗过滤器(SR-101),除去油中大于25μ的机械杂质过滤后的原料油进入原料油缓冲罐(D-102),原料油缓冲罐设有氮封,压力维持在0.93Mpa左右缓冲罐中的原料油进入原料被加氢处理进料泵(P-102/1,2)抽出,与循环氢混合后分别在换热器(E-102)和换热器(E-101)中与加氢后精制反应器(R-102)和加氢处理反应器(R-101)来的反应产物换热通过调整原料油旁路,可控制加氢处理反应产物去加氢精制反应器(R-102)和加氢后精制反应产物去高分(D-103)的温度油,氢气混合物经换热器(E-102)和换热器(E-101)换热后达到290~383℃(不同原料油,不同的工况温度),进入加氢处理反应进料炉(F-101),加热到370~400℃,而后去加氢处理反应器(R-101),从加氢处理反应器出来的物流经换热器(E-101)与原料油换热后进入加氢精制反应器。

加氢处理反应器是装置最重要的设备,油品的改质主要在这里发生原料油与氢气混合物料在高压(氢分压10.0Mpa),高温(370~400℃),低空速(体积空速0.5h-1)条件下,经专用催化剂的催化作用,发生一系列加氢改质反应,脱氧,脱硫,脱氮,脱水,芳烃加氢饱和,加氢裂化等反应,脱除原料油中的杂质,改善氧化安定性,粘温性质为了控制床层温升,加氢处理反应器设有4个催化剂床层,3个冷氢段加氢处理反应产物经过换热器(E-101)换热后,进入加氢精制反应器进行加氢后的精制反应加氢后精制部分加氢处理反应产物经过换热器(E-101)换热后,温度达到300~340℃,进入后精制反应器进行加氢后精制反应进入精制反应器的物料在氢气和精制催化剂的作用下,进一步进行加氢精制反应,除去烯烃与其它残存的杂质,进一步饱和芳烃,改善油品的氧化安定性与颜色从加氢后精制反应器(R-101)出来的加氢精制生成油经过换热器(E-102)与混氢原料油换热后进入热高分离器(D-103)进行气液分离热高分顶部的油气经换热器(E-103)与循环氢换热,然后经过空冷器(A-101)冷却到50℃以下进入冷高分离器(D-104)在空冷器(A-101)入口管线上注入洗涤软水,以洗去物料中的铵盐。

在冷高分离器(D-104)中进行气,油,水的三相分离水相即为含有硫的污水,送到工厂污水处理装置进行处理油相基本属于汽油馏分,直接送入冷低分离器气相分为两路,一路去循环氢压缩机(K-102)另一路去氢提浓装置,经过提浓的氢气去新氢压缩机(K-101)与新氢混合作为新氢进入装置由循环氢压缩机出来的循环氢也分为两路,一路经换热器(E-103)与热高分(D-103)气相物流换热后与原料油混合;另一路去加氢处理反应器作为急冷氢,急冷氢分为三路,通过调节急冷氢的量,将加氢处理反应器床层温度控制在一定的范围内,确保产品质量与收率热高分离器(D-103)底部的油相进入热低分离器(D-105),进行进一步的气液分离;热高分顶部的油气物流经过换热器(E-103)及空冷器(A-101)冷却后,温度达到50℃,进入冷高压分离器(D-104)从热低压分离器(D-105)顶部来的气相物流经过空冷器(A-101)冷却后与冷高压分离器来的油相混合进入冷低压分离器(D-106),在此进行进一步气相,油相和水相分离,分离出的水相仍旧为含硫污水送到污水处理装置进行处理,顶部的气体出装置油相混入热低分来的物流去蒸馏部分的加热炉(F-102).至此,油品的加氢处理——加氢后精制过程全部完成。

常,减压分馏部分热低分油与冷低分油混合后进入加热炉(F-102)加热到360℃左右进入常压汽提塔(C-101),塔底设有蒸汽汽提,塔顶油气经空冷器(A-102),水冷器(E-105)冷却至40℃进常压塔顶回流罐(D-108)进行汽,油,水三相分离,分离出的不凝气送出装置,含油污水自流到减压塔顶大气罐(D-109),油相经常压塔顶回流及产品泵(P-105/1,2)升压后,一部分作为C-101回流,一部分作为副产品粗汽油送出装置常压塔设柴油抽出侧线,从侧线塔(C-106)抽出的柴油经轻柴油产品泵(P-116/1,2)升压后经常压侧线空冷器(A-109)冷却到50℃与减压柴油侧线的重柴油混合送出装置常压塔底油经常压塔底泵(P-104/1,2)抽出升压后,再进行减压塔进料加热炉(F-103)加热至360℃左右,进减压塔(C-102)减压部分由一个减压塔,三个侧线汽提塔组成,均用过热蒸汽直接汽提,减压塔(C-102)采用三级抽真空,真空度为40mmHg减压塔顶油气经大气水封罐(D-109)分离后,不凝气送入减压炉(F-103),含油污水,经减压系统水泵(P-111/1,2)升压后出装置;减顶油经减顶油泵(P-110、1,2)送至不合格油线出装置。

减一线为柴油侧线汽提塔(C-103).减一线油经柴油侧线及减一线中段回流泵(P-112/1,2)自C-102填料第6床层底部抽出后,分成三部分一部分返回C-102第5床层上部分,一部分进C-103汽提,另一部经减一中段回流空冷器(A-107)冷却后回流至第6床层上部侧线塔C-103顶蒸汽返回C-102第6床层上部,塔底油经柴油产品泵(P-109/1,2)升压经柴油产品空冷器(A-103)冷却后送出装置减二线为轻质油润滑油侧线汽提塔(C-104).减二线油经轻质油侧线及间二段回流泵(P-113/1,2)自C-102第4床层底部抽出后,也分为三部分一部分返回C-102第三床层上部;一部分进入C-104汽提塔;另一部分经减二中段回流空冷器(A-108冷却后回流至第4层上部侧线塔C-104顶蒸汽返回C-102第五层下部,C-104塔底油经轻质有产品泵(P107/1,2)升压经轻质油产品空冷器(A-104)冷却后送出装置减三线为中质润滑油侧线汽提塔(A-105)减三线油经中质油侧先抽出泵(P-114/1,2)自C-102第三床层抽出后,一部分返回二床层上部,一部分至塔C-105,C-105顶蒸汽返回C-102第三床层底部,C-105塔底油经中质油产品泵(P-107/1,2)升压经中质有产品空冷器(A-105)冷却后送出装置。

C-102塔底油经减底油泵(P-106/1,2)抽出升压后,与E-104换热,再由重质油产品空冷器(A-106)冷却后出装置一、 写出化学反应方程式:芳烃+H2饱和芳烃烯烃+H2饱和烃原料油-S,O或N+H2原料油+H2S,H2O或NH3;收集数据:1. 全装置工艺数据:(1) 生产规模:年产10万吨润滑油加氢改质基础油;(2) 生产时间、年工作时:8000小时;(3) 氢气用量、加氢反应: 2. 脱水罐工序:(1) 此工序内脱水效率>99%,以100%进行计算,且原料混合油中的含水量为0.5%3. 过滤机工序:过滤机是用来滤去油中大于25m的机械杂质,过滤的效率应为100%混合油中含有大于25m的机械杂质为0.5%4. 加氢改质反应器工序:(1) 加氢改质反应转化率应为>90%,故以93%来计算;(2) 加氢反应基本配方:氢气质量指标:新氢纯度90%,H2O含量300g/g,CO含量10g/g,CO+CO2含量30g/g;减四级馏分油的组成:密度(20OC):0.885g/cm3;含氮量:350g/g;含硫量:0.35g/g,碱氮量:250g/g,总金属含量:<0.1g/g5. 加氢精制反应工序:此反应的目的是将未饱和的烯烃和芳烃加氢饱和。

此反应器的反应转化率为:95%,故以96%计算两个反应器内催化剂理化性质:催化剂牌名RL-1RJW-2催化剂名称加氢处理加氢后精制比表面积(m2/g)90150孔容(ml/g)0.240.32压碎强度(N/mm)1616外观三叶草形三叶草形工业堆比(t/m3)~0.95~0.77WO3含量(m%)27.027.0NiO含量(m%)2.72.9助剂/0.4R-101内所装填的RL-1催化剂装填体积约为31.98m3,装填重量为50.38t;R-102内所装填的RL-2催化剂装填体积约为17.31m3,装填重量为13.33t;且令在R-101内混合油的总损失约为:0.02%;而在R-102内混合油的总损失约为:0.02%;计算基准:此过程属于连续操作过程,发生化学反应,故选kg/h为基准计算:2.加氢改质物料衡算示意图:脱水除杂润滑油基础油仅H2,冷H2,循环H2,加氢改质基础油,基础油H2,H2S,NH3,损失掉的油,H2;加氢改质(1) 润滑基础油的进料量:其中加氢处理段体积空速为:0.5h-1;而精制段加氢段体积空速为1h-1;故在R—101内,加入脱水去杂质的润滑油基础油料的量为:M油=由文献查知,实际参加反应的H2的量为:MH2=又因为在反应器R-101内的氢油体积比为:1000:1,则进入反应装置的氢气的量为:(标况下)在标准况态下氢气的密度为:故加入反应器内循环氢(不参加反应的氢气)的量为:M循环氢气=(2) 出反应器的各物质的量:此反应器内氢气参加反应的转化率为:80%,参加反应的基础原料油的反应转化率为:93%;由此可知:未参加加氢反应的反应H2的量:;加氢改质油的量:;损失的改质油的量为:未参加反应的基础油料的量为:其中基础原油料损失的量为:故混合油料的总损失为:;生成H2S的量为:(0.35×10-6×14151.15×0.93×34)/32=4.9×10-3kg/h生成NH3的量为:((350+250)×10-6×14151.15×0.93×17)/14=9.6kg/h。

3)令此反应器内所有H2的损失量为:0.1%,剩余的反应H2的量为:故损失的反应H2的量为:;(4)计算进入加氢改质反应器内作为降温的冷氢的量:氢气的比热容是:Cp=a+bT+cT2,其中,a=13.44KJ/(kg*K),b=2.174×10-3 kJ/(kg*K),c=-0.163×10-6 kJ/(kg*K)故不同温度下氢气的Cp=13.44+2.174×10-3T-0.163×10-6T2,其中T=273.15+tA 加氢改质反应器:在加氢改质反应器内润滑油原料油和循环氢气的进口温度为:t1=360OC,其出口温度为:t2=376OC;其中用来加氢的原料油的量为:14151.15Kg/h,循环氢气中预参加反应的氢气的量为:283.02 kg/h,而参加加氢反应的氢气的量为:228.17 kg/h,进入下个反应的氢气的量为:54.85 kg/h;循环氢气中有1132.08 kg/h,的氢气作为PH氢分压在此反应器内将要打入冷的氢气作为降温原料,冷氢进口的温度为t1’=40OC,它将与原料油一起进入下个反应器故冷氢的出口温度为:t2’=376OC 因为不知道冷氢的进入量,也不知道加氢反应中氢气释放的能量为多少,故假设参加反应的氢气释放的能。

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