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1、精选优质文档-倾情为你奉上2500kt/a常减压装置常压塔设计1前 言在石油化学工业领域,塔设备几乎应用于所有的装置中,如原油常减压装置,以及化肥和乙烯裂解装置等。塔器在各种分离过程中对装置的平稳运行、保证产品质量等方面起着重要作用。塔器设备的类型较多,按照两相接触的基本构件可分为2类:板式塔和填料塔。统计表明,石油化工企业塔器设备中板式塔占92%。,塔内件是以塔板作为两相接触的基本构件。塔板可以分为有降液管和无降液管的2种。在有降液管的塔板上,两相流动方向垂直,属于错流型接触;在无降液管的塔板上,两相流动方向互相平行,属逆流型接触。随着科学技术的进步,各种形式的高效塔板不断地被开发出来并应用
2、于石油化学工业领域。本文对炼油工业中常减压装置常压塔进行计算，利用计算数据对装置进行设计。常减压装置是炼油加工的“龙头”，其蒸馏效果对石油产品的质量和收率有重要的影响。由于原油物性参数的改变，装置的操作条件需要不断的进行调整。课题针对大港油田某炼油厂常减压车间2500kt/a常减压蒸馏装置进行研究，并对装置进行设计，为调整操作提供参考。根据大港油田炼油厂常减压装置的流程，本文对常减压装置常压塔进行设计，首先利用原油实沸点蒸馏数据将原油切割为一定数目的虚拟组分，并以此作为常减压装置初馏塔的输入，然后对常压塔进行参数计算。对常压塔的计算结果显示在温度、流量和质量等指标上均与标定值一致，侧线产品的指
3、标基本与实际数据一致：在各产品质量指标得到保证的前提下，通过对操作装置进行调整，实现了设计的目标。2选题背景2.1课题来源题目类型：毕业设计。题目来源：生产实践。2.2设计目的与意义2.2.1设计目的课题源于大港油田炼油厂2500kt/a常减压装置常压塔的研究。由于原油的重质化以及原油市场的波动导致石油产品价格的变化，装置需要不断的进行调整，大港油田常减压装置就是针对大港原油特性进行设计。因此，通过计算来研究装置的运行情况进而指导生产，并依据市场情况对常减压装置进行设计是十分必要的。常减压装置的设计中，蒸馏过程的生产方案选择是否合理、生产操作是否稳定、产品质量是否良好、流程设备是否先进等，对炼
4、油厂的整个生产过程来说，是一个全局性的问题，它直接影响着各个后续加工过程的处理量、收率和全厂的生产均衡性、能耗及经济效益。因此，在现有常减压蒸馏装置的基础上，如何通过改变设计来使装置达到最优化的研究有着重要的意义。本文的研究目的是在常减压装置工艺研究的基础上，对常减压装置进行计算，得到能够反映常减压装置运行情况的数据。然后选定合适的设计目标和约束空间，对常减压装置进行设计。2.2.2设计意义目前，由于我国的原油价格体系与国际接轨，严格的产品规格及环保规定，致使生产操作的成本不断提高、装置的设计日益复杂，石油化工工业面临着极其严峻的挑战。因此，我们必须提高工厂的应变能力，降低生产成本，以保持企业
5、的竞争力。常压塔是炼油加工的“龙头”装置，常减压蒸馏是炼油加工的第一道工序。通过蒸馏可以按产品方案将原油分割成相应的直馏汽油、煤油、喷气燃料、轻柴油、重柴油及各种润滑油馏分等半成品，这些半成品经过适当的精制和调配等，即可成为合格产品。蒸馏过程中，也可以根据不同生产方案分割出二次加工原料，如重整原料、催化裂化原料、加氢裂化原料等。常减压蒸馏的效果决定了石油产品的质量和收率，对专心-专注-专业炼油厂有着重要的意义。通过对常减压装置进行计算，我们能够从整个系统的角度来分析、判断装置的优劣，并为工厂的技术改造提供依据，找到“瓶颈”部位，还可以计算出各种消除瓶颈的方案；工艺操作规程所规定的变化范围通常较
6、大，生产经常在偏离最佳操作的状态下进行，通过对装置进行设计可以缩小工艺操作参数对最佳操作状态的偏离而获得更高效益；生产装置的经济效益往往因市场价格的波动、各类产品需求量的变化和原料组成及性质的变化、催化剂性能和溶剂性质的改变等各种因素而降低，通过设计可以根据客观环境的变化调整加工方案。塔器设备在炼油工业中占有重要地位，其性能的优劣、技术水平的高低将直接影响产品的产量、质量、回收率，经济效益等各个方面。因此研究和使用新型的塔器设备对于强化气、液两相传质过程以及工业生产具有得要的意义。本课题是针对大港油田某炼油厂常减压车间2500Kt/a常压塔蒸馏装置的设计，石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油蒸
7、馏是典型的复杂系蒸馏。在实际的石油蒸馏过程中，不可能按组分要求来分离产品，而且石油产品的使用也不需要提出这样的要求。石油通过常压蒸馏切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等几种产品。因此，石油蒸馏时对分馏精度的要求一般不如化工产品的蒸馏所要求的那样高。常压精馏塔是常减压蒸馏装置的重要组成部分，本文主要是在介绍炼油工业中常压塔的工艺流程的基础上，对常压塔进行设计，其中包括塔板数、塔高、塔径、温度、压力、材质选用、循环方式、塔板类型等各项指标，涉及物料平衡、提取工段、操作条件以及质量指标等，并绘出装置的工艺流程图。2.3国内外研究现状和发展趋向2.3.1石油工业现状极其发展趋势21世纪中国炼油工业
8、将面临发展和风险共存的局面。不断增长的油品需求以及石油化工对原料的需求将决定中国炼油工业在新世纪的发展速度，但是受石油资源等因素的限制也决定了中国炼油工业将同时面临巨大风险。假如说20世纪80、90年代中国炼油工业在含硫原油加工方面有重大发展突破的话，那么21世纪中国炼油的重要发展方向之一就是重质原油加工，在原油加工生产中，生产装置起着举足轻重的作用，而其中的塔器装置，对原油加工的产量和质量发挥着重大作用，因此对塔器装置的设计是非常重要的。如何对塔器装置进行设计才能发挥出其最大性能，是21世纪炼油工业技术发展方向之一。21世纪世界石油产业的特点是：(1)油价处于相对较高的位置。大部分预测认为,
9、正常情况下今后油价将在4565美元/bbl范围内波动,甚至更高,不可能再回到过去2030美元/bbl甚至更低的低油价水平。(2)原油质量继续变差、变坏。具体表现为原油密度越来越大,残炭和含量硫越来越高,有些原油还含有大量金属,有的含有大量有机酸。(3)非常规石油(如各种稠油、油砂沥青等)产量的比例将越来越高。由于原油价格持续走高,一些高成本和非常规石油的开采比例将会增加。如加拿大油砂沥青,地质储量为16300108bbl,技术可采储量为3150108bbl(约合500108t),现有技术经济下可开采储量为1740108bbl(约合276108t)。委内瑞拉的重质原油也有大约500108t的可开
10、采储量。在世界原油总产量中今后重质原油和超重质原油的比例将会达到一个很高的水平。过去,这些超重质原油的储量都没有作为原油储量统计进去,现在已经开始纠正。2.3.2塔设备的现状极其发展趋向在石油化工行业里,塔器是重要的单元设备。塔器一般分为板式塔和填料塔。70年代以前,在大型塔器中,板式塔占有绝对优势，而最近20年来对填料塔的开发应用加快了速度。目前,板式塔和填料塔之间出现了相互抗衡的新局面。余国踪等人曾对蒸馏和萃取过程中塔器设备的作用和发展做过精辟分析，指出当前在环境保护和维持正常生态平衡提出更高要求的情况下，塔器设备性能的优劣、技术水平的高低还可能涉及到某些化工工艺能否继续维持下去的问题。另
11、一些研究人员亦对国外化工塔器的现状和应用进行了深人分析。板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但当前工业上的大型蒸馏设备仍以板式塔为主，因为板式塔结构简单、成本低廉、易于放大而且在设计与操作方面已具备了比较成熟的经验。但板式塔与高效规整填料塔相比也有自身的缺点：其通量较小、压降较大、效率也较低，所以进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。从1994年和1997年两届德国ACH
12、EMA展览会的情况就可以反映出板式塔的这一发展趋势。当用这些新型高效塔板改造现有的筛板塔或浮阀塔时，无论是从操作性能，还是从改造费用上都显示出广泛的应用前景。2.3.3板式塔塔板的发展国外近30年来,塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这3种基本类型而发展的,一些新开发的塔板多数也是这3种塔板的改进型,均具有气相分散的特点。到80年代,节能和满足产品高纯度要求成为主要研究目标之一。因此,相继出现了罩型挡板筛孔塔板和蒸汽对流蒸馏塔板。80年代到90年代国外塔器发展的总要求是节能、高效和优质。我国自60年代起加快了消化吸收步伐,应用了S形塔板、舌型塔板、浮阀塔板和筛孔塔板,并在此基础上紧跟国外发展动向,先后自
13、行开发了浮喷塔板、斜孔塔板、浮舌塔板、旋流塔板和排条阀塔板等。同时,还引进了导向筛板、MD筛板、网孔塔板、新型垂直筛板、角钢塔板和锥心浮阀等。近年来,我国塔器技术有了很大提高,新型塔板的试验引进工作扩展十分活跃，在借鉴国外技术的基础上,开发出了一批新型塔板。如华东化工学院开发的导向浮阀塔板、郑州工学院开发的高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板及石油大学发明的HTV (Half-Tube-Valve Tray)船型浮阀塔板等都各有创新,并且大都取得了较好的效益。目前就工业应用而言,仍以筛板和浮阀塔为主，这两种塔板的改进型,工业应用也较成功，如MD塔板和在其基础上改进的DJ型塔板。DJ塔板具
14、有多根悬挂式降液管,相邻两板间的降液管互成90度排列。这种塔板的特点是板间距小、板压降小、通量大、操作稳定、气液分布好且具有再分布能力,尤其适用于处理高液气比操作和加压操作的气液传质过程。主要用于脱除CO的加压水洗和碳丙脱碳等过程。从另一方面讲,新型塔板的应用相对较少。在国内,对新型垂直筛板的应用研究较多一些,现在已有不少成功应用的实例,且收到了较好的效果。人们期待着结构简单、气液接触好、通量大和效率高的新型塔板出现。今后塔板技术的发展方向,在开发新型板式塔的过程中,以下几方面很值得注意：(1)新型降液管。如KOCH-GLITSCH公司的NYE塔板、MAXFRAC塔板、SUPERFRAC塔板;
15、SULZER公司的VORTEX塔板;浙江工业大学的DJ塔板;南京大学的95塔板和混合箱塔板等。这些塔板的降液管都具有液体通过能力强、气液分离效果好、抗液泛能力强等优点。(2)传质元件小型化。不论是固定阀还是浮阀,传质元件向小型化发展,小的传质元件有利于塔内两相流体的MUPHREE板效率,从而提高塔板的传质效率。(3)设置液体导流装置。在降液管的入口区设置液体导流装置,气体按一定方向推动液体流动,克服塔板上(尤其在塔板弓形区)液体返混,提高传质效率,如UCC公司的LINDE筛板。(4)传质元件复合化。在塔板上设置填料元件,用以充分发挥多种传质元件的作用。例如,浙江工业大学的DJ型塔板设置了薄层规
16、整填料;KOCH-GLTSCH的SUPERFRAC+型塔板设置了小浮阀以及薄层规整填料;UOP公司的ECMD、EEMD塔板设置了筛孔或浮阀和薄层规整填料;河北工业大学的NVST在垂直罩体的上部设置了规整填料等。(5)新型无降液管塔板。采用高效传质元件,使气体能以喷射状态与液体接触,取消降液管,如S&W公司的波纹筛孔塔板;华北工业大学的NVST塔板等。板式塔作为重要的传质设备之一,可以在各种分离工艺过程中广泛应用,开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔,塔内件始终是板式塔技术的发展方向。3方案论证3.1方案选择一个炼油生产装置有各种工艺设备（如加热炉、塔、反应器）及机泵等，它们是为完成一定的生产任务按照一定的工艺技术要求和原料的加工流向互相联系在一起，即构成一定的工艺流程。一个工艺装置的好坏不仅取决于各种设备性能，而且与采用的工艺流程合理程度有很大关
