常减压蒸馏装置设计计算(共143页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上800万吨/年混合原油常减压蒸装置设计摘 要本次设计主要完成了年处理能力为800万吨的混合原油常减压蒸馏塔的设计计算，对初馏塔、常压塔、常压塔加热炉的设计及其热效率，泵的热效率的部分设计。常压塔的设计主要是依据所给的原油实沸点蒸馏数据及产品的恩氏蒸馏数据，计算产品的各物性数据，确定原油切割方案，计算产品收率。参考同类装置确定塔板数，进料及侧线抽出位置，假设各主要部分的操作温度及操作压力，对全塔进行热平衡计算，确定全塔回流热。本次设计塔顶采用二级冷凝冷却回流，塔中采用两个中段循环回流，一个顶回流，常压塔塔顶取热：塔顶温度为122，煤油抽出板温度为223，轻柴油抽出板温度

2、为305，原料进料温度为361，塔底温度为185。塔顶压力为0.157MPa。塔板型式选用F1型重阀浮阀塔板，依常压塔内最大汽相负荷处为2843.4Kmol/h，算得塔径为4.12m，塔板间距为0.7m，对塔板流体力学性能进行核算，操作弹性为1.61,塔的操作性能良好。常压加热炉采用空心圆筒炉，依据经验公式对加热炉的总热负荷进行设计计算。设计管式加热炉中的辐射室和对流室的结构和尺寸并确定管程数。对常压塔的关键塔板进行气夜相负荷计算，对其常压塔的加热炉和泵进行热效率的计算关键词：初馏塔，常压塔, 加热炉, 设计AbstractThis design mainly has completed th

3、e year handling ability is 8Mt/a Jinxi crude oil Atmospheric and the primary distillation tower Vacuum Distillation Unit design calculation, Atmospheric distillation tower design and thermal efficiency of heating furnace, the thermalpump design.The Atmospheric Distillation Unit design mainly, calcul

4、ate the various product natural data, definite the crude oil cutting plan and computate the rate of product receives according to the crude oil solid boiling point distillation data and the product Engler distillation data which the basis gives. Refers to the similar equipment definite column tray n

5、umber, the position of feeding and the side line extractst suppose the operating temperature and the service pressure of the each main part, carries on the computation of heat balance to the entire tower, determined the entire tower hot of the backflow. This design tower goes against uses the level

6、condensation cooling backflow, in the tower uses a center-section circulating reflux, the top of the tower goes against takes the heat: The center-section backflow takes hotly is50%:50%, The temperature of tower top is 122. The temperature of Kerosene out board is 223. The temperature of diesel oil

7、out board is 305. And raw material temperature is 357, bottom of the tower temperature is 350.Top pressure is 0.157MPa. Material pressure is 0.173MPa. , finally examines each main spot operation all permission. The column tray pattern selects the F1 gram heavy valve float valve column tray, accordin

8、g to the greatest vapor phase load place of the Atmospheric Distillation tower is 2843.4.5Kmol/h, it is considered that the tower diameter is 4.12m, the common column tray spacing is 0.7m, finally it is considered that the tower high is 43.6m. Carries on the calculation to the column tray hydromecha

9、nical performance, the tower serviceability is good. The Atmospheric Distillation Unit design mainly desided the sideline number and the rate of received to the sidelines according to the crude oil solid boiling point distillation data and the similar equipment data. In pipe heater, the constitution

10、 and measure of the radiation section and convection chamber are designed , and the type of pipe and the number of tube pass are determined, then the smoke stack of pipe heater is also need to be designed, the atmospheric tower and pump heating furnace thermal efficiency calculation.Key word: the pr

11、imary distillation tower, the atmospheric distillation tower , column tray ,heating furnace , design目 录0000093文献综述原油精馏装置是炼油企业的“龙头”，是炼油工业的第一道工序，为二次工 装置提供原料，是原油加工的基础，其能量的综合利用程度和拔出率高低体现在 石化企业的效益上。因此，开展常压精馏装置的研究很有意义。炼油厂的加工力一般用原油常压蒸馏装置的加工能力来表示,因此世界原油加工的能力基本上1 就是世界常压蒸馏装置的加工能力。常减压蒸馏是指在常压和减压条件下，根据原油中各组分的沸点不

12、同，把原油切割成不同馏分的工艺过程。常减压蒸馏就是在常减压蒸馏装置中进行的；又由于原油进入炼油厂后必须首先进入常减压装置进行加工，因此炼油厂的加工力一般用原油常减压蒸馏装置的加工能力来表示，所以常减压蒸馏装置就成为石油加工的重要装置之一。常减压塔主要设备是分馏塔，塔是整个常减压装置工艺过程的核心，原油在分馏塔中通过传热传质实现分馏作用，最终将原油分离成不同组分的产品。三段气化流程和常减压装置中的塔包括初馏塔或闪蒸塔或常压塔或常压气提塔和减压塔。润滑油型装置还包括一个减压汽提塔。根据塔内汽液接触部件的结构形式不同，塔可分为板式塔和填料塔和塔板、填料混合塔。为了更好更快的得到石油产品,我们可以通过

13、减少装置的腐化时间，通过节能改造等一系列的措施使得效益明显提高，下面对常减压蒸馏塔的装置进行简单的介绍。1.1 常减压装置介绍 常减压蒸馏是炼油厂加工原油的第一个工序，即原油的一次加工，在炼油厂加工总流程中有重要的作用，通过蒸馏的方法将原油分割成为不同沸点的组分，以适应产品和下游工艺装置对原料的要求。 一般来说，原油经常减压装置加工后，可得到石脑油，喷气燃料，灯用煤油，轻柴油，重柴油和燃料油等产品，某些富含胶质和沥青质的原油，经减压深拔后还可直接生产出道路沥青常减压装置的另一个主要作用是为下游二次加工装置或化工装置提供质量较高的原料2 。例如，重整原料，生产乙烯的裂解原料，催化裂化，加氢裂化或

14、润滑油加工装置的原料，焦化，氧化沥青，溶剂脱沥青或减粘裂化装置的原料等1.1.1 常减压蒸馏 常减压装置的目的是将原油分割成为各种不同沸点范围的组分，以适应产品和下游工艺装置对原料的要求，因 不同原油和产品要求就有不同的加工方案和 工艺流程。常减压蒸馏一般包括初馏塔，常压塔和减压塔，为三塔流程。1.1.2 加热炉 加热炉是常减压蒸馏装置的重要设备，原油分离过程需要大量的能量，主要通过加热炉提供。根据生产需要，设置常压加热炉和减压加热炉 。常减压蒸馏装置因加热负荷通常较大，多采用立管立式炉3 。一般由辐射室 ，对流室，余热回收系统，燃烧器 以及通风系统五部分组成。加热炉的重要性在于4 : (1)

15、基建投资费用高。管式炉的基建投资约占炼油装置总投资 的 10%20% ，占总设备费得 30%左右 。(2)操作费用高。对于加工深度较浅的，中等的和较深的炼油厂，加热炉消燃料分别占其处理原油能力的 3%6% ，4% 8%和 8% 15%；其费用约占总操作费用的60%70% 。如果炉子效率低，消耗的燃料将会更多，对节极为不利，对经济核算也极为不利。(3)生产装置的主要能源 。对于一个年处理量为 250 万吨的常减压蒸馏装置，靠加热炉提供的总热量达46.5MW 。如果在原设计的基础上又增加处理量，炉子热负荷不够，不完成生产任务，就会限制整个生产能力的提高。因此一个生产装置 否提高处理量扩大生产能力，

16、首先要看加热炉的热负荷够不够 。 (4)正常运转与否至关重要。 搞好加热炉的操作，保证其长周期安全运转，是保证生产正常运行的重要环节。如果炉子出现事故，如炉管结焦，炉管烧穿，炉衬烧塌，炉墙倒塌等，将使装置被迫停工,成为影响生产的关键环节之一。1.1.3换热设备 换热设备是炼油厂，化工生产过程中广泛应用的主要设备之一，约占炼油厂工艺设备总台数的25%70%耗大约占炼油厂总耗的 13%15%，全厂耗大户，搞好换热网络的优化和强化换热设备的换热效果，是降低工艺过程用的有效手段 ，对于提高全厂热量利用率和经济效益具有重要意义。主要目的就是加热原料，回收热量和冷却产品5。1.2常压蒸馏在石油化工中的意义

17、及现状常压塔是炼油厂的重要的设备之一，而常减压蒸馏又是炼厂原油加工的第一道工序, 为二次加工装置提供原料，是原油加工的基础，其能量的综合利用程度和拔出率高低体现在石化企业的效益上，因此，开展对常压精馏装置的研究很有意义，它是采用蒸馏的方法将原油分馏成不同的馏分及渣油, 作为炼厂产品或下一工序的原料。常减压装置是对原油进行一次加工的蒸馏装置，该装置的安全正确运行，对整个炼油厂的生产是至关重要的，它的好坏直接影响到全厂的生产。石油对于经济的推动作用使各国普遍的感到储备石油的重要，而一些国家的经济腾飞最主要得益于石油的推动。所以，各国都把制定长远的石油战略储备计划作为头等大事。我国的石油储备战略启动

18、比较晚，由于中国经济的迅猛发展，我国的石油缺口越来越大，已经对于国民经济的发展造成了严重影响。由于我国对于石油的渴求很强，也由于国际上许多国家都把石油看作经济发展的生命线，我国在国际上与其他国家争夺石油资源的摩擦越来越多，东海问题、南海问题都是与石油密切相关的。近期人民币对美元升值压力增大，美元贬值，我们储备了大量的美元，有贬值的巨大危险，因此，我们要多多储备石油，一方面防止我的外汇贬值，另一方面也为我国的安全和未来的发展，增添一些安全系数。从目前中国三大石油公司的石油产量来看，2005年中国石油天然气总公司的石油产量达1.05亿吨，其中海外石油产量增长由500万吨提高到1500万吨。中国石化

19、总公司石油产量达3800万吨，海外石油产量达300万吨。中国海洋石油总公司的石油产量达4000万吨，海外石油产量达600万吨。而根据新一轮全国油气资源评价结果显示，2005年至2020年中国石油探明储量将稳步增长，年均探明8亿至10亿吨，石油产量持续上升将达十五年以上。来自中国石油经济技术研究院的专家就国内油气价格政策变化趋势作了报告。报告指出，我国成品油价格机制有进一步改革的必要，这是由于现行的成品油价格机制使政府承担的压力过大；我国面临越来越突出和紧迫的石油安全形势；持续的大量补贴难以为继，不利于消费者观念的转变；一旦高油价常态化，将给深化成品油价格形成机制改革增加难度；随着中外自贸区建设

20、的加快，国内外成品油价格必将加速接轨。未来我国成品油改革的趋势是坚持市场化改革方向、渐进式改革方式，加强税收调节作用，配套政策同步跟进。我国常减压蒸馏装置在提高常减压蒸馏技术水平方面采取的先进适用技术,如装置大型化技术、延长装置运行周期的技术、节能降耗技术、提高拔出率技术、多产柴油技术、先进管理和控制技术等.提出了开展炼油厂集成设计和油品脱金属剂研究的建议。但总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拔出率方面存在较大的差距。最近几年，随着我国炼油工业的发展，为缩短与世界先进的炼油厂的差距，我国新建蒸馏装置正向大型化方向发展，陆续建成了镇海、高桥800万t/a及西太平洋1000万t/a

21、等大型化的蒸馏装置，其中高桥为润滑油型大型蒸馏装置，拟建的大型蒸馏装置也基本为燃料型。1.2.1 我国蒸馏装置存在的问题 虽然我国经过了 50 年的发展，设备技术有了长足的进步，但我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量和拔出率方面存在较大6差距 。现有原油的常减压蒸馏过程存在如下几个方面的问题。(1)能耗大 常减压蒸馏是一个 耗很高的过程，但是能量利用率很低，这主要是由两个原因造成的。 组分过热 由于常压蒸馏是一个一次闪蒸过程，所以每一种油品都需要加热至 同样的温度，为了保证拔出率，油品要加热到较高温度。常压炉出口温度一般在 365370，部分产品如汽油、煤油馏分沸点比

22、较低，无需加热到这样温度，这不仅增进增加了工艺用，而且 由于这些轻组分处于过热状态，导致塔内汽液分布不合理，塔顶温度过高，对产品质量也有一定影响。冷料多次汽化 初馏塔仅塔顶处出轻质油品，由于塔顶采用冷回流，使一部分已经汽化的轻质油品又变成液体，进入常压炉二次加热汽化，因此增加了常压炉负荷。(2)油品质量不好油品存在重叠度大、馏分范围宽等问题，其原因是：一次蒸馏汽化由于现有的常压蒸馏过程是从原有的釜式蒸馏过程演化 来，一次进料轻重组分都连续地从塔底加入，塔内 度混合严重，即使有汽提塔也不可避免地存在组分分割不清晰 的现象。 中段回流引起的反混，常减压蒸馏塔由于塔顶冷回流导致塔上部过热、汽液相负荷

23、过大，为解决这个问题，一般采用中段回流。中段回流虽然改善了汽液相负荷的分布，但也引起 了 度反混，使得传质效率下降，降低了塔板效率，最终结果是导致产品质量的下降。 (3)轻质油拔出率不高7现有常减压蒸馏过程中轻质油收率低于原油中应有的收率，这是因为采用目前这种过程，原油在三个塔中都是一次汽化进料，各塔都没有提馏段，塔底液相受相平衡 限制，轻重组分不 完全分离，不可避免 的会使减压馏分的馏程范围宽， 这样，不仅影响了减压馏分的质量，同时也降低了常压部分轻质油的收率。由于轻质油价值远高于重油组分，如果能将这部分轻质油在常压部分作为常压馏分拔 出，也将会带来可观的效益。总之，常减压蒸馏过程虽然是一个

24、成熟工艺，但从根本上还存在一些问题。造成众多不合理的根本原因在于该过程采用了一次闪蒸汽化、无再沸器、无提馏段的非完全塔结构，由于塔型及工艺流程的组织不当，造成了常减压蒸馏目前的不合理状况。因此，对现有常减压过程从工艺流程到塔的结构提出改进很有必要。 1.3常减压蒸馏的节能改造用以降低能耗在炼油企业中，常减压蒸馏是重要的原油一次加工装置，它的加工能力是炼油企业加工能力的重要标志，一次加工能力的高低亦是炼油企业综合技术实力的具体体现。常减压蒸馏装置承担着从原油中分离出为下游二次加工装置提供原料的作用。常减压蒸馏装置在石油加工过程中不但加工规模较大，其占炼油综合耗能的比例也是十分值得关注的，常减压蒸

25、馏装置的能耗在整个炼油厂的耗能中占10308，可见降低常减压蒸馏装置的能耗，对降低整个炼油企业的综合能耗，提高炼油企业综合效益意义十分重大。1.3.1 常减压装置主要能耗常减压装置能耗主要有加热、冷却、设备散热、抽真空及动力消耗构成则分别采用了 选择高性能换热设备恰当地选择和使用高性能换热设备，如螺纹管换热器、波节管换热器、螺旋管换热器、铝翅片式空冷器、板式空冷器等，以提高换热效果 J。 减少装置动力消耗要根据装置负荷情况，选择机泵适当的工作点，减少不必要的冷换设备压力损失 J，例如减渣泵、减三线回流泵根据装置的实际负荷进行适当的切削降低了动力消耗；合理选择调节阀压降，严格控制物料出装置的边界

26、条件，尽可能减少机泵的动力消耗。1.3.2 余热回收余热回收是常减压装置节能核心，装置设计时尽可能对现有工艺流程用能情况进行综合分析，采取了以下工艺节能手段； 利用了窄点技术优化换热网络，减少加热炉负荷，目前常减压装置的原料换热终温达到了302左右； 优化操作条件和物料平衡，并通过装置问的热联合来达到各中间产品的热出料，将减三线、减四线部分作为催化的热进料； 采用热管技术利用烟气预热加热炉的空气，降低常压炉和减压炉的排烟温度，提高炉子热效率； 重视设备和工艺管道的保温管理，减少散热损失。 充分利用常压的中段回流产生蒸汽降低装置的蒸汽消耗量，例如：利用常一中生产10 th的035 MPa的蒸汽用

27、于常压塔底吹气；利用常二中生产15 th的10 MPa蒸汽用于减压塔的蒸汽抽真空系统7。 常减压装置进一步行的节能措施；(1)引入真空水环泵技术进一步降低目前的减压抽真空系统的蒸汽消耗量。目前惠炼1200 t年的常减压装置采用美国格林汉姆的蒸汽抽真空系统，虽然能够满足生产需要，但是每小时合计消耗10 MPa蒸汽20 t左右。并且需要大量的循环水将蒸汽冷凝。如果引入真空水环泵技术替代三级抽真空，甚至能够替代二级抽真空系统势必进一步降低目前的减压抽真空系统的蒸汽、冷却水的消耗量。(2)充分利用变频技术。生产操作过程中要求将机泵出口调动阀、控制阀的上下游阀尽量全开，利用控制阀调节压降，利用变频泵的转

28、速来调节流量。严格控制物料出装置的边界条件，尽可能减少机泵的动力消耗。(3)利用APC技术。控制装置的“安、稳、长、满、优”的生产。加热炉的能耗问题是炼油厂非常关键的问题，将需要加热的低温介质脱后原油引入对流室末端，将增加对流室吸收热量，对提高管式炉，减少燃料消耗具有重要的意义，提高加热炉的热效率已成为炼油企业节能降耗、降低炼油成本、 提高经济效益的重要环节，在炼油行业中，原油的常减压蒸馏是最主要的分离过程，其能耗在整个炼油工艺过程中除催化裂化外是最大的茂名分公司3# 常减压蒸馏装置采用换热网络的优化运行，能耗明显降。 1.4 提高常减压装置产品的产率1.4.1 提高轻质油收率常减压蒸馏装置，

29、它一般包括电脱盐、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。常减压蒸馏装置是所有炼油厂的龙头装置，在各炼油厂中占有举足轻重的地位，中国石油大学科技集团胜华教学实验厂北常减压蒸馏装置换炼胜利管输油后，通过改变常压塔塔盘开孔率、调节常压塔汽提蒸汽量和常压炉出口温度、常压过汽化油并入常三抽出线等措施，控制常压塔底油350前馏分含量小于5，使常压轻质油收率提高约45。同时又增大减油系统的输送能力和冷却能力，使减一线收率上升23选用原油蒸馏一渣油加氢预处理-催化裂化加氢裂化工艺为框架的重油加工工艺流程，炼油厂的综合商品率达到93% ；轻质油收率为81% ，比我国炼油厂平均水平高7个百分点；汽油、柴油产品质量全部满足欧排

30、放标准要求、部分产品达到欧排放标准要求，经济效益显著9。海南炼油厂以提高轻质油收率、合理利用原油资源生产更多优质产品的设计理念、方案和实施效果，选用原油蒸馏一渣油加氢预处理一催化裂化加氢裂化工艺为框架的重油加工工艺流程，炼油厂的综合商品率达到93%；轻质油收率为81%，比我国炼油厂平均水平高7个百分点；汽油、柴油产品质量全部满足欧排放标准要求、部分产品达到欧排放标准要求，经济效益显著。1.4.2火用分析方法在炼油厂常减压蒸馏装置能耗评价中的应用采用火用分析方法对炼油厂常减压蒸馏装置能耗进行评价 ，建立 了常减压蒸馏装置及各设备的火用分析模型，定义 了火用效率、丸用损率等评价标准。基于测试数据对

31、装置各设备火用损失进行 了计算。结果表明，常减压加热炉的火用效率较低 ，分别为 415 和 441 ，常压炉、减压炉、常压塔、减压塔 、换热器等设备的火用损率较高。炼油厂在生产燃料和化工原料 的同时，其自身也消 耗了大量的能量。常减压装置是石油炼制的第一 道工序，应用广泛,对炼油厂能耗的影响仅次于催化裂化装置 。对于常减压蒸馏装置的能耗分析与节能评价有一定报道 ，如运用过程系统三环节能量结构理论 ，对常减压装置进行了基于热力学第一和第二定律的用能分10。三环节理论把炼油过程用能归结为能量的转换和传输 、工艺利用及能量回收 3个环节11 14，该方法以热量和功作为两大主线 ，将能耗分为反应热、物

32、流有效热、泵机组功耗油品冷却、气体压力能损失和散热损失等 6项来考虑。除了能量平衡分析外，采用炯分析可 以深入考虑能量品位差异，指出能量在质的方面的利用程度和损失情况 ，也得到较多的应用。火用分析方法基于热力学第一和第二定律 ，以物料平衡和能量平衡为基础 ，计算 出各物流和能流的值。分析时需根据有关要求现场测定或收集装置运行数据 ，部分数据需基于物料平衡和能量平衡等原则予以适当修正 。火用分析法以不可逆过程中体系炯的减少为依据，指出能量在 质的方面的利用程度和损失规律，揭示能量利用程度的实质。1.4.3提高柴油和瓦斯油的收率常压塔回收柴油通常很困难，因为分馏部分的液体/油汽(LV)摩尔比通常不

33、到0.1，而在减压塔中是0.30.5。在减压塔中没有柴油产品侧线，要得到高柴油收率是不可能的。鉴于提高常压塔的柴油收率，需要有更好的汽提、更高的闪蒸段温度，较低的操作压力、较大的柴油常压瓦斯油分馏塔回流或更好的分馏效率，改造的投资很大，效果并不理想。一种相对低投资的方案就是改造减压塔，把含5060或更多柴油的常压瓦斯油直接送进减压塔闪蒸，从减压塔顶侧线生产柴油。美国一家大炼油厂按照该方案改造，投资不到300万美元，柴油收率提高40。加工中重质原油或混炼重质原油的炼油厂，提高减压瓦斯油的切割点，从而提高减压瓦斯油的拔出率，多产催化裂化或加氢裂化原料，是用好用足石油资源和提高炼厂经济效益的一项重要

34、举措。加工轻质原油的炼油厂，减压蒸馏装置的进料易于汽化，一般减压瓦斯油的切割点和拔出率都较高，而加工重质超重质原油的炼油厂，减压重瓦斯油的实沸点切割点通常都不大于510，焦化装置的进料中含有占原油加工量多达57(体)可回收的减压瓦斯油，在焦化过程中1015 的减压瓦斯油转化为焦炭，既浪费石油资源又浪费焦化装置的加工能力。通常原油的实沸点蒸馏曲线表明，在510593之间，实沸点蒸馏温度变化11 ，减压瓦斯油收率就变化1(体)。因此，把减压重瓦斯油的实沸点切割点从510提高到565 ，减压瓦斯油的收率约提高5(对原油)。如果焦化装置原料占所加工原油的25 ，提高减压瓦斯油收率5，焦化原料量就减少2

35、0。在某些情况下，炼厂要提高原油加工量，通过改造减压蒸馏装置提高减压瓦斯油的收率，比焦化装置的扩能改造有更好的成本效益15。20世纪80年代为了有效提高原油蒸馏的拔出率提出了“强化蒸馏”理论，应用于工业装置的强化蒸馏增收剂相继问世，其主要是芳烃浓缩物、表面活性剂和复合活化剂等。增收剂与石油分散体系的作用方式和强化机理主要取决于添加剂的类型。芳烃浓缩物起到相似相溶的萃取作用；表面活性剂起到降低界面和表面张力的作用：这两种作用都属于物理作用，两者均通过强化传质提高蒸馏拔出率，因此拔出率增加的幅度相对较小。而GCD型增收剂是与原油或渣油组分具有化学强作用力的物质，它通过部分改质提高原油蒸馏拔出率，且

36、使拔出率增加的幅度相对较大，柴油拔出率明显提高。1.5 常减压蒸馏装置总拔影响因素分析及改进措施从工艺流程上分析了常减压蒸馏装置总拔影响因素，主要包括初馏塔产品收率、常压塔产品收率和减压塔产品收率。提高常减压装置总拔不是常减压蒸馏装置个体装置的任务，需要后续所有装置的协调配合，共同进行工艺参数的优化和修订，通力配合才能应对原油重质化的不利趋势，并实现炼厂效益最大化16。目前国内采油厂开采出来的原油性质存在着两个趋势发展，一是劣质化，二是重质化。这就使国内各个炼厂强制性地提高设备材质，增大成本；而且在物料上出现了重质油料难以平衡的困难，致使很多常减压蒸馏装置被迫降量生产。应对这种问题，各个炼厂首

37、选的处理手段就是增加常减压装置的总拔，尽可能减少减渣的外排量。1.5.1常减压蒸馏装置总拔的影响因素常减压蒸馏装置总拔即为除了减压渣油以外，所有常减压蒸馏装置的产品总合。它的影响因素有：(1)初馏塔产品收率。初馏塔的产品有初顶瓦斯和初顶汽油馏分，其产率与原油的组成有关系，但是初馏系统操作不当，也会影响初馏塔顶的产品收率，这样就会增加常压炉和常压塔的负荷，进而会导致减压进料中轻质油比例升高，影响减压真空度和减压拔出率。初顶产品减少，主要跟初顶压力、温度有关。而原油二段换热终温决定了初馏塔的进料温度，它是初馏塔闪蒸平衡的前提条件。良好的进料温度，再加上较低的塔顶压力，就可以保证初顶产品收率。(2)

38、常压塔产品收率。常压塔产品包括常顶瓦斯、常顶汽油馏分、常一线煤油馏分、常二线轻柴油馏分和常三线重柴油馏分。这些产品产量的增加，会减少减压进料，减少减压塔顶气相负荷，加之优化减压塔操作，总拔将会大大提高。常顶瓦斯和常顶汽油产率控制手段，可以说与初顶产品控制手段相同，若想提高常顶产品收率就是要实现较高的塔顶温度和较低的常顶压力。由于常压塔是精馏设备，塔顶参数的控制较初顶严格，故设置了常顶循环回流微调手段，使塔顶参数得以稳定，避免大范围波动。尽量减少塔顶冷回流的调节幅度，可增加常顶石脑油的产量。常一线和常二线在汽提操作时尽量卡边操作，可以避免闪点的过剩现象，这样可以节省汽提蒸汽用量，进而减少常顶空冷

39、的负荷。根据生产方案，如果常三线出重柴，可以考虑小汽提操作，卡边控制好三线的闪点；如果三线调轻柴，可以采用无汽提操作，重点是控制好干点，又可以减少常顶的气相负荷。尽量提高常压炉出口温度，达成较高的常三线干点，增加常压产品收率，为减压深拔作准备。最后，还要考虑常底液位的因素。平稳的液位是良好操作的前提，如果液位偏高，淹没多一层塔板，就相应地减少提馏段空间，气化率就会有相应的影响，也注定会影响常压塔总体产品收率。常压生产方案的变更，也会影响常压系统的产品收率。例如常二线有生产轻柴的方案，也有生产工业白油原料的方案，还有生产航空液压油的方案，这些方案反应在常二线的馏程上有很大的区别，生产不同馏分，会

40、影响到常三线馏出量，进而影响到常压塔总体收率。(3)减压塔产品收率。在不影响减一线(一般调合柴油)闪点的前提下，尽量提高减顶油的产量，这样做的目的是为了提高减顶真空度。减压侧线汽提力度依据润滑油料要求进行卡边操作，减少汽提蒸汽量，可以增加大塔的真空度。最低侧线抽出量要做到最大化，干点越高，则深拔力度越大，再加之选用低压降分馏效果好的规整填料，可降低减渣里轻组分的含量至最低。减压塔底液位稳定，是减压塔产品收率稳定的 前提，液位稳定与减底泵运行状态紧密相关。多数减压蒸馏装置都会出现减底泵抽空现象，原因也多数是因为封油过轻和塔底结焦的缘故。一旦减底液位过高，淹没的格栅和填料过多，就会形成恶性循环，常

41、渣的气化率将会大幅度降低，造成减压分馏效果下降另外，部分炼厂已经开始使用强化蒸馏剂，注入到减压炉前的常渣中，但是强化蒸馏剂要处理好溶剂、浓度和减渣性质问题，要综合考虑并兼顾经济成本。多次的实验表明，强化蒸馏剂与破乳剂的使用有相同特点，即原料不同，使用条件不同，使用效果也大不相同。1.5.2 改进措施(1)电脱盐系统操作优化。总拔提高或者减压深拔后，减渣的S、N、0元素及微量金属元素的含量将会升高。为了后续装置运行稳定，必须先对电脱盐系统的操作进行优化，最大限度地脱除有害杂质，所以对脱盐温度、压力、破乳剂注入量及浓度、脱金属剂注入量及浓度、电场强度、注水量、混合强度进行整体优化，为后续提高总拔创

42、造前提条件。 (2)优化原油二段换热流程，最大限度地提高二段换热终温。国内大多数常减压蒸馏装置二段换热温度仅达到230左右，仅有个别装置能达到300以上，所以这部分技改工作潜力很大，提高了初馏塔进料温度，可以舒缓初顶空冷的压力负荷。 (3)控制好初顶压力。要控制好初顶空冷的冷却力度，还要兼顾环境气候的影响因素，夏季、干燥的气温就要增大空冷尤其是湿空冷的冷却力度，即多启运湿空冷风机，但是会增加单耗。初顶空冷主要完成相变任务，即塔顶气相变成液相，这样就形成了空冷部位油气管线真空，油气从初顶到空冷部位的压降。空冷冷却力度加大，就增大了这种压降，驱使油气从初顶向空冷部位的流速增大。塔顶压力降低，将会有

43、更多的石脑油组分气化，从塔顶挥发线馏出，进而增加了初顶产品的收率。 (4)减少常压塔生产方案的变更频率；塔底液位严格控制在10 的波动范围内；尽量使用常顶循环回流来稳定塔顶的压力和温度；常一线、常二线、常三线实行闪点卡边操作，避免闪点过剩；以不发生轻组分裂解为上限，尽量提高常压塔进料温度；加强原油评价对实际生产的指导性作用。 (5)保证减压塔顶真空系统高压蒸汽的品质和压力。循环水的温度要低、压力要高；大气退要保持通畅程度不变(对于加工劣质原油的装髓，可进行扩径处理)，减少结垢和堵塞；蒸汽喷射泵副线用盲板隔断，避免产生自缚现象。 (6)减底泵改用减四线或者减五线油作封油，避免机泵出现抽空现象；严

44、格控制减压塔底液位在l0 的变化波动范围内；增设急冷油流程，注入点设在减底液位的8O 处，急冷油的注入量和温度根据减底缩径和减渣的停留时间计算，避免塔底结焦；在满足延迟焦化装置和催化裂化装置所需原料要求的前提下，尽量提高塔底温度，增大进料段的气化率。国外的减压深拔技术是指减压炉分支出口温度达420以上，原油的实沸点切割点达到565620 C E13；而国内的常减压蒸馏装置都是按照减压炉分支出口温度385395、原油实沸点切割点520。C550设计的。 (7)优选高分馏效率、低压降的规整填料。兰州石化采用Zugrid64X和zupak125Y新型规整填料，降低塔顶与气化段的压降，实现了减渣中50

45、0以下馏分仅为258 。1.6 装置的腐蚀原因和防腐措施1.6.1 装置的腐蚀原因随着加工进口含硫原油的增加，炼油厂特别是沿海沿江炼油厂将面临日益严重硫腐蚀的威胁。据统计，在石油炼制中，低温腐蚀引起的设备损坏率约占设备总损坏率的72.1。由于原油硫含量的提高，塔顶系统H2S含量急剧上升，造成设备腐蚀日趋严重。山东石大科技集团公司胜华教学实验厂北常减压蒸馏装置1998年建成投产，以加工孤岛原油和胜利管输油为主。孤岛原油的特点是密度大、粘度高、含硫高、含盐高、酸值高、腐蚀性强胜利管输油的硫含量和酸值虽然较孤岛原油小，但其盐含量偏高该装置常压塔塔顶冷凝冷却系统采用常规“三注”(注氨、注水、注缓蚀剂)

46、防腐工艺。近年来，该装置连续发生常顶空冷器腐蚀穿孔事故，于是在现有设备材质不变的条件下，仅从工艺角度可采取如：选用适用的新型高效缓蚀剂、改进常顶注缓蚀剂和注氨方式、提高电脱盐系统脱盐效率等措施改善常顶的腐蚀17。1.6.2 原油中的硫分布规律及危害性原油中的硫含量变化范同为 005 14，但大部分原油的硫含量都低于 4，硫分布在原油所有的馏分中，石脑油的硫含量最低，渣油的硫含量最高。随着原油馏分沸点的增加，硫含量也呈倍数递增的趋势，而随着相对分子质量的增大，原有馏分中每个分子中硫原子的平均数随沸点的升高迅速增大。原油中的硫化物 随着在常减压蒸馏 的馏分切割，以各种形态分布到瓦斯气、 脑油、煤油

47、、柴油、蜡油和渣油中，会使一、二次加工装置的各个部位产生不同程度的腐蚀 。其巾瓦斯、液态烃 中富含HSS气体，在常减压装置初常减压塔顶低温部位产生低常减压转油线，腐蚀速率高温H，s+H，O、HS+HC1+H20腐蚀，在 230以上的柴油、蜡油、渣油绀分中有大量硫及硫的化合物，如单质硫、硫醇、硫醚、二硫醚、HS等，形成高温硫腐蚀环境，对设备产生严蕈的均匀腐蚀。原油的馏分越重，含硫越高，但腐蚀性不一定越大， 达到最高看具体介质环境。突出腐蚀部位是 ：温度越高，腐蚀速率越大。高温下碳钢腐蚀速率较大。管内介质流速越大，腐蚀越严重。弯头、大小头、三通、设备进出低温H2S-HgIH2O腐蚀原油都含有不同数

48、量的盐和水，除少数原油含有结晶盐以外，绝大多数原油中的盐分都溶解在水里形成盐水。盐 的主要成分是NaC1、MgC1，、CaC1，其中NaC1约占75，MgC1约占 15，CaC1约占10，在原油加工时MgC1和 CaC1受热水解生成强烈的腐蚀介质 HC1，其反应如下；MgC12+2H20一Mg(OH)2+2HC1 CaC12+2H20一Ca(OH)2+2HC1。通常情况下，NaC1是不水解 的，但是当原油中含有环烷酸和某些金属元素时，NaC1在 300oC以前就开始水解 ，生成 HC1。同时存在于原油中的有机氯化物经加热分解也生成了HC1。口接管等易产生湍流、涡流部位，腐蚀速率高。常减压装置减

49、三、减四、减五二次换热之前的设备管线常减压转油线，腐蚀速率高。原油中的硫化物主要分布在重质馏分油中18，常压渣油 的硫含量占原油的90左右，其中减压馏分油(VGO)约占2040，减压渣油的硫 占原油的50以 。高硫值原油的硫性物质主要分布在柴油、蜡油及渣油馏分中，并以渣油硫值达到最高。因此，用高硫值原油生产的柴油组分、减压蜡油组分和减压渣油组分的硫值都较高，从而影响产品的质量。原油加热进行蒸馏时，生成 的HC1和 H，s随同轻组分一同挥发，在没有液态水时 (气相状态)，它们对设备腐蚀很轻，或基本无腐蚀 (如常压塔顶部封头及常顶馏 线汽相部位)。但在冷凝区出现液体水以后便形成腐蚀性很强的HC1-

50、HsH0体系其腐蚀过程可用下列反应表示：2HCl+ H 0 2HCIH，0 2HClH20+Fe FeCI!H2O +H2f 在没有水和氯化氖仔 时，HS与铁反应，生成的硫化铁保护膜附着在钢铁表面。Fe + H2S FeS + H! Fe + S FeS 但有 HC1存在时，则发生下列反应 ，破坏 rFeS保护膜。FeS + 2HClFeC1+ H S 生成的FeCI!是溶解于水的，uJl被水冲走 失去保护膜的金属再次被 HS和 HC1腐蚀牛成 FeS和FeC1，而 FeS又再次被 ItC1分解失上防护作厂，如此反复循环 ，大大促进了金的腐蚀：这表示HC1氧化物等的作用，和Hs相互促进形成 个

51、俯环腐蚀 。HC1一HSHO体系腐蚀的典 部位是常减压装置的初馏塔和常压塔顶部 (顶部五层塔盘及其 f部)及塔顶冷凝冷却系统。一 般汽相部位腐蚀轻微，液卡丌部位帱蚀严重，特别是在汽液相转变部位 ，即露点鄙位最为严重。腐蚀形态主要为均匀旖蚀和坑蚀对1Crl8Ni9Ti铡则 能发牛氯化物应 懵蚀丌裂对HC1一HSHO的防惜以工防腐为主，材料防腐为辅工艺防腐采用 “脱三注”，即电脱盐、注缓蚀剂 、注氦(中和剂)和沣水。1.6.3 高温硫腐蚀原油中的硫 ，一部分作为单体仔在 ，大部分则烃类结合 以不同类型的有机硫化物的形式存 的：硫化氢的发牛量除 原油中活性硫含量有关外，还随温度的不同而发生变化。其硫

52、化的反应式为： Fe + H2SFeS + I2Fe + S FeS 生成的FeS膜具有防止进一步腐蚀 的作用 ，但有酸存在时(HCI和环烷酸)，酸和 FeS反应破坏了保护膜，使腐蚀进一步发牛，堰化了硫化物的腐蚀。1.6.4硫酸露点腐蚀加热炉以含硫重油或瓦斯为燃料，硫燃烧后全部生成 S0：，大约12的 S0受烟灰和金属q生成 S0 。温度较低时，遇过冷的金属壁 ，S0：、S0，便 与水形成亚硫酸 、硫酸 ，引起设备的腐蚀。1.7 装置的防腐措施前言近几年，中国石化原油加工量和原油进口量迅速增长。为降低原油采购成本，炼油厂采购硫含量1%2%或酸值（KOH）0.51.0mg/g等高含硫含酸原油的数

53、量在增加。原油性质变劣带来的新问题首当其冲反映在常减压装置上，使装置的生产、安全、设备防腐受到严重影响，并对下游装置也产生不良影响。根据近期到企业调研的情况，分析、归纳了常减压装置目前存在的腐蚀问题，提出了一些措施和建议。由于原油并非是纯碳氢化合物，故在炼制过程中，经历了各种温度、压力、物 理化学变化等工艺操作条件后，生成H 、HC1等一些非理想物对设备产生结垢、 腐蚀影响正常安全生产。一般原油中所含不纯物主要有：1)硫化物，2)盐类，3)环烷酸，4)其它不纯物。常减压装置设备的腐蚀主要表现为两种形式：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要发生在200400C的高温部位，电化学腐蚀主要发生在15O

54、以下的低温部位。引起化学腐蚀的主要物质是环烷酸和硫化物。环烷酸的腐蚀温度在225300C与金属生成环烷酸盐的速率较快，其腐蚀部位多在加热炉炉管、转油、线、分馏塔侧线和塔底等部位。石油中的硫化物、硫化氢、硫醇、元素硫等为活性硫，多发生低温位腐蚀；硫醚、二硫和多硫化物等为中性硫化物，在高温下，转化生成硫化氢和硫醇对金属造成腐蚀19。 发生电化学腐蚀必须具备以下条件：1)存在着液态水；2)水中含有某些具有腐蚀性离子物质；3)表面有易受电化学腐蚀的金属如Fe等。常减压装置的“三 顶”部位几乎都同时存在着电化学腐蚀的三个条件。脱盐后原油中的盐类水解生成HC1，在有H2s存在的情况下，HCIH2sH20型

55、的交替腐蚀是相当严重的，电化学腐蚀主要发生在温度低于混合气体的露点部位。“三顶”部位既有化学腐蚀又有电化学腐蚀露点前的腐蚀主要表现为化学腐蚀，露点后的腐蚀主要表现为电化学腐蚀，这就对防腐剂的适应性有较高的要求。 设备腐蚀对石油加工装置的日常安全生产已构成巨大威胁，其中常减压装置尤以“三顶”腐蚀为代表，本文重点介绍有关常减压装置的“三顶”腐蚀情况及防腐措施。 $ a7 _: _ U1.7.1针对腐蚀问题可采取以下措施:(1)搞好装置的“一脱三注”工作减缓常压塔塔顶低温腐蚀；定期对常压塔塔顶回流罐进行拉空，尽可能避免垢物重新进入常压塔内。(2)改善轻质油种加工任务常压塔的操作工况有明显恶化趋势时可

56、考虑在线清洗方案。（3)稳定常压塔的操作避免塔操作负荷大幅度的变化对塔内件的冲击损坏。(4)寻找其它潜在品在公司系统范围内，积极寻找常压塔顶系统冲洗水较高品质的替代水源，许多情况下是因为原油中盐、水、泥沙质量浓度和酸值高时，对常压蒸馏装置电脱盐系统冲击很大，导致常压蒸馏装置腐蚀严重20。(5)合理分配加工负荷将能在初馏塔中拔出的组分要尽可能在初馏塔拔出；搞好常压塔三个回流的比例，控制常压塔顶回流不大于150t塔h；稳定常-线拔出量，在常-线kk过高时，不可一味地降低常-线拔出量，加重常压塔顶部的负荷，同时对于常压塔的腐蚀也可以对常压塔材质进行更换并升级改造、在塔底进料段增加进料分配器，减少油气

57、侧线进料对塔壁的偏流冲刷作用，改善油气的进料分布、加强常顶系统“一脱三注”工艺防腐蚀管理，使亚F铁离子，氯离子及硫离子等控制在良好的范围之、加强电脱盐系统的操作，避免大的波动，使脱后盐的质量分数保持在不大于3ug/g的范围、增加腐蚀在线监控系统，在线监测腐蚀速率。1.7.2减少常减压装置腐蚀方法 (一)提高脱盐效率，降低腐蚀性无机盐类含量对原油进行脱盐，是一项根本的防止设备结垢和防腐措施，原油中含盐量与设备腐蚀成正比(具体见表1)。 表1含盐量与腐蚀的关系原油含盐量 gL 腐蚀率hnma4287.191421.07740.5814.80.465.10.08原油中的盐类主要有无机盐和有机盐，目前

58、运行一部常减压装置对原油中的无机盐的脱除率基本达到90，脱后原油平均含盐量已经达到3msL，脱盐合格率亦能达到90以上20。 (二)原油注碱(NaOH) 注碱(Na0H)作用：与MgCh、CaCh作用生成不水解的NaC1以降低塔顶物流的氯化氢(rE1)。反应如下：MsC12+NaOH-rMg(OH)2+2NaCI CaC12+NaOH Ca(OH)2+2NaC1 原油注碱的控制主要以塔顶排水的氯离子浓度作为添加注碱量的依据。 我们三套常减压装置没有选用原油注碱工艺，主要是考虑到：(1)原油中钠离子的增加会引起二次加工装置的催化剂中毒，其中特别是对重油催化装置影响较大；(2)原油中钠离子的增加，

59、相应的会使渣油中的钠离子增加，直接导致焦化装置石油焦的品质下降；(3)过多的钠离子会使加热炉炉管脆化，是一大安全隐患。 (三)塔顶水冲洗 注水可以使露点前移，保护设备。还由于注氨生成的NHaC1为固相沉积在塔顶冷凝冷却设备中，造成积垢堵塞设备，注水可以溶解洗涤NH4Cl。另外，注水增 加塔顶物流凝结点总水量，以降低HC!的浓度，减少腐蚀。从环保方面考虑，一般的常减压装置的注水水源：是“三顶”排水循环使用，以达到减少污水总量。 2.设计计算说明2.1设计内容的说明本次设计主要是设计一年混合原油（辽河原油和米纳斯原油）处理量能力为800万吨的常减压塔，其次为初馏塔、 常压塔塔板和加热炉的设计。2.

60、2常压塔设计的参数确定2.2.1 操作压力的确定 确定操作温度和压力条件的主要手段是热平衡和相平衡计算。原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。常压塔顶产品接受罐在1.02.5巴的压力操作时，常压塔顶的压力应稍高于产品接受罐的压力。在确定塔顶产品接受罐成回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流径管线、管件、冷凝冷却设备的压降即可计算得塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换热器壳程的压力降一般约0.2巴，使用空冷器时的压降可能稍低些。国内多数常压塔压力大约 在1.31.6巴之间。塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算得。塔的各部位的操作压

61、力与汽油流径塔盘时所造成的压降有关。本次设计选用浮阀塔板，其压力降为400650巴。由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压力降通常为0.34巴，因此，由汽化段的压力即可推出炉出口压力2.2.2 操作温度的确定确定精馏塔的各部位的操作压力后，就可以求出各点的操作温度。气相温度是该处油气分压下的露点温度，而液相温度则是其泡点温度。设计中按塔板上的气、液两相处于平衡状态计算。（1）汽化段温度汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。已知汽化段和炉出口的操作压力而且产品总收率或常压塔拔出率和过汽化度、气提蒸汽量等也已确定，就可以短处汽化段油气分压。于是可以作出进料在常压、在汽化段油气分压下以及炉出口压力下的三

62、条平衡汽化曲线，根据预定的汽化段中的总气化率eF,查得汽化段温度tF。（2）塔底温度根据经验原油蒸馏专职的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低510。（3）侧线温度严格地说，侧线抽出温度应该是未经汽提的侧线产品在该处的油气分压下的泡点温度。然而往往手头所有的事经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据，为简化起见，通常都是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的泡点温度来计算。侧线温度的计算主要用猜测法,首先假设侧线温度tm，作适当的隔离体和热平衡，求出回流量，算得油气分压，再求得该油气分压下的泡点温度为tm。若tm与tm相近，认为假设正确，否则，从新假设，直到达至要求。（4）塔顶温度塔顶温

63、度是塔顶产品在其本身有其分压下的露点温度。原油管压塌顶部凝气量很少，可忽略不计，忽略不凝气之后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出3%可将计算结果乘以0.97作为采用的塔顶温度。（5）侧线汽提塔底温度当用水蒸气汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低810。2.3常压塔设计中的一些经验数据（1）汽提蒸汽用量参考石油炼制工程(第三版，石油工业出版社)书中图7-52和7-12，取汽提水蒸汽量。（2）中段循环回流进出口温度差，国内多用80120。（3）常压塔顶操作压力1.31.6巴之间；通过冷凝器或换热器壳程压降一般约为0.2巴；加热炉出口到精馏塔汽化段的压力降通常为0.34巴。 （4）生产航煤时，原

64、油的最高加热温度为360365。.2.4塔板设计中的一些经验数据本次设计选用F1型重阀（33克）浮阀塔板，其经验数据为:（1）压力降400600巴；（2）漏液量10%；（3）板上液层高度hL,对常压塔一般取0.050.1m；（4）适宜空塔气速与最大空塔气速关系：u=(0.60.8)umax（5）常用标准塔径：0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.24.2m；（6）塔板选型：凡直径在2.2m以下的浮阀塔，一般采用单溢流，直径大于2.2m的塔可采用双溢流及阶梯流；本塔选用双溢流。（7）堰长lw：对单溢流一般取lw为（0.60.8）D对双溢流，取（0.5-0.6）D, 其中D为塔径；（8）堰上