常压原油课程设计(共17页)

1、大 连 大 学课程设计题 目： 常压原油(yunyu)处理工艺专业(zhuny)班级： 过控122学生(xu sheng)姓名： 曹桂彬学 号： 124140272015年10月22日目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc433303886 一 总论(zn ln) PAGEREF _Toc433303886 h 3 HYPERLINK l _Toc433303887 1.1概述(i sh) PAGEREF _Toc433303887 h 3 HYPERLINK l _Toc433303888 1.2世界原油现状 PAGEREF _Toc433303888

2、 h 4 HYPERLINK l _Toc433303889 1.3原油常压蒸馏及其特点 PAGEREF _Toc433303889 h 5 HYPERLINK l _Toc433303890 二 常压原油处理工艺 PAGEREF _Toc433303890 h 5 HYPERLINK l _Toc433303891 2.1 常压原油处理流程 PAGEREF _Toc433303891 h 5 HYPERLINK l _Toc433303892 2.2原油的预处理 PAGEREF _Toc433303892 h 7 HYPERLINK l _Toc433303893 2.3原油的常压加热炉 P

3、AGEREF _Toc433303893 h 8 HYPERLINK l _Toc433303894 2.3.1影响加热炉效率的因素 PAGEREF _Toc433303894 h 8 HYPERLINK l _Toc433303895 2.3.2提高加热炉的效率途径 PAGEREF _Toc433303895 h 10 HYPERLINK l _Toc433303896 2.3.3加热炉优化控制技术 PAGEREF _Toc433303896 h 10 HYPERLINK l _Toc433303897 2.4腐蚀的监测和防护方法 PAGEREF _Toc433303897 h 11 HYP

4、ERLINK l _Toc433303898 三 车间布置设计 PAGEREF _Toc433303898 h 12 HYPERLINK l _Toc433303899 3.1车间平面布置方案 PAGEREF _Toc433303899 h 12 HYPERLINK l _Toc433303900 3.2车间平面布置图图纸说明 PAGEREF _Toc433303900 h 13 HYPERLINK l _Toc433303901 3.2.1设备布置满足工艺流程和工艺条件要求 PAGEREF _Toc433303901 h 13 HYPERLINK l _Toc433303902 3.2.2设

5、备集中布置 PAGEREF _Toc433303902 h 14 HYPERLINK l _Toc433303903 3.2.3安全性 PAGEREF _Toc433303903 h 14 HYPERLINK l _Toc433303904 3.2.4经济性 PAGEREF _Toc433303904 h 14 HYPERLINK l _Toc433303905 3.2.5安装(nzhung)与维修 PAGEREF _Toc433303905 h 15 HYPERLINK l _Toc433303906 3.2.6外观(wigun) PAGEREF _Toc433303906 h 15 HYP

6、ERLINK l _Toc433303907 参考文献 PAGEREF _Toc433303907 h 15一 总论(zn ln)1.1概述(i sh)石油是一个国家经济发展国家稳定的命脉。 在石油、化工生产中，塔设备是非常重要的设备之一，塔设备的性能，对于整个化工和炼油装置的产品质量及其生产能力和消耗额等均有较大(jio d)影响。据相光关资料报道，塔设备的投资和金属用量，在整个工艺装置中均占较大比例，因此塔设备的设计和研究，始终受到很大的重视。塔设备广泛应用于蒸馏、吸收、介吸、萃取、气体的洗涤、 增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置的生产，产品产量，质量，成本以及环境保护，

7、“三废”处理等都有较大的影响。近些年来，国内外对它的研究也比较多，但主要是集中在常压塔的结构和性能方面，例如：如何提高塔的稳定性、如何利用理论曲线解决常压塔在性能方面存在的问题等。在原油的一次加工过程中，常压蒸馏装置是每个正规炼厂都必须具备的，而其核心设备常压塔的性能状况将直接影响炼厂的经济效益，由于在原油加工的第一步中，它可以将原油分割成相应的直馏汽油，煤油，轻柴油或重柴油馏分及各种润滑油馏分等。同时，也为原油的二次加工提供各种原料.在进一步提高轻质油的产率或改善产品的质量方面，都有着举足轻重的地位.考虑到常压塔在实际应用方面的价值和意义，如何实现这样一种最经济、最容易的分离手段，是本次毕业

8、设计选题的重要依据。近年来，由于石油、化工企业不断向大型化的生产发展，因此塔设备的单台规模也随之增大。例如：有的板式塔的直径可达10m以上，塔的总高度可达到80m，而填料塔更有直径为15m ,塔高为100m的大塔已经投产。应当指出，设备大型化后，必须保证它在全负荷下运转，否则经济损失将是非常巨大的。对于(duy)大型设备的设计、制造、操作和维修等，应提出更高、更严格的要求。常压塔的研究也趋向于结构材料的探索，提高设备的使用(shyng)周期，主要体现在所选择材料的防腐性和一些防腐材料的研究，同时也着眼于设备的安去性和环保性，以上这些都成为了当今常压塔研究的热门课题。1.2世界原油(yunyu)

9、现状原油是目前世界上最重要的一次能源之一，原油产品复杂多样，其不仅是能源的主要供应者，与现代交通工业发展和燃料能源供应息息相关，同时也是材料工业的重要支柱，原油产品基本渗透了工业生产的各个部门。另外原油产品还促进了农业的发展，也是新兴材料的主要原材料。目前88%的开采原油被用作燃料，主要用于制作汽油，燃料油，取暖油等，支持交通工业发展和人类日常取暖。另外的12%做为化工业的原料，用于生产诸如溶剂、化肥、杀虫剂、化肥和塑料等化学工业产品的原料。严格来说，原油产品可以划分为石油燃料、石油溶剂、化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等六类。同为一次非可再生资源，有着明显的稀缺性，由于原油比煤炭、天

10、然气等其他一次能源有着更广的应用(yngyng)范围和分布不均衡性，被誉为工业的血液的原油成为重要的战略资源。BP年度统计报告称2009年全球探明石油储量为1.33万亿(兆)桶，去年全球石油日消費量減减少120万桶，为1982年以来最大降幅，2009年全球石油日产量减少200万桶，亦为1982年以来最大降幅。按照目前的生产速度，全球拥有的石油储量足够(zgu)开采40年。1.3原油(yunyu)常压蒸馏及其特点所谓原油的常压蒸馏，即为原油在常压（或稍高于常压）在复合塔下进行的蒸馏。在塔的侧部开若干侧线以得到如汽、煤、柴等轻质馏分和常压重油等多个产品。常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔，侧线产

11、品从常压塔中部抽出送入汽提塔上部，从汽提塔和复合塔下部注入水蒸气进行汽提。以降低油气分压使更多的轻组分从塔底蒸出。原油是不同沸点的复杂组分组成的混合物，我们所说的常减压蒸馏就是指在常压状态下和真空状态下，根据原油中各组分的沸点不同，将原油切割成不同馏出物的过程。不同沸点范围的馏出物称之为“馏分”，在一定温度下蒸馏出来的馏分也是混合物。二 常压原油(yunyu)处理工艺2.1 常压原油处理(chl)流程原油蒸馏工艺流程(n y li chn)，就是用于原油蒸馏生产的炉、塔、泵、换热设备、工艺管线及控制仪表等按原料生产的流向和加工技术要求的内在联系而形成的有机组合。将此种内在的联系用简单的示意图表

12、达出来，即成为原油蒸馏的流程图。原油经过严格脱盐脱水的原油换热到230240 ，进入初馏塔，从初馏塔塔顶分出轻汽油或催化重整原料油，其中一部分返回塔顶作顶回流。初馏塔侧线不出产品，但可抽出组成与重汽油馏分相似的馏分，经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（常压塔侧一线、侧二线之间）， 这样，可以减轻常压炉和常压塔的负荷；另一部分则送回初馏塔作循环回流。初馏塔底油称作拔头原油（初底油） 经一系列换热后，再经常压炉加热到360370进入常压塔，它是原油的主分馏塔，在塔顶冷回流和中段循环回流作用下，从汽化段至塔顶温度逐渐降低，组分越来越轻，塔顶蒸出汽油。常压塔通常开35根侧线，煤油（喷汽燃料与灯煤

13、）、轻柴油、重柴油和变压器原料油等组分则呈液相按轻重依次馏出，这些侧线馏分经汽提塔汽提出轻组分后，经泵抽出，与原油换热，回收一部分热量后经冷却到一定温度才送出装置。 常压塔底重油又称常压渣油， 用泵抽出送至减压炉，加热至400左右进入减压塔。塔顶分出不凝气和水蒸气，进入冷凝器。经冷凝冷却后，用二至三级蒸气抽空器抽出不凝气，维持塔内残压 0.0270.1MPa，以利于馏分油充分蒸出。减压塔一般设有 45根侧线和对应的汽提塔。经汽提后与原油换热并冷却到适当温度送出装置。减压塔底油又称减压渣油， 经泵升压后送出与原油换热回收热量，再经适当冷却后送出装置。润滑油型减压塔在塔底吹入过热蒸汽汽提，对侧线馏

14、出油也设置汽提塔，因为塔内有水蒸气而称为湿式操作。对塔底不吹过热蒸汽、侧线油也不设汽提塔的燃料型减压塔，因塔内无水蒸气而称为干式操作。它的优点是降低能耗和减少含油污水量，它的缺点是失去了水蒸气汽提降低油气分压的作用，对减少减压渣油500馏分含量和提高拔出率不利，对这一点即使采用提高塔顶真空度和以全填料层取代塔盘降低全塔压降也难以完全弥补，所以还要保留一些蒸汽。近年来有些炼油厂对燃料型减压塔采用微湿汽提的操作方式，即在减压加热炉入口注入一些过热蒸汽，以提高油在炉管内的流速，对粘度大、残炭值高的原油(yunyu)可起到提高传热效率、防止炉管结焦、延长操作周期的作用，在塔底也吹入少量过热蒸汽，有助于

15、渣油中轻组分的挥发，将渣油中500含量降到5以下。炉管注汽和塔底吹汽两者总和不超过1，此量大大(d d)低于常规的塔底 23的汽提量。2.2原油(yunyu)的预处理在油田脱过水后的原油(yunyu),仍然含有一定量的盐和水,所含盐类除有一小部分以结晶状态悬浮于油中外,绝大部分溶于水中,并以微粒状态分散在油中,形成较稳定的油包水型乳化液。 原油含盐和水对后续的加工工序带来不利影响。在进入炼油装置(zhungzh)前,要将原油中的盐含量脱除至小于3mg/L,水含量小于0.2%。由于原油形成的是一种比较稳定的乳化液,炼油厂广泛采用的是加破乳剂和高压电场联合作用的脱盐方法, 在电脱盐罐内,在破乳剂和

16、高压电场(强电场梯度5001000 v/cm,弱电场梯度为150300 v/cm)的共同作用下,乳化液被破坏,小水滴聚生成大水滴,通过沉降分离,排出污水，即所谓电脱盐脱水。传统的原油电脱盐采用添加化学破乳剂电脱盐组合技术方式，技术原理是注水后的原油，利用添加化学破乳剂的表面化学作用方式，降低油水界面张力，破坏油水乳化结构，增强油水在电场与重力的作用下的分离能力。具有生产成本高、适应性差、对后续加工过程不利等缺陷。为了降低装置生产运行费用、增强电脱盐操作随原油性质变化的适应性、减轻添加化学剂对后续加工的不利影响，可采用新型超声波电脱盐组合技术方式。2.3原油(yunyu)的常压加热炉加热炉是炼厂

17、生产中的主要能耗设备，其提供了炼油工艺过程中所需的大部分能量。其能耗占全装置能耗70-80左右。在正常生产条件下影响加热炉热效率的因素(yn s)主要有过剩空气系数和排烟温度。2.3.1影响(yngxing)加热炉效率的因素影响加热炉热效率的因素十分复杂，主要有加热炉的结构，型号，形状，大小，如常见的炉管是圆筒式加热炉的主要构件之一，其受热、结焦和腐蚀等状况影响加热炉的热效率外；另外在保证燃料完全燃烧和炉壁保温正常情况下，影响加热炉热效率的关键是取决于降低排烟温度，降低过剩空气系数即烟气中的氧含量，减少不完全燃烧的损失，减少散热损失等。加热炉的烟气氧含量是监测加热炉热效率的重要指标，其烟气氧含

18、量主要通过过剩空气系数来衡量，在工业炉中燃料不可能在化学平衡的空气量(理论空气量)下完全热烧，总要在一定过剩空气量的条件下才能完全热烧，燃烧所用的实际空气量与理论空气量之比叫做过剩空气系数。过剩空气系数过大会对加热炉的热效率造成一系列的影响：（1)造成加热炉热效率下降：烟气氧含量增加表明进入炉内的过剩空气多，大量的过剩空气会随烟气将热量从烟囱带走排人大气，增加了炉子的热损失，使热效率下降。排烟温度越高，过剩空气带走的热量越多，对热效率影响越大。（2)使燃烧温度下降：在加热炉内，燃料燃烧温度越高，火焰和高温烟气传给辐射炉管的热量也越多。过剩空气系数增大后，降低(jingd)了燃烧温度，使辐射室炉

19、管热强度下降，吸热量减少，这时必然增加燃料用量才能维持恒定的加热炉热负荷即保持稳定的加热炉出口温度，从而使热效率下降。（3)过剩空气系数越大，必将造成露点腐蚀温度越高：为避免空气预热系统遭受露点腐蚀的影响，只能限制排烟(pi yn)温度的降低，因此，降低过剩空气系数可使排烟温度有下降的余地。过大的过剩空气系数还会加剧炉管的氧化，影响加热炉的寿命，并使NOx化合物增加，从而会对大气环境质量造成一定的影响。加热炉的烟气氧含量与过剩空气系数的关系。烟气氧含量与过剩空气系数的关系基本呈直线关系，即不管是那种烟气中的氧的含量都将随着过剩空气系数的增加而增多。若过剩空气系数过大，势必烟气中氧含量过大，将造

20、成上面分析所说的各种危害。2.3.2提高加热炉的效率(xio l)途径要使加热炉高效正常运转，除采用新型结构的加热炉，改善炉管的受热状况，预防结焦，减少腐蚀外；从改善排烟状况，维持较低排烟温度；减少烟气氧含量，确定最佳过剩空气系数等均是行之有效的措施。我们应从以下几方面提高加热炉热效率。（1）降低排烟温度（2）降低加热炉过剩空气系数 (3）减少(jinsho)炉壁散热损失 (4）设置和改进(gijn)控制系统2.3.3加热炉优化控制技术加热炉又是一个较为复杂的系统，其运行热效率受到诸多因素的影响。比如加热炉设计、设备状况、燃烧调整、工艺操作、运行负荷等。加强管理提高现场操作技能，是提高热效率重

21、要途径，但最后仍需要立足于新装备、新技术、新工艺的应用，才能进一步长周期、比较稳定的提高效率、实现节能降耗的目标。加热炉的操作，很大程度上依赖于现场管理和现场操作，比如燃烧器的调风门、雾化蒸汽调节、吹灰器的控制、自动点火的控制等。能够远程控制的，应当包括介质出口温度的控制、氧含量的控制、负压的控制。而目前真正能实现自动控制的，只有出口温度与燃料油阀位的闭环控制。这种依赖于个人操作技能的操作方式，决定了加热炉的运行水平必然是参差不齐的，这样的技术现状与当前提倡的节能降耗、建设节约型社会的要求是有差距的。近年来，人们加强对现代控制理论的研究与应用，国内外出现了自校正系统、自适应控制、模糊控制、智能

22、控制等新型控制系统(kn zh x tn)，国内高校、研究院和企业逐步开展加热炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法及智能控制系统的研究，取得了一些成果并获得很好的应用，石化生产装置多采用集散控制系统，但真正实现加热炉自动控制的并不多，只用作数据采集、出口温度的单回路调节，模仿代替仪表PID调节，无法达到最优的节能操作状态。加热炉节能技术，除了在工艺装备上进行改进外，通过对加热炉燃烧过程的自动优化控制，实现节能的技术就应运而生了。实例证明，本技术在冶金行业加热炉应用可节约燃料5%10%，减少氧化烧损20%以上；在石化行业加热炉应用可节约燃料2%以上。由于燃烧控制的优化，除具有节能降耗、提高产

23、品质量和产量等直接经济效益外，还能减少CO及烟尘排放，同时具有清洁生产的环保效益。2.4腐蚀(fsh)的监测和防护方法监测(jin c)方法，对于塔顶低温腐蚀，一般是分析塔顶脱水的PH值来判断腐蚀状况。指标是：PH值在7到9之内。近两年新推出一种新的塔顶腐蚀在线监测方法电阻探针在线腐蚀监测系统。它的原理就是利用探针上的电阻片受到腐蚀而减薄产生的电阻变化(binhu)来在线监测探针安装点处的腐蚀速度。塔顶低温腐蚀的设备防护。在塔顶腐蚀环境下，碳钢会产生严重的均匀腐蚀，表现为露点腐蚀，奥氏体不锈钢则会发生应力腐蚀破裂。所以，我们必须在材质方面采取一定措施。现在加工高硫原油的常压塔，常一中以上塔体一

24、般都采用内部衬不锈钢初馏塔、常压塔顶空冷设备部位，冲蚀和露点腐蚀严重。为了避免氯离子造成的不锈钢材质应力开裂，可以使用管束材质为钛合金或双相不锈钢的空冷，也可以在空冷入口处用钛板做衬板。在塔顶水冷器的管束上可采用新型涂料进行内外防腐。需要注意的是有一些防腐涂料的耐热温度很低，在停工吹扫、蒸汽冲洗(chngx)塔时，要避免长时间超过200，否则会出现起皮、脱落现象，进而结垢严重，需要(xyo)进行高压清洗，但高压清洗同样会冲坏其涂层。为节约成本，各装置基本未对油气管线的材质进行升级，仍然还是采用碳钢管，只是增加了在线测厚的频次。机泵密封的材质也要进行选择，以抵抗腐蚀。三 车间(chjin)布置设

25、计3.1车间平面布置方案车间厂房布置主要依据于生产规模、生产流程、生产种类、厂区面积、厂区地形和地形条件。车间厂房布置必须满足工艺要求，同时也应符合国家的防火卫生标准等各种规范和规定。为确定车间平面布置方案，考虑如下几种布置方案：直通管廊长条布置直通管廊长条布置适合于小型车间（装置），是露天布置的基本方案。外部管道可由管廊的一端或两端进出，工艺区与贮罐区用一根中心布置的管廊连接起来，流程畅通，且控制室与配电室相邻。T形或U形的管廊布置 ，T形或L形的管廊布置适合于较复杂车间，管道可由二个或三个方向进出车间，中间贮罐布置在设备或厂房附近，原料成品贮罐分类集中布置在贮罐区。组合型布置，组合型布置适

26、合于复杂(fz)车间，其车间平面就是由直线形，T形和L形组合而成。矩形面积布置，根据生产的管线布置方向和操作条件(tiojin)，将操作区和休息区分开的方式，便于防护安全等。因此，本设计车间平面布置方案定为矩形面积布置，满足工艺要求，符合国家的防火卫生标准等各种规范(gufn)和规定。3.2车间平面布置图图纸说明3.2.1设备布置满足工艺流程和工艺条件要求原油常减压蒸馏装置包括原油预处理、初馏塔、常压塔和减压塔等工序。本装置设备布置采用同类设备集中和流程相结合的方式来布置，各生产工段从原油罐、电脱盐系统、初馏塔、减压塔和加热炉到产品缓冲罐都顺流程排列，保证了工艺流程在水平和垂直方向的连续性。配电室、维修室与控制室等生活行政设施合并布置在一幢建筑物中，在符合安全距离的前提下安排在装置工艺区的南面，方便值班人员的工作，位置恰当适宜。3.2.2设备集中布置本装置同类型的设备或操作性质相似的有关设备及操作中有联系的设备，尽可能的布置在一起，这样可以统一管理，集中操作，还减少了备用设备。如塔体集中布置在塔架上，热交换器和泵组成布置在一处等。3.2.3安全性原油常减压蒸馏装置生产工艺所用的原料及产品有汽油、煤油、轻柴油、重柴油等。根据以上原因在布置设备