年產(chǎn)150萬噸中東原油常壓塔設(shè)計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計文獻綜述</b></p><p><b>　　化學(xué)工程與工藝</b></p><p>　　年產(chǎn)150萬噸中東原油常壓塔設(shè)計</p><p><b>　　石油工業(yè)簡介</b></p><p>　　石油又稱原油，是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠

2、液體。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占95%～99%，含硫、 氧、氮的化合物對石油產(chǎn)品有害，在石油加工中應(yīng)盡量除去【1】。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴三類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油；以環(huán)烷烴、芳香烴為主的稱環(huán)烴基石油；介于二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多，凝固點高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量極少。除個別油田外，原油中汽油餾分較少，

3、渣油占1/3。組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當(dāng)物盡其用【2】。</p><p>　　石油是重要的能源之一，我國的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟運行都離不開石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過加工煉制過程，連制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的石油產(chǎn)品才能投入使用【3】。我國煉油工業(yè)經(jīng)過近60年的發(fā)展，到21世紀初期，生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油、潤滑油等石油產(chǎn)品基本滿足的國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的需要。但是，進

4、入21世紀，特別是我國成為世界貿(mào)易組織的正式成員后，不可避免的要參與世界貿(mào)易大環(huán)境下的競爭，按照市場準(zhǔn)入、關(guān)稅減讓的相關(guān)壁壘協(xié)議，國內(nèi)成品油市場將逐漸融入國際市場，基本依靠自有技術(shù)發(fā)展起來的我國煉油工業(yè)面臨著嚴峻挑戰(zhàn)【4】。國民經(jīng)濟和國防部門眾多的各種應(yīng)用場合對石油產(chǎn)品提出了許多不同的使用要求。隨著我國社會經(jīng)濟情況的變化、科學(xué)技術(shù)水平以及工業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，對石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求不斷嚴格，所要求的石油產(chǎn)品的品種和數(shù)量也不斷增加【

5、5】。目前，我國原油的年加工量超過2億噸。而國內(nèi)所能提供原油量僅為1.3億噸，為了滿足原油的需求量，則需要每年從國外二十多個國家和地區(qū)進口約6940萬噸原油。為了更好的提高石油資源的利用率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，對從國外進口的原油煉制構(gòu)成進行開發(fā)研究也是</p><p>　　石油是十分復(fù)雜的烴類非烴類化合物的混合物。石油產(chǎn)品種類繁多，市場上各種牌號的石油產(chǎn)品達1000種以上，大體上可分為以下幾類： </p&g

6、t;<p>　　⑴ 燃料：如各種牌號的汽油、航空煤油、柴油、重質(zhì)燃料油等； </p><p>　?、?潤滑油：如各種牌號的內(nèi)燃機油、機械油等； </p><p>　　⑶ 有機化工原料：如生產(chǎn)乙烯的裂解原料、各種芳烴和烯烴等； </p><p>　?、?工藝用油：如變壓器油、電纜油、液壓油等； </p><p>　　⑸ 瀝青：如各

7、種牌號的鋪路瀝青、建筑瀝青、防腐瀝青、特殊用途瀝青等； </p><p>　　⑹ 蠟：如各種食用、藥用化妝品用，包裝用的石蠟和地蠟； </p><p>　?、?石油焦炭：如電極用焦、冶煉用焦、燃料焦等。 </p><p>　　從上述石油產(chǎn)品品種之多和用途之廣也可以看到石油煉制工業(yè)在國民經(jīng)濟和國防中的重要地位【10】。 </p><p>　　石

8、油作為一種能流密度高，便于儲存、運輸、使用的清潔能源已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的方方面面。按2001年中國各行業(yè)石油消費構(gòu)成看，交通運輸業(yè)占30%以上，是消費石油最多的行業(yè)。 在交通運輸業(yè)中，汽車是最大的石油消費用戶。在石油產(chǎn)品中，汽油的85%～90%和柴油的30%被汽車所消耗。面對中國目前汽車的飛速發(fā)展，保有量的迅猛增長，不能不未雨綢繆，以防石油短缺制約汽車工業(yè)的正常發(fā)展。從世界范圍看，汽車的出現(xiàn)把石油工業(yè)推向了快速發(fā)展的軌道，加快了石油產(chǎn)

9、品的消費和需求【11】。 </p><p>　　燃料包括汽油、柴油及噴氣燃料（航空煤油）等發(fā)動機燃料以及燈用煤油、燃料油等。我國的石油產(chǎn)品中燃料約占80%，而其中約60%為各種發(fā)動機燃料，所產(chǎn)柴油和汽油的比例約為1.3:1；潤滑劑包括潤滑油和潤滑脂，主要用于降底機件之間的磨擦和防止磨損，以減少能耗和延長機械壽命。其產(chǎn)量不多，僅占石油產(chǎn)品總量的2%左右，但品種達數(shù)百種之多；石油瀝青用于道路、建筑及防水等方面；其產(chǎn)量

10、約占石油產(chǎn)品總量3%；石油蠟屬于石油中固態(tài)烴類，是輕工、化工和食品等工業(yè)部門的原料，其產(chǎn)量約占石油產(chǎn)品總量的1%；石油焦可用以制作煉鋁及煉鋼用電極等，其產(chǎn)量約為石油產(chǎn)品總量的2%；約有10%的石油產(chǎn)品，是用作石油化工原料和溶劑，其中包括制取乙烯的原料（輕油），以及石油芳烴和各種溶劑油【12】。</p><p><b>　　石油蒸餾工藝</b></p><p>　　最基

11、本的石油煉制過程是指用蒸餾的方法將原油分離成不同沸點范圍油品(稱為餾分)的過程。通常包括三個工序：①原油預(yù)處理：即脫除原油中的水和鹽。②常壓蒸餾：在接近常壓下蒸餾出汽油、煤油(或噴氣燃料)、柴油等的直餾餾分，塔底殘余為常壓渣油(即重油)。③減壓蒸餾：使常壓渣油在8kPa左右的絕對壓力下蒸餾出重質(zhì)餾分油作為潤滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底殘余為減壓渣油。如果原油輕質(zhì)油含量較多或市場需求燃料油多，原油蒸餾也可以只包括原油預(yù)處理和常壓蒸餾兩

12、個工序，俗稱原油拔頭。原油蒸餾所得各餾分有的是一些石油產(chǎn)品的原料；有的是二次加工（見石油煉制過程）的原料【13】。</p><p>　　原油精餾裝置是煉油企業(yè)的“龍頭”，是煉油工業(yè)的第一道工序，為二次加工裝置提供原料，是原油加工的基礎(chǔ)，其能量的綜合利用程度和拔出率高低體現(xiàn)在石化企業(yè)的效益上，因此，開展常壓精餾裝置的研究是很有意義的。原油常減壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，在原油加工總流程中占有重要作用，近年來常減壓

13、蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國外先進水平相比，仍存在較大的差距，裝置能耗仍然偏高，分餾精度和減壓拔出深度偏低，對含硫原油的適應(yīng)性差等。進一步提高常減壓裝置的操作水平和運行水平，顯著日益重要，對提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益也具有重要意義【14】。</p><p>　　世界原油的硫含量在不斷升高,目前硫含量在1%以上的原油占世界原油總產(chǎn)量的55%以上.據(jù)預(yù)測原油平均相對密度將上升到0.8

14、633g/cm3,硫含量將上升到1.6%。含硫原油主要來自中東，其含硫原油與中國勝利原油相比，輕餾分都較多，密度、粘度、酸值、膠質(zhì)、凝點和閃點都較低，釩含量則普遍較高，各段餾分的硫含量都較高。原油中的硫包括元素硫，硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩類化合物，以及分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含硫化合物。原油中的硫化物主要分布在重質(zhì)餾分中，蠟油和減渣的硫含量占總硫的80%以上，這些硫分進入二次加工裝置將對設(shè)備構(gòu)成威脅。因此如何對設(shè)備的腐蝕防護也是設(shè)

15、計的一個目標(biāo)【15】。</p><p><b>　　塔設(shè)備簡介</b></p><p>　　塔設(shè)備是化工，石油化工、煉油廠等廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)材料報道，塔設(shè)備的投資費占整個工藝設(shè)備投資費的較大比例，它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研

16、究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視【16】。 </p><p>　　作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使汽液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列的各項要求：1.生產(chǎn)能力大。在較大的汽夜流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或者液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。2.操作穩(wěn)定、彈性大。塔設(shè)備的汽夜負荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證

17、能長期連續(xù)操作。3.流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。這將有助于節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，用來降低經(jīng)常操作費用。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還可以使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。4.結(jié)構(gòu)簡單、材料用量小、制造和安裝容易，這可以減少基建過程中的投資費用。5.耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修【17】。</p><p><b>　　塔設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r</b></p><

18、;p>　　常減壓蒸餾裝置是原油深加工的基礎(chǔ)，蒸餾過程的方案和設(shè)計是否合理、生產(chǎn)操作是否穩(wěn)定優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量是否良好等，直接影響各個后續(xù)加工過程的處理量收率和全廠的生產(chǎn)均衡性、能耗及經(jīng)濟效益。</p><p>　　精餾過程是一種傳熱和傳質(zhì)的過程，用于分離組分沸點不同的液體混合物；是應(yīng)用數(shù)量最多、能耗最大和涉及面最廣的石油、化工工業(yè)單元操作，精餾塔設(shè)備任何新的發(fā)展都將可能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，是西方發(fā)達國

19、家近100多年化學(xué)工程單元操作最活躍的研究開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域。塔設(shè)備的廣泛應(yīng)用是伴隨著十九世紀初迅猛發(fā)展的煉油工業(yè)。1904年煉油工業(yè)出現(xiàn)了早期的填料塔，1912 年穿流塔板也應(yīng)用于煉油工業(yè)。1914Rachig環(huán)問世，標(biāo)志著第一代亂堆填料的誕生，但實際生產(chǎn)效果仍沒有很大的提高，人們開始意識到汽液分布性能對填料塔操作的重要性【18】。</p><p>　　塔板的發(fā)展。在1951年Koch公司的Nuter率先發(fā)明了浮閥塔

20、板的概念，浮閥塔板以比泡罩塔板更低的壓降、更高的操作效率、更大的處理能力、更大的操作彈性、極低的液面落差和低造價適用于臟、粘體系等強大的生命力成為塔內(nèi)件的主流，很快替代了泡罩塔板，標(biāo)志著一個新時代的開始，直到今天浮閥塔板仍是工業(yè)應(yīng)用的主流。由于放大效應(yīng)，塔設(shè)計出現(xiàn)了幾個放大失敗的例子，造成很大的經(jīng)濟損失。人們意識到對于精餾塔內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)和流體力學(xué)研究需要開展相同或相近規(guī)模的熱膜研究。1952年，由美國十二家大型石油和化學(xué)公司共同發(fā)起、

21、并集資建立了一個聯(lián)合工廠規(guī)模的精餾試驗基地— FRI開展廣泛的蒸餾塔應(yīng)用基礎(chǔ)研究和生產(chǎn)問題研究，為精餾塔設(shè)計水平的提高作出了重大的貢獻。FRI的成立標(biāo)志著精餾設(shè)備集團化研究的開始【19】。50年代在美國AIChE組織了三所大學(xué)進行了著名的AIChE精餾和吸收板效率的五年研究計劃，試圖建立一套完整和通用的精餾塔效率預(yù)測理論和放大方法。工程實際中被證明不能可靠用于工業(yè)放大，但其研究工作對板式塔基礎(chǔ)研究作出了巨大貢獻，其AIChE塔板效率理論

22、和預(yù)測方法成為最經(jīng)典的板效率估算方法。60年代，板式塔的</p><p>　　1920年泡罩塔板在煉油工業(yè)中應(yīng)用，標(biāo)志著現(xiàn)代塔設(shè)備研究開發(fā)的開始。按照典型的技術(shù)發(fā)展，可將現(xiàn)代塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用歸納為4個階段。</p><p>　　階段Ⅰ (20世紀20～50年代)</p><p>　　此階段的塔設(shè)計處于簡單的平衡量、塔板效率、傳質(zhì)系數(shù)、液泛等概念和簡單設(shè)計的水平，

23、此時盡管亂堆填料也在小型塔設(shè)備中應(yīng)用，但泡罩塔板是工業(yè)應(yīng)用無可比擬的塔內(nèi)件，在當(dāng)時被認為是不可替代的。在此階段，研究開發(fā)由實驗室級別向?qū)嶒灩S規(guī)模的轉(zhuǎn)變。</p><p>　　階段Ⅱ (50～70年代)</p><p>　　由于塔設(shè)備巨大的工業(yè)應(yīng)用市場和開發(fā)潛力，在50年代，在發(fā)達國家，精餾塔內(nèi)件的研究發(fā)展到一個全新、大規(guī)模、集團化的研究的階段。</p><p>　

24、　階段Ⅲ(70～80年代)</p><p>　　大型液體分布器的基礎(chǔ)研究使得填料塔的放大研究成功，并在減壓塔中應(yīng)用獲得極大的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　階段Ⅳ (80～21世紀)</p><p>　　世界范圍內(nèi)煉油和石油化學(xué)工業(yè)向精細、大型化的方向發(fā)展，在計算機控制水平、工藝模擬和設(shè)計包、塔內(nèi)件基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗積累越來越豐富等技術(shù)支撐下，現(xiàn)有塔設(shè)

25、備的增效、增能、降耗，消除瓶頸、挖潛改造，降低加工成本，提高經(jīng)濟效益成為熱門的發(fā)展方向。填料繼續(xù)廣泛應(yīng)用于減壓塔，并出現(xiàn)了某些常壓塔和加壓塔生產(chǎn)的增效、增能中獲得一定的效果報導(dǎo)的實例。新型、高效、大處理能力板式塔的不斷開發(fā)和研究，并在工業(yè)應(yīng)用中獲得成功【21】。</p><p>　　設(shè)計了一個常壓蒸餾裝置，此裝置由一臺管式加熱爐、一個常壓塔以及若干臺換熱器、冷凝冷卻器、機泵等組成，在常壓塔外側(cè)為側(cè)線產(chǎn)品設(shè)汽提塔。

26、流程簡單，投資和操作費用較少。原油通過這樣的常壓蒸餾，一般可得到350—370℃以前的幾個餾分，可用作汽油、煤油（航空或燈用）、柴油等產(chǎn)品，也可分別作為重整化工（如輕油裂解）等裝置的原料。剩余的塔底重油可作鋼鐵或其它工業(yè)的燃料。在某些特定的情況下也可以作催化裂化或加氫裂化裝置的原料。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 晁可繩.

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