石油加工工艺学课程设计指导书丶任务书广东石油化工高等专科学校石油化工系石油化工教研室2010年11月目 录一. 石油加工工艺学课程设计的教学目的 . . 1二. 原油常压分馏塔工艺设计程序 . . 1三. 课程设计说明书的编写要求 . . 28 四. 课程设计任务书 . . 31一. 石油加工工艺学课程设计的教学目的石油加工工艺学课程设计, 是在讲授本课程重要章节后, 进行具有总结性的教学环节, 按照教学计划安排在第五学期用两周时间完成。通过课程设计, 可以巩固所学的基本知识, 理论联系实际, 培养学生的思维能力, 分析和解决问题的能力, 使学生受到一次石油加工工艺设计的基本训练, 为以后的毕业设计打下基础。课程设计的题目通常选常减压蒸馏装置的常压塔或减压塔的工艺设计。原因是:1. 石油及其产品的蒸馏是炼油装置的最基本单元设备。是任何一次加工与二次加工装置所不可缺少的设备。2. 课程设计一般按排在课程讲完原油的一次加工之后, 与课程的联接较好。3. 蒸馏塔的工艺设计的基本训练较全面, 与所学的基础课联系较密切。下面以原油常压分馏塔工艺设计为例, 讨论它的工艺设计程序。二. 原油常压分馏塔工艺设计程序工艺计算用目前我国的通用方法。(一) 计算所需基本数据1. 原料油性质。其中主要包括实沸点蒸馏数据, 密度, 特性因数, 分子量, 含水量, 粘度和平衡汽化数据等;2. 原料油处理量, 包括最大和最小可能的处理量;3. 根据正常生产和检修情况确定开工天数;4. 产品方案和产品性质;5. 汽提水蒸汽的温度和压力。上述基本数据通常由设计任务给定。此外, 尽可能收集同类型生产装置和生产方案的实标操作数据以资参考。(二) 设计计算步骤1. 根据原料油的性质及产品方案确定产品的收率, 作出物料平衡;2. 列出(有的须通过计算求得)有关各油品的性质;3. 决定汽提方式, 并确定汽提水蒸汽用量;4. 选择塔板的型式, 并按经验数据定出各塔段的塔板数;5. 画出蒸馏塔的草图, 其中包括进料及抽出侧线的位置丶中段循环回流的位置等;6. 确定塔内各部位的压力和加热炉出口压力;7. 决定进料过汽化率, 计算汽化段温度;8. 确定塔底温度;9. 假设塔顶及各侧线抽出温度, 作全塔热平衡, 算出全塔回流热。选定回流方式及中段回流的数量和位置, 并合理分配回流热。10. 校核各侧线及塔顶温度, 若与假设值不符, 应重新设计与计算;11. 作出全塔汽丶液相负荷分布图, 并将上述计算结果填在草图上;12. 计算塔径和塔高;13. 作塔板水力学核算;14. 画出塔的结构示意图。(三) 原油常压分馏塔工艺计算实例设计任务:处理量为250万吨/年的胜利原油的常压分馏塔, 原油的实沸点蒸馏数据及平衡汽化数据如图1及表1所示。图1 原油的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线1原油在常压下的实沸点蒸馏曲线; 2原油的常压平衡汽化曲线; 3炉出口压力下的原油平衡汽化曲线; 4汽化段油气分压下的原油平衡汽化曲线表1 胜利原油常压切割方案及产品性质产品名称实切点沸点范围产率 %密 度d204恩 氏 蒸 馏 数 据 质体0%10%30%50%70%90%干点汽油1452403023601504.33.510.703734608196109126141煤油1322587.26.670.7994159171179194208225239轻柴2213397.26.910.8265239258267274283296306重柴2754099.89.640.8484289316328341350368376重油31371.573.270.9416344工艺设计计算过程及结果如下:1.油品的性质参数为了以后计算方便, 可以用学过的方法把原油和产品的有关性质参数先计算汇总, 列于表2中。在计算时, 所用到的恩氏蒸馏温度未作裂化校正, 工程上充许这样做。性质参数的计算以汽油为例。体积平均沸点, t(体):汽油, t(体)=(60+81+96+109+126)/5=94.5恩氏蒸馏9010斜率:汽油, (126-60)/(90-10)=0.825/立方平均沸点, t(立)查集(简称图表集)图2-1-1, 得体积平均沸点校正值为: -2.5, 故:汽油, t(立)=t(体)-2.5=94.5-2.5=92中平均沸点, t(中):由图表集图2-1-1查得体积平均沸点校正值为-5, 故:汽油, t(中)=t(体)-5=94.5-5=89.5特性因数 K:由图表集图2-1-2查得: 汽油 K=12.27。分子量 M:由图表集图2-1-2查得: 汽油 M=95.平衡蒸发温度由图表集图2-2-3及图2-2-4计算出汽油平衡蒸发100温度为108.9。临界温度, tkp:由图表集图2-3-7和图2-3-8查得: 汽油 tkp=267.5。临界压力, Pkp:由图表集图2-3-9查得: 汽油Pkp=3.34MPa。焦点温度, tF由图表集图2-2-19查得, 汽焦点温度为328.5。焦点压力, PF由图表集图2-2-18查得, 汽焦点压力为5.91MPa。表2 油品的有关性质参数计算汇总油品名称密 度 d204比重指数oAPI特性因 数 K分子量 M平衡蒸发温度临界参数焦点参数0 %100%温度MPa温度MPa汽油0.703768.112.2795108.9257.53.34328.55.91煤油0.799444.511.74152185.6383.42.5413.43.26轻柴0.826538.811.97218273.6461.61.81475.22.17重些0.848434.412.1290339.6516.61.62529.61.89重油0.941618.211.9原油0.8604322.产品收率及物料平衡物料平衡可参考同一原油丶同一产品方案的生产数据确定。确定后列出物料平衡表。如不能取得实标生产数据, 可根据实沸点数据来确定。如表1所示, 相邻两个产品是互相重叠的, 即实沸点蒸馏(tH-tL)是负值。通常相邻两个产品的实沸点就在这一重叠值的一半处, 因此可取tH和tL之间的中点温度作为这两个馏分的切割温度, 按切割温度, 可以从原油的实沸点曲线得出各产品的收率。决定年开工天数后, 即可作出常压塔的物料平衡表, 如表3所示。表3中没有考虑到损失, 在实标生产中通常取(气体+损失)约占原油的0.5。注: tH为相邻两馏分重馏分实沸点的0点温度; tL为相邻两馏分轻馏分实沸点的100点温度。 表3 物料平衡表(按每年开工330天计) 油 品产 率，%处 理 量 或 产 量体积质量104t/Yt/Dkg/hkmol/h原 油1001002507576产品汽油4.33.518.7726611100117煤油7.26.6716.6950521040139轻柴油7.26.9117.3052421800100重柴油9.89.6424.1073030400105重油71.573.27183.1455513.汽提蒸汽用量侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提, 使用的是温度420, 压力0.3MPa的过热水蒸汽。汽提水蒸汽用量与需要汽提出来的轻组分含量有关, 其关系大致如图2所示。在设计中可参考表4所列的经验数据选择汽提蒸汽用量。 表5 汽提水蒸汽用量 油品,对油 kg/hkmol/h一线煤油363135.0二线轻柴油265436.3三线重柴油2.885147.3塔底重油24627257合计6763375.6表5为参考图2与表4得出的汽提水蒸汽用量。4.塔板型式和塔板数石油分馏塔塔板数主要靠经验选图2 汽提蒸汽用量(四层汽提塔板) 表4 汽提蒸汽用量(经验值)塔名称产品蒸汽用量, , 对产品常压塔溶剂油1.52.0常压塔煤油23常压塔轻柴油23常压塔重柴油24常压塔轻润滑油24常压塔塔底重油24初馏塔塔底油1.21.5减压塔中、重润滑油24减压塔残渣燃料油24减压塔残渣汽缸油25用, 表6丶表7是常压塔塔板数的参考值。表7 国内某些炼油厂常压塔塔板数被分离的馏分东方红套南京套上海炼厂汽 油煤 油3109煤 油轻柴油996轻柴油重柴油746重柴油裂化原料846最低侧线进料443进料塔底464表6 常压塔塔板数国外文献推荐值被分离的馏分推荐板数轻汽油重汽油68汽 油煤 油68汽 油柴 油46轻柴油重柴油46进料最低侧线36汽提段或侧线汽提4注: 也可用填料代替。参照表6与表7选定的塔板数如下:汽油煤油段 9层(考虑一线生产航煤)煤油轻柴油段 6层轻柴油重柴油段 6层重柴油汽化段 3层塔底汽提段 4层全塔用两个中段回流, 每个用3层换热塔板, 共6层, 全塔塔板总数为34层。5.分馏塔计算草图塔的计算草图必须按图3的要