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第7章 分离单元模拟PartB－ 2013年最新中国石油大学化工流程模拟实训--Aspen Plus教程配套课件（孙兰义）
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3秒自动关闭窗口大港石化公司常减压蒸馏装置扩能改造_甜梦文库
大港石化公司常减压蒸馏装置扩能改造
中图分类号：ＴＰ６２４．２ 密 级：秘密３年单位代码： 学 号：Ｇ蝴０１２１０４２５Ｌ■ Ｉ，◎寸阂石油六学 工程硕士学位论文Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｄｅｇｒｅｅ Ｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｓｔｅｒ大港石化公司 常减压蒸馏装置扩能改造Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｎｄ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｏｆ Ｄａｇａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ工程领域：化学工程：嚏弩‘ｔｊ｝．＝研究方向：化学工艺作者姓名：李成相 校内导师：王从岗教授 现场导师：季德伟高级工程师二ｏｏ七年十月）ｌＩ Ｉ Ｉ Ｉ ＩＩ ｉ ｌ １１１ １ Ｉ Ｉｌ Ｉ Ｉ＼１ ９９５１ １ ３Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ一旷●厂Ｌ。，ｌ关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。｛学位论文作者签名：一鸳幽．《ｌ一．日期：二少年止月∥日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版 和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构） 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：纽垦指导教师签名：日期：∥哼年，也月，名日丑丝趋日期：山旬年，胡，Ｚ日摘要在整个炼油化工装置中，蒸馏是原油加工的第一道工序，常减压蒸馏装置是为以后 的二次加工提供原料，并将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的关键装置。目前，各炼油企业都在规模上下功夫，进行扩能改造，追求大规模、低成本、经济 效益最大化。本文从改造方案的设计、装置平面的布置、主要设备的选择、自控控制的 改造等方面对大港石化公司常减压装置进行扩能改造。在２００４年对减压部分进行扩能 改造的基础上，准备对常压部分进行扩能改造，更换常压装置的部分设备、管道和机泵， 使其满足原油耐环烷酸腐蚀的要求并使装置处理量达到５００万吨／年。同时，还介绍了先 进的炼油技术和设备在大港石化公司常减压装置上运用，以解决装置中存在的“瓶颈” 以及在生产上存在的提高处理量、拔出率，改善质量、分离精度及节约能耗的一系列问 题。 本文的研究工作为常减压蒸馏装置扩能改造提供了理论和实践基础，有助于推动大 港石化公司５００万吨／年的完善配套改造工作，我公司关键装置长周期运行水平的进一步 提高，然而在优化工艺参数、提高轻油收率、加强低温热利用、降低能耗等方面仍需要 继续探讨，这些都是今后继续努力的方向。关键词：常减压蒸馏；夹点技术；扩能改造；新技术应用；规整填料Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｎｄ ＶａｃｕｕｍＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｏｆ Ｄａｇａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙＬｉ Ｃｈｅｎｇｘｉａｎｇ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） Ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｂｙ Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ Ｗａｎｇ ＣｏｎｇｇａｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｕｎｉｔ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ａｌｌ ｒｅｆｉｎｅｒｙ ｕｎｉｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｔｗｏｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｍａｋｅ●ｃｒｕｄｅ ｏｉｌｉｎｔｏ ｇａｓｏｌｉｎｅ，ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ，ＷａＸｏｉｌ，ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｉｌ ａｎｄＳＯ ｏｎ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｅａｃｈ ｒｅｆｉｎｅｒｙ ｐｕｔ ｉｔｓ ｂａｃｋ ｔｏ ｉｔｓ ｓｃａｌｅ，ｃａｒｒｉｅｓｏｎｅｘｐａｎｄｉｎｇｉｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｃａｌｅ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｅｅｋｓ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ，ｌｏｗ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｃａｌｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｓｔａｎｄｍａｘｉｍａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ．ａｎｄｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｔｈｅｖａｃｕｕｍ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ，ｗｈｉｃｈ ｉｎ Ｄａｇａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅＣｏｍｐａｎｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓｔｒｅｓｓ ｏｎｐｌａｎ，ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｓｅｔｐｌａｎｅ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｐｉｔａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄｏｎｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒ０１．ｂａｓｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｃａｌｅｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｔｈｅａｎｄｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｃｕｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｐａｒｔ ｉｎ ２００４，ｗｅｗａｎｔｔｏｅｘｐａｎｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｐａｒｔ’Ｓ ｓｃａｌｅ ａｎｄｍａｋｅｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔ，ｒｅｐｌａｃｅ ｓｏｍｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｎｄｐｕｍｐｓ，ＳＯ ｉｔＣａｎｅｎｄｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｎａｐｈｔｈｅｎｉｃ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｃｉｄ，ａｎｄ ｍａｋｅ ａｎｄｉｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ５ｓｅｔＭｔ／ａ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｓｏｍｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｈａｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅｉｎｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｔｔｌｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｒａｉｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌａｐ ａｓ ｗｅｌｌ Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇａｓｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ．ｊｏｂｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇ ｒｅｐａｉｒｅｄｃｙｃｌｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｖａｃｕｕｍ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ．Ｉｔ ａｌｓｏＣａｎｆｕｒｔｈｅｒｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｋｅｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ，ｂｕｔ ｗｅ ｎｅｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄ ｍａｋｅｍｏｒｅ ｅｆｆｏｒｔｓｏｎｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇｙｉｅｌｄ ｏｆｎａｐｈｔｈａ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ ｌｏａｄ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ―Ｖａｃｕｕｍ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ；Ｐｉｎｃｈ Ｐｏｉｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ’Ｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；Ｒｅｇｕｌａｒ Ｓｔｕｆｆｉｎｇ目录第一章 前言…………………………………………………………………………………１ １．１石油工业及炼油技术的发展…………………………………………………………。１１．１．１石油炼制工业在国民经济中的地位……………………………………………………………ｌ １．１．２石油炼制的主要产品……………………………………………………………………………２ １．１．３石油炼制工业的发展概况………………………………………………………………………２ １．１．４炼油技术发展趋势………………………………………………………………………………２１．２石油的加工方案…………………………………………………………………………２ １．３石油的常减压蒸馏………………………………………………………………………４■１．３．１精馏原理…………………………………………………………………………………………．４ １．３．２常减压强化蒸馏技术……………………………………………………………………………．５ １．３．３常压精馏塔的工艺特征…………………………………………………………………………６ １．３．４常压精馏塔操作条件的确定……………………………………………………………………７ １．３．５减压蒸馏塔的工艺特征…………………………………………………………………………８ １．３．６原油蒸馏的汽化段数……………………………………………………………………………９ １．３．７常减压蒸馏的换热流程………………………………………………………………………．１０１．４国内常减压蒸馏技术发展方向………………………………………………………１１ １．５国际常减压蒸馏技术新进展…………………………………………………………１ ｌ１．５．１节能技术…………………………………… １．５．２自动控制…………………………………… １．５．３电脱盐技术………………………………… １．５．４提高装置的操作周期……………………… １．５．５全填料干式减压蒸馏……………………… １．５．６转油线及进料分布器……………………… １．５．７设备革新……………………………………． １．５．８计算机的应用……………………………… １．５．９窄点技术的应用…………………………… １．５．１０石油石化行业的清洁生产………………．１．６研究目标、内容和拟解决的关键问题… 第二章大港石化公司常减压蒸馏装置概况．． ２．１原装置概况………………………………‘：ｋ２．１．１原装置简介………………………………… ２．１．２工艺原理…………………………………… ２．１．３存在的问题………………………………… ２．１．４本次改造内容………………………………２．２原料及产品………………………………２．２．１原料性质分析……………………………… ２．２．２产品性质……………………………………２．２．３装置物料平衡…………………………………………………………………………………．２３第三章 改造方案的确定及相关设备选型………………………………………………．．２４ ３．１改造方案………………………………………………………………………………．２４３．１．１初馏塔改造……………………………………………………………………………………．２４ ３．１．２常压炉改造……………………………………………………………………………………．２４ ３．１．３常压塔改造………………………………………………………………………………………２４ ３．１．４减压部分改造…………………………………………………………………………………．．２４ ３．１．５换热网络调整…………………………………………………………………………………一２６３．２工艺流程………………………………………………………………………………２７３．２．１换热及初馏部分流程…………………………………………………………………………．２７ ３．２．２常压部分流程…………………………………………………………………………………。２８ ３．２．３减压部分流程…………………………………………………………………………………．．２９３．３主要操作数据…………………………………………………………………………３０ ３．４扩能改造装置平面布置………………………………………………………………．３ １３．４．１概述……………………………………………………………………………………………………………………………３ １３．４．２装置平面布置方案……………………………………………………………………………．３ ｌ ３．４．３方案比较…………………………………………………………………………………………３２３．５主要设备选择…………………………………………………………………………．３３３．５．１塔类…………………………………………………………………………………………………………………………。３３ ３．５．２容器类…………………………………………………………………………………………．．３４ ３．５．３冷换类…………………………………………………………………………………………．３４ ３．５．４改造设备表……………………………………………………………………………………．３４３．６加热炉选型……………………………………………………………………………３６３．６．１概述……………………………………………………………………………………………………………………………３６ ３．６．２炉型选择……………………………………………… ３．６．３炉管设计……………………………………………… ３．６．４其他结构及部件的设计………………………………３．７自控系统改造……………………………………．．３．７．１自控部分改造原则…………………………………… ３．７．２自控部分改造方案…………………………………… －，３．７．３自控部分改造主要内容………………………………力 ｋ３．８工艺管道选材……………………………………．． 第四章常减压装置改造过程中引入的新技术……… ４．１高速电脱盐技术…………………………………．． ４．２初馏塔抽侧线技术………………………………．． ４．３多产柴油技术……………………………………。 ４．４转油线的改造………………………………………．．４．５规整填料的应用………………………………………………………………………４３ ４．６采用先进的塔内件……………………………………………………………………４４４．６．１进气分布器……………………………………………………………………………………．４５ ４．６．２气液分布器……………………………………………………………………………………。４５４．７减顶尾气技术…………………………………………………………………………。４７ ４．８变频泵的运用…………………………………………………………………………４７ ４．９在线腐蚀监测技术……………………………………………………………………．４８４．９．１在线腐蚀监测及其作用………………………………………………………………………．４８ ４．９．２在线腐蚀监测在大港石化公司的应用………………………………………………………一４８结论…………………………………………………………………………………………………………………………５ １ 参考文献……………………………………………………………………………………．．５２ 附录……………………………………………………………………………………………………………………。５４ 攻读硕士学位期间取得的学术成果………………………………………………………。６６致谢…………………………………………………………………………………………………………………………６７■“Ｌ中国，（ｉ油大学（华东）硕十学位论文第一章前言１．１石油工业及炼油技术的发展１．１．１石油炼制工业在国民经济中的地位 石油炼制工业是国民经济最重要的支柱产业之一，是提供能源，尤其是交通运输燃 料和有机化工原料的最重要的工业。据统计，全世界总能源需求的４０％以上依赖于石油 产品【ｌｌ，见表１．１和表１．２，汽车、飞机、轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石 油产品，有机化工原料主要也是来源于石油炼制工业，世界石油总产量的约１０％用于生 产有机化工原料。 据英国ＢＰ公司统计，２０世纪９０年代作为燃料的世界一次能源消费总量增长了 ８．８０％，除了煤炭消费量有所下降外，其它几种能源消费量均有所增长，增长最快的是天然气【ｚＪ。 表１－１世界最终能源构成比例表％ｐｌＴａｂｌｅ １－１ Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ表ｌ－２世界主要炼油大国的炼油能力及其石油储量和产量１４１Ｔａｂｌｅ １－２ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｉｌ ｎ瞎ｅｒＶｅｓ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｉｎ ｍａｉｎ ｃｏｕｎｔｒｙ国家或地区原油蒸馏能力１０６蚀储量１０５池产量１０６ｔ／ａ第～章前占１．１．２石油炼制的主要产品 １、燃料：如各种牌号的汽油、航空煤油、柴油、重质燃料油等。 ２、润滑油：如各种牌号的内燃机油、机械油等。 ３、有机化工原料：如生产乙烯的裂解原料、各种芳烃和烯烃等。 ４、工艺用油：如变压器油、电缆油、液压油等。 ５、沥青：如各种牌号的铺路沥青、建筑沥青、防腐沥青、特殊用途沥青等。 ６、蜡：如各种食用、药用、化妆品用、包装用的石蜡和地蜡。 ７、石油焦炭：如电极用焦、冶炼用焦、燃料焦。 １．１．３石油炼制工业的发展概况 １８２３年，第一座釜式蒸馏炼油厂；１８６０年，美国建立了原油分馏装置；２０世纪初， 内燃机的发明和汽车工业的发展，尤其是第一次世界大战对汽油的需求推动了炼油工业 的迅速发展；１９５８年，我国第一座现代化的炼油厂；２０世纪６０年代，大庆油田发现。 １．１．４炼油技术发展趋势 随着石油炼制工业的发展，各种炼油技术也得到了发展和完善。而随着社会的进步、 人民生活水平的提高以及石油能源的消耗，炼油技术逐渐向以下几个方面发展： ｌ、重质油轻质化 ２、环境保护 ３、原料的品种和数量上对炼油业提出更多的要求。 ４、计算机技术的应用对提高炼油技术水平的作用日益重要。１．２石油的加工方案为利用原油，需进行一次加工和二次加工，一次加工方法为常压蒸馏和减压蒸馏。 二次加工方法主要是化学方法，主要有催化裂化，催化重整，加氢裂化，热裂解，延时 焦化等。根据目的产品的不同，原油加工方案大体上可以分为三种基本类型： （１）燃料型：主要产品是用作燃料的石油产品。除了生产部分重油燃料油外，减 压馏分油和减压渣油通过各种轻质化过程转化为各种轻质燃料。燃料型原油加工方案见图１．１。（２）燃料一润滑油型：除了生产用作燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分 油和减压渣油还被用于生产各种润滑油产品。燃料一润滑油型原油加工方案见图１．２。（３）燃料―化工型：除了生产燃料产品外，还生产化工原料及化工产品。这种加 工方案体现了充分合理利用石油资源的要求，也是提高炼厂经济效益的重要途径，是石油加工的发展方向。燃料―化工型原油加工方案见图卜３。２原油图１－１胜利原油燃料的加工方案Ｆｉｇ １－１ Ｆｕｅｌｓ ｔｙｐｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓｈｅｎｇ Ｌｉｎ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ液化气芳烃（ＢＴ×）航空煤油馏分润滑油汽油柴油残杂润滑油 石油沥青 燃料油图１－２大庆原油的燃料―润滑油加工方案ｒｉｇ １－２Ｆｕｅｌｓ ｔｙｐｅ－ｌｕｂｏｉｌ ｔｙｐｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＤａＱｉｎｇｃｒｕｄｅ ｏｉｌ３第一章前言。一芳 －Ｉ催化！ 室整｜Ｌｚ＾工分 离ｈ――ｉ÷二豢 二！二ｒ世Ｉ―ｒ～常一Ｌｊｕ减 原油压蒸 馏、佃Ｊｌ由催化干气堪敬１ 匕仁～’――一直 一Ｉ‘叫解原料裂 减压 化气 体 分 馏渣 油 延 迟 焦化’ 一Ｉ噜“ｈ售蝰如Ｉｏｋ，田州”ｊ乱７ＩＲ甲１?ｌ柴油加氢精制 ｌ―Ｉ一柴址儿上。层蛙生ｄ 瑚，∞月”强１月，Ｐ１一’ｒ 一７Ｕ一撇图Ｉ－３燃料―化工型加工方案Ｆｉｇ Ｉ－３Ｆｕｅｂ ｔｙｐｅ－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ１．３石油的常减压蒸馏１．３．１精馏原理精馏是分离液相混合物的很有效的手副刀。图１．４是一连续式精馏塔，它有两段：进料段以上是精馏段，进料段以下是提馏段，因而是一个完全精馏塔。精馏塔内装有提 供汽、液两相接触的塔板或填料。塔顶送入轻组分浓度很高的液体，称为塔顶回流。通 常是把塔顶馏出物冷凝后，取其一部分作为塔顶回流，而其余部分作为塔顶产品。塔底 有再沸器，加热塔底流出的液体以产生一定量的气相回流，塔底气相回流是轻组分含量 很低而温度较高的蒸汽。由于塔顶回流和塔底气相回流的作用，沿着精馏塔高度建立了 两个梯度： ①温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐级下降。 ②浓度梯度，即气、液相物流的轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大。４中国石油大学（华东）硕上学位论文图１４精馏原理图Ｆｉｇ １－４Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｗ１．３．２常减压强化蒸馏技术 所谓工艺流程，就是一个生产装置的设备、机泵、工艺管线和控制仪表按 在联系而形成的有机组合。有时，为了简单明了起见，在图１．５中只列出主要 泵和主要的工艺管线，这就称为原理流程图【引。毫图ｌ－５常减压蒸馏原理流程图Ｆｉｇ １－５Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｌａｗ５第一章前言原油由输油泵打入换热器，与蒸馏产品换热得到预热，然后进入脱盐罐脱除盐和水 分，再经另一换热器与蒸馏产品换热。在加热炉升温至３７０℃后送入常压蒸馏塔，塔顶 馏出Ｃｌ～Ｃ４烷烃和低沸程的汽油馏分（亦称为石脑油），塔侧由上至下分别引出不同 沸程的馏分。汽提塔的作用是将各侧线产品中的轻馏分吹出，送回常压蒸馏塔中，以免 影响各馏分的性质（如轻柴油的闪点）。常压塔出来的石脑油含有Ｃ５＂－＂Ｃｌｏ烷烃和环烷 烃及少量轻芳烃，轻石脑油的沸程为３０＂－＇１５０℃，重石脑油的沸程为１５０＂－＇２２０℃，石脑 油是汽油和催化重整的原料。煤油沸程１７５～２７５℃，含Ｃ９＂－＇Ｃ１６烃类，煤油作喷气式飞 机和拖拉机的燃料。轻柴油沸程２００～３００℃，含Ｃ】５～Ｃ１８烃类。沸程更高一些的馏分 是重柴油，国外称之为瓦斯油。塔底流出的常压重油也称为拨项原油，沸点高于３５０℃， 其中大部分是瓦斯油和润滑油成分，但如果继续在常压下分离，则需将其加热至４００℃ 以上，这会导致重油馏分中大分子化合物发生分解和缩合反应，产生许多气体和焦炭， 降低油品产率和质量，结焦堵塞而缩短设备的生产周期。因此需要减压以降低沸点，才 能继续进行蒸馏。 常压重油经另一加热炉加热，温度限制在４００℃以下，然后进入减压蒸馏塔，由塔 顶真空系统造成负压，塔底压力８ｋＰａ，塔顶压力低于４ｋＰａ。通过减压蒸馏可以从常压 重油中蒸出正常沸点低于５５０℃的馏分，由减压塔不同高度塔板处可分别取出不同沸程 馏分油，其中减压柴油（亦称减压瓦斯油）的量很多。这些馏分油可制取润滑油，也可 作裂化原料。塔底减压渣油的正常沸点高于５５０℃，原油中大部分胶质、沥青质都留于 其中，有机硫化物、有机氮化物和有机金属化合物含量高。减压渣油可作化工原料、锅 炉燃料、焦化原料或经力Ｈ－ｒ：后生产高粘度润滑油和沥青。 １．３．３常压精馏塔的工艺特征 １、复合塔 原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四五种产品。按 照一般的多元精馏办法，需要有Ｎ．１个精馏塔才能把原料分割成Ｎ个产品。当要分成五 种产品时就需要四个精馏塔串联或采用其他方式排列。而常压塔实际上等于把几个简单 精馏塔重叠起来，它的精馏段相当于原来四个简单塔的四个精馏段组合而成，而其下段 则相当于塔的提馏段。这样的塔称为复合塔或复杂塔。 ２、汽提塔和汽提段 在常压塔的外侧，为侧线产品设汽提塔，在汽提塔底部吹入少量过热水蒸气以降低 侧线产品的油气分压，使混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。侧线汽提用的过热６中国石油人学（华东）硕Ｌ学位论文水蒸气量通常为侧线产品的２％～３％（质量分数）。各侧线产品的汽提塔常常重叠起来， 但相互之间是隔开的。 在有些情况下，侧线的汽提塔不采用水蒸气而仍象正规的提馏段那样采用再沸器。 这种做法是基于以下几点考虑： ①侧线油品汽提时，产品中会溶解微量水分，对有些要求低凝点或低冰点的产品如 航空煤油可能使冰点升高。采用再沸提馏可避免此弊病。 ②汽提用水蒸气的质量分数虽小，但水的相对分子质量比煤油、柴油低数十倍，因 而体积流量相当大，增大了塔内的汽相负荷。采用再沸提馏代替水蒸气汽提有利于提高 常压塔的处理能力。 ③水蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸提馏有利于降低塔顶冷凝器的负荷。 ④采用再沸提馏有助于减少装置的含油污水量。 常压塔进料汽化段中未汽化的油料流向塔底，这部分油料中还含有相当多的＜３５０℃ 轻馏分。塔底吹入的过热水蒸气的质量分数一般为２％＂－－－４％。常压塔底不可能用再沸器 代替水蒸气汽提，因为常压塔底温度一般在３５０。Ｃ左右。由上述可见，常压塔不是一个 完全精馏塔，它不具备真正的提馏段。 ３、全塔热平衡 由于常压塔塔底不用再沸器，它的热量来源几乎完全取决于经加热炉加热的进料。 汽提水蒸气（一般约４５０。Ｃ）虽也带入一些热量，但由于只放出部分显热，而且水蒸气 量不大，因而这部分热量是不大的。 ４、恒分子回流的假定完全不适用 １．３．４常压精馏塔操作条件的确定 １、操作压力 原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制于塔顶产品接受罐的温度下的塔顶产 品的泡点压力。常压塔顶产品通常是汽油馏分或重整原料，当用水作为冷却介质时，塔 顶产品冷至４０℃左右，产品接受罐（在不使用二级冷凝冷却流程时也就是回流罐）在 Ｏ．１～０．２５ＭＰａ的压力操作时，塔顶产品能基本上全部冷凝，不凝气很少。为了克服塔顶 馏出物流经管线和设备的流动阻力，常压塔顶的压力应稍高于产品接受罐的压力，或者 说稍高于常压。 在确定塔顶产品接受罐或回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流经管线、管件和 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７第一章前言（包括连接管线在内）的压降一般约为Ｏ．０２ＭＰａ，使用空冷器时的压降可能稍低些。国 内多数常压塔的塔顶操作压力大约在０．１３＂－－＇０．１６ＭＰａ之间。 ２、操作温度 确定精馏塔的各部位的操作压力后，就可以求定各点的操作温度。 从理论上说，在稳定操作的情况下，可以将精馏塔内离开任一块塔板或汽化段的气、 液两相都看成处于相平衡状态。因此，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。虽然在实际上由于塔板上的气、液两相常常未能完全达到相平衡 状态而使实际的气相温度稍偏高或液相的温度稍偏低，但是在设计计算中都是按上述的 理论假设来计算各点的温度。 ３、汽提水蒸气用量 石油精馏塔的汽提蒸汽一般都是用温度为４００＂－－＇４５０＂Ｃ的过热水蒸气（压力约为 ０．３ＭＰａ），用过热蒸汽的主要原因是防止冷凝水带入塔内。侧线产品汽提的目的主要是 驱除其中的低沸组分，从而提高产品的闪点和改善分馏精确度；常压塔底汽提主要是为 了降低塔底重油中３５０℃以前馏分的含量以提高直馏轻质油品的收率，同时也减轻了减 压塔的负荷，减压塔底汽提的目的则主要是降低汽化段的油气分压，从而在所能达到的 最高温度和真空度之下尽量提高减压塔的拔出率。 汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，近年来，由于对节能问题的重 视，在可能的条件下，倾向于减少汽提蒸汽的用量。 １．３．５减压蒸馏塔的工艺特征 原油中的３５０℃以上的高沸点馏分是馏分润滑油和催化裂化、加氢裂化的原料，但的抽真空系统。（１）降低从 （２）降低塔中国石油人学（华东）硕Ｌ学位论文（３）一般的减压塔塔底汽提蒸汽用量比常压塔大，其主要目的是降低汽化段中的 油气分压。当汽化段的真空度比较低时，要求塔底汽提蒸汽量较大 （４）减压塔汽化段温度并不是常压重油在减压蒸馏系统中所经受的最高温度，此 最高温度的部位是在减压炉出口。为了避免油品分解，对减压炉出口温度要加以限制， 在生产润滑油时不得超过３９５＂Ｃ，在生产裂化原料时不超过４００～，４２０。Ｃ，同时在高温炉 管内采用较高的油汽流速以减少停留时间。如果减压炉到减压塔的转油线的压降过大， 则炉出口压力高，使该处的汽化率降低而造成重油在减压塔汽化段中由于热量不足而不 能充分汽化，从而降低了减压塔的拔出率。降低转油线压降的办法是降低转油线中的油 气流速，近年来转油线多采用低流速。在减压炉出口之后，油气先经一段不长的转油线 过渡段后进入低速段，在低速段采用的流速约为３５～５０ｍ／ｓ，国内则多采用较低值。 （５）缩短渣油在减压塔内的停留时间。塔底减压渣油是最重的物料，如果在高温 下停留时间过长，则其分解、缩合等反应会进行得比较显著。其结果，一方面生成较多 的不凝气使减压塔的真空度下降；另一方面会造成塔内结焦。因此，减压塔底部的直径 常常缩小以缩短渣油在塔内的停留时间。例如一座直径为６．４米的减压塔，其气提段的 直径只有３．２米。此外，有的减压塔还在塔底打入急冷油以降低塔底温度，减少渣油分 解、结焦的倾向。 ２、减压蒸馏的抽真空系统 减压精馏塔的抽真空设备可以用蒸汽喷射器（也称蒸汽喷射泵或抽空器）或机械真 空泵。蒸汽喷射器的结构简单，没有运转部件，使用可靠而无需动力机械，而且水蒸气 在炼厂中也是既安全又容易得到的。因此，炼油厂中的减压塔广泛地采用蒸汽喷射器来 产生真空。但是蒸汽喷射器的能量利用效率非常低，仅２％左右，其中末级蒸汽喷射器 的效率最低。机械真空泵的能量利用效率一般比蒸汽喷射器高８～１０倍，还能减少污水量。１．３．６原油蒸馏的汽化段数 在原油蒸馏流程中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数称为汽化段数。例如上面提到 的常压蒸馏或拔头蒸馏就是所谓的～段汽化，提到的常减压蒸馏是两段汽化。前者只有 一个常压塔，后者有常压塔和减压塔两个塔。也可以这样说，汽化段数和流程中的精馏 塔数是直接相关的。 在某些条件下，原油常压蒸馏也采用两段汽化流程。在这种流程中，在常压塔之前 再设置一个初馏塔（亦称预汽化塔）。原油经换热升温至一定温度（约２００＂－－＇２５０℃）即９第～章前言进入初馏塔，在初馏塔中分馏出原油中的最轻馏分（国内一般占原油的５％～ｌＯ％）， 由初馏塔底抽出的液相部分再经进～步换热和在加热炉中加热至规定的温度，例如约 ３７０℃，再进入常压塔。通常在初馏塔只取出一个塔顶产品，即轻汽油馏分或重整原料。 也有的初馏塔除塔顶产品外，还出～个侧线产品。如果蒸馏装置中还有减压蒸馏部分， 则此蒸馏流程即为三段汽化流程，即包括初馏塔、常压塔和减压塔。 常压蒸馏是否要采用两段汽化流程或双塔流程应根据具体条件对有关因素进行综 合分析后决定。在考虑的诸因素中，原油性质是主要因素。下面分别讨论几种可能导致 采用初馏塔的因素。 ｌ、原油的含砷量 ２、原油的轻馏分含量 ３、原油脱水效果 ４、原油的含硫量和含盐量 一般来说，设置初馏塔使工艺流程复杂、投资增加，而且从平衡汽化的角度来看， 在达到同样常压拔出率的条件下，常压炉的温度要适当提高。因此，在可能的条件下， 以不采用初馏塔为好。然而根据对国内炼厂的调查资料来看，不少炼厂的原油供应情况 变化很大，初馏塔对平稳操作、确保产品质量和收率，都起了很好的作用。因此，即使 不是加工大庆原油的炼厂，常常也采用初馏塔，对于这个问题，应当根据具体条件综合 分析其利弊，然后选择经济合理的流程。 １．３．７常减压蒸馏的换热流程 常减压蒸馏装置的能耗在炼厂全厂能耗中占有重要的比重，其燃料消耗约相当于加 工原油量的２％，为全厂消耗自用燃料量最大的生产装置，在原油蒸馏装置，原油升温 及部分汽化所需的热量很大，如果不通过换热回收部分热量，则此热量最终是通过产品 被冷却至出装置温度而被冷却水（或冷却空气）带走。如果是这样，则在全部所需热量 中就可以回收约４８％的热量。事实上，在某些蒸馏装置中，原油换热后的终温达３００。Ｃ 左右，热量的回收率达６０％以上。由此可见，换热流程的设计对炼厂节能有很重要的意 义。 由于馏出产品通过与原油换热降低了温度，从而也减少了冷却设备和冷却水用量， 不仅节约了电能，而且也减少了冷却水循环系统的负荷。由此可见，换热流程的正确设 计对装置的投资、钢材消耗量和操作费用（水、电、燃料耗量）有重要的影响。１０中国石油人学（华东）硕十学位论文１．４国内常减压蒸馏技术发展方向随着国内外炼油技术的发展，常减压蒸馏技术也日趋完善。目前，国内常减压蒸馏 技术发展主要有以下几个方向【９Ｊ。 ｌ、装置联合化，流程简单化，馏分优质化。简化蒸馏装置流程、实现炼厂装置大联 合是发展趋势。为了充分发挥装置大联合的经济优势，蒸馏装置将日趋简化。 在高效率下按照总体规划要求的流程简化，在优化方案方面反而变得更加复杂，要 将过去蒸馏装置自成一体而改变成炼厂一体化生产装置中的一个组成部分。 ２、长周期运行是重要的经济技术指标。常减压装置的运行周期对炼厂的成本具有重 要的影响。随着炼厂规模化经营，长周期的运行对炼厂的影响更为显著。要求从工艺、 设备、管线、选材、操作各个方面系统考虑，形成长周期运行的条件。国外世界级炼厂蒸馏装置运行周期已达到３旺５３个月。３、加工含硫、轻质原油及含酸原油是目前重要的课题。根据《世界石油工业》杂志 报道，２００２年１月日世界原油探明可采储约１４１３．０９亿吨，其中６６．４６％分布在中东产 油国，而中东主要产油国原油硫含量一般都比较高【ｌｏｌ，含硫轻质原油还在大量增加，因 此，加工含硫或含硫轻质原油将是今后几年我国蒸馏装置的重要课题。预计含酸原油加 工今后将有较大幅度增加，应早作研究。 ４、减少加工损失是提高常减压水平的主要方面。 ５、为催化裂化、加氢裂化、重油加工和化工（化纤）生产提供优质原料。 ６、采用新技术综合优化将是进一步提高常减压装置水平的重要途径。主要要优化工 艺流程、优选脱盐脱水技术、优选塔内部件和在炼厂约束条件下综合利用装置的能量（蒸 汽发生器的运用和低温热的利用），以及开发进一步降低加工能耗和提高拔出率的新技术。７、经济技术指标是衡量装置水平的根本。随着市场经济的发展，工艺装置的技术经 济指标是衡量装置水平的根本，这已经成为炼油工作者的共识。蒸馏装置要在炼厂优化 的总约束条件下进行全面的技术经济分析，选择最经济合理的工艺方案、技术水平、技 术指标，从而为炼厂获得最大的眼前和长远的经济效益。１．５国际常减压蒸馏技术新进展常减压蒸馏装置是一个工艺比较成熟的装置，技术进展大多是在工艺加工流程、设 备结构及优化操作等方面。从而在满足生产方案、产品质量的前提下获得高拔出率，低 能耗的效果。国际常减压蒸馏比较大的技术进展有以下几个方面１１１Ｊ：１１第一章前苦１．５．１节能技术 在节能方面，国际上普遍采用原油闪蒸（初馏）流程、窄点技术优化换热流程、提 高换热终温、计算机优化塔中段回流取热等技术。 １．５．２自动控制 在自动控制方面国际上原油蒸馏装置已将采用先进控制作为深入节能、提高质量和 增加收率的有力措施。 １．５．３电脱盐技术金属在原油中的存在形态主要有两类：一类是油溶性的金属化合物或有机盐类，他们以溶解状态存在于原油中；另一部分是水溶性的碱金属或碱土金属盐类，主要溶解在 水中以乳化物的形态存在１１２Ｊ。这些盐和水的存在，不仅影响着装置的平稳运行和能耗， 而且还会给设备腐蚀、产品质量以及下游的生产优化带来严重的危害。 在电脱盐技术方面，美国的ＮＡＴＣＯ公司的电动态脱盐工艺，ＨＯＷ．Ｂａｋｅｒ公司和 Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ公司的重质油脱盐工艺都很好地解决了各种原油的深度脱盐问题。高速电脱盐 是现代炼油行业通常所采取的脱盐工艺，国外文献介绍电脱盐罐内水滴的电场临界梯度中国石油人学（华东）硕上学位论文只要不是常压塔等主要系统发生损坏，装置可以做到不停工检修。例如，对易发生 损坏的换热系统，可以利用旁路将损坏的换热器切出检修，其热负荷可有其它换热器、 冷却器或加热炉分担。对热负荷较大的中段回流换热器，其热负荷可通过调整中段回流 取热比例解决，必要时可适当降低操作负荷。 １．５．５全填料干式减压蒸馏 该工艺流程是国外７０年代逐渐发展起来的，其特点是在塔内和炉内不注入水蒸气， 通过塔顶采用的三级抽空冷凝冷却系统，使减压塔的进料段和减压炉出口获得较高的真 空度，在较低的操作温度下完成相同的拔出率。减压塔内件采用了处理能力高、压力降 小、传质传热效率高的新型、高效金属填料及相应的液体分布器，有利于提高减压馏分 油的收率并降低了装置的能耗。对于生产润滑油组分的减压塔，采用干式减压蒸馏，由 于减压炉出口炉温的降低，使润滑油组分质量得到改善。 １．５．６转油线及进料分布器 与全填料干式减压蒸馏相适应，发展了大直径低速转油线及新式结构的减压塔进料 分布器。采用大直径低速转油线的目的在于进一步降低减压炉出口压力，以获得较高的 减压馏分油收率或较低的减压炉出口温度；采用新式结构的减压塔进料分布器主要目的 在于提高减压塔进料段的汽液分离效果，减少上升气体的雾沫夹带量，同时有利于上升 气体的均匀分布，提高填料的传质传热效果，改善产品质量。 １．５．７设备革新 各种汽液传质内件的开发和应用，近十年来有了长足的发展，各种高效散堆填料、 规整填料及相应的汽、液分布系统，各种高通量、高弹性的塔板相继问世，并很快得到 广泛应用。 同时，随着新结构传热元件的研制开发，各种新式结构的高效换热器、冷凝冷却器 及空冷器也取得了很大发展。加热炉中热管技术等的采用，使加热炉的热效率提高到９０％以上。１．５．８计算机的应用 随着计算机很业的发展，常减压蒸馏装置普遍采用了计算机优化控制和管理，提高 了装置的生产操作水平及管理水平，在提高产品收率及产品质量、降低装置能量消耗等 方面，起到了很大作用。１３第一章前言９０年代，我国在推广使用计算控制系统（ＤＣＳ）情况下，一些炼油企业已开始建立 计算机信息网络。目前，国内外大中型炼油企业都已采用计算控制系统（ＤＣＳ）来管理堆声ｆ１５?ｌ ６】 ―ＬＪｏ１．５．９窄点技术的应用 自７０年代英国学者Ｂ．Ｌｉｎｎｈｏｆｆ［１７Ｊ等人提出窄点技术（Ｐｉｎｃｈ ｐｏｉｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）以来， 这一技术被迅速应用到炼油厂及石油化工厂的能量回收系统，特别是应用于常减压蒸馏 装置的能量利用分析、换热网络优化设计，取得了很大的成就。 １．５．１０石油石化行业的清洁生产 目前，石油石化行业已经认识到清洁生产对企业、对社会的重要性，并作料大量的 卓有成效的工作，但工业废弃物的绝对量还是很大，能耗、成本还有下降的可能。由此 可见，推行清洁生产已成为企业发展的必然趋势，通过清洁生产可以减少末端治理的负担，创１．６研本大处理工原油状。通 分进行 面的选 存在的 能耗的 拟（ （中困石油人学（华东）硕ｉ：学位论文第二章２．１原装置概况２．１．１原装置简介大港石化公司常减压蒸馏装置概况大港石化分公司常压蒸馏装置最初设计公称能力为１５０万吨／年，于２０００年经过 改造，生产能力达到２５０万吨／年，２００４年由中油华东设计院再次改造新更换设备， 利用原常压塔、常压炉生产能力为４５０万吨／年并新增配套５００万吨／年减压蒸馏装置， 其中减压装置改造为３２５ｘ１０４ｔ／ａ。主要加工原油为大港高凝原油和海洋原油。减压蒸 馏采用深拔技术，减压塔选用全填料内件，采用先进的液体分布器。生产方式按照干 式操作考虑，可以转成微湿式操作，减压塔顶系统采用三级抽空系统。增压器和一级 抽空器采用传统的蒸汽抽空方式，二级采用机械抽空系统和蒸汽抽空系统相互备用。 加工原油为９０％大港高凝原油、１０％海洋原油。为燃料型常减压装置ｆ１９１。 ２．１．２工艺原理 常减压蒸馏是原油加工的第一道工序。本装置是根据原油中各组份的沸点（挥发 度）不同用加热的方法从原油中分离出各种石油馏份。其中常压蒸馏馏出低沸点的汽 油、柴油等组份，而沸点较高的蜡油、渣油等组份留在未被分出的液相中。将常压渣 油经过加热后，送入减压蒸馏系统，使常压渣油在避免裂解的较低温度下进行分馏， 分离出馏份油等二次加工原料，剩下减压渣油作为延迟焦化装置原料。 ２．１．３存在的问题 原改造设计中常压塔、常压炉、及部分大型机泵就地利旧改造，最大处理能力达 到４５０万ｎ－ｑ，／年。大部分机泵及设备不能满足５００万吨／年生产能力，因本次改造加工 原油酸值升高，原常压塔、常压炉及部分管道、设备等材质也不能满足防腐要求。 ２．１．４本次改造内容 本次改造是在２００４年对减压部分扩能改造基础上进行的，更换部分常压部分的设 备和管道，使其满足原油耐环烷酸腐蚀的要求并使装置处理量达到５００万吨／年。２．２原料及产品２．２．１原料性质分析 ｌ、装置规模和年操作时数 本次改造加工大港高凝原油和海洋原油的混合原油。装置规模：年加工大港混合１５第－二章大港石化公司常减压蒸馏装置概况原油４５０ｘ１０４ｔ，海洋原油５０ｘ１０４ｔ，共计５００ｘ１０４池；年操作时数：８４００小时。２、装置组成 常减压蒸馏装置包括原油电脱盐、初馏部分、常压蒸馏部分、减压蒸馏部分。 ３、原料及辅助材料 装置改造后加工原油按９０％大港混合原油和１０％海洋原油考虑。大港高凝原油属于低硫中间一石蜡基含酸原油㈣，海洋原油硫含量为０．３２％，按硫含量及关键馏分分类法【２１１，此油属于低硫环烷基原油，酸值较高。原油一般性质见表２．１，两种原油的窄 馏分收率及性质见表２．２、表２．３。表２－１原油一般性质表＂Ｉｒａｂｌｅ ２．１ Ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒ１６中国石油大学（华东）硕｝．学位论文表２－２大港混合原油窄馏分收率及性质Ｔａｂｌｅ ２－２ Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｃｌｏｓｅ ｃｕｔ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄａ Ｇａｎｇ ｍｉｘ Ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ沸譬围每筹淼率。２锻０＂Ｃ，２０运动。Ｃｋｇ／ｍ’４糨０。Ｃ ｍ㈣ｍ２／℃ｓ繁鬻ｍｇ酸度ＫＯＨ馆／１００’ｍＬ蓄萎相薹指℃（ｍｇＫＯＨ／ｇ）１０．０ ＫＢＭＣｌ初馏点．８０８０．１ ００ １００－１２０ １２０―１４０ １４０．１６０ １６０．１ ８０ ｌ ８０．２００ ２００―２２５ ２２５．２５０ ２５０．２７５ ２７５．３０００．５４ Ｏ．８６ １．０７ １．３７ １．５０ １．５７ １．６５０．５４ １．４０６９６．５ ７２４．３８．２０ ５．７９ １．４４ １．９８ ｌ－３９ ４．４２ ２．０４９ １．４８３ ＜－５０ ６２．２ ６４．４ ６７．４ ７４．０ ５．３５ ７．５４ １４．４ ２５．４ ３９．３ ４６．２ １１．６６ １１．６５ １１．６７ １１．８２ １１．８９ １２．０５ １２．１４ １２．２２ １２．３５ １２．１８ ３１．５４ ３３．６４ ３４．９７ ３１．６３ ３１．５２ ２８．５５ ２７．５９ ２７．０１ ２５．０２ ３３．４９２．４７―－ ３．８４ ５．３３ ６．９０ ７５５．７ ７７０．０ ７８３．６８．５５ｌ Ｏ．６３ １３．４６ １ ６．５ １ ２０．３０ ２１．４ｌ８０５．０８ ｌ ５．２ ８３０．１ ８４２．３ ８４３．８ ８５１．５２．０８ ２．８３２．７９２ １．９１３ ４．０３７ ２．６０５ ５．９２２ ３．６１０ ７．７９８ ４．４８ｌ １１．４７ ６．１２７ ７．６５９ １０．８４ ２．２５８４０．２５ ．１２ ＿６ ＋７ ＋１５３．０５ ３．７９ １．１１３００．３２５ ３２５．３５０ ３５０．３７５ ３７５．３９５ ３９５－４２５ ４２５－４５０ ４５０－４８０ ４８０．５００７６．６８２．４３．９２４．７８２５．３３３０．１ ｌ ３３．２７８５２．４８５７．０ ８６０．８ ８６３．０ ８８６．７ ９０７．２ ９０６．１ ９５０．８（０．６５５） （ｏ．８５８） （０．９３４） （ｏ．９６９） （Ｏ．９２８） （１．１７）３．１６ ５．８３ ３．３５ ｌ ０．０２ ５．３０ ４ １．５２２．８０６＋２６３９．１０ ４２．４５ ５２．４６ ５７．７６ ９９．２８１４．６０ ３．４４８＋３３凝 凝 凝６．１８８＋３９ ８．９７７＋４４ １３．２１＋５０１２．０６１２．２１４０．６５３７．９７＞５００第二章人港白化公。ｄ常减压蒸馏装置概况表２－３海洋原油窄馏分收率及性质Ｔａｂｌｅ ２－３ Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｃｌｏｓｅ ｃｕｔ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆｏｃｅａｎＣｒｕｄｅ ｏｉｌ沸畜范愁豁’徽敝围（赢）（ｋｇ／ｍ３）（℃）１／ＨＯＫｇｍ（）Ｃ。００ ００ｍＬ）（ｍｇＫＯＨ／ｇ） （ｍｍ２／ｓ）触黧Ｕ篙萎因数＞５６０１００．０中国石油人学（华东）硕士：学位论文原料及辅助材料数量见表２．４表２―４原料及辅助材料数量表，ＩＩａｂＩｅ ２－４Ｖｒｏｉｕｍｅ ｏｆｌａｗ ｍａｔｅｒｉａｉ ａｎｄ ｓｕｂ ｍａｔｅｒｉａｌ４、产品及副产品 （１）产品方案及产品质量控制指标见表２．５。表２－５产品方案及产品质量控制指标 产品名称 控制指标备 注１９第二章大港石化公司常减Ｊ长蒸馏装置概况折射率，ｎＤ２０１．４６７７ ５８．９密度（２０＂Ｃ），ｋｇ／ｍ３ 凝点，℃闪点，℃８３９．９ ―８９５ ７２．８柴油指数 十六烷值 馏程，℃ 初馏点１０％ ３０％ ５０％ ７０％ ９０％５３苯胺点，℃ 水溶性酸碱 酸度，ｍｇＫＯＨ／１ ００ｍＬ 腐蚀（５０℃，３ｈ，铜片）２１０ ２３４ ２５４ ２６６ ２９８ ３１９ ３２９中性２１．５４ｌａ ７６氮，｝Ｌ晚运动粘度，ｍｍ２／ｓ２０℃ ４０℃５．１６０ ３．２１０终馏点表２－８蜡油馏分性质Ｔａｂｌｅ ２－８ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｈｙｄｒｏｗａｘ ｆｒａｃｔｉｏｎ分析项目 密度（２０＂Ｃ），ｋｇ／ｍ３ 运动粘度，ｍｍ２／ｓ４０℃ １００。Ｃ３５。．－一５０００ｃ８９０．５荛霎雾是，ｍ％兀系万们，ｍ％ 金属元素３５０～５００＂Ｃ硫０．０８ 氮０．０７５１蜡析出６．０６５ ＋３８镍，ｐ魄０．３２馏程，℃ 初馏点２％ ３７３ ３９１凝点，℃残炭，ｍ％０．０２６ 折射率 特性因数 相关指数结构族组成ＣＰ％ ＣＮ％ ５８．７８２７．８７ １．４７６２１２．０６ ３６．５６１０％４００ ３０％４１２ ５０％４３４ ７０％４５６ ９０％４７２ ９５％４８４ＣＡ％ＲＴＲＮ ＲＡ１３．３５ ２．１６１．５９２．１６２０中围石油人学（华东）硕上学位论文表２－９重油馏分性质Ｔａｂｌｅ ２－９ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｏｉｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ分析项目＞３５。℃ ９２９．４＞５。。℃ ９５８．６荛霎棼县，ｍ％氮＞３５０℃＞５００℃密度（２０。Ｃ），ｋｇ／ｍ３ 运动粘度，ｍｍ２／ｓ８０４Ｃ １００℃硫０．２２０．３２１２５．１? ５５．７０ ＋３５ ８．１０１５８２５０３．１金属含量，ｐ眈铁 镍７．９ ５０．８ １２．６ ８９．０ ０．７２２．０凝点，℃‘ 残炭，ｍ％四组分，ｍ％＋３６１４．０８铜０．２４ 钙１２．５饱和烃 芳烃 胶质＋沥青质４９．８０３０．１０ ２９．９２ ３９．９８２３．４２ ２６．７８２．２．２产品性质 ｌ、产品组成 装置的主要产品为燃料气、石脑油、柴油、减压馏分油、减压渣油等。 石脑油（初馏点～１ ８０℃），作为催化重整装置的原料； 柴油（１８０～３５０℃）馏分，精制后作为柴油调和组分； 减压馏分油（３５０℃～５２５℃），作为催化裂化装置的原料。 ２、产品性质和切割方案 根据原油评价报告，大港高凝原油的柴油十六烷指数为５７．Ｏ，海洋原油的柴油十六 烷指数为３２．０，按９０％大港高凝原油和１０％海洋原油的混合原油的柴油十六烷指数为 ４９．５。满足柴油馏份出厂的十六烷值要求（国家标准：柴油十六烷指数不小于４９）。 具体切割方案见表２．１０。２１第一二章大港石化公司常减乐蒸馏装置概况表２，ｌＯ产品切割方案Ｔａｂｅｌ ２―１０ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ初顶油Ｄ８６ＬＶＣ常顶油常一线常二线常三线减一线减二线减二线Ｏ％４７ ５％１０％７２７３１０１１４２ １６６ １７６ １８７ １９６２０６２０４ ２２８ ２３８２４９２６１ ２８８ ２９９ ３１２３２２２４９ ２９７ ３１８ ３４２３５５３６０ ３８６ ３９７ ４１３４２５４０４４３８ ４５２ ４７３ ４８８５０７８３ １０２１０９ｌ １３３０％５０％１２６１３７２５８７０％９０％１２３ １４２ １５５ １６８ ７３９．６１０１．４１４７２６７３３５ ３５９３６４３６８ ３８６４００４４０４６７１５８ １７０１８２２１９２８１５３７９５％ １００％２３０ ２４０ ６９１．９ １５２Ｏ．８ｌ２９２ ３０３ ６５８ ２０６．７ ０．８２１２４８９ ５１ｌ７２４５５７ ５７８７２１３８６ ６４３ ２７８．７ ０．８４１２．２４１４密度，ｋｇ／ｍ３ 相对分子质量 相对密度 特性因数７５７．３１ １３．６７４６ ３０９．４０．８５４１３ Ｏ．８９ １２．１５０５Ｏ．７６ １１．６０．７８ １１．６Ｏ．９２１２．１１１．７１２．２２２中国石油人学（华东）硕：ｉｊ学位论文２．２．３装置物料平衡 装置物料平衡见表２一１１。表２．１ｌ装置物料平衡表Ｔａｂｌｅ ２．１１ＭａｔｅｒｉａＩ 流ｔ／｝Ｉｂａｌａｎｏｅ序号 一ｌ，＇物料名称 入方 大港混合原油 海洋原油 合计出方收率％ｗ／ｗ量ｔ／ｄ１０４ｔ／ａ ４５０．００备注９０．ｏｏ １０．００ １００．００５３５．７ｌ ５９．５２ ５９５．２３１２８５７．ｏｏ １ ４２８．００ １４２８５．００５０．００５００．００干气２０．２２ ６．５０ ４．６９ ７．６２ ６．７９８．８０１．３１ ３８．６９ ２７．９２ ４５．３６４０．４２３１．４３ ９２８．５６ ６６９．９９１ ０８８．５６ ９６９．９９１．１０ ３２．５０ ２３．４５ ３８．１０ ３３．９５４４．００石脑油 常一线油 常二线油 常三线油 常压渣油 减顶气 减顶油 减一线油 减二线油 减三线油 减压渣油损失去精制去柴油精制３ ４ ５７去柴油精制 去柴油精制 去催化裂化 燃料去柴油精制５２．３８ ０．４８ １．７９４７．６２１２５７．１３ １１．４３ ４２．８６ｌ １４２．８４８ ９ Ｋ１１ １２ ｌ３Ｏ．０８ ０．３０ ８．００ １５．００ １６．９４ ２４．９８ Ｏ．０８１ ００．０００．４０１．５０４０．００去蜡油加氢裂化或柴 油精制 去蜡油加氢裂化 去催化裂化 去延迟焦化８９．２８ １００．８３ １ ４８．６９ ０．４８ ５９５．２３２１４２．８３ ２４１９．９７ ３５６８．５２１１．４３ １ ４２８５．７５．００ ８４．７０１ ２４．９０１４Ｏ．４０ ５００．００合计注：以上数据根据大港石化分公司提供的高凝原油和海洋原油评价所作。从表２．１ｌ可以看出：装置轻油收率为２５．６０％，其中汽油收率为６．５０％，柴油收率 为１９．１０％；总的拔出率为７５．０２％，其中减压蜡油收率为３９．９４％。第三章改造方案的确定及相关设备选型第三章改造方案的确定及相关设备选型本次改造产品方案不变，工艺流程不变，只对部分设备、管道进行改造以适应原油 酸值较高，腐蚀严重的要求，并使装置处理量达到５００万吨／年【２２１。３．１改造方案根据装置现况及所要实现的改造目标，主要装置进行如下改造： ３．１．１初馏塔改造 经运用ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ １０．０软件进行核算（见附录），现有的初馏塔塔径不能够满足 装置操作的要求，塔盘也不能满足分离要求，需更换，可以利旧，用原常压塔。将原条 阀塔板更换为河北工业大学的ＣＴＳＴ塔板；为减少初馏塔塔顶负荷在塔顶增加初顶回流。 ３．１．２常压炉改造 现有的常压炉设计负荷为３２．４３０ＭＷ，经运用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ１０．０软件进行核算（见附录），当装置加工能力达到４００万吨／年时，常压塔进料温度为３６０℃，低于设计值的 ３６５℃；当装置加工能力达到４５０万吨／年时，常压塔进料温度为３５４℃，显然常压炉热 负荷达不到要求。鉴此本次改造将新建常压炉一座，其设计负荷为４０．８７ＭＷ，使装置 加工能力提到５００万吨／年。３．１．３常压塔改造经运用ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ １０．０软件进行核算（见附录），现有的常压塔塔径不能满足提 量要求，本次改造更换常压塔。将原条阀塔板更换为河北工业大学的ＣＴＳＴ塔板；拆出 填料及液体分布器，新增降液板、受液盘、塔板支撑件，安装１８层ＣＴＳＴ塔板。 ３．１．４减压部分改造 经运用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ１０．０软件进行核算（见附录），减压部分不能够满足５００万吨／年加工任务的要求。减压部分已于２００４年改造完毕，处理能力达到为３２５ｘ１０４ｔ／ａ，能 满足装置扩能改造后的要求。ｌ、减压塔改造【２３Ｊ减压塔采用全填料，为提高拔出率并降低压降，实现深拔要求ｆ２４ｌ，进料段设高效气 液分布器。塔内设五段填料、五套液体分布器。根据各段的不同汽液负荷条件分别选用 不同性能的填料。其中由于隔栅填料与人字挡板相比气液分布较好，造价相差不大，故 减压塔提馏段选用隔栅填料，减压塔规格为由４６００／７４００／８２００／４２００ｘ４２２６５ｘ １ ８。 采用一段净洗、低液量分配均匀的槽式分布器，降低减压馏分油（ＶＧＯ）的残碳和 重金属含量，减少塔高【２鲷。进料口设置３６０。环形分配器，使上升气体均匀分布，减少雾 沫夹带。塔底设置急冷油线，控制塔底温度。减压塔顶设置２级蒸汽抽空器，ｌ级机械中国ｌｉ油人学（华东）硕．Ｌ－学位论文抽空器，使塔顶残压达到１５’＂２０ｍｍＨｇ，以满足深拔要求。 ２、减压炉改造 减压炉采用四管程，立管式圆筒炉，用炉管移位吸收减压转油线的热应力技术。采 用低速转油线减少转油线压降和温度，降低减压炉出１：３温度。采用ｌ根巾２０００ｍｍ低速 转油线。 ３、换热器及空冷器改造 对于油与油换热，根据换热器的具体条件适当采用强化传热技术，以提高换热器的 传热系数，降低换热器投资。减压塔顶抽空器后冷却器的选用，要求冷后温度低、压力 降低，以实现高真空，同时节省抽空蒸汽用量。减顶增压器后冷器选用湿式空冷器，在 夏季高温生产时，可以喷水冷凝减顶尾气，提高真空度。 ４、机泵改造 对减压部分新增机泵选用ＡＹ型油泵ｆ２６１，减顶机械真空泵采用Ｓｉｅｍｅｎｓ公司产的水 环真空泵。 ５、改造效果 ２００４年９月，大港石化公司对减压装置进行了改造，效果很好。减压改造后，现减 顶真空度高达０．０９８ＭＰａ（改造前为０．０９５ＭＰａ），产品精馏精度和能耗都有较大改善。 （１）产品精馏精度 减压改造后流程分析见表３．１，改造前后减压侧线油馏程之间的重叠情况见表３．２。表３－ｌ减压改造前后侧线油馏程比较１＂ａｂｅｌ ３－１ Ｓｉｄｅ ｓｔｒｅａｍ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｙ ｒｅｆｏｒｍ ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ注：改造前的数据为２００４年６月ｌ Ｌｊ收集的数据，改造后的数据为２００４年１１月９日收集的数据。２５第三章改造方案的确定及相关设备选型表３－２改造前后减压侧线油馏程之问的重叠情况Ｔａｂｌｅ ３－２Ｏｖｅｒｌａｐ ｏｆ ｃｕｔ ｐｏｉｎｔ ｂｙ ｒｅｆｏｒｍ ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ从表３．２可以看出减压改造后各侧线流程的重叠情况明显比改造前要好。 （２）能耗 减压装置改造前后的能耗比较见表３．３。表孓３改造前后的能耗比较Ｔａｂｌｅ ３－３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｂｙ ｒｅｆｏｒｍ ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ从表３．３可以看出：减压装置改造前２００３年常减压的能耗为９．６８ｋｇ?标油／ｔ，改造 后的能耗为９．０８ｋｇ?标油／ｔ，装置能耗降低０．６ｋｇ?标油／ｔ，节约成本效益相当可观。 ３．１．５换热网络调整 １、换热网络的调整常压蒸馏换热系统和减压蒸馏换热系统统一考虑，采用“窄点”技术㈣，优化设计，充分利用装置余热，使原油换热终温达到３００℃以上。本次改造方案考虑改造的工作量， 只对换热网络做局部调整，具体如下：第一，新增加一个台位的原油．初顶循换热器， 位置放置在原油一常二（二）Ｅ．１００４／２、３与原油．顶循Ｅ．１００１／１、２之间；第二，将原有 的原油．常一中Ｅ．１００３／１、２换热器放置在电脱盐出口；第三，将原油．常渣（－－）Ｅ．１００８／１、 ２和原油．减二中（－－）Ｅ．１２１３／３、４从初馏塔入口调整到初馏塔出口。２６中国石油大学（华东）硕ｌｊ学位论文２、调整效果调整后进一级电脱盐罐的原油温度为１２５℃，进初馏塔的脱后原油温度为２３０℃， 初底油进常压炉的温度为３０５℃。３．２工艺流程整个常减压蒸馏装置工艺流程分三个部分：换热及初馏部分、常压部分和减压部分。 ３．２．１换热及初馏部分流程 原油分为二路。一路与初顶循和常压侧线进行换热，另一路与减压侧线进行换热。 具体流程如下：原油４０。Ｃ自罐区用原油泵Ｐ．１００１／１、２、３抽送迸装置后分为二路，一 路先后与原油一常一线油换热器Ｅ一１００２，原油一常二线（二）换热器Ｅ一１００４／２、３， 原油．初顶循换热器Ｅ．１０２７／１、２，原油一常顶循换热器Ｅ一１００１／１、２，原油一常三线 （三）换热器Ｅ一１００６／４、５换至１３１℃与减压一路的换后原油混合至电脱盐部分；减 压一路先后与原油一减一及减顶循换热器Ｅ．１２０１／１－．４，原油一减二线（三）换热器 Ｅ．１２０２，原油一减渣（四）换热器Ｅ．１２０３／１、２换至１２９℃与常压一路的换后原油混合 至电脱盐罐进行脱盐。 原油脱盐后先与原油一常一中换热器Ｅ．１００３／１、２换热，然后再分为二路，一路与 常压侧线换热，先后经脱后原油一常三线（－－）换热器Ｅ一１００６／２、３，脱后原油一常二 线（一）换热器Ｅ一１００４／１，脱后原油一常渣（二）换热器Ｅ一１００８／３、４，脱后原油一常 二中换热器Ｅ－１００５／１．４，脱后原油一常三线（一）换热器Ｅ－１００６／１，脱后原油一常渣（一） 换热器Ｅ一１００８／３、４进行换热，温度升至２２８＊（２后与减压一路的换后原油混合后进入初 馏塔Ｃ．１００１；另一路与减压侧线换热，先后经脱后原油一减三线（三）换热器Ｅ．１２０４／１、 ２，脱后原油一减渣（三）换热器Ｅ．１２０５／１、２，脱后原油一减二线（二）换热器Ｅ．１２０６／１、 ２，脱后原油一减三线（二）换热器Ｅ．１２０８／１、２，脱后原油一减一中（－－）换热器Ｅ一１２１８／１、 ２，脱后原油一减二中（二）换热器Ｅ．１２１３／３、４进行换热，温度升至２３２℃与常压一路 的换后原油混合后进入初馏塔Ｃ．１００１。 初馏塔顶气相经初顶空冷器ＥＣ．１００５／１、２冷凝冷却至４０＊（２进初顶回流及产品罐 Ｄ一１００２分液，气相至常压炉烧掉，液相一部分作为回流返回初馏塔，另一部分与常顶 油合并作为重整料出装置；初顶循油从第２０板抽出，经初顶循泵Ｐ．１０２４／１、２提压与原２７第三章改造方案的确定及相关设备选型油换热，然后返回初馏塔的第２２板；初侧线油自第１６板抽出经初侧线油泵Ｐ．１０２３／１、２提压后送至常压塔Ｃ．１００２的一中返回线上，初底油经初底泵Ｐ．１００２／１、２升压后又分为二路进行换热，其中一路经初底油一常渣（一）换热器Ｅ一１００８／１、２，初底油一减二 线（一）换热器Ｅ．１２０９／１、２，初底油一减一中（一）换热器Ｅ．１２１９／１．４，初底油一减渣 （一）换热器Ｅ．１２１０／１．４换热至３０８℃；另～路经初底油一减二中（二）换热器Ｅ．１２１３／１、 ２，初底油一减渣（－－）换热器Ｅ．１２１１／１．４，初底油一减三线（一）换热器Ｅ．１２１２／１－４， 初底油一减二中（一）换热器Ｅ．１２１４／１、２换至３１０℃，两路混合后进入常压加热炉Ｆ．１００１。 ３．２．２常压部分流程 常压塔顶油气经常项空冷器（ＥＣ．１００２／１～４）冷凝冷却到４０。Ｃ进入常顶回流及产品 罐（Ｄ一１００３），由常项回流及产品泵（Ｐ．１００４／１、２）抽出一部分作为常顶回流打入常压 塔顶部， 其余部分作为重整原料或汽油原料送出装置。常顶回流及产品罐分出的不凝气经分液后（低压瓦斯）引至常压炉作燃料。 常压塔有四个侧线产品： 常一线由常压塔３４层板抽出经汽提塔（Ｃ．１００３）后再由常一线泵（Ｐ一１００６／１，２）抽出，经原油一常一换热器（Ｅ．１００２）、常一线冷却器（Ｅ一１０２１）冷却至４０℃作为柴油馏份去电精制装置进行进一步处理。 常二线由常压塔２１层板抽出经汽提塔（Ｃ．１００３）汽提后再由常二线泵（Ｐ．１００８）抽出，经脱后原油一常二（一）换热器（Ｅ．１００４／１）、原油一常二（－－）换热器（Ｅ．１００４／２）、常二线空冷器（ＥＣ．１００３）冷至６０℃后作为柴油馏份送出装置进行进一步处理。 常三线由常压塔第１１塔盘抽出至汽提塔（Ｃ．１００３）然后由常三线泵（Ｐ．１０１０／１、２）抽出，经脱后原油．常三（一）换热器（Ｅ．１００６／１）、脱后原油．常三（二）换热器（Ｅ＿１００６／２、３）、原油．常三（三）换热器（Ｅ．１００６／４、５）、常三空冷器（ＥＣ．１００４）冷至６０℃后作为 柴油馏份送出装置进一步处理。 常四线油自常压塔第１１塔盘抽出由常四线泵Ｐ．１０１１／１、２抽出升压送至减压塔第Ｖ 段填料上方。 常底油经常底泵升压后分为二路，一路直接至减压炉Ｆ．１２０１，另一路经脱后原油．常２８中国石油火学（华东）硕，｝：学位论文渣（一）换热器Ｅ．１００８／１、２，脱后原油－常渣（二）换热器Ｅ．１００８／３、４换热，再经常压渣油 水冷器Ｅ．１０２３／１、２、３冷却至９０℃，与减三线油混合后作为催化料送出装置。 常压塔设三个中段回流。塔顶循环回流由常顶循环回流泵（Ｐ．１００５／１、２）从常压塔第４４层塔板抽出，经原油一常顶循环回流换热器（Ｅ．１００１／１、，２）换至１１４＂Ｃ返回压塔第４６层板上。常一中回流由常一中泵（Ｐ．１００７）从常压塔第３０层板抽出，经原油～常一中换热器（Ｅ．１００３／１、２）换至１５３。Ｃ返回常压塔第３２层板上。常二中回流由常二中泵（Ｐ一１００９／１、２）从常压塔第１７层塔板抽出，经脱后原油一常二中换热器（Ｅ．１００５／１、２、３、４）换热至１８８℃返回常压塔第１９层板上。 ３．２．３减压部分流程 常底油在减压炉Ｆ．１２０１中加热至４０８。Ｃ经减压转油线至减压塔Ｃ．１２０１进行减压蒸 馏。 减顶油气７０。Ｃ，残压３０ｍｍＨｇ，经减顶一级抽空器ＥＪ．１２０１／１、２增压后，再经减顶一 级空冷器ＥＣ。１２０１／１、２冷凝冷却至４０。Ｃ，液相经大气腿流入减项分水罐Ｄ．１２０１，气相经 减顶二级抽空器ＥＪ．１２０２／１、２抽出至减顶二级空冷器ＥＣ．１２０２／１、２冷凝冷却，液相经 大气腿流入减顶分水罐Ｄ．１２０１，气相被减顶抽真空泵Ｐ．１２０８抽至减顶分水罐Ｄ．１２０１缓 冲后至减顶瓦斯分水罐Ｄ．１２０２分液，然后引至减压炉Ｆ．１２０１烧掉，也可直接排空，减顶 抽真空泵Ｐ．１２０８与减顶三级抽空器ＥＪ．１２０３／１、２及减顶三级空冷器ＥＣ．１２０４／１、２互为 备用；减顶分水罐内减顶油经减项油泵Ｐ．１２０１升压后并到减二线油出装置。减顶水由 减顶水泵Ｐ．１２０７／１、２抽出送出装置。 减一线油经减一线及减顶循泵Ｐ．１２０２／１、２自Ｃ．１２０１第１或ＩＩ段填料下集油箱抽出 升压，经原油．减一及减顶循换热器Ｅ．１２０１／１、２、３、４换热，再经减一及减顶循空冷器 ＥＣ．１２０３／１、２、３、４冷却至５５。Ｃ后分为两路：一路打回Ｃ．１２０１作为回流，一路作为柴油 调合组份或催化裂化原料出装置。 减二线油经减二线及减顶循泵Ｐ．１２０３／１、２自Ｃ．１２０１第１ＩＩ段填料下集油箱抽出升压 后经初底油一减二线（一）换热器Ｅ一１２０９／１、２，脱后原油．减二线（二）换热器Ｅ．１２０６／１、２， 原油．减二线（三）换热器Ｅ－１２０２／１、２、３、４换热，然后由减二线油水冷器Ｅ．１２０１ ５冷却第三章改造方案的确定及相关设备选型至８０℃作为催化原料出装置。减～中油经减一中泵Ｐ．１２０９／１、２自Ｃ―１２０１第１ＩＩ段填料下集油箱抽出升压经初底油．减一中（一）换热器Ｅ．１２１９／１、２、３、４，脱后原油一减一中（二）换热器Ｅ一１２１８／１、２换热至２１４℃打回Ｃ．１２０１。减三线油经减三线泵Ｐ．１２０４／１、２自ｐ１２０ｌ第Ⅳ段填料下集油箱抽出升压后，经初底油．减一线（一）换热器Ｅ．１２１２／１、２、３、４，脱后原油一减三线（二）换热器Ｅ．１２０８／１、２， 脱后原油．减三线（三）换热器Ｅ．１２０４／１、２换热至１５９。Ｃ再由减三线水冷器Ｅ．１２１６／１、２ 冷却至８０℃作为催化原料出装置。 减二中油经减二中泵Ｐ．１２１０／１、２自Ｃ．１２０１第Ⅳ段填料下集油箱抽出升压经初底油 ．减二中（一）换热器Ｅ．１２１４／１、２，初底油一减二中（－－）换热器Ｅ．１２１３／１、２，脱后原油 ．减二中（二）换热器Ｅ一１２１３／３、４换热至２５９。Ｃ打回Ｃ．１２０１。 过汽化油经过汽化油泵Ｐ．１２０６／１、２自Ｃ．１２０１第Ｖ段填料下集油箱抽出升压后分为 二路，一路合并到减三线泵出口，一路返回减压塔底。减压塔底渣油由减压渣油泵Ｐ．１２０５／１、２、３抽出，经初底油一减渣（一）换热器Ｅ一１２１０／１、２、３、４、初底油一减渣（二）换热器Ｅ－１２１１／１、２、３、４，脱后原油一减渣（三）换 热器Ｅ．１２０５／１、２，原油．减渣（四）换热器Ｅ．１２０３／１、２换热，然后分为二路，一路作为焦 化装置的热进料出装置，一路经减渣水冷器Ｅ．１２１７／１、２、３冷却至９５ ０Ｃ出装置。３．３主要操作数据主要技术操作条件见表３－４和３．５。表３―４加热炉主要操作数据１＂ａｂｅｌ ３－４Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｄａｔａ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ３０中国石油丈学（ｆ＃东）硕ｔ＝学位论文表３－５主要技术操作条件序号项目单位数值３．４扩能改造装置平面布置３．４．１概述 原装置设备平面常压部分和减压部分分别布置，常压侧线和减压侧线分开二路与原 油换热，换热器分别在常压部分框架和减压部分框架，常、减压两部分通过管桥连接。 根据原装置平面布置现状和装置周围用地情况，本次改造的设备平面布置提出四个 方案进行比较。 ３．４．２装置平面布置方案 （１）方案一：原常压部分的管桥、塔、常压炉、框架移到减压部分西侧空地内， 电脱盐和三注部分不动。常压炉布置在装置北侧，和减压炉集中布置，由于减压部分西 侧空地的位置比较紧张，框架跨数较少，部分空冷器布置在管桥，泵布置在管桥下面。 主控室和常压配电室不动。 本方案中除根据工艺要求更换的设备，其他设备和部分管线及阀门、管件等利旧。 原油埋地从南端进装置，产品的进出也是从装置南端。３１第二三章改造方案的确定及相关设备选型本方案平面改动大，施工量大，投资高，施工难度相对较小。需要工期长。同时根 据风向常压炉位置不如方案二中常压炉位置合理。 （２）方案－－－：基本同方案一，区别在于框架和管桥与方案二中的框架和管桥呈对 称布置。原常压部分的管桥、塔、常压炉、框架移到减压部分西侧空地内，电脱盐和三 注部分不动。常压炉布置在装置南侧，炉子位置从风向上讲比较合适，流程也合理。 本方案中除根据工艺要求更换的设备，其他设备和部分管线及阀门、管件等利旧。 原油和产品管线走向同方案一，进出也是从装置南端。 本方案平面改动大，施工量大，投资高，施工难度相对较小。需要工期长。 由于原油分二路（常压和减压）换热，换热后合并进电脱盐，脱后原油再分为二路 进行换热，方案一和方案二中的电脱盐罐位置不动，距离冷换框架的距离较远，因此这 两个方案就需要消耗更长的管线和更多地压力降损失来进行原油的换热，在平面上布置 上不紧凑，也不是很合理。（３）方案三：原常压炉拆除，在原位置新建；原初馏塔、常压汽提塔拆除，并在原塔区位置新更换常压塔和常压汽提塔，原常压塔移位作为初馏塔；部分更换的冷换设 备和机泵布置在原位置。主控室和常压配电室不动。 本方案平面改动小，大的改动为原常压炉需要拆除，常压炉基础也需要拆除新建； 塔区部分由于三个新塔的相对位置不变，因此也可考虑利旧原三个塔的地下部分加固， 地上基础部分拆除，新塔采用塔裙方式，简化了塔基础的地上部分；框架部分考虑加固。 本方案由于是在原位置拆除重建或加固，因此与前两个方案相比经济上也更加节省，但 本方案是在原装置基础上改造，因此也存在施工作业区域小，施工难度大等缺点。考虑 到塔与炉子的改造还涉及到土建施工的地下部分的基础的养护等原因，需要相对长的工 期做保证才能实现。 （４）方案四：更换常压炉布置在原常压炉南侧；更换常压塔布置在原初馏塔南侧， 更换常压汽提塔布置在原常压汽提塔南侧：原常压塔不动作为初馏塔。新建塔需要新做 基础，地上采用塔裙方式；框架部分考虑加固。主控室和常压配电室不动。 由于本方案是在不拆除旧装置的情况下新增设备，因此相对比较经济，同时新建设 备在不影响正常开工的情况下建设，突破了工期的限制；但是由于受到施工场地的限制， 施工难度相对较大。 ３．４．３方案比较 各方案综合比对结果如表３－６：３２中国石油大学（华东）硕十学位论文表３石各方案综合对比结果Ｔａｂｌｅ ３－６ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｒｏｇｒａｍ项目方案一方案二方案三 平面不动 （加同原基础）方案四 部分新建炉子在北侧 新建（包括基础）新建 包括 基础炉子在南侧 新建（包括基础） 新建（包括基础） 新建（包括基础） 新建（包括基础） 复杂初馏塔常压塔 压汽提利旧原常压塔，利旧原常压塔，（加固原基础）罂兰誓建‘加同原新建（包括基础） …一、。……７ 基础） 罂兰琴建（加固原新建（包括基础） ”。一、。…一～７ 基础）新建（包括基础）新建（包括基础） 简单 简单主设改情 要备造己常塔 常压炉新建／ｋ，Ｌ包括 基础新建（包括基础） 简单流程布置 平面布置操作费用 施工周期燃‰≯修燃ｆ嚣焉躲需隰嚣螽期影响，工期长修期影响，工期长 高 不受检修期影响要工期比较长 低 约４５天＝：裂“”””一”。低高不受检修期影响不受检修期影响工程费用投资由表３－６比较可以看出，方案四具有流程布置简单、操作费用低，平面布置和施工 周期不受检修期影响等优点，本文推荐采用方案四。３．５主要设备选择３．５．１塔类 （１）初馏塔 原初馏塔ｄｐ２６００ｘ２８４０２ｘ１２ｍｍ，不能满足装置操作要求，利旧原常压塔，规格为 巾３８００ｘ４１７３８ｘ１８ｍｍ。 （２）常压塔 原常压塔规格ｄｐ３８００×４１７３８ｘ１８ｍｍ，材质２０Ｒ，本次改造更换常压塔，规格为 ｄｐ５４００ｘ４８２００（切）ｍｌＴｌ，根据原油酸值，部分塔段材质改用耐酸腐蚀的２０Ｒ＋３１６Ｌ复合 钢板，部分内件材质用３１６Ｌ。 （３）常压汽提塔 原设计规格为由１２００×２３８００×１０／１２，本次改造更换常压汽提塔，规格为ｄｐ２０００ｘ２５４００ （切）ｎｌｌｎ，常二、三线简体材质采用２０Ｒ＋３１６Ｌ，内件材质用３１６Ｌ。 （４）减压塔 原减压塔的直径分为三段，规格为（Ｉ）５２００／（Ｉ）７４０００／（Ｉ）８２００／（Ｉ）４２００×４３０００ｍｍ。原塔 径可以满足改造后的要求，本次改造不做改动。减压塔的简体采用上段采用碳钢＋３０４ 复合板、下段采用碳钢＋３１６Ｌ复合板，减压塔填料采用３１６Ｌ。３３第三章改造方案的确定及相关设备选型３．５．２容器类 常顶回流及产品罐 原设计规格为巾２８００ｘ８７８２ｘ１２，本次改造更换，规格为ｄｐ４０００ｘ７２００ｍｍ。 ３．５．３冷换类 空冷器经核算，满足操作要求，但由于长期运行造成结垢，降低了空冷管束的传热 系数，建议根据实际情况更换部分空冷器。 根据装置平面常压部分和减压部分分开布置，同时结合对整个装置的能量分析和换 热网络的优化，为使其流程合理、简单、能耗少、投资省，本次改造的换热网络将常压 侧线和减压侧线分别与原油进行换热。根据核算结果和介质腐蚀情况，冷换设备共更换１０台。３．５．４改造设备表 设备改动情况见表３．７和表３．８。３４中国石油大学（华东）硕｝：学位论文第三章改造方案的确定及相关设备选型３．６加热炉选型３．６．１概述 大港石化分公司５００万吨／年常减压改造工程，５００万吨／年常减压蒸馏装置的常压 炉，根据工艺流程需要，热负荷为５０ＭＷ，设计热效率９２％，考虑管内介质为高酸及原 有由２５０万吨／年改为４５０万吨／年的常压圆筒炉热负荷不满足５０ＭＷ的因素，本次改造 常压炉为新建。方案一为箱式炉，方案二为圆筒炉。 ３．６．２炉型选择 （１）辐射室 方案一为箱式炉。该炉型为１个辐射室，中间辐射排管将辐射室分隔为２个辐射单 元。中间辐射管为双排双面辐射，附墙炉管为单排单面辐射。每个辐射单元设置２排底 烧燃烧器，每排４台，共４排１６台燃烧器。２个辐射单元共用一个对流室。被加热介质 分４管程从对流室上部进入加热炉，经对流加热后入辐射室，从辐射室顶部出去。 箱式炉各管程炉管的热力学和水力学数据可以一致。箱式炉各管程炉管既有附墙的 单排单面辐射管，又有中间的双排双面辐射管，采用长方形布置。由于采用了中间排管， 避免了炉膛火焰相互干扰，充分利用了空问，占地少。每个辐射单元有８台燃烧器，呈 长方形布置，使辐射室的每个辐射单元的温度场分布较均匀，可对每台燃烧器单独进行 在线检修而对炉子总负荷影响较小。缺点为：箱式炉钢结构较复杂，钢材用量大。 方案二为圆筒炉。该炉型为１个辐射室圆筒炉，辐射室内设置中间排管，为单排双 面辐射，附墙布置的排管为单排单面辐射，一面反射，附墙排管与中间排管呈同心圆布 置。１２台燃烧器在中间排管与附墙排管之间与排管呈同心圆布置，为底烧结构。６台燃 烧器在中间排管中间呈环形布置， 为底烧结构。共１８台燃烧器。被加热介质分６管程从对流室上部进入加热炉，经 对流加热后入辐射室，从辐射室顶部出去。 圆筒炉各管程炉管的热力学和水力学数据可以一致。尽管有中间排管的单排双面辐 射和附墙排管的单排单面辐射，但各管程热力学和水力学数据是一致的。辐射室内有多 台燃燃烧器，单台燃烧器有故障时对炉子负荷影响较小，可对每台燃烧器单独进行在线 检修。钢结构较简单，投资相对少一些。辐射室使用多台燃烧器使炉底风道及燃烧器配 管结构复杂，操作维护费用较多。 综合考虑两炉型优缺点，本次改造常压炉炉型推荐方案一，箱式炉。 辐射管排管方式的选择３６中国石油大学（华东）硕仁学位论文辐射炉管排布主要有立管和卧管两种形式。 立管的优点为管程分配灵活，特别在多管程时这一点尤为突出，炉管的支撑结构简 单，支撑构件重量轻，抽管所需的空间及占地少；缺点为每根炉管表面热强度不均匀系 数较大，管内介质在泡点附近出现不合理流型的机会多。 卧管的优点是管内介质在较宽的流量范围内流型处于合理范围，炉管表面热强度不 均匀系数较小；缺点是每个辐射室管程数为４及以上时每根管增加了一个非标弯头或一 道焊口及一根短管，炉管支撑构件多，高合金钢用量大，抽管所需的空间及占地大。 通过比较，常压炉辐射炉管推荐使用立管。炉型为立管箱式炉。 （２）对流室 对流室的布置有辐射室顶部布置和地面布置两种形式。在辐射室顶部布置的优点为 辐射室与对流室之间的转油线和连接烟道较短，烟气阻力降小；缺点为钢材用量大。地 面布置的优点为钢材用量小，安装费用低；缺点为占地大，辐射室与对流室之间的转油 线和连接烟道长，对流一辐射转油线排管困难，压降不均匀，烟气阻力降大。 本次改造采用对流室布置于辐射室顶部的形式。 由于燃烧器为油气混烧，以油为主，对流管采用钉头管，以强化对流传热，使炉管 用量减少，对流室高度减小。（３）空气预热器本可研采用地面放置式空气预热器。地面式布置的优点为便于设置烟气和空气旁 路，以调节排烟温度，在预热系统出现故障时切换为自然通风方式，维持加热炉继续运 行，可在自然通风方式下将预热器更换或维修，钢材用量少。 空气预热器主要有热管式、管束式和波纹板式几种形式。 热管式空气预热器的优点为传热系数大，通过调整翅片间距可使翅片及热管壁温提 高；缺点为热管有爆管和失效的倾向，热管平均使用寿命较短。 管束式空气预热器的优点为技术成熟、可靠，使用寿命长，运行维护简单；缺点为 传热系数低，体积大，占地面积大，一次投资费用高。 波纹板式空气预热器的优点为技术成熟，其传热元件为板组，传热效果好，板组为 可拆卸结构，在烟气旁路或自然通风状态下可拆下板组清灰，效果较好，板式空气预热 器重量轻，耐蚀性高，体积小，占地少，投资少；缺点为板组烟气侧为自清灰结构，自 清灰结构在低负荷时死角处容易积灰，再线清灰效果不如上面两种。 本次改造暂按热管式空气预热器考虑。３７第三章改造方案的确定及相关设备选型常压炉配置一台热管式预热器，为底面布置式。 （４）烟囱 考虑到结构、抽力、环境保护等因素，设置一座自立式烟囱，高度为６５ｍ，用于常 压加热炉正常操作和余热回收系统出现故障时排放烟气。 ３．６．３炉管设计 炉管设计成各程的传热和流阻特性参数相等：按管内流速及流型扩径；材质按 ＳＨ／Ｔ３０９６．２００２《加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则》并参照ＡＰＩ ５８１选择； 炉管壁厚的计算按照ＳＨ／Ｔ３０３７．２００２《炼油厂加热炉炉管壁厚计算》，炉管支撑按照 ＳＨ／Ｔ３０３６．２００３《一般炼油装置用火焰加热炉》进行。 立管箱式常压炉为４管程，对流管选用（ｐ２１９．１，辐射管选用９２１９．１，不扩径。考虑 混合原油硫含量及酸值辐射及对流管材质选用ＡＳｎ以Ａ３７６３ １６。 ３．６．４其他结构及部件的设计 燃烧器应与炉型相匹配，常压炉采用圆柱型火焰形状的燃烧器。为满足炉子长周期 操作，燃烧器的油枪采用可在线拆卸结构。使用低噪音低ＮＯｘ燃烧器，采用多级燃烧， 使燃烧完全，减少氮氧化物的生成，降低噪声，以减少对环境的污染。 采用钉头管作为对流管，提高传热系数同时减少烟气阻力降，使炉管用量减少，亦 减少了管内介质的阻力降。 清灰器主要选择方向有声波清灰器和激波清灰器。声波清灰器即可用压缩空气又可 用蒸汽作介质，用气量少，介质压力仅需０．５ＭＰａ，具有有效作用范围大，能量衰减慢， 无机械传动结构，在热状态下不会发生机械故障，可靠性高，使用寿命长，检查、维修 方便，操作和维修费用低的优点。激波清灰器具有能量集中，吹灰效果略好的优点，但 结构复杂，对衬里造成损害的可能性大的缺点。故采用声波清灰器。 炉子操作采用全自动控制和手动控制两种操作方式，满足正常运行及故障状态报警 连锁的要求。３．７自控系统改造３．７．１自控部分改造原则 （１）满足加工高酸值原油的需要。 （２）加强对工艺管道的腐蚀检测，针对重要的腐蚀点位进行监测。 （３）坚持安全第一的原则，完善本装置常压、减压加热炉的联锁保护。３８中国石油人学（华东）硕Ｌ学位论文（４）在满足装置正常操作的前提下，装置原有的仪表及控制系统（ＤＣＳ）尽可能利 旧，以减少工程投资。 ３．７．２自控部分改造方案 （１）初馏塔、常压分馏塔、汽提塔本体安装的仪表均更换；工艺管线需更换材质 的相关一次仪表、调节阀等均更换。 （２）针对常压、减压装置重要的腐蚀点位进行监测。 腐蚀监测点设置： ①初馏塔、常压塔塔顶油气至空冷器入口各ｌ点共２点； ②常压塔及减压塔的顶部、进料段、塔底各１点共６点； ③常、减压转油线弯头各１点共２点； ④初馏塔顶部ｌ点； （３）常压加热炉为新建，设置全自动内窥火焰监视仪，实现常压加热炉炉膛火焰 电视监控和熄火报警。 （４）原常压、减压热炉的联锁保护设置比较简单，并且与过程控制共用ＤＣＳ系统， 已经不适应当今坚持安全第一原则。本次改造拟