250万吨/年常减压装置初馏塔工艺设计

2022-11-30

石油主要成分为甲烷, 同时含有少量的乙烷和丙烷以及一氧化碳、氮气等。通过对石油的炼制可得到汽油、煤油、柴油等燃料以及各种机器的润滑剂、气态烃, 通过化工过程, 可制得合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、化肥、医药、油漆、合成洗涤剂等。因此, 石油被广泛运用于交通运输、石化等各行各业, 被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金”、“经济血液”。

初馏塔是石油炼化中最重要的设备之一[5], 它是石油转化为下游产品的关键设备, 初馏塔的设计决定了石油转化后的成分和转化效率。塔设备技术的发展大大促进了石油化工工业的发展, 满足了社会发展的需要, 促进了人类文明的进步。

1 工艺流程描述

原油从石油管道出来后, 温度为45℃, 压力为2.1MPa, 进入E104AB和E105AB换热器进行预热, 温度达到75℃。分两部分各依次进入多个换热器, 一部分经过E1101A-D、E1102AB、E1103AB、E1104AB 4个换热器, 另一部分经过E1201A-D、E1202AB、E1203AB、E1204AB、E1205A-C 5个换热器, 两部分温度都达到145℃。然后同时进入电脱盐碱反应器R1203AB中进行脱盐操作, 脱盐后分两部分进入换热器中继续进行升温操作, 各进入5个换热器, 温度均达到230℃, 压力为0.3MPa。

温度为230℃, 压力为0.3MPa的原油进入初馏塔T101进行精馏操作, 塔底油分由初底油泵抽出后, 再通过换热器升温后进入常压加热炉F101生成轻油。

中间油分被初侧油泵P107抽出后, 温度达到156℃, 压力为0.5MPa;再进入常一中返塔T102继续进行精馏操作。

塔顶油分进入初顶空冷器E101A-F冷却后, 温度降为60℃, 再进行冷却操作后直接进入初顶产品罐生成产品。部分进入初顶回流泵, 再返回初馏塔进行精馏操作, 以保证塔顶产品的纯度。

2 工艺计算

2.1 设计条件

T=230℃, P=0.3MPa, 处理量q=312500kg/h, 进料为原油, 出料为拔头油、石脑油和拔头原油。

2.2 物料计算

物料平衡可由同一原油, 同一产品方案的相同装置的初馏塔的生产数据确定, 确定后列出物料平衡表。

3 确定塔顶温度、抽出线温度和估计塔底温度

3.1 塔顶温度

塔顶温度为塔顶产品在其油气分压下平衡蒸发100%的温度。且当塔顶的不凝气量很少 (如原油常减压蒸馏装置的初馏塔、常压塔、减压塔) 时, 可近似认为不凝气的分压对塔顶温度没有影响。但所确定的温度较实际塔顶温度约低3%, 可将所得的塔顶温度乘以系数1.03作为实际塔顶温度。

拔头油在其油气分压下平衡蒸发100%的温度是116.5℃, 则确定实际塔顶温度为120℃。

3.2 抽出线温度

一般来说, 侧线抽出口温度为油品的终馏点温度, 即干点温度。石脑油的干点温度为149℃, 考虑到原油的品质和成分波动, 则实际抽出口温度比油品干点温度略高, 以保证石脑油的全部馏出, 确定实际侧线抽出口温度为156℃。

3.3 塔底温度

为保证原油的稳定性, 保证原油在经过初馏塔除去拔头油后, 塔底的拔头原油稳定的进入常压塔进行精馏。所以塔底温度比进料温度略低一点, 进料温度为230℃, 取塔底温度为226℃。

4 决定塔板数、塔顶压力和塔板压力降

4.1 由于原油是由各种沸点不同的碳氢化合物组成的极其复杂的液体混合物, 同时原油蒸馏所得产品精度要求也较低, 因此关于回流比、最小塔板数等的计算还仅限于经验。设计塔板数时可根据国内大型炼油厂的推荐使用塔板数[7]确定初馏塔的塔板数。

所确定的各油段塔板数如下:

拔头油—石脑油段:12层

原料油—侧线出油段:6层

塔底汽提段:4层

所以全塔的塔板数为22层。经计算塔的有效高度为27.974m

4.2 决定塔顶压力

取塔顶产品罐压力为0.008MPa。塔顶采用二段冷凝冷却流程, 取塔顶空冷器压力降为0.01MPa;使用一个管壳式冷凝冷却器, 壳程压力降为0.012MPa (包括管线) 。所以塔顶压力为:0.008+0.01+0.012=0.03MPa

4.3 决定塔板压力降

采用浮阀塔版, 每快塔板的压力降取为4毫米汞柱, 这样侧线抽出层和进出口的压力即可决定如下:

塔顶压力0.03MPa

侧线抽出塔板上压力0.5MPa

原油进口塔板上压力0.3MPa

塔底出口压力2.2MPa

3结语

本设计对原油炼化的初馏塔进行了工艺设计。由设计条件中设计温度230℃, 设计压力0.25MPa, 风压539Pa, 地震设防烈度7度, 场地类别Ⅱ, 超声波探伤100% (焊缝系数为0.85) 等参数对初馏塔进行了设计。本设计选取了板式塔中的浮阀塔, 塔高为27.9m, 塔径为2.6m, 名义壁厚为14mm。

摘要：石油被广泛运用于交通运输、石化等各行各业, 被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金”、“经济血液”。初馏塔是石油炼化中最重要的设备之一, 它是石油转化为下游产品的关键设备。初馏塔的设计决定了石油转化后的成分和转化效率。塔设备技术的发展大大促进了石油化工工业的发展, 满足了社会发展的需要, 促进了人类文明的进步。本文设计的是250万吨常减压初馏塔工艺设计, 初馏塔工艺设计内容主要包括工艺流程简述和工艺计算。

关键词：初馏塔,工艺设计,工艺流程简述,工艺计算