常减压装置培训教材

常减压蒸馏装置培训教材中国石化工程建设公司2001年8月前言随着石化工业的不断发展，炼厂规模越来越大，技术水平越来越先进。作为炼油工业的第一个原油加工装置，常减压蒸馏装置的生产规模也越来越大，技术水平也越来越先进，这样才能满足全厂总流程的要求，真正当好炼厂的“龙头装置”。作为炼厂的“龙头装置”，常减压蒸馏装置操作的好坏直接影响炼厂下游各套装置的操作，进而影响全厂的经济效益，要保证常减压蒸馏装置优化地操作，必须有优化的设计做保证。常减压蒸馏装置作为一套以蒸馏原理为基石的原油处理装置，有其许多本身特有的特性：如电脱盐、换热网络、常减压分馏等。依靠传热、传质等化工原理，原油在常减压蒸馏装置被分为汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等许多有用的产品和催化料、加氢裂化料、焦化料等许多二次加工装置用原料。通过处理，原油价值得以提升。为适应炼油装置设计需要，不断提高工艺设计人员，特别是参加工作不久的年青工艺设计人员的水平，加深对常减压蒸馏装置工艺专业知识的了解，从而提高工艺设计人员的设计水平及处理问题的能力，特编写了《常减压蒸馏装置培训教材》一书。本书主要介绍和总结了常减压蒸馏装置设计的过程与方法，并给出了一些经验数据，可作为常减压蒸馏装置工艺设计人员的入门教材和参考资料。衷心期望《常减压蒸馏装置培训教材》一书，为不断提高常减压蒸馏装置工艺设计水平和增强工艺设计人员的技术素质，起到一点积极有益的作用。由于编写时间仓促，编者的水平有限，本《培训教材》中可能存在各种不足之处，恳请读者提出宝贵意见。编制人：陈开辈目录一、常减压蒸馏装置在全厂流程中的位置及与下游装置的关系.............（1）二、常减压装置的典型加工流程..............................................................（4）1、常减压装置设计所需的基础数据....................................................（4）2、常减压装置加工流程.......................................................................（8）三、常减压装置的组成.............................................................................（15）四、常减压装置的设计.............................................................................（16）1、原油性质..........................................................................................（16）2、产品质量的要求..............................................................................（20）3、主要操作参数的选择.......................................................................（26）五、分馏塔的计算....................................................................................（29）1、原油蒸馏的工艺特征.......................................................................（29）2、设计计算有关问题的讨论...............................................................（31）六、原油换热网络的设计.........................................................................（47）1、窄点理论的基础..............................................................................（47）2、利用窄点理论设计换热网络的方法................................................（50）七、原油电脱盐系统的设计.....................................................................（53）1、概述.................................................................................................（53）2、电脱盐原理简介..............................................................................（55）3、电脱盐流程示意图...........................................................................（58）4、电脱盐后原油含盐量要求...............................................................（59）5、电脱盐罐级数与尺寸.......................................................................（60）6、电脱盐罐内强电场和弱电场............................................................（61）7、脱盐罐中原油操作温度...................................................................（63）8、脱盐罐的操作压力...........................................................................（64）9、注水量和混合设备...........................................................................（64）10、注破乳剂........................................................................................（65）八、减顶抽真空系统设计.........................................................................（65）1、概述.................................................................................................（65）2、抽真空系统的流程...........................................................................（66）3、抽真空系统的计算...........................................................................（68）九、结束语...............................................................................................（69）51一、常减压蒸馏装置在全厂流程中的位置及与下游装置的关系原油是由各种碳氢化合物组成的极复杂的混合物。炼油工业的主要目的是从原油中提炼出各种燃料、润滑油、化工原料和其他石油产品（如石油焦、沥青等）。为实现上述目的，炼油厂就要根据所加工的原油性质及目的产品，采用不同的装置组成不同的全厂总工艺流程以满足最终的要求。下面为几个典型的炼厂总工艺流程图。·印度Jamnagar炼厂流程图图1-152·美国EXXON公司Baytown炼厂流程图图1-2·国内某燃料型炼厂总工艺流程图图1-353·国内某燃料-润滑油型炼厂总工艺流程图图1-4从上述国内外炼厂、不同类型的炼厂总流程中可以得出，常减压蒸馏装置是各炼厂的头一个原油加工工艺装置，即是炼油厂和许多石化企业的龙头装置，本装置的原油加工量即是整个炼厂的原油加工能力。因此，常减压装置的处理量即原油一次加工能力，常被用作衡量企业发展进度的标志。从上述各炼厂总流程也可看出，原油经常减压装置加工后，可得到直馏汽油、航空煤油、轻、重柴油和燃料等产品，对于某些富含胶质和沥青质的原油，经减压深拔后还可直接生产出道路沥青。但是，随着环保要求的越来越严格，原油性质越来越恶劣，上述直馏产品必须经过必须的精制手段处理后才能作为产品的调合组份。常减压蒸馏装置除了生产上述直馏产品外，另一个主要作用是为下游二次加工54装置或化工装置提供符合质量要求的原料。例如，重整原料、乙烯裂解原料、氧化沥青、溶剂脱沥青、加氢裂化料、催化裂化料、重油加氢料等等。因此，常减压装置与全厂的装置有着密切的联系，本装置的操作水平、产品收率及产品分割状况直接影响着下游二次加工装置和全厂的生产状况。二、常减压装置的典型加工流程常减压蒸馏装置是炼厂原油加工的头一个工艺装置，它是采用蒸馏的方法将原油分割成不同的馏分及渣油，作为炼厂产品或下一工序的原料送出装置。由于原油系由种类繁多的单体烃类所组成的复杂混合物，并含有少量的硫、氮、氧、重金属的化合物和盐类，且其组成固产地不同而变化，因而更增加了原油蒸馏的复杂性。另一方面，由于不同的炼厂对目的产品的要求不同，所采用的加工方案和装置组成之间的联合方式也不同。因此，在进行常减压蒸馏装置设计时，应根据具体条件从工艺流程、工艺设备、操作参数、目的产品等因素加以综合分析比较，以确定经济合理的设计，选择最合理的常减压装置的工艺流程。1、常减压装置设计所需的基础数据1）原油类型及其性质根据工厂计划任务书和总流程所规定的常减压蒸馏装置加工原油的名称及种类（加工一种原油还是两种原油或多种原油），取得原油的一般性质、实沸点蒸馏数据以及有关馏分的性质等原油评价数据。如果是新油田所产原油或有关资料所没有包括的原油时，则需与石油化工科学研究院或其他单位联系，以取得该原油的评价数据。2）产品要求装置的产品要求一般应根据原油性质及国家对产品的要求由工厂计划任务书所规定。由于常减压蒸馏装置系炼油厂的头一个生产装置，担负着向炼油厂其它生产装置（二次加工装置）提供原料的任务，因而尚需考虑其它有关装置对原料的要求，例如润滑油装置对减压馏分分馏精度的要求等。另外，由于几个不同装置的联合（即联合装置）日益显示出在基建和生产等方面的优点，因而就需要从联合装置的角度出发，考虑如何综合利用能量，降低消耗指标，提高产品质量等。3）装置的设计处理能力55工厂计划任务书所规定的装置每年处理原油的能力，即作为装置设计生产能力的依据，不能自行扩大或缩小。但是，为了适应原油性质的变化，当需考虑处理两种或两种以上不同性质的原油时，在工艺设计的过程中，应同时考虑不同原油对设备和机泵的不同要求，并按其中条件较严者选用设备和机泵（但仍然需要兼顾其它原油正常操作的要求）；另外，相同原油还应考虑其不同的生产方案，例如生产航煤或生产重整原料的加工方案等。但是不论是考虑不同原油或不同生产方案，选用的设备和机泵都应满足正常生产的需要。如果计划任务书没有提出加工不同原油的要求，根据国内油田开发