1緒論原油加工方案和切割方案分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24007原油加工方案和切割方案分析案例 195891緒論 1119661.1課題的意義 1108391.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 220111.3工藝設(shè)計(jì)概述 3313172原油加工方案和切割方案 6199732.1原油評(píng)價(jià)簡(jiǎn)述 6115252.1.1原油一般性質(zhì) 6121672.1.2原油的綜合評(píng)價(jià) 71102.2原油加工方案 781002.3原油餾分性質(zhì) 9314152.3.1質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的轉(zhuǎn)換 9133242.4原油切割方案 1126382.5油品性質(zhì)參數(shù)計(jì)算 1269032.5.1蒸餾數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化 1282262.5.2平均沸點(diǎn) 13222362.5.3求d15.615.6、比重指數(shù)API。 14237912.5.4分子量M、特性因數(shù)K 1454112.5.5求臨界性質(zhì) 15291022.5.6求焦點(diǎn)性質(zhì) 15243982.5.7油品性質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總 15緒論課題的意義石油（或原油）通常是一種黑色、棕色或黃色的流動(dòng)或半流動(dòng)粘稠液體，相對(duì)密度在0.80到0.98之間。石油是十分復(fù)雜的碳?xì)浠衔锖推渌細(xì)浠衔?，分子結(jié)構(gòu)多種多樣。隨著科學(xué)的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求越來(lái)越大，而石油作為眾多能源中的代表，需求更是日益劇增。但是，石油屬于不可再生資源，需要有節(jié)制地開(kāi)發(fā)使用。因此，更新石油的加工技術(shù)，提升石油產(chǎn)品的拔出率已成為能源發(fā)展的最首要的目標(biāo)。自二十世紀(jì)四十年代玉門(mén)油田開(kāi)發(fā)以來(lái)，經(jīng)過(guò)77年的開(kāi)發(fā)，玉門(mén)油田已逐步開(kāi)發(fā)出軍廟、石油溝、白楊河等6個(gè)油田。同時(shí)，探明石油儲(chǔ)量1.7億立方米，總采儲(chǔ)量43.08萬(wàn)噸。如今，石油溝、白楊河、單北等3個(gè)油田已瀕臨衰竭，老君廟、鴨兒峽已經(jīng)進(jìn)入后期階段，采油往油井里加入大量的水，最大注水量達(dá)每開(kāi)采13噸原油需注水75噸[1]。目前，新開(kāi)發(fā)的青西油田剩余可采量?jī)H510萬(wàn)噸，整體上玉門(mén)油田剩余可采儲(chǔ)量?jī)H為1019.5萬(wàn)噸。如果按每年開(kāi)采量為79到101萬(wàn)噸的規(guī)模來(lái)算的話，那么該地能開(kāi)采石油的時(shí)間大概是10年[1]。因此，在保證油品質(zhì)量的前提下，如何提高輕油收率已成為發(fā)展的重中之重。原油被開(kāi)采出來(lái)后運(yùn)送至煉油廠，面臨的第一道加工工藝便是蒸餾，由此可見(jiàn)蒸餾裝置對(duì)石油加工工藝的重要性，通過(guò)蒸餾，可將石油分割為汽油、煤油、柴油以及重油餾分等，這些產(chǎn)品的質(zhì)量與煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。因此，升級(jí)改造常壓蒸餾裝置，降低在常壓蒸餾過(guò)程中能量的消耗，提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量，是全世界各大煉廠發(fā)展的首要任務(wù)。為了緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，我國(guó)國(guó)內(nèi)各大煉廠也一直在進(jìn)行設(shè)備和技術(shù)上的革新，但與國(guó)外相比，結(jié)果顯得有些差強(qiáng)人意。因此，我們有必要去借鑒國(guó)外的技術(shù)，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，通過(guò)不斷改善蒸餾裝置，提高產(chǎn)品質(zhì)量和拔出率，降低能耗，提高煉廠的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀常壓蒸餾經(jīng)過(guò)一百多年的創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)形成了一套較為完整的體系和工藝。煉油工藝路線隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的創(chuàng)新也在不斷地改造升級(jí)，再加上當(dāng)前處于數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，設(shè)備也越來(lái)越趨于智能化。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外的研究當(dāng)中，為符合綠色環(huán)保的要求，都是圍繞常減壓蒸餾裝置的擴(kuò)能和降耗兩個(gè)方面開(kāi)展的。為了緊隨時(shí)代的步伐，不在發(fā)展的浪潮中被淘汰，國(guó)內(nèi)外在常壓蒸餾方面均做出了巨大的改革創(chuàng)新，具體的改革創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾方面。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)石油大部分不同于國(guó)外：一是其密度高，輕質(zhì)餾分低，重質(zhì)餾分多，呈石蠟狀；二是硫、氮含量多；三是鎳含量高于釩。在原油中環(huán)烷酸含量較高的有新疆原油、遼河原油及海上原油。由于這些特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)能源短缺的情況，對(duì)蒸餾工藝進(jìn)行了各種改進(jìn)措施，在提高輕油產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗等方面取得了明顯成效。（1）設(shè)備革新近年來(lái)，我國(guó)常壓蒸餾技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在工藝流程改進(jìn)方面做了大量工作，提高了裝置效率，降低了能耗，常壓蒸餾裝置平均功耗達(dá)到世界先進(jìn)水平。而近年來(lái)，我國(guó)常壓蒸餾裝置的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出大型化、多樣化和智能化的趨勢(shì)，技術(shù)水平大大提高了。（2）電脫鹽技術(shù)在我國(guó)，采用交流電脫鹽以達(dá)到防腐要求；隨著重金屬催化裂化技術(shù)的發(fā)展，脫鹽后的含鹽量應(yīng)小于3毫克/升，以防止催化劑中毒，研究和開(kāi)發(fā)了交直流電脫鹽技術(shù)。引進(jìn)美國(guó)Petreo公司開(kāi)發(fā)的高速電脫硫技術(shù)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一套高速電脫鹽技術(shù)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。此外國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了脈沖電脫鹽、“鼠籠”式電脫鹽、智能調(diào)壓電脫鹽技術(shù)等[2]。我國(guó)目前主要的電脫鹽技術(shù)有：高速電脫鹽技術(shù)、雙進(jìn)油雙電場(chǎng)電脫鹽技術(shù)。（3）節(jié)能生產(chǎn)煉油過(guò)程不僅產(chǎn)生能源，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，同時(shí)也消耗了大量能源。并隨著社會(huì)的發(fā)展，煉油業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，能源需求不斷增加。就目前我國(guó)石化煉油生產(chǎn)的情況來(lái)說(shuō)，許多企業(yè)都最少消耗78kg標(biāo)油/t，對(duì)比目前的國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)消耗53kg標(biāo)油/t還相差很多[3]。我國(guó)目前原油的節(jié)能生產(chǎn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：節(jié)約電能、節(jié)約水能、節(jié)約燃料。國(guó)外現(xiàn)狀石油蒸餾消耗了大量的能源，這就是為什么蒸餾技術(shù)的進(jìn)步對(duì)常壓蒸餾裝置的運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。常壓蒸餾裝置的進(jìn)步主要體現(xiàn)在工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)和優(yōu)化操作等方面。（1）設(shè)備革新擴(kuò)大煉油廠的規(guī)模是提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，降低各種消耗的重要措施之一。煉廠的裝置規(guī)模較大，設(shè)備更新?lián)Q代較快，對(duì)原油的處理能力相對(duì)較高，其裝置技術(shù)能顯著提高原油的利用率。目前，最大的蒸餾裝置之一的處理量為15Mt/a。（2）電脫鹽技術(shù)進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，國(guó)外的電脫鹽技術(shù)發(fā)展迅速，其中以Petrolite和Howe-Beaket兩個(gè)公司為代表，技術(shù)較為先進(jìn)。Howe-Beaket公司技術(shù)主要為低速脫鹽，Petrolite在低速脫鹽的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了高速電脫鹽，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：效率高、處理量大、能耗低、占地小[2]。（3）節(jié)能生產(chǎn)節(jié)能生產(chǎn)已是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，國(guó)外蒸餾節(jié)能技術(shù)主要有：預(yù)閃蒸流程、交叉回流流程、原油漸次分離等。工藝設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)依據(jù)本次2.5Mt/a玉門(mén)混合原油常壓蒸餾裝置工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)是：（1）西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化工系下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；（2）《玉門(mén)混合原油評(píng)價(jià)報(bào)告》；（3）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“管式加熱爐技術(shù)規(guī)定”（ZBE97002—90）。（4）中國(guó)石油化工總公司標(biāo)準(zhǔn)“煉油裝置工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”（SYJ—1076）。中國(guó)天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“石油工程制圖標(biāo)準(zhǔn)”（SIJ3—1991）設(shè)計(jì)能力（1）處理量：2.5Mt/a（2）年開(kāi)工時(shí)間：8000h基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）1.0MPa管網(wǎng)飽和水蒸氣；（2）大氣溫度20℃，大氣壓力70.93kPa，大氣濕度38%。裝置特點(diǎn)（1）本設(shè)計(jì)包括有閃蒸塔、常壓塔、常壓加熱爐。常壓塔采用重型F1雙溢流浮閥塔盤(pán)。主要產(chǎn)品為重整料、航空煤油（3#噴氣燃料）、-20#柴油、0#柴油和常壓渣油。（2）常壓渣油直接作為減壓蒸餾的原料。（3）常一線采用再沸器汽提，可以避免產(chǎn)品中溶解微量水分，使航空煤油的冰點(diǎn)升高，而且有利于提高常壓塔的處理能力，可以降低塔頂冷凝器的熱負(fù)荷。工藝流程簡(jiǎn)述對(duì)玉門(mén)混合原油采用二級(jí)電脫鹽，在原油被送入脫鹽罐之前注入破乳劑和水，然后換熱進(jìn)入一二級(jí)電脫鹽罐，在電場(chǎng)和重力的作用下使油水分離，脫除和降低原油中的水和鹽的含量。在脫鹽脫水后經(jīng)換熱至230℃進(jìn)入閃蒸塔進(jìn)行閃蒸。閃頂油（t=229℃，P=2.0atm）直接進(jìn)入常壓塔第15層塔板進(jìn)行分餾。閃底油（t=225℃，P=2.0atm）進(jìn)常壓爐對(duì)流室下段加熱至308℃入輻射室，加熱至360℃經(jīng)轉(zhuǎn)油線進(jìn)入常壓塔第30層塔板上進(jìn)行分餾。常壓塔塔頂油氣經(jīng)空冷器冷卻，一路作熱回流返回塔頂，另一路作重整原料再經(jīng)換熱出裝置。常壓塔有三個(gè)側(cè)線抽出：常一線由第9層（t=170℃，P=0.161MPa）抽出，汽提換熱后作為3#航空煤油餾出常壓塔。常二線由第17層（t=250℃，P=0.165MPa）抽出，汽提換熱后經(jīng)作為-20#柴油餾出常壓塔。常三線由第25層（t=307℃，P=0.169MPa）抽出，汽提換熱后經(jīng)作為0#柴油餾出常壓塔。第一中段回流由第13層抽出返回第11層，第二中段回流由第21層抽出返回第19層。常壓渣油（t=350.5℃，P=0.175MPa）經(jīng)換熱后進(jìn)入減壓塔進(jìn)行分餾。為了能夠綜合利用煙氣的余熱，將管式加熱爐設(shè)計(jì)的對(duì)流室設(shè)計(jì)為三段：下段加熱閃底油，中段加熱水蒸汽，上段加熱冷原油。

2原油加工方案和切割方案原油加工方案和切割方案原油評(píng)價(jià)簡(jiǎn)述原油一般性質(zhì)玉門(mén)混合原油的密度較小為840.5kg/m3，屬于輕質(zhì)原油，酸值較低為0.16mgKOH/g，硫含量較低為0.08m%，屬于低硫原油；粘度小，僅為4.22mm2/s,流動(dòng)性能較好，在加工過(guò)程中對(duì)設(shè)備的腐蝕較小。因此，玉門(mén)混合原油屬于輕質(zhì)低硫石蠟基原油。原油的綜合評(píng)價(jià)根據(jù)混合原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾收率數(shù)據(jù)可知：混合原油﹤200℃、﹤350℃、﹤500℃的質(zhì)量收率分別為23.20m%、54.98m%、82.08m%，則此混合原油的輕質(zhì)油收率較高；初-500℃的總拔出率為80.07m%，加工該原油可獲得較高的總拔出率。(1)初-160℃，初-180℃作為汽油餾分，由于其餾程10%點(diǎn)較高，加入汽油調(diào)和組分使其合格，或者作為汽油的調(diào)和組分。(2)140-240℃組分作為噴氣燃料餾分，其收率為17.54m%且各項(xiàng)指標(biāo)均合格，用于生產(chǎn)3#噴氣燃料。(3)調(diào)合160-320℃作為1#柴油餾分、180-350℃作為2#柴油餾分。1#柴油閃點(diǎn)不合格，可作為-20#柴油的調(diào)合組分；2#柴油可直接生產(chǎn)-10#柴油。(4)350℃-500℃的減壓渣油在脫蠟精制后可作為潤(rùn)滑油餾分，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)拿撍峁に囂幚砗罂缮a(chǎn)中粘度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。(5)混合原油﹥500℃的減壓渣油可作為重油催化裂化的參兌料。原油加工方案分析原油評(píng)價(jià)報(bào)告可知，玉門(mén)混合原油的特點(diǎn)是密度較小，還有酸值和硫含量都比較低，輕質(zhì)油收率比較高，屬于輕質(zhì)低硫石蠟基原油。重整餾分收率高，芳烴含量較高，是良好的重整原料，經(jīng)過(guò)重整后，生產(chǎn)汽油和芳烴。噴氣燃料的硫含量、酸度、總酸值、銅片腐蝕、銀片腐蝕均合格，可生產(chǎn)3#噴氣燃料。柴油餾分的閃點(diǎn)不合格，需精制后方可生產(chǎn)-10#和-20#柴油。350~500℃餾分是比較理想的催化原料。該原油的常壓渣油也是優(yōu)質(zhì)的重油催化原料。減四線餾分油經(jīng)過(guò)脫蠟精制和適當(dāng)?shù)拿撍崽幚砉に嚭罂缮a(chǎn)中粘度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。綜合上述原油評(píng)價(jià)結(jié)果以及國(guó)家制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合市場(chǎng)需求，確定本次原油加工方案為燃料—潤(rùn)滑油型，加工方案見(jiàn)圖2.1。圖2.1原油加工方案

原油餾分性質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的轉(zhuǎn)換已知原油密度：ρ初餾點(diǎn)～60℃餾分的v%的計(jì)算為0.0089×按照上述公式將其他沸點(diǎn)范圍的v%進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果如表2-1。表2-1實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)沸點(diǎn)范圍/℃密度g/cm3質(zhì)量收率m%體積收率v%每餾分總收率每餾分總收率初-600.69300.890.891.081.0860-800.71140.971.861.152.2380-1000.73406.127.987.019.23100-1200.74583.1911.173.6012.83120-1400.76142.1513.322.3715.20140-1600.77303.0316.353.2918.50160-1800.78263.7220.073.9922.49180-2000.79233.1323.203.3225.81200-2300.81104.1928.114.3430.90230-2500.81305.3533.465.5336.40250-2750.81695.4138.875.5741.97275-3000.81855.0543.925.1947.15300-3300.82915.8149.735.8953.04330-3500.83575.2554.985.2858.32350-3700.84464.4459.424.4262.74370-3950.84992.5761.992.5465.28395-4250.86756.9968.986.7772.06425-4500.87755.9674.945.7177.76450-5000.88527.1482.086.7884.54﹥500-16.2698.34輕烴+損失-1.66100.00根據(jù)表2-1中的數(shù)據(jù)做出原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線，如圖2.2；再做出原油的中比密度曲線和凝點(diǎn)曲線，如圖2.3。原油切割方案根據(jù)原油實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)確定原油常壓切割方案匯總于表2-2。產(chǎn)品實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)℃沸程℃密度ρg/cm3收率實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度/℃v%m%0%10%30%50%70%90%100%原油105220320420常頂油14040-1470.736415.213.340758896109127147常一線240133-2480.795018.617.7133149170193211234248常二線320232-3290.822117.217.0232245264279296313329常三線350311-3600.83217.27.1311327334339345351360渣油—﹥3400.907341.845.0340371419460表2-2原油切割方案油品性質(zhì)參數(shù)計(jì)算蒸餾數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化（1）將表2-2中的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度轉(zhuǎn)化成恩氏蒸餾溫度常頂油的常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)如表2-3：表2-3常頂油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)餾出/v%01030507090100溫度/℃40758896109127147（1）實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度轉(zhuǎn)化成恩氏蒸餾溫度常頂油的常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)見(jiàn)上表，先假設(shè)恩式蒸餾50%點(diǎn)溫度為95.5℃，由文獻(xiàn)[6]P96圖3-2-2查得恩氏蒸餾50%點(diǎn)與實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)的差值為0.5℃，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)=95.5+0.5=96℃，則假設(shè)正確。即恩式蒸餾50%點(diǎn)為95.5℃，由P95[10]圖3-2-1可以查得恩氏蒸餾曲線各段溫差，如表2-4。表2-4恩式蒸餾曲線各段溫差餾出各段實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差/℃恩氏蒸餾溫差/℃0%～10%15 7.510%～30%136.630%～50%84.450%～70%138.370%～90%1813.590%～100%2018.0由常頂油的恩氏蒸餾50%點(diǎn)（81.8℃）推算得到其他實(shí)沸點(diǎn)的溫度對(duì)應(yīng)的恩氏蒸餾點(diǎn)溫度：30%點(diǎn)=95.5-4.4=91.1℃，10%點(diǎn)=91.1-6.6=84.5℃0%點(diǎn)=84.5-7.5=77.0℃，70%點(diǎn)=95.5+8.3=103.8℃90%點(diǎn)=103.8+13.5=117.3℃，100%點(diǎn)=117.3+18.2=135.3℃同理可用于其他產(chǎn)品，結(jié)果匯總于表2-5。表2-5產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)產(chǎn)品恩氏蒸餾溫度/℃0%10%30%50%70%90%100%原油104.0211.5302.7395.0常頂油77.084.591.195.5103.8117.3135.3常一線154.1161.5172.7187.3199.3217.1229.1常二線241.7247.7257.8266.6277.8290.4304.4常三線304.5312.1315.4318.1321.9326.1333.4（2）實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度轉(zhuǎn)化成平衡汽化溫度常頂油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)溫度為96℃，其中30%點(diǎn)與10%點(diǎn)相差13℃。由P101[6]圖3-2-6查得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)與平衡汽化50%點(diǎn)之差值為2.3℃。所以，平衡汽化50%點(diǎn)=96+2.3=98.3℃由P100[5]圖3-2-5查得平衡汽化曲線各段溫差如表2-6。表2-6平衡氣化曲線各段溫差餾出各段實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差/℃平衡汽化溫差/℃0%～10%358.310%～30%133.430%～50%82.150%～70%133.670%～90%185.990%～100%206.0由平衡汽化50%點(diǎn)（109.8℃）推算得其它平衡汽化點(diǎn)溫度：30%點(diǎn)=98.3-2.1=96.2℃10%點(diǎn)=96.2-3.4=92.8℃0%點(diǎn)=92.8-8.3=84.5℃70%點(diǎn)=98.3+3.6=101.9℃90%點(diǎn)=101.9+5.9=107.8℃100%點(diǎn)=107.8+6.0=113.8℃同理可用于其他產(chǎn)品，結(jié)果匯總于表2-7。表2-7產(chǎn)品平衡汽化數(shù)據(jù)產(chǎn)品平衡汽化溫度/℃0%10%30%50%70%90%100%原油133.1211.6278.4343.5常頂油84.592.896.298.3101.9107.8113.8常一線180.7183.5188.8194.9200.1207.1209.3常二線271.2273.2277.9281.7285.9291.2296.3常三線337.2339.8341.6342.9344.3345.8348.0平均沸點(diǎn)體積平均沸點(diǎn)tvtv=（84.5+91.1+95.5+103.8+117.3）/5=98.4℃恩氏蒸餾曲線10％~90％斜率SS=t90-立方平均沸點(diǎn)tcu用《石油煉制工程》P58[5]（3.21）公式得Δcu=-1.7℃t重量平均沸點(diǎn)tw用《石油煉制工程》P58[5]（3.19）公式得Δwt實(shí)分子平均沸點(diǎn)tm用《石油煉制工程》P58[5]（3.20）公式得Δmt中平均沸點(diǎn)tMe用《石油煉制工程》P58[5]（3.22）公式得ΔMet同理可用于其他產(chǎn)品，結(jié)果匯總于表2-8（1）。求d15.615.6、比重指數(shù)API。由d420=0.7295，