王曦250万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计
250万t年常减压蒸馏装置常压塔先进控制设计
250万t/年常减压蒸馏装置常压塔先进控制设计作者：张鹏杨丽燕来源：《科技传播》2011年第19期摘要玉门油田分公司炼油化工总厂曾建立过“250万t/年常减压蒸馏装置先进控制”项目，项目是由玉门油田分公司组织实施的中国石油天然气股份公司科研与技术开发项目。
在先进控制的应用中根据装置的特点和生产要求，精心设计阶跃测试计划，并保证测试的成功，从而为过程模型的辨识提供理想的数据。
本文通过对玉门油田分公司炼化总厂“250万t/年常减压蒸馏装置”中常压塔部分的先进控制设计的简述，包括常压塔先进控制系统功能设计，常压塔动态机理模型的建立及线性化模型的建立，呈现出先进控制在常减压装置中的具体建设和使用情况。
关键词先进控制；常压塔先进控制系统功能设计；常压塔动态机理模型；经济效益中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0168-021 概述玉门油田分公司炼油化工总厂“250万t/年常减压蒸馏装置先进控制”项目是由玉门油田分公司炼油化工总厂组织实施的中国石油天然气股份公司科研与技术开发项目。
该项目计划在250万吨/年常减压蒸馏装置实施先进过程控制（APC）的应用，力争通过该项目的实施，提高装置产品质量控制水平、优化生产、降低能耗，提高玉门油田分公司炼油化工总厂自控水平。
玉门油田分公司炼油化工总厂选用Honeywell公司RMPCT先进控制技术、石油大学模型和工艺计算软测量技术，由石油大学（北京）自动化研究所进行工程实施及技术服务。
现以常压塔部分的先进控制设计为例，简述先进控制的设计。
2 总体控制目标1）提高装置运行平稳率，稳定工艺操作，延长设备寿命，在产品质量、装置能耗、产品收率等因素之间实现卡边操作，发挥装置最大潜力，提高经济效益；2）装置在处理量波动上有较大弹性，能够适应频繁的生产方案变化，避免生产波动，尽可能降低劳动强度，保证工艺平稳率在98%以上，保证装置能够达到三年一修的目标；3）使用先进控制技术后，能够更好的解决原油调和比例（性质）的变化对操作平稳性和产品质量目标的影响（原油调和方案：以吐哈原油为主，掺炼玉门、塔指油）；4）在产品质量上可实现卡边操作，清晰分割侧线产品，尽可能提高产品收率和柴汽比，装置总收率提高1%以上；5）在不影响产品质量及收率的情况下，提高装置热回收率，使装置能耗降至10.4（千克标油/吨原油）以下；6）平稳加热炉操作，防止加热炉进料出现偏流现象，防止炉管结焦，降低燃料耗量，提高加热炉热效率，保证热效率在90%以上；7）能够适应常一线生产航煤、溶剂汽油、-35℃军柴，以及常二线生产液压油、不同凝固点柴油等生产方案的变化，并在不同方案下装置取得最大效益；8）实现常压塔的露点计算，防止常压塔的露点腐蚀；9）使用先进控制技术后，所有控制指标达到工艺控制目标的要求；10）使用先进控制技术后，装置可增效益400万元/年以上。
原油经过初馏塔常压塔减压塔工艺流程
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原油常压蒸馏塔工艺设计
原油常压蒸馏塔工艺设计原油常压蒸馏塔工艺设计原油常压蒸馏塔是炼油厂中最基本的设备之一，其主要作用是将原油分离成不同的馏分。
在设计常压蒸馏塔时，需要考虑多个因素，包括原油的物理化学性质、塔的结构和操作参数等。
下面将详细介绍常压蒸馏塔的工艺设计。
一、原油物性分析在设计常压蒸馏塔时，首先需要对原油进行物性分析。
原油的物性包括密度、粘度、沸点范围、蒸汽压等。
这些物性参数对于确定塔的操作参数和分离效果至关重要。
二、塔的结构设计常压蒸馏塔的结构包括塔底、塔体和塔顶三部分。
塔底主要包括进料管、分离器和液位控制器等。
塔体由多个塔板组成，塔板上通常设置有气液分离器和液相收集器。
塔顶包括冷凝器、回流器和出料管等。
在设计塔的结构时，需要考虑原油的物性和塔的操作参数。
例如，对于高沸点的原油，需要增加塔板数目和塔高度，以提高分离效果。
而对于低沸点的原油，则需要减少塔板数目和塔高度，以降低能耗和成本。
三、操作参数设计常压蒸馏塔的操作参数包括进料温度、进料流量、回流比、塔顶温度等。
这些参数对于塔的分离效果和能耗有着重要的影响。
在设计操作参数时，需要考虑原油的物性和塔的结构。
例如，对于高沸点的原油，需要提高进料温度和回流比，以提高分离效果。
而对于低沸点的原油，则需要降低进料温度和回流比，以降低能耗和成本。
四、塔的优化设计在完成初步设计后，需要对塔进行优化设计。
优化设计的目的是提高分离效果和降低能耗和成本。
常用的优化方法包括增加塔板数目、调整操作参数、改变塔的结构等。
总之，常压蒸馏塔的工艺设计需要考虑多个因素，包括原油的物性、塔的结构和操作参数等。
只有在充分考虑这些因素的基础上，才能设计出高效、节能的常压蒸馏塔。
260万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计
整体蒸馏装置将原油分为：常压渣油、含蜡馏分油、中间馏分油和石脑油组分。常压部分出常压渣油、中间馏分和石脑油以下的馏分。中间馏分在加氢脱硫分馏塔中分馏煤油、轻、重柴油，常压渣油进入高真空减压蒸馏，分馏出的蜡油作为催化裂化装置和加氢裂化装置的原料。整体蒸馏装置可以节省投资30％左右。
电脱盐方面：美、欧各国规定，经油田处理后，进炼油厂的原油含盐量不大于50mg/L，含水量小干0.5%。美国练油厂一般脱至3mg/L，有个别炼油厂(如Eise-gunilol炼油厂)二级脱盐结果达0.3mg/L。现以Petrolite和Howe-Beaket二公司的专利技术较为先进。Howe-Beaket技术主要为低速脱盐，Petrolite已在低速脱盐的基础上开发了高速电脱盐。
学院：化工与环境工程学院
专业：化学学工程与工艺
班级：化工08-4
学生：李小兰
学号：0**********
完成时间：2011年11月24日至2011年12月23日
广东石油化工学院
化学工程与工艺专业
设计任务书
1.设计题目:XX万吨/年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计
常减压蒸馏装置流程
常减压蒸馏装置流程咱先来说说这个装置是干啥的吧。
它就像是一个石油的大变身工厂。
石油刚从地底下抽出来，那可是个超级复杂的混合体，啥东西都有。
常减压蒸馏装置呢，就是要把这个复杂的石油按照不同的沸点范围，把里面有用的东西一样一样地分离出来。
这就好比是把一堆混合的小珠子，按照大小或者颜色给分开来，不过这可比分珠子难多啦。
这个装置里有常压塔和减压塔这两个大部件。
常压塔就像是一个超级大的蒸笼，石油被送进去之后，在一定的压力下加热。
这时候，那些沸点比较低的成分就像调皮的小猴子，先按捺不住啦，它们就会变成气体往上跑。
跑到一定的高度，温度低了，又变成液体被收集起来。
这些先跑出来的东西，就像石油里的小先锋，可能是汽油之类比较轻的油品。
减压塔呢，它的压力比常压塔低很多。
为啥要有减压塔呢？因为有些石油成分啊，它们的沸点特别高，如果在常压下蒸馏，需要超级高的温度，这样的话就容易把这些成分给搞坏了，就像你烤蛋糕，温度太高蛋糕就糊了一样。
所以在减压的环境下，这些高沸点的成分就可以在比较低的温度下被蒸馏出来，不会被破坏。
这减压塔就像是常压塔的小帮手，把那些常压塔搞不定的高沸点的重油成分再进一步分离。
再说说这个装置里的一些辅助设备吧。
比如说加热炉，那就是给石油加热的大暖炉。
它得把石油加热到合适的温度，就像厨师做菜得把锅烧热一样。
要是温度不够，石油里的成分就不能很好地分离；要是温度太高，又容易出问题。
还有换热器，这就像是一个热量的小搬运工。
它把已经蒸馏出来的热的油品的热量传递给还没蒸馏的冷的石油，这样就可以节约能源啦，就像你把热水瓶里的热水倒进冷水杯里，让冷水变热一样，既方便又环保。
整个常减压蒸馏装置的流程就像是一场精心编排的舞蹈。
每个设备都有自己的角色，它们相互配合，才能把石油这个复杂的家伙处理好。
从石油进入装置开始，经过加热、蒸馏、分离，最后得到各种各样有用的油品。
这个过程虽然复杂，但是充满了科学的智慧和人类的创造力。
就像我们生活中的很多事情一样，每个环节都很重要，缺了哪一个都不行。
塔石化250万吨常减压蒸馏装置冷换设备及非标容器安装施工技术措施
塔里木石化厂250×104/年常减蒸馏装置冷换设备及非标容器安装技术措施一九九七年七月目录1 前言 (1)2 工程概况及特点 (1)3 施工顺序 (1)4 执行的规范及质量标准 (3)5 质量保证措施 (5)6 安全保证措施 (5)7 施工设备、机具计划 (6)8 施工手段用料见附表6 (6)1 前言1.1 编制依据1.1.1 中国石油天然气第七建设公司与塔里木石化厂签订的关于250万吨/年常减压蒸馏水装置的施工合同。
1.1.2 中国石化北京设计院设计的塔里木石化厂250万吨/年常减压蒸馏水装置设备安装施工图纸。
1.1.3 国家及颁现行的有关施工及验收规范。
2 工程概况及特点2.1 工程概况本装置区内共有换热器68台，非标容器25台。
冷换设备规格尺寸及相关数据见附表1，非标容器规格尺寸及相关参数见附表2。
2.1.1 到货形式2.1.2 电脱盐缺罐分两段到货，其它设备为整体到货。
2.2 工程特点1、换热器分布在常压框架63台，减压框架5台，其中在常压框架的E-1008/ 3.4两台重叠式换热器重量最大，总重18.6×2吨。
2、常减压框架内空间狭小，容器换热器布置紧凑，且部分重叠式换热器形体尺寸、重量均较大，穿插安装时较困难。
3、电脱盐罐为Ⅱ类容器，形体大，重量大，需现场组焊。
3 施工顺序3.1 施工顺序基础复测设备检查验收吊装就位设备找正附件安装清理封闭。
3.2 施工方法3.2.1 施工前的准备工作3.2.1.1设备安装前应进行基础验收，应复查质量合格证明书，测量记录及其它施工技术资料；基础上应标明高基准线，纵横中心线，相应的建筑物上应标有坐标轴线。
3.2.2 设备检查、验收。
3.2.2.1交付安装的设备附件必须符合设计要求，并附有出厂合格证明书及质量保证技术文件。
3.2.2.2设备开箱应在石化厂、监理公司、制造厂及施工单位有关人员参加下，对照装箱清单及图纸按下列项目清点，检查。
250万吨常减压蒸馏装置减压塔吊装技术措施
250万吨/年常减压蒸馏装置减压塔吊装技术措施****公司**年**月**日目录1．吊装概况2．吊装方法及特点3．吊装系统机索具设置4．吊装过程控制5．吊装安全质量保证6．吊装劳动力计划7．吊装手段用料1．吊装概况减压塔总重98.11t，其中本体重82.04t，劳动保护重8.73t，附塔管线重7.34t，重心位于距底部12.185m。
塔直径为φ2400/φ4200/φ2700，总长24.972m，基础标高为c14.1m，安装顶标高▽36.108m。
2．吊装方法及特点2.1吊装方法根据减压塔吊装参数，结合现场情况，采用单根200t/62m桅杆倾斜夺吊方法进行该塔的整体吊装就位。
2.1.1桅杆站位于基础的正东侧，距塔基础中心6.5m，桅杆向4#锚坑方向倾斜2°。
2.1.2设备摆放减压塔分段运至施工场地后，头西尾东卧置于基础的东南侧，其头部位于基础中心东6.5m，南6.5m，设备的315°方位线朝上。
2.2吊装特点2.2.1设备基础较高，就位难度大。
2.2.2夺吊设在主吊点之上，夺力较大。
2.2.3设备夺至基础正上方后，需逆时针旋转45°后就位。
3．吊装系统机索具设置3.1主吊系统机索具设置3.1.1主吊点设在塔顶，标高为▽35900，方位为45°~225°，选用两板轴式吊耳（见附图1）。
3.1.2主吊绳选用φ52mm×40m，绕四圈。
3.2夺绳系统机索具设置3.2.1夺绳套与动滑轮轴用φ24mm×8m绳扣（绕两圈）和一个25t卡扣连接，夺绳套设在吊点上方3m处，选用φ32.5mm×8m，绕两圈。
3.2.2在基础的东南方向6#锚点设一根夺绳，夺绳选用φ24.5mm钢丝绳，滑车选用H10m×2D一对，跑绳选用φ17.5mm×200m一根，上一台5t慢速卷扬机。
3.2.3在基础的西南方向4#锚点设一根夺绳，夺绳选用φ43.5mm钢丝绳，滑车选用H32m×4D一对，跑绳选用φ21.5mm×300m一根，上一台5t慢速长筒卷扬机。
原油常压蒸馏装置工艺
摘要本次设计关键字：设计常压蒸馏装置负荷的内容为25万吨常压原油/年的常压蒸馏装置的目录1 概述.................................................................................................. . (1)1.1 国内外石油炼制技术的现状 (3)1.2 常减压蒸馏现状 (3)1.3 常压蒸馏原理流程说明 (3)2 设计依据 (5)2.1 设计规模 (5)2.2 原油基础数据 (5)2.3 产品方案及性质 (5)2.4 设计要求 (6)3 工艺计算说明部分 (7)3.1 油品的性质参数 (7)3.2 产品受率和物料平衡 (11)3.3 气提蒸汽用量 (12)3.4 塔板型式和塔板数 (13)3.5 精镏塔计算草图 (13)3.6 操作压力 (14)3.7 汽化段温度 (15)3.7.1 化段中进料的汽化率与过汽化度 (15)3.7.2 汽化段油汽分压 (15)3.7.3 汽化段温度的初步求定 (16)3.7.4 tF的校核 (18)3.8 塔底温度 (20)3.9 塔顶及侧线温度的假设与回流热分配 (20)3.9.1 假设塔顶及各侧线温度 (20)3.9.2 塔回流热 (20)3.9.3 回流方式及回流热分配 (21)3.10 侧线及塔顶温度的校核 (22)3.10.1 重柴油抽出板（第27 层）温度校核 (22)3.10.2 轻柴油和煤油抽出板温度校核 (25)3.10.3 塔顶温度校核 (28)3.11 全塔汽、液负荷分布图 (29)3.12 加热炉负荷计算 (34)4 浮阀塔板的设计 (35)4.1 塔径和板间距的初选 (35)4.2 堰及降液管 (38)4.2.1 塔板的几个区域 (38)4.2.2 降液管 (39)4.2.3 溢流堰 (40)4.3 塔板的设计 (42)4.3.1 浮阀的型式 (42)4.3.2 阀数确定 (42)4.3.3 浮阀的排列 (42)4.4 塔板压力降计算 (44)4.4.1 干板压力降的计算 (44)4.4.2 通过液层的△PL (45)4.5 几个极限的校核 (45)4.5.1 漏夜 (45)4.5.2 雾沫夹带 (45)4.5.3 液泛校核 (46)4.6 计算结果一览表 (47)5 塔体的設計 (48)5.1 筒体的设计 (49)5.1.1 塔顶空间高度HD (49)5.1.2 塔体空间高度HB (49)5.1.3 进料空间高度HF (49)5.1.4 筒体的总高度H0 (49)5.2 封头的设计 (50)5.3 人孔的选用 (50)5.4 裙座的设计 (51)5.5 塔总高度H (51)6 结论 (52)参考文献 (53)1 概述1.1 国内外石油炼制技术的现状石油工业的一个重要组成部分，是把原油通过石油炼制过程加工为各种石油产品的工业。
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61.43
6
145-160
2.00
13.87
14
300-320
3.42
36.15
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480-500
2.69
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16.74
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3.28
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16
340-360
3.00
42.43
1.2原油实沸点蒸馏数据
表1-1阿曼原油实沸点蒸馏数据
序
馏分X围
馏出%
序
馏分X围
馏出%
序
馏分X围
馏出%
号
℃
重
累计
号
℃
重
体
号
℃
重
体
1
IBP-60
1.45
1.45
9
200-220
2.85
22.10
17
360-395
2.96
45.39
2
60-80
2.06
3.51
10
220-230
1.33
23.43
18
395-425
石油炼制加工方案，主要根据其特性、市场需要、经济效益、投资力度等因素决定。石油炼制加工方案大体可以分为三种类型：
（1）燃料型：主要产品是用燃料的石油产品。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。
（2）燃料－润滑油型：除了生产燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分油和减压渣油还用于生产各种润滑油产品。
2.3生产规模
规模原油处理量250万吨/年。按年开工8000小时计，即处理量为312500kg/h。
2.4工艺技术路线
阿曼原油属于含硫石蜡-中间基原油。
煤油具有相当好的挥发性能，比较高的闪点，适宜的粘度等特性，是一种优良的有机溶剂，有着广泛的应用前景，但是，直馏煤油和一般的加氢煤油芳烃含量都较高，氮的非烃化合物也很多，致使在使用过程中，不仅使人感到有不舒服的臭味，还对人体有害。
24
520-540
2.93
69.53
-
-
-
-
-
-
-
-
25
>540+
30.47
100
1.3原油平衡蒸馏数据
表1-2原油平衡蒸馏数据
累计馏出％(体)
初馏点
10
20
30
40
50
60
70
平衡蒸发温度℃
125.1
182.8
233.7
287.9
336.9
387.9
433.6
482.8
1.4产品方案及产品性质
表1-3产品产率及其性质
1
1.1原油的一般性质
原油含水量大于0.5%时先脱水。原油经脱水后，进行一般性质分析。包括相对密度、黏度、凝点或倾点、含硫量、含氮量、含蜡量、胶质、沥青质、残炭、水分、含盐量、炭分、机械杂质、元素分析、微量金属、流程、闪点及原油的基属等。
阿曼原油， = 0.8552；特性因数K=12.2含硫石蜡-中间基原油。
在应用上，煤油馏分除用作喷气燃料、特种溶剂油、灯用煤油以外，还有很大一部分作为铝轧基础油使用。由于铝轧制在冷却、润滑和改善铝制品表面光洁度等方面都极其重要的作用，因此，随着铝加工业的迅猛发展，铝轧制油的用量越来越大。铝轧制油除应用具有馏分X围窄、饱和烃含量高、闪点高的特点外，还要求具有较低的硫含量和芳烃含量。煤油加氢工艺是生产高档铝轧制油最有效的工艺手段，该工艺主要是对其进行深度脱硫、脱氮和脱芳烃。采用加氢法生产无味煤油、铝轧制油，有着其它方法无法比拟的优点。首先是产品质量好，收率高，其中产品芳烃含量小于0.1%；其次是不产生酸渣、碱渣等污染物，属于环境友好工艺。
-
2
2.1设计基础
原油在常压条件下呈液态的复杂的烃类混合物。原油是一种主要由碳氢化沸点从常温到500度以上，分子结构也是多种多样合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物，相对分子质量从几十到几千。不同油区所产的原由在性质上差别较大，不同组成的原油表现出的物理性质不同，而不同的化学组成及物理性质对原油的使用价值、经济效益都有影响。对许多原油来说，它的各项性质指标间往往存在着利弊交错、优劣共存的现象，这样就需要对原油进行分析评价。人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性，以及经济效益等诸方面的分析、制订合理的加工方案。
（3）燃料－化工型：除了生产燃料产品外，还生产化工原料和化工产品。原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。因原油性质不同，这些馏分有的可直接作为产品，有的需要进行精制或加工。将常压塔底油进行减压蒸馏，等到的馏分视其原油性质或加工方案不同，可以作裂化（热裂化、催化裂化、加氢裂化等）原料或润滑油原料油原料，也可以作为乙烯裂解原料。减压塔底油可作为燃料油、沥青、焦化或其它渣油加工（溶剂脱沥青、渣油催化裂化、渣油加氢裂化等）的原料。
产品
名称
沸点X围
℃
产率
%(重)
相对密度
恩氏蒸馏数据, ℃
初
10%
30%
50%
70%
90%
终
初顶油
9.76
0.7010
--
62
74
87
104
117
132
常顶油
初~130
3.93
0.7142
30
80
108
115
127
138
147
航空煤油
130~230
13.09
0.7840
147
167
183
200
219
244
6.60
51.99
3
80-100
2.24
5.75
11
230-250
2.28
25.71
19
425-440
2.87
54.86
4
100-120
2.28
8.03
12
250-275
3.51
29.22
20
440-460
3.48
58.34
5
120-145
3.84
11.87
13
275-300
3.51
32.73
21
460-480
264
轻柴油
230~320
16.10
0.8206
228
260
278
292
306
330
349
重柴油
320~3503Leabharlann 810.8450244
297
333
345
356
381
402
常四线
350~420
4.72
0.8623
295
313
366
398
408
434
497
重油
>420
48.59
0.9200
-
-
-
-
-
-
2.2设计方案
设计一套年处理量为250万吨的阿曼原油加工装置，由于原料中轻组分不多，所以原油蒸馏装置采用二段汽化，设计常压塔，减压塔。设计中采用水蒸气汽提方式,并确定汽提水蒸汽用量；由于浮阀塔操作弹性大，本设计采用浮阀塔。
原油蒸馏在炼油厂是原油首先要通过的加工装置。一般包括预处理系统（原油电脱盐）、常压分馏系统、减压分馏系统、注剂系统、轻烃回收系统（加工轻质原油且达到经济规模时一般设置轻烃回收系统）等。常压蒸馏就是在常压下对原油进行加热、气化、分馏和冷凝。如此得到各种不同沸点X围的石油馏分。常减压蒸馏是指在常压和减压条件下，根据原油中各组分的沸点不同，把原油“切割”成不同馏分的工艺过程。