200万吨催化裂化装置分馏系统工艺设计.doc
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200万吨催化裂化装置分馏系统工艺设计.doc
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摘要
摘要
随着世界经济发展,环境问题日益突出,同时能源需求日益旺盛,各国对汽油等轻质油特别是高质量的清洁燃料的需求量急剧增加,同时随着石油化工业的发展,需要多产轻质油.将重质油更多的转化成轻质油品,且转化成清洁能源是以后催化裂化领域的重要课题。
催化裂化是石油炼制过程之一,是在热和催化剂的使用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化汽,汽油和柴油等的过程.
本设计题目是200万吨/年催化裂化分馏及换热装置的工艺设计.所用工艺对重油加工程度较深且产品收率很高,同时具有较好的经济效益和环保效益,同时以大庆常压渣油为原料生产高质量汽油的方案通过综合评定后的经济效益较为合理,通过汽油的方案及反一再系统工艺的计算,达到了设计的目的。
本设计加工弹性大,汽油产率较高,并充分考虑了能量的综合利用问题与环境保护问题
关键词:
重油催化裂化分馏塔舌形塔板
Abstract
AstherapideconomicdevelopmentofChina,moreandmoreattentionaretakentotheworld'senvironmentalproblems,leadingwithgasoline,lightandsweetoilespeciallyforbetterqualityofcleanerfuelsdramaticlyincreaseindemand,whilethedevelopmentofpetrochemicalindustryneedsmoreeffectivelyprolificlightoil.HowtotransformmoreheavyoilintolightoilandcleanenergyistheimportanttopicsoffutureFCC.FCCisoneofthepetroleamrefiningprocessistheuseofheartandacatalystforheavyoilundercarckingreactionoccurs,intoasteamcracker,suchasgasolineanddieselprocess.
Thetopicofthisdesignis2milliontons/yearofFCCprocessdesign.Therearedeeperontheprocessingofheavyoilandhighyield,andcomprehensiveevaluationofeconomicbenefitsarereasonablebyDaqingatmosphericresidueasrawmaterialstoproducegasolineprogram,aimedatproducinghigh-qualitygasoline.Gasolineprogramandanti-andthenthecalculationoftheprocesssystemtechnologyandisdesignedtoreach.
Theflexibledesignandprocessinghashighyieldofgasoline,andgivefullconsiderationtothecomprehensiveutilizationofenergyandenvironmentalissues.
Keyword:
catalyticcracking;Mainfractionator;Tongueshapedtowerboard
I
目录
目录
摘要 I
Abstract II
第一章概述 1
1.1催化裂化工业的意义与作用 1
1.2催化裂化技术国内外发展现状 1
1.3催化裂化工艺简介 2
1.4设计依据 2
第二章催化裂化工艺简介 3
2.1重质油催化裂化原则流程 3
2.2装置流程简介 3
2.2.1反应再生部分 3
2.2.3能量回收部分 4
2.2.4分馏部分 5
2.2.5吸收稳定部分 6
2.2.6脱硫部分 7
第三章分馏塔工艺设计 9
3.1原料及产品的有关参数的计算 9
3.1.2体积平均沸点 9
3.1.3恩氏蒸馏90~10%斜率 9
3.1.4立方平均沸点 10
3.1.5中平均沸点 10
3.1.6特性因数K 10
3.1.7分子量 10
3.1.8平均蒸发温度 10
3.1.9临界温度和临界压力 11
3.1.10焦点温度和焦点压力 12
3.2物料平衡 12
3.3决定塔板数、塔顶压力和塔板压力降 12
3.3.1选定塔板数 13
3.4操作条件的确定 13
3.4.1汽提蒸汽用量 13
3.4.2操作压力 13
3.5汽化段温度 15
3.5.1求汽化段油品的热焓 16
3.5.2炉压力2.048Pa(绝压)下的总热焓 17
3.6确定流程 17
3.6.1回流方式及回流热分配 17
3.6.2塔底温度 18
3.7全塔热平衡。
18
3.8蒸馏塔各段塔径的计算 19
3.8.1塔顶回流以下的热平衡 19
3.8.2一中回流气液相负荷的计算 20
3.8.3二中回流气液相负荷的计算 21
3.9塔径的计算 22
3.10塔高的计算 22
3.11舌形塔板的设计 23
3.11.1降液管 24
3.12塔板水力学计算及降液管液面高度的校核 24
3.12.1降液管与受液盘间隙压力降 24
3.12.2湿舌孔压力降 24
3.12.3水力压头 24
3.12.4塔板总压力降 25
3.12.5进口压头 25
3.12.6溢流口液面高度 25
3.13、塔板适宜操作区的绘制及分析 26
3.13.1吹气线 26
3.13.2降液管超负荷线 26
3.13.3漏液线 26
3.13.4雾沫夹带线 27
3.13.5淹塔线 28
3.13.6操作线 30
3.13.7适宜操作区和操作线 30
第四章塔顶换热流程的设计计算 32
4.1空气冷凝器工艺的设计 32
4.1.1设计气温 32
4.1.2管内流体及温度 33
4.1.3管排数N 33
4.1.4管程数n 34
4.1.5空冷器的有关工艺计算 34
4.1.6空气冷凝器的校核 35
4.1.7选择空冷器规格 36
4.2水冷冷凝器工艺设计 36
4.2.1确定设计方案 36
4.2.2确定物性数据 36
4.2.3初选换热器的尺寸规格 37
4.3换热器核算 38
4.3.1壳程表面传热系数 38
4.3.2管内表面传热系数 38
4.3.3污垢热阻和管壁热阻 39
4.4水冷器选型 39
第五章汇总与评价 41
5.1分馏塔部分 41
5.1.1分馏塔的主要操作参数 41
5.2塔的工艺结构参数 41
5.3塔板水力学评价 42
5.3.1适宜操作区的分析 42
5.4换热流程工艺的汇总 43
参考文献 45
致谢 46
3
第一章概述
第一章概述
1.1催化裂化工业的意义与作用
石油工业是国民经济中最重要的支柱产业之一,是提供能源,尤其是提供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%依赖于石油产品[1]。
然而作为一种不可再生资源,石油的产量在不断的下降,而社会生产,人民生活却需要大量的汽油,柴油等轻质油品,但是石油不能直接作为产品使用,必须经过各种加工过程,炼制成多种符合使用要求的各种石油产品。
而原油经过第一步加工只能得到少部分轻质油,大部分仍为渣油,因此需要对重质油进一步加工,催化裂化是对重质油加工的主要手段。
以我国目前的需要情况为例,对轻质燃料油,重质燃料油和润滑油三者需要的比例是20:
6:
1。
另一方面,由于内燃机的发展对汽油的质量提出更高的要求,而直馏汽油一般难以满足这些要求。
同时由于石油价格上涨和石油资源逐渐枯竭,许多国家都在努力寻找能替代石油的新能源。
寻找新能源的工作近年来虽然取得很大的进展,但是至少在几十年内,由石油生产的轻质液体燃料仍然是不可能被替代的,而且对它的需求量还不断增大。
所有的这一切都促使了石油的催化裂化工业的产生和发展。
1.2催化裂化技术国内外发展现状
催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一,在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有重要的地位。
在一些原油加工深度较大的国家,例如德国和美国,催化裂化的处理能力达原油加工能力的30%以上。
在我国,由于多数原油偏重,氢碳比(H/C)相对较高而金属含量相对较低,因此催化裂化过程,尤其是重油催化裂化过程的地位就显得更为重要。
在我国国内最早的工业催化裂化装置出现于1936年。
几十年来,无论是规模还是技术均有了巨大发展。
现在它已经成为原油二次加工中最重要的一个加工过程。
从催化裂化技术角度来说,基本的是反应-再生型式和催化剂性能两个方面的发展。
传统的催化裂化原料是重质馏分油,主要是直馏减压馏分油,也包括焦化重馏分油。
由于对轻质油品的需求不断增长及技术进步,近20年来,更重的油料也作为催化裂化的原料,例如减压渣油,石蜡油,脱沥青的减压渣油,加氢处理重油等。
最早在工业上采用的反应器型式是固定床式反应器。
反应和再生是轮流间歇地在同一反应器内进行的。
为了在反应时供热及在再生时取走热,在反应器内装有取热的管束,用一种融盐循环取热。
为了使生产连续化,可以将几个反应器组成一组,轮流地进行反应和再生。
固定床催化裂化的设备结构复杂,生产连续性差,因此,在工业上早已被其他型式的反应器所取代。
由于生产要求的不断扩大和生产技术的不断进步,在二十世纪九十年代初期,流化床催化裂化技术迅速地发展成熟起来并很好地运用到实际生产中去。
1.3催化裂化工艺简介
移动床催化裂化的反应和再生是分别在反应器和再生器内进行的。
原料油与催化剂同时进入反应器的顶部,它们相互接触,在反应的同时并向下移动。
当它们移动至反应器的下部时,催化剂表面上会沉积上一定量的焦炭,于是油气从反应器的中下部导出而催化剂则从底部下来,再由连接到再生器的气升管用空气提升至再生器内向下移动过程中进行烧焦再生。
再生过的催化剂经另一根气升管又返回至反应器中。
就这样,使催化剂在反应器和再生器中循环。
流化床催化裂化的反应过程和再生过程也是分别在两个设备中进行[3],其原理与移动床相似,只是在反应器和再生器内,催化剂与油气或空气形成与沸腾的液体相似的流化状态。
为了便于流化,催化剂制成直径为φ20~100μm的微球。
由于在流化状态时,反应器或再生器内温度分布均匀,而且催化剂的循环量大,可以携带的热量多,减少了反应器和再生器内温度变化的幅度,因而不必再在设备内专设取热设施,从而大大简化了设备的结构。
同固定床相比,流化床催化裂化具有生产过程连续,产品性质稳定及设备简化等优越性,它很快就在各种催化裂化型式中占据了主导地位。
自二十世纪六十年代以来,为配合高活性的分子筛催化剂,流化床反应器又发展为提升管反应器。
目前,在全世界催化裂化装置的总加工能力中,提升管催化裂化已占绝大部分。
我国的
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- 200 催化裂化 装置 分馏 系统 工艺 设计