常壓塔開題報告

　　原油的常壓蒸餾就是原油在常壓(或稍高于常壓)下進行的蒸餾，所用的蒸餾設備叫 做原油常壓精餾塔，這也是提煉原油的一項重要工藝。

　　年常壓重油催化裂化工藝設計開題報告

　　一、背景簡介

　　FCC是重油催化裂化的縮寫。重油加工是把原油中的重質部分，如常壓渣油和減壓渣油轉化為汽油。近年來，我國的原油產量一直上升幅度不大，但是燃料油的需求量上升很大，這樣的大背景下，需要我國的煉油工業將產能更多的投入到重油，特別是減壓渣油的深度加工。本題即是對催化裂化工藝的擬建。 催化裂化工藝簡介 催化裂化的工藝原理：

　　蠟油、脫瀝青油、渣油等在催化劑的作用下發生裂化、異構化、環化、芳化、脫氫化等諸多化學反應，反應產物為汽油、輕柴油、重柴油，副產物為干氣、焦碳、油漿等。催化裂化可以使蠟油、脫瀝青油、渣油與催化劑在適宜的溫度，壓力滯留時間條件下進行接觸，以使原料的主要部分被轉換成汽油和液態烴，通常這是一個單程操作。在裂化反應中，所產生的焦碳被沉積在催化劑上，它明顯地減少了催化劑的活性，所以除去沉積物是非常必要的，通常是通過燃燒方式使催化劑再生來重新恢復其活性。

　　重油催化裂化的特點

　　① 焦炭產率高。重油催化裂化的焦炭產率高達8～12wt%，而餾分油催化裂化的焦炭產率通常為5～6wt%。

　　② 重金屬污染催化劑。與餾分油相比，重油含有較多的重金屬，在催化裂化過程中這些重金屬會沉積在催化劑表面，導致催化劑受污染或中毒。 ③ 硫、氮雜質的影響。重油中的硫、氮等雜原子的含量相對較高，導致裂化后的輕質油品中的硫、氮含量較高，影響產品的質量;另一方面，也會導致焦炭中的硫、氮含量較高，在催化劑燒焦過程中會產生較多的硫、氮氧化物，腐蝕設備，污染環境。

　　④ 催化裂化條件下，重油不能完全氣化。重油在催化裂化條件下只能部

　　分氣化，未氣化的小液滴會附著在催化劑表面上，此時的傳質阻力不能忽略，反應過程是一個復雜的氣-液-固三相催化反應過程。 二、國內外現狀與前景預期 我國FCC 工藝及工程的技術水平

　　我國由于在催化劑細粉流化態技術的發展，兩器結構出現多種形式的組合：帶外循環管的燒焦罐高效再生、帶預混合管的燒焦高效再生、帶預混合管的燒焦罐再生、管式燒焦、后置燒焦罐兩段再生、高速床兩段串聯再生、并列式兩段再生、同軸式兩段再生。與此同時，高效霧化原料油注入系統及急冷油控制提升管中部溫度(MTC)技術、新型Y 型結構的提升管出口快速分離結構、新的汽提段結構和分段汽提也相繼應用于工業裝置，另外還研制了靈敏度高、推動力大的耐磨冷壁式電液控制滑閥，高熱阻單層和雙層耐熱耐磨襯里、無泄漏盤式三旋單管，臥管式三級旋風分離器，高效旋風分離器，油漿旋風除

　　塵和煙氣能量回收機組等一系列具有先進水平的新設備。[1] 我國催化裂化技術的發展計劃和前景

　　基于我國原油資源的特點和FCC 在二次加工能力中占絕對比重的現狀，未來FCC 仍然是我國重油輕質化和生產汽油的主要加工技術。加強技術創新，注重現有工藝、催化劑、工程技術和生產技術的改進以及現有裝置的改造。FCC 裝置將會在高苛刻度下運轉，盡可能摻煉更多的渣油，實現煉油工業盡可能低的.投資把原油轉變成符合環保法規要求的石油產品。提高FCC 綜合技術水平，縮小同先進水平的差距，具有同國外大公司競爭的能力。以環保和市場為導向，繼續完善和開發重油催化裂化和FCC 家族技術的工藝和催化劑，提高FCC 裝置的重油加工能力，開發具有更高性能的渣油裂化催化劑，生產符合新環保標準的清潔汽油產品。到2015 年，隨著環保法規的日趨嚴格和對汽油中烯烴、芳烴含量的進一步限制，FCC在提高汽油辛烷值方面的作用將下降，將會發展成為生產汽油和組分以及為生產汽油調和組分提供生產原料的手段。逐步調整原油加工工藝的結構，為煉廠獲取最大經濟效益，滿足我國實現經濟可持續發展戰略。[1]

　　三、 國外論文翻譯

　　I.2004年國際工作組對石油工業框架的研究 利用經濟模型預測石油產品及原有供應需求的走勢 1.研究背景和目的

　　1997年亞洲經濟危機之前，除了日本以外的東亞地區對石油的需求增長速度為平均每年7%。從保證日本石油供應的角度看這是一種增長。然而，在1998，直接反應在危機爆發后，情況迅速惡化。亞洲的石油需求下降和石油產品供應的過剩。近年來，伴隨著中國經濟增長的需求迅速擴大,另一個產品供應的緊縮引起憂慮。今年，包括創紀錄的高油價和伊拉克戰爭的繼續對石油行業的影響很大，氣候變化加劇，新能源和經濟信息，東亞對石油產品的供應和需求進行分析越來越重要，這對日本的供應和需求的一個特別大的影響。此外，石油產品及原油的大量需求在亞洲特別是中國有著長期前景在這種情況下，它肯定會影響日本能源安全如原油來源結構變化的定量分析和相關的可能性，其次是日本的原油進口的影響和評估。這項研究是由日本能源經濟學(IEEJ)委員會從經濟部所實施的對石油行業的調查研究(石油產品的供應和使用的計量經濟模型的需求趨勢2004財年研究)。這項研究是由國際工作組(WG)晉升委員會的研究。 2.2004財年國際工作組提出的問題

　　(1)在未來的幾年里，中國預計將繼續實現經濟增長8%。在其對應的石油需求這塊，隨著其進入世界貿易組織的中取消了貿易限制預計將對所有東亞的石油產品需求量有重大影響。中國的石油產品需求預測的最重要的因素是煉油能力增加的趨勢。因為所涉及的許多變量，預計這一趨勢是困難的。為此，在去年，WG在中國放置一個單獨的高CDU能力是我多元化的案例分析。

　　(2)對于中國經濟增長的可持續性前景的不確定性因素眾多，包括人民幣升值(人民幣)和國內的差距貧富差距縮小。2010經濟增長放緩約無疑會影響亞洲其他國家，伴隨經濟增長的減速，亞洲的石油需求下降的程度成為一個關鍵點。由于這些原因，該工作組認為經濟增長是重點。 (3)也有關于中國和東亞其他地區的原油進口快速增長的憂慮。它也指出，

　　俄羅斯的石油開發進軍中東和亞洲。WG因此認為作為一個整體在2020和2030間中東和非中東原油生產的長期趨勢可以預測世界原油供應和需求的的長期趨勢，并探討日本對原油進口的影響。

　　(4)更具體地說，工作組集中在原油供應和需求以及東亞地區，由在中國和日本對中東的依賴程度供應預期的變化和競爭分析，原油的走勢，如2030。這也影響全世界的API指數，差異擴大和較高層次在原油生產的分析。這種背景下使WG對東亞未來石油產品供應和需求形成興趣。[6] 四、 設計方法與方案 常壓塔設計

　　常壓塔設計主要是塔內部汽液負荷的計算。汽液負荷可以通過熱平衡進行逐板計算，各參數的確定采用了諸多經驗數據，說明如下： 1壓力

　　產品罐壓力為?atm，冷凝冷卻系統壓力降取?atm，則塔頂壓力為?atm。 2溫度

　　塔頂溫度是塔頂產品在其本身油汽分壓下的露點溫度。側線油品抽出溫度是該層油氣分壓下未經汽提的油品泡點溫度， 汽化段溫度就是進料的絕熱閃蒸溫度，塔底溫度一般采用經驗數值，比汽化段溫度低5-10℃。 3汽提

　　本設計使用?atm、?℃過熱水蒸氣。 4過汽化率

　　在能保證側線質量的前提下，盡量減少汽化率，本設計取?%(重)。 5回流方式及取熱比

　　本常壓塔塔頂冷回流:一中循環回流:二中循環回流=50:20:30。其中段回流進出口溫度差為?℃。 6塔頂冷卻系統

　　采用二級冷凝冷卻系統。 7塔板型式和板間距。

　　采用浮閥塔板，板間距定為 mm。

　　加熱爐的設計 1爐型的選擇

　　采用空心圓筒爐。 2過剩空氣系數的選取

　　輻射段為αR=?，對流段為α=? 3爐效率 ? % 4工藝上的設計

　　(1)常壓爐對流室設置冷進料，降低排煙溫度，釘頭管用在對流段。 (2)利用常一線、常三線熱源與空氣換熱，設置空氣預熱器。

　　(3)利用常一中、減二線、減一中回流，三臺換熱器的熱源發生低壓蒸汽，經過常壓爐的對流室過流，作常壓塔減壓塔吹汽用。 常壓塔計算部分塔板型式和塔板數 采用兩個中間段回流，每個用 層換熱塔板，共 層，塔板數總計 層。

　　5汽化段溫度

　　<1>汽化段中進料的汽化率及過汽化度 eF=?(重) <2>汽化段油汽分壓為：?atm <3> 汽化段溫度為?℃。 6塔底溫度

　　取塔底溫度比汽化段溫度(5-10℃)低7℃

　　7塔頂及側線溫度假設與回流熱分配

　　<2>塔回流熱

　　全塔回流熱Q=Q入-Q出=?

　　8氣液相負荷 8.1加熱爐計算部分

　　加熱介質為拔頭油

　　G=?kg/h 比重d204=? e=?

　　入口溫度τ1=?℃ 出口溫度τ2=?℃ 燃料油為減壓渣油，其重量組成：(例如)

　　C—86.5% H—12.56% O—0% S—0.17% W—0.37%對流段對流管為釘頭管，Gs=?kg/h

　　冷油為原料油的10%，由110℃加熱至220℃ 8.2輻射段計算

　　⑴選擇爐型

　　⑵計算全爐有效熱負荷Q ⑶燃燒過程計算

　　⑷確定輻射段的傳熱量QR ⑸輻射管表面熱強度qR ⑹輻射段管壁平均溫度估算 ⑺輻射管加熱面積

　　⑻確定輻射管管徑、管心距和管程數 ⑼確定爐的輻射室尺寸、爐管長度及管數

　　⑽確定對流管管徑、管心距、管長及對流室寬和每排管數 ⑾計算當量冷面積Acp

　　⑿求有效暴露磚墻表面積與當量冷平面之比 Aw/ αAcp 8.3對流段計算

　　⑴煙氣的未知溫度t， t，， t，，，

　　⑵計算總傳熱膜系數，爐管面積，管排數，熱強度。 反應-再生系統的工藝設計計算

　　⑴在生氣物料平衡,決定空氣流率的煙氣流率。

　　⑵再生器燒焦計算，決定藏量。 ⑶再生器熱平衡，決定催化劑循環量。

　　⑷反應器物料平衡、熱平衡，決定原料預熱溫度。結合再生器熱平衡決定燃燒有兩或取熱設施。

　　⑸再生器設備工藝設計計算，包括殼體、旋風分離器、分布管(板)、淹流管、輔導燃燒室、滑閥、稀相噴水等。

　　⑹反應器設備工藝設計計算，包括氣提段和進料噴嘴的設計計算。 ⑺兩器壓力平衡，包括催化劑輸送管路。 ⑻催化劑儲罐及抽空器。

　　⑼其他細節，如松動點的布置、限流孔板的設計等。 五、 進度規劃 六、 參考資料與文獻

　　1.王雷 重油催化裂化技術的研究進展 1007-1865(2011)04-0042-02 2.于國慶, 高金森, 徐春明 重油催化裂化裝置 汽提段及汽提工藝研究進展 1671 0460( 2004) 02 0068 04

　　3.閆平祥, 劉植昌, 高金森, 徐春明, 于春光, 王殿芬 重油催化裂化工藝的新進展1671 0460( 2004) 03 0136 05

　　4.閏平祥高金森徐春明 重油催化裂化反應技術的新進展 石化技術, 2003,10(1):41

　　5.陳祖庇 淺議重油催化裂化技術的進步 煉油技術與工程 第37 卷第1 期

　　6.Hidehiro Unoki, Senior Economist, Econometric Analysis Group等 Asia Outlook of Supply and Demand Trends of Petroleum Products and Crude Oil

　　7.<石油煉制與化工>編輯部 重油加工新技術

　　8. 黃英編 化工設計

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