原油化工常壓塔設(shè)計 石油化工專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

1、摘 要石油是現(xiàn)代工業(yè)的血液，我國的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運行都離不開石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過加工煉制過程，連制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的石油產(chǎn)品，才能投入使用。原油常減壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，在原油加工總流程中占有重要作用，在煉廠具有舉足輕重的地位，其運行的好壞直接影響到后續(xù)的加工過程。其中重要的分離設(shè)備常壓塔的設(shè)計，是能否獲得高收率、高質(zhì)量油的關(guān)鍵。近年來常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國外先進(jìn)水平相比，仍存在較大的差距。為了更好地提高原油的生產(chǎn)能力，本著投資少，能耗低，效益高的思想對大慶原油進(jìn)行常壓蒸餾設(shè)計。設(shè)計的基本方案：設(shè)計了一個

2、常壓一段汽化蒸餾裝置，此裝置由一臺管式加熱爐、一個常壓塔以及若干臺換熱器（完善的換熱流程應(yīng)達(dá)到要求：充分利用各種余熱；換熱器的換熱強度較大；原油流動壓力降較小。）、冷凝冷卻器、機泵等組成，在常壓塔外側(cè)為側(cè)線產(chǎn)品設(shè)汽提塔。流程簡單，投資和操作費用較少。原油通過這樣的常壓蒸餾，一般可得到350370以前的幾個餾分，可用作汽油、煤油（航空或燈用、）柴油等產(chǎn)品，也可分別作為重整化工（如輕油裂解）等裝置的原料。蒸余的塔底重油可作鋼鐵或其它工業(yè)的燃料。在某些特定的情況下也可以作催化裂化或加氫裂化裝置的原料。關(guān)鍵詞： 原油； 常壓設(shè)計； 換熱； 常壓塔目 錄 前 言1一、物料衡算3 1.1 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理3

3、 1.1.1 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)3 1.1.2 數(shù)據(jù)處理3 1.1.3 求平衡汽化曲線各點溫度5 1.2 各種餾出產(chǎn)品的性質(zhì)6 1.2.1 各種餾出產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)6 1.2.2 各餾出產(chǎn)品的性質(zhì)8 1.3 物料衡算9 二、塔的工藝參數(shù)的選取10 2.1 原油精餾塔計算草圖求取10 2.1.1 確定蒸汽用量10 2.1.2 塔板型適合塔板數(shù)10 2.1.3 精餾塔計算草圖：10 2.1.4 操作壓力的確定11 2.2 汽化段和塔底溫度的確定11 2.2.1 汽化段溫度11 2.2.2 進(jìn)料在汽化段中的焓12 2.2.3.塔底溫度13 三、塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配14 3.1 全塔回流熱14 3.1

4、.1 假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度14 3.1.2 全塔回流熱14 3.1.3 流熱分配14 3.2 側(cè)線及塔頂溫度的校15 3.2.1 柴油抽出板（第22層）溫度15 3.2.2 煤油抽出板（第10層）溫度16 3.2.3 塔頂溫度17 四、塔設(shè)備的設(shè)計計算20 4.1 全塔氣液負(fù)荷的分布計算20 4.1.1 塔頂（第一塊板上方）的氣液負(fù)荷20 4.1.2 第一層板下方的氣液負(fù)荷20 4.1.3 常一線抽出口下方（即第10層下方）的氣液負(fù)荷21 中段循環(huán)回流入口板上方的氣液相負(fù)荷22 4.1.5 中段循環(huán)回流抽出板下方的氣液相負(fù)荷23 4.1.6 煤油抽出板上方的氣液相負(fù)荷25 4.1.7 柴油抽出

5、板上方的氣液相負(fù)荷26 4.1.8 汽化段氣液相負(fù)荷27 4.2 各段氣液相負(fù)荷列表28 五、常壓塔和塔板主要工藝尺寸計算29 5.1 塔徑的初算29 5.1.2 適宜的氣體操作速度Wa30 5.1.3 氣相空間截面積Fa30 5.1.4 計算降液管內(nèi)液體流速Vd30 5.1.5 計算降液管面積Fd31 5.1.6 計算塔橫截面和塔徑31 5.1.7 采用塔徑及相應(yīng)的設(shè)計空塔氣速31 5.1.8 液相的表面張力：(260.6時）32 5.2 浮閥數(shù)及開孔率的計算32 5.2.1 浮閥的選取32 5.2.2 浮閥數(shù)及開孔率的計算32 5.3 溢流堰及降液管的決定33 5.3.1 決定液體在塔板上

6、的流動型式33 5.3.2 決定溢流堰33 5.3.3 溢流堰高度及塔板上清夜層高度的決定33 5.3.4 液體在降液管的停留時間及流速34 5.3.5 降液管底緣距塔板高度34 5.4 水力學(xué)計算34 5.4.1 塔板壓力降34 5.4.2 霧沫夾帶34 5.4.3 泄漏35 5.4.4 淹塔情況35 5.4.5 降液管的負(fù)荷35 5.5 塔板的負(fù)荷性能圖36 5.5.1 霧沫夾帶線36 5.5.4 漏液線37 5.5.5 液相負(fù)荷下限線37 六、塔的內(nèi)部工藝結(jié)構(gòu)39 6.1 板式塔的部工藝結(jié)構(gòu)39 6.1.1 塔頂39 6.1.2 進(jìn)口39 6.1.3 抽出盤及出口40 6.1.4 人孔4

7、0 6.1.5 塔底40 6.1.6 塔裙41 6.1.7 封頭41 6.2 塔高H41 七、換熱過程42 7.1 換熱方案的確定42 7.1.1 換熱的意義42 7.1.2 換熱方案42 7.2 換熱設(shè)備的選取和計算42 7.2.1 換熱設(shè)備的計算42 7.2.2 中段回流作為熱源44 7.2.3 重油作熱源45 7.2.4 冷后重油作為作熱源45 7.2.5 柴油作為熱源46 7.2.6 塔頂冷凝器的計算46 7.2.7 中段回流冷卻47 各段換熱所用的換熱器型號列表如下48 7.3 熱源利用率計算48 7.3.1 熱源利用率計算：48 7.3.2 原油提供熱量計算48 7.3.3 熱量利

8、用率計算48 八、討 論49 致 謝51 附 錄51 參考文獻(xiàn) 原油常壓設(shè)計前 言中國煉油工業(yè)迅速發(fā)展，據(jù)美國油氣雜志世界煉油特別報告統(tǒng)計，2005年中國原油年加工能力達(dá)3.12億噸，超過俄羅斯和日本，成為僅次于美國的世界煉油大國。根據(jù)統(tǒng)計，2005年中國共有51座煉廠，煉廠數(shù)和煉油能力均位居世界第二。但是，中國石油產(chǎn)品質(zhì)量還相對較低，汽車排氣污染控制愈顯重要。中國融入世界清潔燃料進(jìn)程，不斷提高煉油技術(shù)水平，盡快與國際接軌，任務(wù)緊迫而重大。 石油是重要的能源之一，我國的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運行都離不開石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過加工煉制過程，煉制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的石油產(chǎn)品，才

9、能投入使用。國民經(jīng)濟(jì)和國防部門眾多的各種應(yīng)用場合對石油產(chǎn)品提出了許多不同的使用要求。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)情況的變化、科學(xué)技術(shù)水平以及工業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，對石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求不斷嚴(yán)格，所要求的石油產(chǎn)品的品種和數(shù)量也不斷增加。目前，我國原油的年加工量約為2億噸。而國內(nèi)所能提供原油量僅為1.3億噸，為了滿足原油的需求量，則需要每年從國外二十多個國家和地區(qū)進(jìn)口約6940萬噸原油。為了更好的提高石油資源的利用率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對從國外進(jìn)口的原油煉制構(gòu)成進(jìn)行開發(fā)研究也是十分必要的。目前，我國將石油產(chǎn)品分為染料、潤滑劑、石油瀝青、石油蠟、石油焦、溶劑和化工原料六大類。原油精餾裝置是煉油企業(yè)的“龍

10、頭”，是煉油工業(yè)的第一道工序，為二次加工裝置提供原料，是原油加工的基礎(chǔ)，其能量的綜合利用程度和拔出率高低體現(xiàn)在石化企業(yè)的效益上，因此，開展常壓精餾裝置的研究很有意義1-3 原油常減壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，在原油加工總流程中占有重要作用，近年來常減壓蒸餾技術(shù)和管理經(jīng)驗不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國外先進(jìn)水平相比，仍存在較大的差距，裝置能耗仍然偏高，分餾精度和減壓拔出深度偏低，對含硫原油的適應(yīng)性差等。進(jìn)一步提高常減壓裝置的操作水平和運行水平，顯著日益重要，對提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也具有重要意義。 常減壓蒸餾過程經(jīng)過一百多年的發(fā)展，已成為一個比較完整成熟的工藝4-5。目前，國

11、內(nèi)外大致都是采用由初餾塔、常壓塔、壓塔，常壓爐、減刃壓爐組成的三塔兩爐工藝流程，但是仍存在一些問題。原油常減壓蒸餾作為最基本的一次加工工藝，在煉廠具有舉足輕重的地位，其運行的好壞直接影響到后續(xù)的加工過程。其中重要的分離設(shè)備常壓塔的設(shè)計，是能否獲得高收率、高質(zhì)量油的關(guān)鍵。塔設(shè)備是化工，石油化工、煉油廠等廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)材料報道，塔設(shè)備的投資費占整個工藝設(shè)備投資費的較大比例，它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。作為主要用于傳質(zhì)

12、過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液；兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列的各項要求1.生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）夜流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或者液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。2.操作穩(wěn)定、彈性大。塔設(shè)備的氣（汽）夜負(fù)荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。3.流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。這將有助于節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，用來降低經(jīng)常操作費用。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還可以使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。4.結(jié)構(gòu)簡單、材料用量小、制造和安裝容易，這可以減少基建過程中的投

13、資費用。5.耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。大慶原油是一種低硫、低膠、高含蠟、高凝點、的石蠟基石油。由于含烷烴多，所以，在其各個餾分中，烷烴的相對含量高，生產(chǎn)汽油抗爆性較差，小于180°C餾分，馬達(dá)法辛烷值僅40左右。噴氣燃料的相對密度較小，結(jié)晶點較高，故只能符合2號噴氣燃料規(guī)格。由于硫含量很低，輕質(zhì)燃料油不需要精制。同時，在加工中，設(shè)備腐蝕問題不大。大慶原油的餾分組成較重，故須采取二次深度加工，以提高輕質(zhì)燃料收率。潤滑油餾分的黏溫特性好，但凝點高，加工時需要脫蠟。勝利原油相對密度較大，含硫較多，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較多，屬于含硫中間基原油。孤島混合原油是勝利油田中比較特殊的石油

14、，其特點是含硫、氮、膠質(zhì)較高，酸值大，黏度大，凝點較低，屬環(huán)烷-中間基原油。克拉瑪依石油是低硫中間基原油，特點是含硫量很低約為0.04%到0.07%，含蠟少，凝點低，是生產(chǎn)噴氣燃料和低凝點的輕柴油的良好原料，但直餾餾分的酸度較高，需堿洗。中原混合原油相對密度小，黏度、膠質(zhì)和硫、氮含量均較低 屬于低硫-石蠟基原油。遼河曙光首站原油密度大，黏度大，含蠟量低，屬于硫環(huán)烷-中間基原油。 我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的特點是工業(yè)技術(shù)水品整體不高，工業(yè)生產(chǎn)的能源和資源消耗及污染排放量高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比重逐漸增大，但其三廢基本沒有經(jīng)過任何處理而四處排放，污染十分嚴(yán)重。我國能源結(jié)構(gòu)中煤炭仍占70%左右，煤煙對大氣污染程度不易減輕

15、，環(huán)保治理技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地制約環(huán)保工作的深入開展。人們認(rèn)識到既不能走“先污染，后治理”的道路，也不能走“邊污染，邊治理”的道路，而應(yīng)該是采取積極的態(tài)度?！叭嬉?guī)劃，合理布局，綜合利用，化害為利，依靠群眾，大家動手，保護(hù)環(huán)境，造福人民”的中國環(huán)保方針，明確了環(huán)境保護(hù)的綜合防止思想，是將環(huán)境作為一個有機整體，根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，按污染物的產(chǎn)生、變遷和歸宿的各個環(huán)節(jié)，采取法律、行政、經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)相結(jié)合的措施，以防為主，以最大限度地合理利用資源、減少污染物的產(chǎn)生和排放，用最經(jīng)濟(jì)的方法獲取最佳的防止效果，以實現(xiàn)資源、環(huán)境與發(fā)展的良性循環(huán)。為了實現(xiàn)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是搞好環(huán)境保護(hù)，需要石油煉制

16、過程中在幾的不同層次上開展工作：第一層是對污染進(jìn)行更有效的治理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。其目的是把生產(chǎn)的有害物質(zhì)再近期危害限制在一定水平內(nèi)。第二層是通過工藝改造，盡可能的在正常運行條件下把污染消化在企業(yè)內(nèi)部。第三層是用潔凈的綠色工藝代替有污染的工藝。即在產(chǎn)品的源頭和生產(chǎn)過程中預(yù)防污染，而不是在污染產(chǎn)生后再去治理。第四層是建立“生態(tài)化工”的概念，即根據(jù)對產(chǎn)品和過程生命周期的分析，使用自然界代謝的全過程來規(guī)劃生產(chǎn)。一、物料衡算1.1 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理1.1.1 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)1.原油的種類、性質(zhì)見表1-1和1-2。 表1-1 大慶原油性質(zhì)大慶原油采樣時間 年 月99.5餾程v密度（20）852.0初餾103比重指數(shù)

17、34.61000粘度（50）mm2/s22.211203.0凝固點301405.6閃點（閉口）71608.5酸值,mgKoH/g0.1818011.0含蠟,(m/m)11.0720014.0鹽含量,mgNacl/L22016.5瀝青質(zhì),(m/m)0.3024019.8膠質(zhì),(m/m)7.0626023.2殘?zhí)?(m/m)2.97528026.6重金屬,ug/g30031.6Fe3.33Ni9.36元素分析Cu0.50S0.36Pb0.49N0.26V0.41含水,(V/V)痕跡灰分,(m/m)0.008特性因數(shù)（k）12.5表12 大慶原油每10餾分蒸餾收率（m/m）0102030405060

18、7080900<60不凝氣0.05（m/m）2.353.331004.265.116.017.078.279.5310.771.9213.0314.1020015.0915.9717.0018.4120.0621.7523.4625.1726.9028.6530030.5232.5534.6536.6538.5340.2641.8343.2844.9446.9740048.8250.0451.5754.2757.5660.6263.1265.4367.3669.2250070.9972.5874.0475.4176.762.處理量 500萬噸/年 3.氣提蒸汽性質(zhì) P=3.01Kg/cm

19、2 t=4201.1.2 數(shù)據(jù)處理1.作實沸點曲線，平衡汽化曲線見圖1-1，原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量收率體積收率見表1-3。表1-3 原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量收率換算成體積收率餾程()收率(m/m)收率(m/m)收率(v/v)收率(v/v)每餾分總餾分每餾分 總收率初餾601.391.391.7851.78560800.962.351.1802.965801001.914.262.2515.2161001201.756.012.0217.2371201402.268.272.5589.7951401602.5010.772.79212.5871601802.2613.032.49115.0781802002.06

20、15.092.23617.3142002201.9117.002.04219.3562202403.0620.033.25322.6092402603.4023.43.59426.2032602803.4426.843.62629.8292803003.6230.463.80533.6343003204.1334.594.31137.9453203403.8838.474.02141.9663403603.3041.773.38545.3513603803.1144.883.16448.5153804003.8848.763.91652.4314004202.7551.512.76655.19

21、74204405.9957.505.97561.1724404605.7063.205.63266.8044604804.1067.304.01970.8234805003.6370.933.55274.3755005203.0573.982.97377.3485205402.7276.702.63679.984圖1-1 實沸點、平衡汽化曲線實沸點數(shù)據(jù)見表1-4。表1-4 實沸點數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)），%01030507080溫度，321412803884805402.將上表換算為常壓平衡汽化曲線a.實沸點蒸餾曲線參考的斜率=（480-141）/（70-10）=5.65 計算參考線的各點溫度見表

22、1-5。表1-5 參考線各點溫度 餾出（體積分?jǐn)?shù)），%0305080溫度，84.5254367536.5b.計算平衡汽化參考線斜率及各點溫度由實沸點蒸餾曲線（5.65）查石油煉制工程208頁圖7-17.得平衡汽化參考線的斜率為3.75，F(xiàn)=23 平衡汽化參考線50=實沸點蒸餾參考線50點-F=367-23=344由平衡汽化參考線的50%點和斜率可計算得其他各點溫度0點=344-3.75×（50-0）=156.5（） 10點=344-3.75×（50-10）=194（）30點=344-3.75×（50-30）=269（） 80點=344+3.75×（80-

23、50）=456.5（） c.計算實沸點蒸餾曲線與其參考線的各點溫差Fi%，見圖1-6。表1-6 各點溫差 餾出（體積分?jǐn)?shù)），01030507080F，-52.50262103.51.1.3 求平衡汽化曲線各點溫度查石油煉制工程208頁7-17得各餾出百分?jǐn)?shù)時的溫差比值得： 0比值=0.25 10比值=0.393 其余各點比值都是0.33平衡汽化曲線各點與其參考線相應(yīng)各點的溫差T等于其參考線相應(yīng)各點的Fi乘以對應(yīng)的比值，由此得平衡汽化各點T，見圖1-7。表1-7 平衡汽化各點T餾出（體積分?jǐn)?shù)），%01030507080T，-13.108.66.701.1平衡汽化曲線各點溫度等于它的參考線各點溫度

24、加上相應(yīng)的值，得平衡汽化溫度見圖1-8。表1-8 平衡汽化溫度餾出（體積分?jǐn)?shù)），%01030507080T，143.4194277.6350.7419457.6由表18數(shù)據(jù)做平衡汽化曲線，見圖1-1.1.2 各種餾出產(chǎn)品的性質(zhì) 各種餾出產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.求各產(chǎn)品的恩氏蒸餾溫度見表1-9。表1-9 校正前的恩氏蒸餾溫度數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）%01030507090100汽油6593114131150182194煤油204220224231244275289柴油217231257273290311329T>246時對恩氏蒸餾數(shù)據(jù)進(jìn)行校正 式中：D溫度校正值（加至t上）， ， t超過246的恩氏

25、蒸餾溫度， 。校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)見表1-10。表1-10 校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）%01030507090100汽油6593114131150182194煤油204220224231244279.5290.5柴油217231260.2277.3296.0320.1330.82.計算各產(chǎn)品的實沸點蒸餾點溫度a.查石油化工工藝計算圖表76頁確定實沸點蒸餾50點，由圖表查得它與恩氏蒸餾50點之差分別為1.7，7.8，12。故實沸點蒸餾50點分別為132.7，238.8，289.3。b.查石油化工工藝計算圖表75頁由恩氏蒸餾溫差求實沸點蒸餾溫差的數(shù)據(jù)見表1-11。表1-11 蒸餾溫差曲線

26、線段組分恩氏蒸餾溫差實沸點蒸餾溫差0%10%汽油2845煤油1629.5柴油1426.510%30%汽油2133煤油49.5柴油28.84430%50%汽油1726.5煤油711.7柴油17.126.650%70%汽油1926.5煤油1319.5柴油18.726.370%90%汽油3237.8煤油35.541柴油23.929.590%100%汽油1214煤油1113柴油10.712c. 由實沸點蒸餾50%點，推算得其實沸點溫度見圖1-12。表1-12 實沸點蒸餾點溫度餾出，v%01030507090100汽油28.273.2106.2132.7159.2197211煤油188.1217.622

27、7.1238.8258.3299.3312.3柴油192.2218.7262.7289.3315.6345.1357.13.計算產(chǎn)品收率直餾汽油的實沸點終餾點=211 煤油實沸點蒸初餾點=188.1實沸點切割點=199.5 查圖11得體積收率為17%同理得煤油的實沸點切割點為252.25，體積收率為20%柴油的實沸點切割點為328.55，體積收率為35%分別化為質(zhì)量收率：14.87%和18.90%、33.31%以上數(shù)據(jù)見表1-13。 表1-13 大慶原油常壓切割方案及產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品切割點沸程收率，%密度g/cm3恩氏蒸餾溫度體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0% 10% 30% 50% 70% 90%汽油199.

28、62111714.870.743565 93 114 131 150 182 煤油252.3188.1312.3 2018.900.8033204 220 224 231 244 275柴油328.6192.2357.1 3533.310.8092217 231 257 273 290 3111.2.2 各餾出產(chǎn)品的性質(zhì)1.求五個平均沸點體積平均沸點 tv=（93+114+131+150+182）/5=134（）tv=（220+224+231+244+275）/5=238.8（）tv=（231+257+273+290+311）/5=272.4（）斜率s=（90%餾出溫度-10%餾出溫度）/（9

29、0-10） 得 汽油：1.1125 煤油：0.6875 柴油：1查石油煉制工程69頁表3-4得質(zhì)量平均沸點分別為：136.2，239.8，274.2 立方平均沸點分別為 131.7 ，237.8 ，270.4 中平均沸點分別為 127.5 ，235.8 ，267.8 實分子平均沸點分別為136.3 ， 239.8， 274.2 2.求產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查石油化工工藝計算圖表128頁得k1=12.0,k2=11.6,k3=11.5查石油化工工藝計算圖表59頁得M1=127,M2=193,M3=210 =51.2, =43.5, =33.5查石油化工工藝計算圖表89頁焦點溫度-臨界溫度分別為：60，2

30、2，27.6 查石油化工工藝計算圖表88頁焦點壓力-臨界壓力分別為：1.93MPa,0.5MPa,0.6MPa查石油化工工藝計算圖表102頁臨界溫度分別為：321，425.8，469.4查石油化工工藝計算圖表106頁假臨界壓力分別為：3.05MPa，2.00MPa，1.97MPa查石油化工工藝計算圖表105頁假臨界溫度分別為：580K，687K，724K真臨界溫度分別為：595k，693k，730k。真臨界溫度與假臨界溫度之比為：1.026,1.009,1.008查石油化工工藝計算圖表107頁臨界壓力分別為：4.2MPa，4.21MPa，4.3MPa 焦點溫度分別為:381，447.8，496

31、.4.焦點壓力分別為:6.1MPa，4.71MPa，4.9MPa。以上數(shù)據(jù)見下表1-14。表1-14 油品的性質(zhì) 油品汽 油 煤 油 柴 油密度d420，g/cm30.74350.80330.8092比重指數(shù)，API051.2 43.5 33.5特性因數(shù)，K12.0 11.611.5相對分子量，M127193210臨界參數(shù)溫度，壓力，Mpa3214.2425.84.21469.44.3焦點參數(shù)溫度，壓力，MPa 3816.1447.84.71496.44.91.3 物料衡算 根據(jù)物料衡算要求，進(jìn)入蒸餾塔的進(jìn)料的質(zhì)量應(yīng)等于各出料的質(zhì)量之和。根據(jù)已知數(shù)據(jù)和進(jìn)料質(zhì)量可以求出個產(chǎn)品質(zhì)量，具體數(shù)見表1-

32、15。表1-15 物料平衡（按每年開工8000小時計）油 品產(chǎn) 率,%處理量或產(chǎn)量體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)104t/yt/dKg/hKmol/h原 油1001002006250260416.70汽 油17 14.87 29.74 929.38 38723.96304.91煤 油20 18.9037.80 1181.25 49218.76255.02柴 油35 33.31 66.60 2081.88 86744.80413.07二、塔的工藝參數(shù)的選取2.1 原油精餾塔計算草圖求取2.1.1 確定蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱蒸汽汽提。使用的是420，0.301Mpa的過熱蒸汽汽提水蒸氣用量見表2-1

33、。表2-1 汽提水蒸氣用量油品 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（對油）% Kg/h kmol/h一線煤油 3 1476.56 82.03二線柴油 3 2603.34 144.57塔底重油 2 1714.58 95.25合計 5793.48 321.862.1.2 塔板型適合塔板數(shù)各段的層數(shù)見圖2-2。表2-2 各段的層數(shù)各段名稱 塔板數(shù)（層）汽油煤油段 10煤油柴油段 10柴油汽化段 3塔底氣提段 4考慮采用一個中段回流，用3層換熱塔板。閃蒸塔用3層塔板，全塔塔板數(shù)總計為33層。2.1.3 精餾塔計算草圖：將塔體、塔板、進(jìn)料及產(chǎn)品進(jìn)出口、汽體返塔位置、塔底汽提點等匯成草圖，見圖2-1。 32 29 25 14 10

34、 12塔底重油85729.18KG/H塔底氣提1714.58KG/H柴油86744.80KG/H柴油氣提蒸汽2603.34KG/H煤油49218.76KG/H煤油氣提1476.56KG/H塔頂冷回流98851.24KG/H汽油38723.96KG/H蒸汽5793.48KG/H進(jìn)料260416.7KG/H過汽化油6750KG/H 圖2-1 精餾塔計算草圖2.1.4 操作壓力的確定壓力為0.13MPa。塔頂采用兩級冷卻流程。取塔頂空冷器壓力為0.01MPa，使用一個管殼式后冷器，殼程壓力降取0.017MPa。故塔頂壓力=0.13+0.01+0.017=0.157MPa（絕對壓力）取每層浮閥塔板壓力

35、降為0.5KPa（4mmHg），則推算得常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下（單位為Mpa）塔頂壓力為0.157MPa一線抽出板（第10層）上壓力為0.162MPa二線抽出板（第22層）上壓力為0.169MPa汽化段壓力（第25層）下壓力為0.170MPa取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035MPa，則加熱爐出口壓力=0.170+0.035=0.205MPa 2.2 汽化段和塔底溫度的確定2.2.1 汽化段溫度1.汽化段中進(jìn)料的汽化率與汽化度取過汽化度為進(jìn)料的2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或2.03%（體積分?jǐn)?shù)），即過汽化量為5208.33kg/h 要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率ef=（17%+20%+35%+2.03%）=74.0

36、3%2.汽化段油氣分壓 汽化段中物料的流量見表2-3。表2-3 汽化段中各物料的流量 油品名稱物料的流量（kg/h）汽油304.91煤油255.02柴油413.07過汽化油17.36油汽量合計990.36其中過汽化油的相對分子量取300，則過汽化油流量為6750/300=22.5 kmol/h塔底氣提還有水蒸氣95.25kmol/h由此計算的汽化段的油氣分壓為0.170×990.36/（990.36+95.25）=0.155（Mpa）3.汽化段溫度的求定汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣分壓0.155Mpa之下汽化74.03%（體積分?jǐn)?shù)）的溫度，作出在0.155Mpa下原油平衡汽化曲線；原

37、油在常壓下的實沸點曲線與平衡汽化曲線的交點為280，將此交點溫度280換算為0.155 Mpa下的溫度，查石油煉工程66頁得298.9從該點作垂直于橫坐標(biāo)的直線A，在A線上找的298.9之點，過此點作平行于原油常壓平衡汽化曲線2的線4，即為原油在0.155 Mpa下的平衡汽化曲線。由曲線4可查ef為74.03%的溫度為3652.2.2 進(jìn)料在汽化段中的焓查圖317【石油煉制】，進(jìn)料在汽化段中的焓計算見表2-4（p=0.170Mpa,t=365）。其中：過汽化油和重油的密度分別為：0.8513 g/cm3，0.8615 g/cm3.表2-4 進(jìn)料在汽化段中的焓油 料 焓，kJ/kg 熱 量，kJ

38、/h ×107氣 相液 相汽 油煤 油柴 油過汽化油重 油合 計1150.791122.121113.741109.56 921.14 5.78 7.1612.520.7510.2336.442.2.3.塔底溫度根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，原油蒸餾裝置的常壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低510，取塔底溫度比汽化段溫度低7，則塔底溫度=356-7=349三、塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 3.1 全塔回流熱3.1.1 假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度 1.在塔內(nèi)有水蒸氣存在的情況下，常壓塔頂汽油蒸汽可以大致定為該油品恩氏蒸餾60%點的溫度。 2.當(dāng)全塔汽提水蒸氣用量不超過進(jìn)料量的12%時，側(cè)線抽出板溫度大致相

39、當(dāng)于與該油品恩氏蒸餾50%點的溫度。 417.13×18×8000/(107×200)×100%=2.22%<12%所以假設(shè)的塔頂及各側(cè)線溫度見表3-1。表3-1 假設(shè)的塔頂及各側(cè)線溫度 塔頂溫度 140.5 煤油抽出板（第10層）溫度 227.5 柴油抽出板（第22層）溫度 260.63.1.2 全塔回流熱按上述假設(shè)條件作全塔熱平衡，由此求出全塔回流熱見圖3-2。表3-2 全塔回流熱物 料流率kg/h密度g/cm3 操作條件 焓，kJ/kg熱 量107kJ/kg壓力，Mpa溫度，氣 相液 相入方進(jìn) 料260416.70.8520.17035628

40、.06汽提蒸氣5793.480.30142033161.92合 計266210.1829.98出方汽 油38723.960.74350.157140.5643.722.49煤 油49218.760.80330.162227.5552.502.76柴 油86744.800.80920.169260.6689.705.97重 油85729.180.86150.172349.0900.217.71水蒸氣5793.480.157140.52702.701.56合 計266210.1820.48所以，全塔回流熱Q=（29.98-20.48）×107=9.50×107（kJ/h）3.1

41、.3 回流熱分配塔頂采用二級冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為60；采用一個中段回流位于煤油側(cè)線與柴油側(cè)線之間（第1113層之間）。回流熱分配見表3-3。表3-3 回流熱分配 塔頂回流取熱50% Q1=4.75×107kJ/h 中段回流取熱50% Q2=4.75×107kJ/h3.2 側(cè)線及塔頂溫度的校3.2.1 柴油抽出板（第22層）溫度1.按下圖的隔離體系作第22層以下塔段的熱平衡見圖3-1。圖3-1 柴油抽出板下方草圖2.第22層以下塔段的熱平衡見表3-4。表3-4 第22層以下塔段的熱平衡物 料流率kg/h密度g/cm3 操作條件 焓，kJ/kg熱 量×107

42、kJ/kg壓力，Mpa溫度，氣 相液 相入方進(jìn) 料260416.70.8520.17035628.06汽提蒸氣1714.580.30142033161.92內(nèi)回流L0.83540.169249.05628.05628.05L合 計29.98+出方汽 油38723.960.74350.169260.6942.083.64煤 油49218.760.80330.169260.6921.144.53柴 油86744.800.80920.169260.6690.765.97重 油85729.180.86150.172349.0900.217.72水蒸氣1714.580.169260.63002.40.5

43、2內(nèi)回流L0.8354260.6921.14921.14L合 計22.39+3.由熱平衡得，29.98×107+628.05L=22.39×107+921.14L所以，內(nèi)回流L=270970.88（kg/h）或 270970.88/210=1290.34（kmol/h） 柴油抽出板上方氣相總量為： 304.91+255.02+1290.34+95.25=1945.52（kmol/h） 柴油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓為： 0.169×1290.34/1945.52=0.112MPa）4.由柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算0.112MPa下平衡汽化0點溫度，可以用圖2-2-4和圖2

44、-2-3石油化工工藝計算圖表先換算的常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用換算成0.112MPa下的平衡汽化數(shù)據(jù)，其計算結(jié)果見表3-5。 表3-5 柴油蒸汽分壓下的溫度換算項 目 0 10% 30% 50%恩氏蒸餾溫度，恩氏蒸餾溫差，平衡汽化溫差，常壓平衡汽化溫度，0.091Mpa下平衡汽化溫度，217 23114 265.1 12.4 257 262.1257 27316 6.5 280274.5 2815.由以上可求得柴油在0.112MPa下的泡點溫度為257，與原假設(shè)的260.6很接近，可認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。3.2.2 煤油抽出板（第10層）溫度1.按下圖的隔離體系作第10層以下塔段的熱平衡見圖3

45、-2。圖3-2 煤油抽出板下方草圖2.第9層以下塔段的熱平衡見表3-6。表3-6 第9層以下塔段的熱平衡物 料流率kg/h密度g/cm3 操作條件 焓，kJ/kg熱 量×107kJ/kg壓力，Mpa溫度，氣 相液 相入方進(jìn) 料260416.70.8520.17035625.75汽提氣4316.920.30142033161.43內(nèi)回流L0.80630.162183.1452.20452.20L合 計27.18+出方汽 油38723.960.74350.162227.5853.303.30煤 油49218.760.80330.162227.5577.802.83柴 油86744.800

46、.80920.169260.6690.765.98重 油85729.180.86150.172349.0900.217.70水蒸氣4316.920.162227.52933.121.26內(nèi)回流L0.8063227.5854.10854.10L合 計21.07+3.由熱平衡得，27.18×107+452.20L=21.07×107+854.10L 所以，內(nèi)回流L=152024.43（kg/h） 或 152024.43/193=787.69（kmol/h） 煤油抽出板上方氣相總量為： 304.91+787.69+95.25+144.57=1332.42（kmol/h） 煤油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓為： 0.161×787