660萬(wàn)噸原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱： 石油煉制工程 設(shè)計(jì)題目： 6.6Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 石油化工學(xué)院 學(xué)生姓名： 任佳麗 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 化學(xué)工程與工藝（本）1202 指導(dǎo)教師： 劉曉瑞 2015年 12月銀川能源學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：第一名小組成員成績(jī)： 第二名小組成員成績(jī)：指導(dǎo)教師：年 月 日答辯小組評(píng)語(yǔ)：第一名小組成員成績(jī)： 第二名小組成員成績(jī)：評(píng)閱人：年 月 日課程設(shè)計(jì)總成績(jī)第一名小組成員成績(jī)：第二名成員小組成績(jī)：答辯小組成員簽字：年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)設(shè)計(jì)題目6.6Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名任佳麗 武悅所在學(xué)院石油化工學(xué)院專業(yè)、年級(jí)、

2、班化學(xué)工程（本）1202設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇并繪制原油常減壓蒸餾裝置工藝流程圖2、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)（原油及產(chǎn)品性質(zhì)、產(chǎn)品收率等）進(jìn)行全塔的工藝計(jì)算并繪制常壓塔的計(jì)算草圖及全塔的氣液相負(fù)荷圖3、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行常壓塔的尺寸并繪制常壓塔設(shè)備圖4、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)塔板的水力計(jì)算并繪制全塔的塔板負(fù)荷性能圖（選作）學(xué)生應(yīng)完成的工作1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇并繪制原油常減壓蒸餾裝置工藝流程圖2、根據(jù)原料油性質(zhì)及產(chǎn)品方案確定產(chǎn)品收率，作出物料平衡（列出油品性質(zhì)）3、確定汽提方式及汽提蒸汽用量，選擇塔板類(lèi)型確定塔板數(shù)，畫(huà)出精餾塔草圖4、確定塔各部位壓力和加熱爐出口壓力，確定進(jìn)料過(guò)汽化度及汽化段溫度和塔底溫度，假設(shè)塔

3、頂及各側(cè)線抽出溫度，作全塔熱量平衡，確定回流熱并分配回流熱5、校核各側(cè)線抽出溫度、塔頂溫度，繪制出全塔的氣液相負(fù)荷分布圖6、計(jì)算塔徑和塔高繪制常壓塔設(shè)備圖7、作塔板水力學(xué)核算，繪制出全塔的塔板負(fù)荷性能圖(選作)參考文獻(xiàn)徐春明，楊朝合.石油煉制工程M.北京:石油工業(yè)出版社,2009,4上?；W(xué)院煉油教研組.石油煉制設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)圖表集(上下冊(cè))M.上海:上?；W(xué)院,1978工作計(jì)劃第1-2天：查閱文獻(xiàn)，收集資料，選擇并繪制常減壓蒸餾裝置工藝流程圖進(jìn)行原油及油品性質(zhì)計(jì)算和產(chǎn)品收率及物料平衡第3-4天：進(jìn)行全塔的熱量衡算并繪制出精餾塔的計(jì)算草圖第5-6天：進(jìn)行塔的溫度校核并繪制出全塔的氣液相負(fù)荷分布圖

4、第7-8天：進(jìn)行塔的尺寸并繪制常壓塔設(shè)備圖及塔板水力計(jì)算并繪制全塔的塔板負(fù)荷性能圖（選作）第9天：整理設(shè)計(jì)資料，制作PPT，準(zhǔn)備答辯第10天：答辯任務(wù)下達(dá)日期：2015 年11月24 日 任務(wù)完成日期：2015 年12月 3 日指導(dǎo)教師（簽名）：學(xué)生（簽名）： 摘 要常壓塔是石油加工中重要的流程之一，這次的設(shè)計(jì)主要就是對(duì)660萬(wàn)噸/年處理量的原油常壓塔進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括塔板的設(shè)計(jì)。 常壓塔的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)所給的原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品的相關(guān)物性數(shù)據(jù)從而確定切割方案、計(jì)算產(chǎn)品收率。參考同類(lèi)裝置確定塔板數(shù)，進(jìn)料及側(cè)線抽出位置，再假設(shè)各主要部位的操作溫度及操作壓力，進(jìn)行全塔熱

5、平衡計(jì)算。采取塔頂二級(jí)冷凝冷卻和兩個(gè)中段回流，塔頂取熱、第一中段回流取熱、第二中段回流取熱的比依次為5:2:3。經(jīng)過(guò)校核各主要部位溫度都在允許的誤差范圍內(nèi)。 塔板型式選用F1型重閥浮閥塔板，依據(jù)常壓塔內(nèi)最大氣、液相負(fù)荷算得塔板外徑為5.0m，板間距為0.6m。這部分最主要的是核算塔板流體力學(xué)性能及操作性能，使塔板在適宜的操作范圍內(nèi)操作。本次設(shè)計(jì)的結(jié)果表明，參數(shù)的校核結(jié)果與假設(shè)值間的誤差在允許范圍內(nèi)，其余均在經(jīng)驗(yàn)值范圍內(nèi)，因此可以確定，該蒸餾塔的設(shè)計(jì)是符合要求的。關(guān)鍵詞：常壓蒸餾；物料衡算；熱量衡算目 錄1.設(shè)計(jì)背景11.1 選題背景11.2 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)22.設(shè)計(jì)方案32.1 設(shè)計(jì)要求32.2

6、 設(shè)計(jì)計(jì)劃42.3 原油的實(shí)沸點(diǎn)切割及產(chǎn)品性質(zhì)計(jì)算52.4產(chǎn)品收率和物料平衡132.5汽提水蒸汽用量152.6塔板型式和塔板數(shù)162.7常壓塔計(jì)算草圖172.8 操作壓力172.9汽化段溫度183 塔底溫度204 塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配214.1全塔回流熱214.2側(cè)線及塔頂溫度核算224.3全塔汽、液相負(fù)荷274.4全塔汽液相負(fù)荷分布355 塔的工藝計(jì)算355.1塔徑計(jì)算355.2溢流裝置365.3塔板布置及浮閥數(shù)目與排列376.致 謝397.參考文獻(xiàn)398.附件401.設(shè)計(jì)背景1.1 選題背景我國(guó)煉油工業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，到21世紀(jì)初期，已經(jīng)形成281Mt/a的原油加工能力，生產(chǎn)

7、的汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油等石油產(chǎn)品基本滿足的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的需要。但是，進(jìn)入21世紀(jì)，特別是我國(guó)成為世界貿(mào)易組織的正式成員后，按照市場(chǎng)準(zhǔn)入、關(guān)稅減讓的相關(guān)壁壘協(xié)議，國(guó)內(nèi)成品油市場(chǎng)將逐漸融入國(guó)際市場(chǎng)，不可避免的要參與世界貿(mào)易大環(huán)境下的競(jìng)爭(zhēng)，基本依靠自有技術(shù)發(fā)展起來(lái)的我國(guó)煉油工業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。石油是重要的能源之一，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都離不開(kāi)石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過(guò)加工煉制過(guò)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。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防部門(mén)眾多的各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)石油產(chǎn)品提出了許多不同的使用要求。隨著我國(guó)社會(huì)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

8、大幅度提高，對(duì)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(guó)原油的年加工量約為2億噸。而國(guó)內(nèi)所能提供原油量?jī)H為1.3億噸，為了滿足原油的需求量，則需要每年從國(guó)外二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)約6940萬(wàn)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(duì)從國(guó)外進(jìn)口的原油煉制構(gòu)成進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究也是十分必要的。目前，我國(guó)將石油產(chǎn)品分為染料、潤(rùn)滑劑、石油瀝青、石油蠟、石油焦、溶劑和化工原料六大類(lèi)。1.1.1設(shè)計(jì)目的及意義 通過(guò)對(duì)化學(xué)工程的學(xué)習(xí)，基本掌握常壓塔設(shè)計(jì)過(guò)程中的原始數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)出基本符合要求的常壓塔。1.1.2 設(shè)計(jì)的工藝國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)蒸餾裝置規(guī)模較小

9、大部分裝置處理能力為2.5Mt/a,僅有幾套加工能力超過(guò)4.5Mt/a.我國(guó)蒸餾裝置的總體技術(shù)水平與國(guó)外水平相比在處理能力產(chǎn)品質(zhì)量和拔出率方面存在較大差距。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋8Mt/a及大連西太平洋10Mt/a等大型化的蒸餾裝置,其中高橋?yàn)闈?rùn)滑油型大型蒸餾裝置,擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。我國(guó)蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過(guò)10,最多重疊度達(dá)到86,多數(shù)裝置常二線與常三線 恩氏蒸餾餾程重疊在15 以上,實(shí)沸點(diǎn)重疊則超出25 .潤(rùn)滑油餾分切割也同國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤(rùn)滑油

10、餾分的揮發(fā)度及重質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。由于原油進(jìn)入煉油廠后必須首先進(jìn)入常減壓裝置進(jìn)行一次加工,因此煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來(lái)表示,因此世界原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。1.2 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1、處理量：6.6Mt/a 2、開(kāi)工時(shí)間：8000h/a，按開(kāi)工330d/a計(jì)3、原油性質(zhì)表1-1 大慶原油性質(zhì)性質(zhì)大慶原油密度(20),g/cm30.858750運(yùn)動(dòng)粘度，10-6m2/s19.5凝點(diǎn)，32含蠟量（吸附法）25.1瀝青質(zhì)， %0.1硅膠膠質(zhì)，%8.9酸值, (KOH)mg/g-殘?zhí)浚?3.0元素分析，%C86.3H13.5

11、S0.15N-微量金屬V0.1Ni2300餾出,%25.6表1-2 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)序號(hào)沸點(diǎn)范圍占原油/mass%每餾分收率總收率1IBP1304.24.22IBP1301.15.3313024010.215.542403108.524.053103506.230.263503703.834.0737045012.746.7845053013.360.09530401004、產(chǎn)品性質(zhì)表1-3產(chǎn)品恩氏蒸餾數(shù)據(jù)產(chǎn)品D420恩氏蒸餾IBP10%30%50%70%90%EBP常頂(汽油)0.735286101119130139149162常一線（煤油）0.7757124142155170188210

12、236常二線（輕柴油）0.7952170205215223233246267常三線（重柴油）0.83362232702842933033213435、汽提蒸汽性質(zhì)汽提蒸汽溫度為420，壓力為0.3MPa6、常壓塔塔板選型塔板型式選用F型重閥浮閥塔板，塔板壓降為0.0005MPa2.設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇并繪制原油常減壓蒸餾裝置工藝流程圖。2、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)（原油及產(chǎn)品性質(zhì)、產(chǎn)品收率等）進(jìn)行全塔的工藝計(jì)算并繪制常壓塔的計(jì)算草圖及全塔的氣液相負(fù)荷圖。3、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行常壓塔的尺寸并繪制常壓塔設(shè)備圖。4、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)塔板的水力計(jì)算并繪制全塔的塔板負(fù)荷性能圖。2.2 設(shè)計(jì)計(jì)劃2.

13、2.1常減壓蒸餾裝置工藝流程原油進(jìn)入廠區(qū)后（溫度為45），由原油泵抽出，分為平衡的兩路進(jìn)行換熱。第一路原油與初頂油、重柴（五次）換熱、輕柴（三次）換熱、常一中路（二次）換熱和重柴（四次）換熱，至此原油溫度升至131左右，進(jìn)入電脫鹽罐，從電脫鹽罐出來(lái)的一路原油再次與輕柴（二次）換熱、常壓一中段（一次）換熱、重柴（三次）換熱、輕柴（一次換熱）和重柴（二次）換熱，至此原油溫度升至230左右，與二路原油混合進(jìn)入初餾塔；原油二路和汽油（二次）換熱、常二中段（四次）換熱、重油（五次）換熱、汽油（一次）和常二中段（三次）換熱，原油溫度至此升為129左右，進(jìn)入電脫鹽罐，從電脫鹽罐出來(lái)的二路原油與重油（四次）換

14、熱、煤油換熱、常二中段（二次）換熱、重油（三次）換熱和常二中（一次）換熱，至此原油溫度升至230左右，與一路原油混合進(jìn)入初餾塔加工。初餾塔塔頂出來(lái)的塔頂油氣即初頂油經(jīng)換熱之后，部分回流初餾塔內(nèi)，部分進(jìn)入產(chǎn)品罐。塔底物料溫度為223左右，分為平衡兩路，一路和重柴（一次）換熱溫度升至268左右，和二路混合再次加熱。二路和重油（二次）換熱，溫度升至269左右，同一路混合后同重油（一次）換熱，溫度升至298。進(jìn)入常壓加熱爐，加熱至365左右。從常壓爐出來(lái)的原油溫度在365左右，自常壓塔的第30塊板進(jìn)入常壓塔。塔頂?shù)挠蜌饨?jīng)過(guò)空冷、水冷、一部分作冷回流，經(jīng)常壓塔頂回流泵打回常壓塔，另一部分作為產(chǎn)品流出裝置

15、。一線煤油與原油換熱一次，溫度至115左右去產(chǎn)品罐，二線輕柴油與原油換熱兩次次，溫度至70左右去產(chǎn)品罐，常壓第一中段回流從常壓塔的第13板抽出，經(jīng)過(guò)常壓泵與原油換熱，溫度降至140左右，然后回流至常壓塔。常壓第二中段回流從常壓塔的23板抽出，經(jīng)過(guò)常壓泵與原油換熱，溫度降至197左右，然后回流至常壓塔。2.3 原油的實(shí)沸點(diǎn)切割及產(chǎn)品性質(zhì)計(jì)算2.3.1體積平均沸點(diǎn)由公式：tv（t10t30+t50+t70+t90)/5 得汽油：tv101+119+130+139+149/5=127.6煤油：tv142+155+170+188+210/5=173輕柴油：tv205+215+223+233+246/5

16、=224.4重柴油：tv270+284+293+303+321/5=294.22.3.2恩氏蒸餾曲線斜率S由公式：斜率S（T90-T10)/(90-10) /% 得汽油：斜率S(149-101)/(90-10)=0.6/%煤油：斜率S(210-142)/(90-10)=0.85/%輕柴油：斜率S(246-205)/(90-10)=0.5125/%重柴油：斜率S(321-270)/(90-10)=0.6375/%2.3.3立方平均沸點(diǎn)tcu由公式：tcutv-cu lncu-0.82368-0.tv0.45+2.45679S0.45求得 cuexp（-0.82368-0.tv0.45+2.456

17、79S0.45）汽油：cu-1.5 tcu127.6-1.5=126.1煤油：cu-1.2 tcu173-1.2=171.8輕柴油：cu-0.7 tcu224.4-0.7=223.7重柴油：cu-0.4 tcu294.2-0.4=293.82.3.4中平均沸點(diǎn)tMe由公式：tMetv-Me lnMe-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333 Meexp（-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333）汽油：Me-3.6 tMe127.6-3.6=124煤油：Me -3.8 tMe173-3.8=169.2輕柴油：Me-2.4 tM

18、e224.4-2.4=222重柴油：Me-0.3 tMe294.2-0.3=293.92.3.5特性因數(shù)K由公式 K(1.216T1/3)/d15.615.6，式中T現(xiàn)一般使用中平均沸點(diǎn)，且T為油品平均沸點(diǎn)的絕對(duì)溫度（K)已知： d15.615.6 d420+d汽油：已知d4200.7352 , d =0.0049 d15.615.6 0.7401 K=12.05煤油：已知d4200.7757 , d15.615.6 0.7804 K=11.88輕柴油：已知d4200.7952, d15.615.6 0.7998 K=12 重柴油：已知d4200.8336 , d15.615.6 0.838

19、K=11.92.3.6油品的API由API.141.5/d15.615.6-131.5可得汽油：API.=141.5/0.7401-131.5=59.69煤油：API.=141.5/0.7804-131.5=49.82輕柴油：API.=141.5/0.7998-131.5=45.42重柴油：API.=141.5/0.838-131.5=37.352.3.7平衡汽化溫度首先校正恩氏蒸餾溫度高于246的溫度，考慮到裂化，用下式校正：logD=0.00852t-1.691式中D溫度校正值（加至t上），校正后的各餾分溫度為：表2-1 各餾分溫度餾分0%10%30%50%70%90%100%汽油8610

20、1119130139149162煤油124142155170188210236輕柴170205215223233246267重柴223270284293303321343校正值274.07289.4299.4310.8332.1360.03表2-2曲線線段恩氏蒸餾溫度差/%平衡汽化溫差/%汽油煤油輕柴重柴汽油煤油輕柴重柴 0%-10%15183547575510%-30%181310141075730%-50%111589575550%-70%918101059.55570%-90%10221318310.54.58.590%-100%1326212229.588汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)：恩氏蒸餾10

21、70點(diǎn)斜率（139-100）/(70-10)=0.63/%查圖查得：平衡汽化50-恩氏蒸餾50=-6.5故 平衡汽化50130-6.5=123.5則 汽油：=-=123.5-5=118.5 =-=118.5-10=108.5 =-=108.5-5=103.5 =+=123.5+5=128.5 =+=128+3=131 =+=131+2=133煤油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)：恩氏蒸餾1070點(diǎn)斜率（188-142）/(70-10)=0.7667/%查圖查得：平衡汽化50-恩氏蒸餾50=-4.5故 平衡汽化50170-4.5=165.5則 煤油：=165.5-7=157.5 =157.5-7=150.5 =15

22、0.5-7=143.5 =165.5+9.5=175 =175+10.5=185.5 =185.5+9.5=195 輕柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)：恩氏蒸餾1070點(diǎn)斜率（233-205）/(70-10)=0.47/%查圖查得：平衡汽化50-恩氏蒸餾50=3.3故 平衡汽化50223+3.3=226.3則 輕柴油：=226.3-5=221.3 =221.3-11=210.3 =210.3-5=205.3 =226.3+5=231.3 =231.3+4.5=235.8=235.8+8=243.8 重柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)：恩氏蒸餾1070點(diǎn)斜率（310.8-274.1）/(70-10)=0.612/%查圖查得：平

23、衡汽化50-恩氏蒸餾50=11.8故 平衡汽化50299.4+11.8=311.2則 重柴油：=311.2-5=306.2 =306.2-6=308.2 =308.2-5=303.2 =311.2+5=316.2 =316.2+8.5=324.7=324.7+8=332.7 2.3.8臨界溫度表2-3真臨界溫度假臨界溫度汽油307.3299.39煤油356348輕柴油404.1398.6重柴油470.84662.3.9臨界壓力表2-4真臨界壓力MPa假臨界壓力MPa汽油3.412.67煤油2.942.48輕柴油2.181.98重柴油1.761.612.3.10焦點(diǎn)溫度由tv和S10-90%可查

24、石油煉制工程P201頁(yè)圖6-22得到焦點(diǎn)溫度-臨界溫度值汽油：已算得tv127.6 S10-90%0.6/% tc=307.3可查 焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=42 焦點(diǎn)溫度42+307.3349.3煤油：已算得tv =173 S10-90% =0.85 tc=356 焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=41 焦點(diǎn)溫度41+356397輕柴：已算得tv =224.4 S10-90% =0.51 tc=404.1 焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=28.5 焦點(diǎn)溫度28.5+404.1432.6重柴：已算得tv =294.2 S10-90% =0.64 tc=470.8 焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=17.5 焦點(diǎn)溫度17.5+470.848

25、8.32.3.11 焦點(diǎn)壓力由tv和S10-90%可查圖得到焦點(diǎn)壓力-臨界壓力, 0.101MPa汽油： 焦點(diǎn)壓力-臨界壓力17.5 焦點(diǎn)壓力3.41+17.50.1015.1775MPa煤油： 焦點(diǎn)壓力-臨界壓力10.5 焦點(diǎn)壓力2.94+10.50.1014.0MPa輕柴: 焦點(diǎn)壓力-臨界壓力6.5 焦點(diǎn)壓力2.18+6. 50.1012.84MPa重柴: 焦點(diǎn)壓力-臨界壓力5.1 焦點(diǎn)壓力1.76+5.10.1012.28MPa2.3.12相對(duì)分子質(zhì)量（M）查石油煉制工程P65 圖3-4可得：汽油：M=114 煤油：M=138 輕柴油：M=178 重柴油：M=236 2.3.13 實(shí)沸點(diǎn)

26、溫度計(jì)算根據(jù)公式可得： 常壓溫度表2-5 常數(shù)a,b的值體積分?jǐn)?shù)ab0%-5%0.916681.10%0.52771.30%0.72941.50%0.893031.70%0.870511.0225990%0.1.95%-100%0.800791.03549表2-6 各油品實(shí)沸點(diǎn)溫度汽油煤油輕柴油重柴油重油60.07595.40138.17187.4624781.647124.26190.42259.52102.6138.63198.96274.21131.02171.86226.08304.39143.40194.11240.78321.67157.65220.63257.84346.9140

27、0168.28246.24279.02359.662.3.14實(shí)沸點(diǎn)切割溫度當(dāng)產(chǎn)品方案已經(jīng)確定，同時(shí)具備產(chǎn)品的餾分組成和原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線時(shí)，可以根據(jù)各產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得到它們的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾0點(diǎn)和100點(diǎn)，相鄰兩個(gè)產(chǎn)品是互相重疊的，即實(shí)沸點(diǎn)蒸餾（t0H-t100L）是負(fù)值，通常相鄰兩個(gè)產(chǎn)品的實(shí)沸點(diǎn)切割溫度就在這個(gè)重疊值的一半之處，因此可取t0H和t100L之間的中點(diǎn)溫度作為這兩個(gè)餾分的切割溫度。汽油 已知t0H95.40 t100L168.28 得切割溫度為（95.40+168.28）/2=131.84煤油 已知t0H138.17 t100L246.24 得切割溫度為:（ 138.17+

28、246.24）/2192.205輕柴油 已知t0H187.46 t100L279.02 得切割溫度為: （187.46+279.02）/2232.2重柴油 已知t0H247 t100L359.66得切割溫度為:（ 247+359.66）/2303.33將上面所算所有數(shù)據(jù)制表，如下列表2-7、表2-8、表2-9示表2-7各餾分沸點(diǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品恩氏蒸餾溫度/體積平均沸點(diǎn)立平均沸點(diǎn)中平均沸點(diǎn)01030507090100汽油86101119130139149162127.6126.1124煤油124142155170188210236173171.8169.2輕柴170205215223233246267

29、224.4223.7222重柴223210284293303321341294.2293.8293.9表2-8油品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)產(chǎn)品密度/d420比重指數(shù)（API）恩氏蒸餾斜率特性因數(shù)（K）相對(duì)分子量臨界溫度/臨界壓力/MPa焦點(diǎn)溫度/焦點(diǎn)壓力/MPa汽油0.735259.690.612.05114307.33.41349.35.18煤油0.775749.820.8511.881383562.943974.0輕柴0.795245.420.5112178404.12.184322.84重柴0.8336 37.350.6411.9236470.81.764882.28表2-9各餾分切割范圍數(shù)據(jù)平衡

30、汽化溫度汽油煤油輕柴重柴0%103.5143.5205.3303.210%108.5150.5210.3308.230%118.5157.5221.3306.250%123.5165.5226.3311.270%128.5175231.3316.290%131185.5235.8324.7100%133195243.8332.7實(shí)沸點(diǎn)切割溫度131.84192.21233.2303.332.4產(chǎn)品收率和物料平衡已知開(kāi)工330天/年按8000小時(shí)計(jì)。處理量：0.223+2=6.6Mt/a660萬(wàn)噸/年汽油體積分?jǐn)?shù)：5.6 質(zhì)量分?jǐn)?shù)=煤油體積分?jǐn)?shù)：11.2-5.5=5.6 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：輕柴油體積分?jǐn)?shù)

31、：15.3-11.2=4.1質(zhì)量分?jǐn)?shù)：重柴油體積分?jǐn)?shù)：23.3-15.3=8 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：原油體積分?jǐn)?shù)：100 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100重油體積分?jǐn)?shù)：76.7 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：78.45汽油：萬(wàn)噸/年=處理量質(zhì)量分?jǐn)?shù)=6604.83%=31.88萬(wàn)噸/年 噸/天=噸/天 千克/小時(shí)=Kg/h 千摩爾/小時(shí)=Kmol/h煤油：萬(wàn)噸/年=6605.09%=33.549萬(wàn)噸/年 噸/天=噸/天 千克/小時(shí)= Kg/h 千摩爾/小時(shí)= Kmol/h輕柴油：萬(wàn)噸/年=6603.82%=25.21萬(wàn)噸/年 噸/天=噸/天 千克/小時(shí)= Kg/h 千摩爾/小時(shí)= Kmol/h重柴油：萬(wàn)噸/年=6607.81%=51.55萬(wàn)

32、噸/年 噸/天=噸/天 千克/小時(shí)= Kg/h 千摩爾/小時(shí)= Kmol/h表2-10 物料平衡 油 品產(chǎn)率處理量或產(chǎn)量體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wt/at/dkg/hkmol/h原 油10010066020000.3汽 油5.64.8331.8896640250353.07煤 油5.65.09 33.59 101842417307.37輕 柴4.13.8225.2176431833178.84重 柴87.81 51.551562 65083 275.78重 油76.778.45517.77156902.5汽提水蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過(guò)熱水蒸汽汽提，使用的是溫度420，壓力0.3Mpa的過(guò)熱水蒸

33、汽。由石油煉制工程P240頁(yè) 圖6-16查得，選定汽提水蒸汽用量。一線煤油：水蒸汽用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）3%水蒸汽 千克/小時(shí)=油 千克/小時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=424173%=1272.15千克/小時(shí)水蒸汽 千摩爾/小時(shí)=水蒸汽 千克/小時(shí)18=70.69千摩爾/小時(shí)同理，可計(jì)算出二線輕柴油、三線重柴油和重油的水蒸氣用量。匯總表格如下：表2-11 汽提水蒸汽用量油 品質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)油%千克/時(shí)千摩/時(shí)一線煤油31272.5170.69二線輕柴3954.953.06三線重柴2.81822.3101.24塔底重油213075726.39合計(jì)17059.7947.772.6塔板型式和塔板數(shù)原油常壓塔選用F1浮閥塔

34、板參照石油煉制工程選定塔板數(shù)如下：汽油-煤油段 9層煤油-輕柴油段 6層輕柴油-重柴油段 6層重柴油-汽化段 3層塔底汽提段 4層考慮采用兩個(gè)中段回流，每個(gè)用3層換熱塔板，共6層，全塔塔板數(shù)總計(jì)為34層。2.7常壓塔計(jì)算草圖塔底重油kg/h22182030273134131091107351315256180汽油40250kg/h蒸汽17059.7回流塔頂冷回流kg/h煤油汽提蒸汽1272.51kg/h（420）煤油42417kg/h輕柴油汽提954.9kg/h（420）輕柴油31833kg/h重柴油汽提1822.3kg/h（420）重柴油65083kg/h塔底汽提水蒸汽13075kg/h(4

35、20)進(jìn)料.33kg/h熱量789.88106kg/h0.177MPa0.181MPa第一中段回流QC1=22.73106KJ/h第二中段回流QC234.09106KJ/h0.186MPa0.19MPa2.8 操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐的壓力為0.15MPa，塔頂采用兩級(jí)冷凝冷卻流程，取塔頂空冷凝器的壓力降為0.01Mpa，使用一個(gè)管殼式后冷器，殼程壓降取0.017Mpa，取每層浮閥塔板壓力降為0.0005Mpa.(1)故塔頂壓力0.15+0.01+0.0170.177MPa（2）取每層浮閥塔板壓力降為0.5kPa，則推算得常壓塔的各關(guān)鍵部位的壓力如下：塔頂壓力0.177MPa一線抽出板（第9層）上

36、壓力：0.177+80.00050.181MPa二線抽出板（第18層）上壓力：0.177+170.00050.1855MPa三線抽出板（第27層）上壓力：0.177+260.00050.19MPa汽化段壓力（第30層下） 0.177+290.00050.192MPa取轉(zhuǎn)油線的壓力降為0.035Mpa，則加熱爐出口壓力0.192+0.0350.227MPa2.9汽化段溫度2.9.1汽化段中進(jìn)料的汽化率與過(guò)汽化度取過(guò)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(guò)汽化量為.332.03%=16916.67Kg/h過(guò)汽化油=16916.67300=56.39Kmol/h要求進(jìn)料在汽化段中的汽

37、化率eF為：eF（體積分?jǐn)?shù)）5.6%+5.6%+4.1%+8%+2.03%=25.33%2.9.2汽化段油氣分壓表2-12汽化段中各物料的流量（千摩/時(shí)）產(chǎn)品油水蒸氣量（kmol /h）汽 油353.07 煤 油307.37輕 柴178.84重 柴275.78過(guò)汽化油56.39油氣合計(jì)1171.45水蒸汽（塔底汽提）726.39由此算得汽化段的油氣分壓0.1921171.45/（1171.45+726.39)=0.1185MPa2.9.3汽化段溫度的初步求定當(dāng)eF25.33時(shí)的溫度為358，它即為欲求的汽化段溫度tf，由tf是由相平衡求得，還需進(jìn)行核算。2.9.4 tF的校核校核的主要目的是看

38、由tF要求的加熱爐出口溫度是否合理。校核的方法是作絕熱閃蒸過(guò)程的熱平衡計(jì)算以求得爐出口溫度。當(dāng)汽化率eF（體積分?jǐn)?shù)）25.33，tF358時(shí)，進(jìn)料在汽化段中的焓計(jì)算如下：表2-13 進(jìn)料帶入汽化段的熱量QF(P0.192MPa，t358)油 料焓KJ/kg熱量KJ/h汽相液相汽 油117611764025047.33106煤 油1147 11474241748.65106輕 柴113011303183335.97106重 柴112211226508373.02106過(guò)汽化油1118111816916.6718.91106重 油 888888.33566106合 計(jì)QF =789.88106所以

39、: hFQF /進(jìn)料量=789.88106/.33=947.86KJ/Kg表2-14 進(jìn)料在爐出口條件下攜帶的熱量Q0（P=0.227MPa,T=）油 料焓KJ/kg熱量KJ/h汽相液相汽 油120112014025048.34106煤 油116411644241749.37106輕 柴115111513183336.64106重柴汽相部分1143114356947.6265.09106液相部分9719718135.387.9106重 油904904=591106合 計(jì)Q0798106則h0= Q0/進(jìn)料量=798106/.33958（KJ/kg）校核結(jié)果表明：h0略高于hF，所以在設(shè)計(jì)的汽化

40、段溫度358下可以保證所需的拔出率，爐出口溫度不超過(guò)允許限度。3 塔底溫度 取塔底溫度比汽化段溫度低7，即358-73514 塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度參考同類(lèi)裝置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度表4-1塔頂溫度107煤油抽出板（第9層）溫度180輕柴油抽出板（第18層）溫度256重柴油抽出板（第27層）溫度3154.1全塔回流熱 按上述假設(shè)的溫度條件作全塔熱平衡（見(jiàn)表3-29），由此求出全塔回流熱。表4-2全塔回流熱全塔回流熱物料流率kg/h密度d420操作條件焓，KJ/kg熱量KJ/h壓力MPa溫度氣相液相入方進(jìn)料.330.85970.192358798.88106

41、汽提蒸氣17059.70.3420331656.57106合計(jì).03846.45106出方汽油402500.7401059106煤油424170.78040.181518044427.35106輕柴318330.79980.185525664520.53106重柴650830.83850.1931582053.36106重油0.86830.195348858560.92106水蒸氣17059.70.177107270046.06106合計(jì).7732.81106所以，全塔回流熱Q=Q入Q出（846.45 -732.81)106113.64106(KJ/h)4.1.1回流

42、方式及回流熱分配 塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻，塔頂回流溫度定為60，采用兩個(gè)中段回流，第一個(gè)位于煤油側(cè)線與輕柴油側(cè)線之間（第1113層），第二個(gè)位于輕柴油側(cè)線與重柴油側(cè)線之間（第2022層）?；亓鳠岱峙淙缦拢罕?-3塔頂取熱50Qo56.82106KJ/h第一中段回流取熱20Qc122.73106KJ/h第二中段回流取熱30Qc234.09106KJ/h4.2側(cè)線及塔頂溫度核算4.2.1重柴油抽出板（第27層）溫度校核 進(jìn)料.33kg/h熱量789.88106KJ/h塔底kg/h汽提水蒸氣13075kg/h 汽油40250kg/h，水蒸汽13075kg/h 煤油42417kg/h輕柴油31833kg

43、/h重柴油65083 t=315 P=0.19MPa34312730如圖作第27層以下塔段的熱平衡表4-4第27層以下塔段熱平衡物料流率kg/h密度d420操作條件焓，KJ/kg熱量KJ/h壓力MPa溫度氣相液相入方進(jìn)料.330.85870.192358789.88106汽提蒸氣130750.3420331643.35106內(nèi)回流L0.85870.19308.5795795L合計(jì).33+L835.23106+795L出方汽油402500.74010.19315108043.47106煤油424170.78060.19315105544.75106輕柴318330.80010.193151034

44、32.92106重柴650830.83850.1931582053.37106重油0.86830.19 347.43858560.92106水蒸氣130750.19315310740.62106內(nèi)回流L0.85870.1931510261026L合計(jì)+L776.05106+1026L由熱平衡Q入Q出，可以求出L即835.23106+795L=776.0106+1026L內(nèi)回流 =kg/h/238=1076.43kmol/h 重柴油抽出板上方氣相總量為：V27汽油+煤油+輕柴+L+塔底水蒸汽=353.07+307.37+178.84+1076+726.392641.67kmol/h重柴油蒸氣（即內(nèi)回流）分壓為：0.191076/2673.67=0.077MPa由重柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算0.0773MPa下平衡汽化0%點(diǎn)溫度，換算成0.0773MPa下的平衡汽化數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果如下：表4-5項(xiàng)目0%10%30%50%恩氏蒸餾溫度223270284293恩氏蒸餾溫差47149-平衡汽化溫差575-常壓平衡汽化溫度-311.20.0773MPa下平衡汽化溫度2932983053104.2.2輕柴抽出板（第18層）溫度校核表4-6 輕柴抽出板上（第18層）熱平