原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)講解

1、石油煉制工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：5.8Mt/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：_馬鈺、岳煒燁學(xué) 號：1210140094、 1210140095專業(yè)班級：化學(xué)工程與工藝（本）1202指導(dǎo)教師： _劉曉瑞學(xué)院2015年12月銀川能源學(xué)院課程設(shè)計(jì)評審意見表指導(dǎo)教師評語：第一名小組成員成績：第二名小組成員成績：指導(dǎo)教師：年月日答辯小組評語：第一名小組成員成績：第二名小組成員成績：評閱人：年月日課程設(shè)計(jì)總成績第一名小組成員成績：第二名成員小組成績：答辯小組成員簽字：年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目5.8Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名岳煒燁所在學(xué)院石油化工學(xué)院匸、班三化學(xué)工程與工藝120

2、2 （本）班設(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) 宀 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，選擇塔板類型確定塔板數(shù)，畫出精餾塔草圖4、確定塔各部位壓力和加熱爐出口壓力，確定進(jìn)料過汽化度及汽化段溫

3、度和塔底 溫度，假設(shè)塔頂及各側(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）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

4、繪制出全塔的氣液相負(fù)荷分布圖第7-8天：進(jìn)行塔的尺寸并繪制全塔的設(shè)備圖及塔板水力計(jì)算并繪制塔板負(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）：5.8Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)摘 要：本次設(shè)計(jì)主要是針對年處理量5.8 Mt大慶原油的常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)。原油 常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(yùn)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)備一常壓塔的設(shè)計(jì)，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)

5、和管理經(jīng)驗(yàn)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。關(guān)鍵詞：原油；常壓蒸餾；塔；物料衡算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 .42.1設(shè)計(jì)要求 .42.2設(shè)計(jì)計(jì)劃 .43.工藝計(jì)算.63.1原油的實(shí)沸點(diǎn)切割及產(chǎn)品性質(zhì)計(jì)算 .63.2產(chǎn)品收率和物料平衡 .193.3汽提水蒸汽用量 .203.4塔板型式和塔板數(shù) .203.5操作壓力 .213.6汽化段溫度 .213.7塔底溫度 .243.8塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配 .243.9側(cè)線及塔頂溫度核算 .253.10塔頂溫度校核 .323.11全塔汽，液相負(fù)荷 .32

6、4塔的工藝計(jì)算 .444.1塔板工藝計(jì)算 .455. 收獲與感謝 .486. 參考文獻(xiàn) .487. 附件 .491. 設(shè)計(jì)背景1.1選題背景石油是一種極其復(fù)雜的混合物，而蒸餾是分離液體混合物的典型操作。通過對原油 的提煉，可以得到多種多樣的燃料油、潤滑油和其他產(chǎn)品，基本途徑是：將原油分割為 不同沸程的餾分，然后按照原油的要求，除去這些餾分中的非理想組分。蒸餾正是一種 合適的手段，它能夠?qū)⒁后w混合物按其所含組分的沸點(diǎn)或蒸汽壓的不同二分離為輕重不 同的各種餾分。正因?yàn)槿绱?，幾乎在所有的煉油廠中，第一加工裝置就是蒸餾裝置。因 此，原油的蒸餾裝置在煉化企業(yè)中占有重要的地位，又被稱為煉化企業(yè)的龍頭” 0

7、1.1.11.1.1設(shè)計(jì)目的及意義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(jì)。設(shè)計(jì)的基本方案是：初餾塔拔出石腦油，常壓塔采取三側(cè)線，常壓 塔塔頂生產(chǎn)汽油，三個(gè)側(cè)線分別生產(chǎn)煤油，輕柴油，重柴油。設(shè)計(jì)了一個(gè)初餾塔一個(gè)常 壓塔一段汽化蒸餾裝置，一個(gè)初餾塔，一個(gè)常壓塔以及若干臺(tái)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(qiáng)度較大；原油流動(dòng)壓力降較小。）冷 凝冷卻器、機(jī)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(fèi) 用較少。原油在這樣的蒸餾裝置下，可以得到350-360C以前的幾個(gè)餾分，可以用作石腦油、汽油、煤油、輕

8、柴油、重柴油產(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。1.1.21.1.2設(shè)計(jì)的工藝國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)BP公司2011年6月9日在倫敦發(fā)布了BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011。2010年全球 能源消費(fèi)強(qiáng)勁增長，呈現(xiàn)了自2773年以來最大的增長量，2010年，全球石油產(chǎn)量為8209.5萬桶/日（約39.1億噸），同比增長了 2.2%,即卩181.7萬桶/日，歐佩克國家石 油產(chǎn)量增長了 96萬桶/日（2.5%），至3432.4萬桶/日，非歐佩克國家的石油產(chǎn)量增長 了 1.9%，即86萬桶/日。由于海

9、上石油產(chǎn)量增加，中國實(shí)現(xiàn)了27.1萬桶/日的石油產(chǎn)量 增長，也成為非歐佩克國家中增產(chǎn)石油最多的國家；其次是美國和俄羅斯，分別增加了24.2萬桶/日和23.6萬桶/日。俄羅斯保持了最大石油生產(chǎn)國的地位，美國本土陸上和墨 西哥灣海上石油產(chǎn)量都有所增加。BP年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告稱2009年全球探明石油儲(chǔ)量為1.33 萬億（兆）桶，去年全球石油日消費(fèi)量減減少 120萬桶，為1982年以來最大降幅，2009 年全球石油日產(chǎn)量減少200萬桶，亦為1982年以來最大降幅。按照目前的生產(chǎn)速度， 全球擁有的石油儲(chǔ)量足夠開采40年。我國蒸餾裝置規(guī)模較小大部分裝置處理能力為2.5Mt/a,僅有幾套加工能力超過4.5Mt/a

10、.我國蒸餾裝置的總體技術(shù)水平與國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)闈櫥托痛笮驼麴s裝置,擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。我國蒸餾裝置側(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10C ,最多重疊度達(dá)到86C，多數(shù)裝置常二線與常三線 恩氏蒸餾餾程重疊在15 C以上，實(shí)沸點(diǎn)重疊則超出25 C . 潤滑油餾分切割也同國外先進(jìn)水平存在一定差距，主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤滑油餾分的揮發(fā)度 及重質(zhì)潤滑油餾分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲?/p>

11、在差距較大。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：5.8Mt/a2、 開工時(shí)間：8000h/a,按開工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(20C ),g/cm30.858750 C運(yùn)動(dòng)粘度，10-6m2/s19.5凝點(diǎn)，C32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?3.0C86.3H13.5S0.15元素分析，%N-V0.1微量金屬Ni2(124

12、.2142+273.15) /0.7401=12.00煤油餾分：已知 d42=0.0.7757 , d15.615.6 = 0.781/3K=1.216 (168.4039+273.15) /0.7806=11.80輕柴餾分：已知 d420=0.7952,d15.615.6 = 0.801/3K=1.216*(221.9064+273.15) /0.8001=12.0 0重柴餾分:已知 d42= 0.8336 ,d15.615.6 = 0.841/3K=1.216 (291.3693+273.15) /0.8385=11.903.1.63.1.6油品的APIAPI 由 API = 141.5/

13、d15.615.6-131.5 可得汽油餾分：API =141.5/0.74010-131.5=59.6煤油餾分：API =141.5/0.7806-131.5=49.7輕柴油餾分：AP|. =141.5/0.8001-131.5=45.3重柴油餾分：AP|. =141.5/0.8385-131.5=37.23.1.73.1.7平衡汽化溫度汽油餾分:表3-1汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出(體積分?jǐn)?shù))/ %01030507090100溫度/C86101119130139149162恩氏蒸餾 10% 70% 點(diǎn)斜率=(139-101) /(70-10)=06C /%由圖查得：平衡汽化50%點(diǎn)二恩氏蒸餾50%

14、點(diǎn)-9.5C故平衡汽化50%點(diǎn)=130-9.5=120.5C根據(jù)恩氏蒸發(fā)曲線溫度差查圖的平衡蒸發(fā)曲線溫差表3-2平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/C平衡汽化溫差/ C0 10 %15510%30%181030%50%11550%70%9270%90%10390 %100%232由平衡蒸餾50%點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度30%= 120.5-5= 1155C10%= 115.5-10=105.5C0%= 105.5-5=100.5C70%= 100.5+2=122.5C90%= 122.5+3=125.5C100%= 125.5+2=127.5C煤油餾分：表3-3煤油恩氏蒸餾

15、數(shù)據(jù)餾出(體積)/%01030507090100溫度/C124142155170188210236同前面的步驟：恩氏蒸餾 10% 70%點(diǎn)斜率=(188-142) /(70-10)=0.7C /%同前,查得平衡汽化50%點(diǎn)一恩氏蒸餾50%點(diǎn)=4.5故 平衡汽化50%點(diǎn)=4.5+170=174.5C表3-4平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/ C平衡汽化溫差/C0 10%18710%30%13730%50%151250%70%189.570%90%2210.590%100%269.5由50%點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度30%= 174.5-7=167.5010%= 167.5-7

16、=160.500%= 160.5-12=148.5070%= 174.5+9.5=309090%= 309+10.5=194.50100%= 194.5+9.5=2040輕柴油餾分：表3-5輕柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出(體積)/%01030507090100溫度/0170205215223233246267同前面的步驟：恩氏蒸餾 10% 70%點(diǎn)斜率=(233-215) /(70-10)=0.40 /%查得平衡汽化50%點(diǎn)恩氏蒸餾50%點(diǎn)=0.35故平衡汽化 50% 點(diǎn)=223+0.35=223.350表3-6平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/0平衡汽化溫差/00 10%3511.510%3

17、0%10530%50%8550%70%10570%90%134.590%100%218由50%點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度為:30% = 223.35-11.5=211.85C10% = 211.85-5=206.85C0% = 206.85-5=201.85C70% = 223.35+5=228.35C90% = 228.35+4.5=232.85C100%= 232.85+8=240.85C重柴餾分：表3-7重柴恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出(體積分?jǐn)?shù))/ %01030507090100溫度/C223270284293303321343同前面的步驟：恩氏蒸餾 10% 70%點(diǎn)斜率=(303-2

18、70) /(70-10)=0.5C /%查得 平衡汽化50%點(diǎn)恩氏蒸餾50%點(diǎn)=10故平衡汽化50%點(diǎn)=293+10=303C表3-8平衡汽化曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/C平衡汽化溫差/ C0 10 %472210%30%14630%50%9550%70%10570%90%188.590 %100%228由50%點(diǎn)及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點(diǎn)溫度為:30%= 303-22=281 T10% = 281-6=27500% = 275-5=270070%= 303+5=308090%= 308+8.5=311.50100%= 311.5+8=319.503.1.83.1.8臨界溫度 石油

19、餾分真臨界溫度可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算tc= 85.66+0.9259D-0.3959 W3D2D = d15.615.6 (1.8tv+132.0)式中tv為石油餾分的體積平均沸點(diǎn), 汽油餾分：已算得 tv = 124.21420, d15.615.6= 0.74D = 0.7401 (1.8 124.2142+132.0)= 267.60 所以 tc = 85.66+0.9259 267.6-0.3959 10-3 1267.62 =333.40煤油餾分：已算得 tv = 1730, d15.615.6= 0.78D = 0.7806 (1.8 為73+132.0)= 346.1所以 tc =

20、 85.66+0.9259 346.1-0.3959 10-3 346.12=358.70輕柴餾分：已算得 tv = 224.40, d15.615.6= 0.80D = 0.8203 (1.8 224.4+132.0)= 428.7所以 tc= 85.66+0.9259 428.7-0.3959 10-3 428.7=409.20重柴餾分：已算得 tv = 294.20, d15.615.6= 0.84D = 0.8385 ( 1.8 忽94.2+132.0)= 554.7 所以 tc = 85.66+0.9259 554.7-0.3959 W3 554.72=4774C3.1.93.1.9

21、臨界壓力石油餾分的真臨界壓力Pc( MPa)貝冋從其假臨界壓力Pc 等用下公式求得：lgPc= 0.052321+5.656282lgT/Tc +1.001047lgPc /式中Pc為假臨界壓力可用下列經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算：Pc J 3.195 04 exp (-8.505 0-3TMe-4.8014d+5.7490+l03TMed) XTMe0.81067d4.0846 d石油餾分的相對密度(d15.615.6)TMe石油餾分的平均沸點(diǎn)，KTc真臨界溫度，KTcx臨界溫度，K且 Tc 仝 17.1 exp (-9.3145 1C-3TMe-0.54444S+6.4791+103TMed)燈Me0.81

22、067d0.5368根據(jù)以上公式可求得：汽油餾分Pc = 3MPa煤油餾分Pc = 2.6MPa輕柴餾分Pc = 2.09MPa重柴餾分Pc = 1.69MPa3.1.103.1.10焦點(diǎn)溫度由tv和S10-90%可查圖得到焦點(diǎn)溫度-臨界溫度值汽油餾分：已算得 tv = 124.21 CSe-90%= 0.6%tc=311.5C可查焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=42 C焦點(diǎn)溫度=42+311.5=353.53C煤油餾分：已算得 tv =173 CS10-90% =0.85%tc=358.7C焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=41 C焦點(diǎn)溫度=41+358.7=399.7C輕柴餾分：已算得 tv =224.4CS10-

23、90% =0.51%tc=409.2C焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=285C焦點(diǎn)溫度=28.5+409.2=4383C重柴餾分：已算得 tv =294.2CS10-90% =0.64%tc=477.4C焦點(diǎn)溫度-臨界溫度=19.5C焦點(diǎn)溫度=19.5+477.4=496.9C3.1.113.1.11焦點(diǎn)壓力由tv和S10-90%可查圖得到焦點(diǎn)壓力-臨界壓力X0.101MPa汽油餾分：焦點(diǎn)壓力-臨界壓力=17.5 %.101MPa= 1.77MPa焦點(diǎn)壓力=1.7675+3= 4.7MPa煤油餾分：焦點(diǎn)壓力-臨界壓力=10.5 %.101MPa= 1.06MPa焦點(diǎn)壓力=1.0605+2.6=3.60MP

24、a輕柴餾分：焦點(diǎn)壓力-臨界壓力=6.5 0.101MPa= 0.66MPa焦點(diǎn)壓力=0.6565+2.09=2.70MPa重柴餾分：焦點(diǎn)壓力-臨界壓力=5X).101MPa= 0.50MPa焦點(diǎn)壓力=0.505+1.69=2.10MPa3.1.123.1.12實(shí)沸點(diǎn)切割范圍 汽油餾分：(1) 用工藝圖確定實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)表3-9汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)如下餾出(體積分?jǐn)?shù))/ %01030507090100溫度/C86101119130139149162由圖查得實(shí)沸點(diǎn)s實(shí)沸蒸餾50%點(diǎn)-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=-3C則實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)=130-3=132C(2)查工藝圖表得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差:表3-10實(shí)

25、沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫曲線線段恩氏蒸餾溫差/ C平衡汽化溫差/ C50 %70%142070 %90%191590%100%3233（3）根據(jù)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)，推算得其它實(shí)沸點(diǎn)蒸餾點(diǎn)溫度70%= 132+20=152090%= 152+25=1770100%= 177+33=2100對于塔頂汽油產(chǎn)品只需要查處它的實(shí)沸點(diǎn)100% ;塔底重油只需要查處它的實(shí)沸點(diǎn)0%點(diǎn)溫度，其他側(cè)線產(chǎn)品均應(yīng)求0%及100%點(diǎn)的實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)7。煤油餾分：（1）已知恩氏蒸餾數(shù)據(jù)如下：表3-11煤油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/ %01030507090100溫度/0124142155170188210236由圖查得實(shí)沸點(diǎn)5

26、0% -恩氏蒸餾50%點(diǎn)=0.10則實(shí)沸點(diǎn) 50% 點(diǎn)=170+0.1=170.10查工藝圖得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差：表3-12實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/ 0平衡汽化溫差/00 10%264210% 30%101930% 50%91750% 70%9770% 90%141990%100%1922推算得實(shí)沸點(diǎn)溫度30%= 170.1-17=153.1010%= 153.1-19=134.100%= 134.1-42=92.1070%= 170.1+7=177.1090%= 177.1+19=196.1C100%= 196.1.1+22=218.1C輕柴餾分表3-13輕柴油恩氏蒸

27、餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/ %01030507090100溫度/C170205215223233246267換算時(shí)，凡恩氏蒸餾溫度高出246C時(shí)，考慮到裂化的影響，須用下式進(jìn)行溫度校正：IgD=0.00852t 1.691式中D溫度校正值（加至t上），C表3-14校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積）/%01030507090100溫度/C170205215223233246267由圖查得實(shí)沸點(diǎn)50%-恩氏蒸餾50%點(diǎn)=4C則實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)=223+4=227C表3-15各實(shí)沸點(diǎn)溫差曲線線段曲線線段實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫/C010%11.72310% 30%111930% 50%3.38.750% 70%7.7

28、670% 90%13.41290%100 %9.21730% = 227.-6=221 C10% = 221-19=202C0% = 202-23=179C 70% = 227+12=239C90% = 239+17=256C100% = 256+1 仁267C重柴餾分表3-16重柴恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/ %01030507090100溫度/C223270284293303321343根據(jù)公式IgD = 0.00852t-1.691校正溫度大于246E的值，校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)為:表3-17校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）/ %01030507090100溫度/C223270284

29、293303321343由查圖得實(shí)沸點(diǎn)50%-恩氏蒸餾50%點(diǎn)二85C則實(shí)沸點(diǎn) 50%點(diǎn)=293+8.5=301.5C表3-18實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線各段溫差曲線線段恩氏蒸餾溫差/C實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫/ C0 10%11.92210%30%3.7730%50%4.91050%70%6.31170%90%8.91290%100 %9.31130% = 301.5-10=291.5C10% = 291.5-7=284.5C 0% = 284.5-22=262.5C70% = 301.5+11=312.5C90% = 312.5+12=324.5C100%= 324.5+8=335.5C3.1.133.1.13相

30、對分子質(zhì)量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式近似地可得：M=42.928exp （2.097 沐0-4T-7.78712d+2.0848 1 區(qū)3Td） T1.26007d498308式中T石油餾分的中平均沸點(diǎn)（K）d-為 di5.615.6汽油餾分已算得：T= tMe+273.1 = 124.2142+273.1K-4-3M=42.928exp (2.097 X0 X (124.2142+273.1) -7.78712 0.74010+2.0848 W X(124.2142+273.1) X0.74010) X( 124.2142+273.1) 1.26007X0.740104 98308= 114煤油餾分已算

31、得：T= tMe+273.1 = 168.4039+273.1K,-4-3M=42.928exp (2.097 10 X441.5039-7.78712 0.7806+2.0848 10 X441.5039 區(qū)7806)441.50391.26007 X0.78064 98308= 139輕柴餾分已算得：T = tMe+273.1 = 221.9064+273.1= 495.01K,-4-3M=42.928exp (2.097 104 X495.0064-7.78712 0.8001+2.0848 10 3 X495.0064 0.8001) X495.00641.26007 XC.80014

32、.98308= 175重柴餾分已算得：T = tMe+273.1 = 291.3693+273.1= 564.47K-4-3M=42.928exp (2.097 10 X564.4693-7.78712 0.8385+2.0848 10 X564.4693 0.8385)1.260074.98308 小小X564.4693X0.8385= 2313.1.143.1.14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

33、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。 汽油餾分已知 t0H = 95.25Ct100L = 166.41 r得切割溫度為:95.25+ |( 166.408-95.25) /2 | =130.83C 煤油餾分已知 t0H = 138.00Ct100L = 243.99C得切割溫度為:138.001+ |( 243.992-138.001) /2 |= 190.99C 輕柴餾分已知 t0H = 187.27Ct100L= 280.45C得切割溫度為:187.27+ | ( 280.4507-187.27) /2

34、|= 233.86C 重柴餾分已知 t0H = 246.77Ct100L= 373.89C得切割溫度為:246.7718+ |( 373.8991-246.7718)/2 |= 310.33 將上面所算所有數(shù)據(jù)制表表3-19各產(chǎn)品物性數(shù)據(jù)恩氏蒸餾溫度廠c產(chǎn)品0 %10%30%50%70%90%100%體積平均沸點(diǎn)tv, c立方平均沸點(diǎn)tcu, C中平均沸點(diǎn)tme , C汽油餾分86101119130139149162127.6126.2124.2煤油餾分124142155170188210236173171.2168.4輕柴餾分170205215223233246267224.4223.022

35、1.9重柴餾分223270284293303321343294.2293.1291.3表.3-20大慶原油常壓切割方案平均氣化溫度/ c產(chǎn)品實(shí)沸點(diǎn)沸程/c實(shí)沸點(diǎn)切割溫度/c0%100 %汽油130.8131100.5113.5煤油95.2166.4191139.5195輕柴138280233201.8240.8重柴246.7373.9310336319.5重油310.3 3-21油品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)產(chǎn)品密度,.20/d4比重指數(shù)(API )恩氏蒸餾斜率特性因數(shù)(K)相對分子量臨界溫度/ c臨界壓力 /MPa焦點(diǎn)溫度/c焦點(diǎn)壓力 /MPa汽油餾分0.735259.690.6012.08114333

36、.393353.534.8煤油餾分0.780649.770.8511.86139358.702.60399.703.7輕柴餾分0.800145.350.5112.02175409.212.09438.392.7重柴餾分0.838537.250.6411.99231477.451.69477.452.23.2產(chǎn)品收率和物料平衡根據(jù)前面所得數(shù)據(jù)繪制原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線與平衡汽化曲線，已知原油d42=0.8587,開工330天按8000小時(shí)計(jì)，按實(shí)沸點(diǎn)切割溫度，可以從原油的實(shí)沸點(diǎn)曲線查得 各產(chǎn)品收率如下表表3-22物料平衡產(chǎn)率處理量或產(chǎn)量油品V%m%Wt/at/dkg/hkmol/h原油100100

37、58017575732291汽油5.15.502575831566277煤油6.45.8134103042929309輕柴4.94.5626721332828188重柴6.86.64391181249242213重油76.878.60456138185757263.3汽提水蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱水蒸汽汽提，使用的是溫度420C，壓力3.0atm的過熱水蒸汽。表3-23汽提水蒸汽用量油品m %kg/hkmol/h一線煤油3128872二線輕柴398555三線重柴2.8137977塔底重油211515640合計(jì)151728443.4塔板型式和塔板數(shù)選用浮閥塔板參照石油煉制工程選定塔板數(shù)

38、如下:汽油-煤油段9層煤油-輕柴油段6層一線抽出板（第9層）上壓力:0.177+8 0.0005= 0.18MPa二線抽出板（第18層）上壓力:0.177+17 .0005= 0.19MPa三線抽出板（第27層）上壓力:0.177+26 .0005= 0.19MPa汽化段壓力（第30層下）0.177+29 .0005= 0.19MPa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3.5操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐的壓力為0.15MPa,塔頂采用兩級冷凝冷卻流程，取塔頂空冷凝器的 壓力降為O.OIMPa,使用一個(gè)管

39、殼式后冷器，殼程壓力降取0.02MPa,故塔頂壓力二0.15+0.01+0.017= 0.18MPa （絕）取每層浮閥塔板壓力降為0.5MPa,則推算得常壓塔的各關(guān)鍵部位的壓力如下塔頂壓力0.18MPa取轉(zhuǎn)油線的壓力降為0.04MPa，則 加熱爐出口壓力=0.192+0.035= 0.23MPa3.6汽化段溫度3.6.13.6.1汽化段中進(jìn)料的汽化率與過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14645.82kg/h要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率eF為：eF （體積分?jǐn)?shù)）=5.1%+6.4%+4.9%+6.8%+2.03%=23.33% 3.6.23.

40、6.2汽化段油氣分壓表3-24汽化段中各物料的物流（千摩 /時(shí)）產(chǎn)品油水蒸氣量（kmol /h ）汽油277煤油309輕柴188重柴213過汽化油14646/300=49油氣合計(jì)1036水蒸汽（塔底汽提）1640由此算得汽化段的油氣分壓為： 0.192 X036心036+640）=0.12MPa363363汽化段溫度的初步求定汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣在分壓0.12MPa之下汽化23.33%（體積分?jǐn)?shù)）的溫度，為此需要作出在0.12MPa下原油平衡汽化曲線求法如下：由原油常壓下的沸點(diǎn)曲線轉(zhuǎn)化為常壓下平衡汽化曲線（2）,得到兩條曲線的交點(diǎn)溫度為293E，禾U用烴類與石油窄餾分的蒸汽壓圖將此交點(diǎn)

41、溫度轉(zhuǎn)化為0.12MPa下的溫度得303E。從該交點(diǎn)作垂直于橫坐標(biāo)的直線 A，在A線上找到得303E之點(diǎn)，過此點(diǎn) 作平行于原油常壓平衡汽化曲線運(yùn)動(dòng)（2）的曲線（4）,即為原油在0.12MPa下的平衡 汽化曲線（3）o由曲線（4）可以查得，當(dāng) 即=23.33%（體）時(shí)的溫度為3544C，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。3.6.43.6.4 t tF的校核校核的主要目的是看由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)）=23.33%，tF= 354C時(shí)，進(jìn)料在汽化段中的焓hF計(jì)算如 下：對于

42、T0 0.8 Pr 1.0勺焓值用下式計(jì)算：HL = Ai （T-259.7） +A2 T2- （259.7） 2 +A3 T3- （259.7） 3Ai = 10-3 -1171.26+ （23.722+24.907d5.615.6） K+ （1139.82-46.535K） /d15.615.6A2= 10-6 （ 1.0+0.82463K） （56.086-13.817/di5.615.6）A3= 10-9 ( 1.0+0.82463K) (9.6757-2.3653/砧615.6)式中：HL Tr0.8 Pr106煤油11331133X42929= 48.64 X06輕柴1120112

43、0X32828= 36.77 X06重柴10951095X49242 = 53.92 X06過汽化油11181118X14646= 16.37 X06重油818818X575726 = 470.94 X06合計(jì)663 X106則 hF =663 X106/732291 = 905.4 (kJ/kg)再求出原油在加熱爐出口條件下的焓h0，按上述方法作出原油在爐出口壓力0.23MPa之下的平衡汽化曲線(圖中的曲線)，這里忽略了原油中所含的水分。因考慮 到生產(chǎn)航空煤油，限定爐出口溫度不超過360 Eo由曲線(3)可讀出在360E時(shí)的汽化率e0為22.2%(體積分?jǐn)?shù))。顯然ex eF,即在加熱爐出口條

44、件下過汽化油和部分重柴油處于液相，據(jù)此可算出原油 在爐出口條件下的焓h。處于液相的重柴油的量 23.33% -22.2%-2.03%= 1%表3-26進(jìn)料在爐出口條件下攜帶的熱量Q ( P=0.23MPa,T=360 C)焓 kJ/kg油料汽相液相熱量kJ/h汽油11721172X31566= 37X106煤油11511151X42929= 49.41 X106輕柴11471147X32828= 37.65 X06重汽相部分11301130X42001 = 47.40 X06柴液相部分951951 X7241 = 6.89 X06過汽化油11181118X14646= 16.37 X06重油8

45、29829X575726=477.28X106合計(jì)672X106則 ho=672X1O6/732291 = 917.7 （kJ/kg）校核結(jié)果表明：ho略高于hF,所以在設(shè)計(jì)的汽化段溫度354C下可以保證所需的拔出率，爐出口溫度不超過允許限度3.7塔底溫度取塔底溫度比汽化段溫度低7C,即354-7= 347E3.8塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配3.8.13.8.1假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度參考同類裝置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度塔頂溫度107 C煤油抽出板（第9層）溫度180C輕柴油抽出板（第18層）溫度256C重柴油抽出板（第27層）溫度315C3.8.23.8.2全塔回流熱按上述假設(shè)的溫度條

46、件作全塔熱平衡，由此求出全塔回流熱 表3-27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C氣相液相進(jìn)料7322910.85870.192350一一663 X106入方汽提蒸氣15172一0.3420331650.38 XI06合計(jì)747463一一一713.38 M06汽油315660.7401029 X106煤油429290.7806006 X106輕柴328280.80010.185525664521.17 X106重柴492420.83850.1931582040.38 X106重油575726

47、0.86830.192347858442.49 M06水蒸氣15172一0.177107270041.02 X106出方合計(jì)747463一583.41 M06所以，全塔回流熱 Q=Q 入一Q 出(713.38-583.41) 106= 129.97 XI06(kJ/h)3.8.33.8.3回流方式及回流熱分配 塔頂采用二級冷凝冷卻，塔頂回流溫度定為60E，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）?；亓鳠岱峙淙缦拢核斎?50%Qco= 129.97 為 06 X50%= 64.99 106kJ/h第一中段

48、回流取熱 20% Qd = 129.97 10620%= 25.99 106kJ/h第二中段回流取熱 30% QC2= 129.97 X 06 30%= 38.99 106kJ/h3.9側(cè)線及塔頂溫度核算3.9.13.9.1重柴油抽出板（第2727層）溫度校核如圖作第27層以下塔段的熱平衡汽油 31566kg/h，水蒸汽 11515kg/h 煤油 42929kg/h輕柴油32828kg/h重柴油 49242kg/h，t = 315 C，P = 0.19 MPa25進(jìn)料 732291kg/h 熱量 663 X 106KJ/h汽提水蒸氣11515kg/h表3-28第27層以下塔段熱平衡操作條件焓，

49、kJ/kg物料流率kg/h密度d420壓力MPa溫度C氣相液相熱量kJ/h進(jìn)料7322910.85870.19354663 X106汽提蒸氣115150.3420331638.20 X06入方內(nèi)回流L0.81030.19308935935L合計(jì)733443+L701.20 X06+935L出方汽油315660.74010.19315108034.09 X106煤油429290.78060.19315105543.39 106輕柴328280.80010.19315103433.94 06重柴492420.83850.1931582040.38 06重油5757260.86830.1923478

50、58493.97 06水蒸氣11515一0.19315310735.79 06內(nèi)回流L0.81030.1931510261026L合計(jì)733443+L一683.46 06+1026L由熱平衡Q入二Q出，可以求出L即 701.2 106+935L=683.46+1026L內(nèi)回流 L26=194945kg/h或 194945/282= 691kmol/h重柴油抽出板上方氣相總量為：V27=汽油+煤油+輕柴+內(nèi)回流+塔底水蒸汽=277+309+188+640+691= 2105kmol/h重柴油蒸氣（即內(nèi)回流）分壓為：0.19 691/2105=0.06MPa重柴油的平衡汽化溫度為C）表3-29重柴

51、油平衡汽化數(shù)據(jù)0%10 %30%50%223270284293平衡汽化溫差C： 5.075查圖得，0.06MPa下平衡汽化50%點(diǎn)溫度為327C 則有：30% 點(diǎn)=327-5=322C10% 點(diǎn) 322-7=315 C0%點(diǎn)=315-5=310C由上求得的在0.07MPa下重柴油的泡點(diǎn)溫度為310C，與原假設(shè)的315C很接近, 可認(rèn) 原假設(shè)溫度是正確的。3.9.23.9.2輕柴抽出板（第1818層）溫度校核表3-30輕柴抽出板上（第18層）熱平衡操作條件焓，kJ/kg物料流率kg/h密度d420壓力MPa溫度C氣相液相熱量kJ/h進(jìn)料7322910.85870.192354663 X106氣提

52、蒸氣128990.3420331642.77 XI06入方內(nèi)回流L0.79480.1855249769769L42929kg/h合計(jì)745190+L705.77 X106+769L汽油315660.74010.185525697630.81 XI06煤油429290.78060.185525690838.98 XI06輕柴328280.80010.185525664921.31 XI06重柴492420.83850.185531581640.18 XI06重油5757260.86830.192347892513.55 X106水蒸氣128990.1855256291037.54 XI06內(nèi)回流

53、L0.79480.1855256896896L二中回流38.99 XI06出方合計(jì)745190+L690.24 106+896L由熱平衡Q入=Q出，可以求出L即 705.77 10 +769L=690.24+896L內(nèi)回流 Li7=122283kg/h或 122283/240= 510kmol/hVi8=汽油 + 煤油 + 水蒸汽 + 內(nèi)回流=510+277+309+717=1813kmol/h輕柴抽出板上輕柴油氣分壓：0.1855 510/1813=0.05MPa已知輕柴油常壓直平衡論化數(shù)據(jù)為：表3-31輕柴油平衡汽化數(shù)據(jù)0%10 %30%50%170205215223平衡汽化溫差C： 55

54、5查工藝圖表，0.05MPa下的平衡汽化50%點(diǎn)為268E由此推算30%點(diǎn)268-5= 263 C10%點(diǎn)263-5= 258 C0%點(diǎn)258-5= 253 C由上求得0.05MPa下的輕柴油泡點(diǎn)溫度為253與原假設(shè)256E相近可認(rèn)為原假設(shè)溫 度是正確的。3.9.33.9.3煤油抽出板（第9 9層）溫度的校核汽油 31566kg/h 水蒸汽15172kg/htt表3-32第9層以下塔板熱平衡操作條件焓，kJ/kg物料流率kg/h密度d420壓力MPa溫度C氣相液相熱量kJ/h進(jìn)料7322910.85870.192354663 X106氣提蒸氣151720.3420331650.31 106入方

55、內(nèi)回流L0.7688180339339L合計(jì)743579+L713.31 106+339L汽油315660.7401080 106煤油429290.7806070 106輕柴328280.8001044 106重柴492420.83850.1931582940.82 106重油5757260.86830.192347887510.67 XI06水蒸氣151720.181180284243.12 106一中回流25.99 106二段回流38.99 106內(nèi)回流L0.76880.181180733733L出方合計(jì)7435

56、79+L656.55 106+733L由Q入=Q出得713.31 杓6+339L = 656.55 W6+733LL8= 144061kg/h=144061/160=900kom/hV9 =汽油+水蒸汽+內(nèi)回流=277+843+900=2020kom/h則煤油抽出板上方油氣分壓：0.181)900/2020=0.08MPa已知煤油常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)如下：表3-33煤油平衡汽化數(shù)據(jù)0%10 %30%50%124142155170平衡汽化溫差C： 776.5查工藝圖表，0.08MPa下煤油的平衡汽化50%點(diǎn)溫度為173C推算其它的溫度:30% 點(diǎn) 173-6.5= 1665C10% 點(diǎn) 166.5

57、-7=159.5C0%點(diǎn) 159.5-7= 152.5C由以上求得0.08MPa下的煤油泡點(diǎn)溫度為152.5C與原假設(shè)180C相對溫度接近可 認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。3.10塔頂溫度校核塔頂采用冷回流t0 = 60C,其焓值ht0=163.3kJ/kg塔頂溫度ti = 107C，回流(汽油)蒸氣的焓hti=611kJ/kg故塔頂冷回流量為：L0=Q0/ (hti-ht0) = 64.985 X06/ (611-163.3)= 145153kg/h塔頂油汽量為：汽油+內(nèi)回流蒸氣(145153+31566) /114= 1550.17kmol/h塔頂水蒸氣流量：15172/18= 842.9kmo

58、l/h塔頂油氣分壓為：0.177 X550.17/ (842.9+1550.17)= 0.11MPa塔頂溫度應(yīng)該是汽油在其油氣分壓下的露點(diǎn)溫度。由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得汽油常壓 露點(diǎn)溫度為108.9C。已知其焦點(diǎn)溫度和壓力依次為353.53C和4.77MPa,據(jù)此可在平衡汽化坐標(biāo)紙上作出汽化101%點(diǎn)的P-t線,如圖示由該相圖可讀得油氣分壓為 0.11MPa 時(shí)的露點(diǎn)溫度為113C?？紤]到不凝氣的存在，該溫度乘以系數(shù)0.97,則塔頂溫度為113X).97= 110C與假設(shè)的107C很接近，故原假設(shè)溫度正確。最后驗(yàn)證一下在塔頂條件下，水蒸氣是否會(huì)冷凝塔頂水蒸氣分壓為0.177-0.1147= 0.0

59、6MPa相應(yīng)于此壓力的飽和水蒸氣溫度為 92C，遠(yuǎn)低于塔頂溫度107C，故在塔頂，水蒸 氣處于過熱狀態(tài)，不會(huì)冷凝。3.11全塔汽，液相負(fù)荷選擇塔內(nèi)幾個(gè)有代表性的部位(如塔頂、第一層板下方、各側(cè)線抽出板上下方、中 段回流進(jìn)出口處、汽化段及塔底汽提段等)求出這些部位的氣液相負(fù)荷，就可做出全塔 的氣液相負(fù)荷。L29= 14645.82/300=49kmol /hV30=汽油+煤油+柴油+重柴+塔底汽提蒸汽+內(nèi)回流=277+309+188+213+49+640= 1676kmol/h3.11.13.11.1第2828層塔板上氣液相負(fù)荷表3-34第28層板以下塔段熱平衡操作條件焓值，kJ/kg物料流率k

60、g/h密度d420壓力MPa溫度C氣相液相熱量kJ/h進(jìn)料7322910.85870.192354663X106氣提蒸汽115150.3420331638.18 XI06內(nèi)回流L0.82800.1905299734734L入方合計(jì)743806+L701.18 106+734L汽油315660.74010.1905307106333.55 XI06煤油429290.78060.1905307105045.08 XI06輕柴328280.80010.1905307102533.65 XI06重柴492420.83850.1905307101750.08 XI06重油5757260.86830.19