250萬噸年原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)250萬噸/年原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì) 22目 錄中文摘要2外文摘要3引言41綜述51.1 概述51.2設(shè)計(jì)依據(jù)71.3廠址選擇71.4規(guī)模與生產(chǎn)制度71.5原料與產(chǎn)品規(guī)格72生產(chǎn)工藝路線與流程82.1工藝路線選擇82.2 工藝流程簡述83精餾塔塔工藝計(jì)算103.1工藝參數(shù)103.2物料平衡及熱量平衡計(jì)算104 塔板的設(shè)計(jì).22 4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù).22 4.2塔板設(shè)計(jì)計(jì)算部分.22 4.3塔徑初算.224.4塔高計(jì)算.23結(jié)束語24參考文獻(xiàn)25致謝26250萬噸/年原油常壓蒸餾塔設(shè)計(jì)摘 要：本次設(shè)計(jì)主要是針對年處理量250萬噸勝利混合原油的常壓設(shè)計(jì)。 原油常壓蒸餾作為原油的一次加工工藝，

2、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)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。 為了更好地提高原油的生產(chǎn)能力，本著投資少，能耗低，效益高的思想對勝利原油進(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，此裝置由一臺(tái)管式加熱爐、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

3、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350-360以前的幾個(gè)餾分，可以用作石腦油、汽油、煤油、輕柴油、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。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；常壓蒸餾；物料衡算；熱量衡算；塔；換熱2.5 million tons / year of win crude oil atmospheric distillation tower design abstract

4、：this design mainly regards to which win commingled crude oil are distilled by a process capacity of 0.25×107t/a in normal pressures. as a part of crude oil processing technic ,the normal pressures distilion of crude oil is very important in the whole processing schemes of crude oil and refiner

5、ies and its operation status directly affects the continuing machine process.there are a kind of important separate equipment- normal pressures columns ,which is the key to attain high efficient , high quality oil. in recent years,firstly the distillion technique of normal pressures and manage exper

6、ience were innovated constantly ;secondly equipments effect of saving energy is remarkable ;thirdly product quality was improved.but compare to international advanced techniques,there are a long distance. in order to improve the product ability of crude oil .in the principle of shoestring , lowenerg

7、y consumption , high-efficiency ,designing the normal pressures distillion of russia commingled crude oil.designs basic scheme : prefractionator extracts naphtha. atmospheric column has three lateral line .its tower top extracts gasoline and three lateral line respectively extrct kerosene, light die

8、sel fuel, heavy diesel fuel.design adistillion device with a prefractionator，a atmospheric column with a piece of gasification.this device is consist of a tubular-furnace,a prefractionator,a atmospheric column ,several heat exchangers, cooling condenser and pumps.this procedure is simple; investment

9、 and operation fee is short .according to this design device ,we can attain 350360 previous some fraction.they can be used to be naphtha ,gasoline, kerosene,light diesel fuel, heavy diesel fuel products and they can be used tobe reforming chemical engineerings raw material. at all under certain cond

10、ition, they can be as raw material of catalytic cracking and hydrogen cracking .this design adopts 38block floating valve trays. tower distance is 3.2m. tower diameter is 22m.tower level is 142m.heat exchangers process reach to the technics requirement by 12 time heat exchangers processes.the heat e

11、xchangers efficiency is 73.1%.key words：oil; atmospheric distillation; material balance; heat balance; tower; heat exchange引 言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)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。1綜述 1.1原油煉制概述1）設(shè)計(jì)的意

12、義與作用 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(yùn)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，才能投入使用。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(gè)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。12）產(chǎn)品性質(zhì)、特點(diǎn)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，屬于含硫中間級(jí)原油。由于是含硫中間級(jí)原油，汽油餾分的辛烷值較大慶汽油餾分的辛烷值要高，催化重

13、整原料的芳香烴潛含量也比大慶催化重整原料較高。噴氣燃料餾分密度大，結(jié)晶點(diǎn)低。減壓餾分油可作為裂化原料，其金屬鎳含量較大慶油高10倍，因此，減壓餾分拔出深度受到限制。潤滑油餾分經(jīng)過脫蠟后，其粘度指數(shù)比相應(yīng)的大慶潤滑油餾分低。含硫多，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要采取合適的防腐措施。直溜產(chǎn)品、二次加工產(chǎn)品都需要進(jìn)行精制。由于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量多，經(jīng)蒸餾深拔渣油，可以得到質(zhì)量較好的瀝青。23）生產(chǎn)方法概述常減壓蒸餾的概述 原油精餾裝置是煉油企業(yè)的“龍頭”，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

14、。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(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)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，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(yùn)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(gè)比較完整成熟的工藝。目前，國內(nèi)外大致都是采用由初餾塔、常壓塔、壓塔，常壓爐、減

15、刃壓爐組成的三塔兩爐工藝流程，但是仍存在一些問題。近年來，我國常減壓蒸餾裝置，呈現(xiàn)了規(guī)模大型化，原油加工品種多樣化生產(chǎn)操作智能化等趨勢，技術(shù)水平有了較大的提高。作為煉油企業(yè)的“龍頭”，常減壓蒸餾裝置技術(shù)水平高低，不但關(guān)系到原油的有效利用，而且對全廠的質(zhì)量，產(chǎn)品收率，經(jīng)濟(jì)效益都有很大影響，這就要求我們積極應(yīng)用先進(jìn)適用技術(shù)，繼續(xù)推動(dòng)常減壓蒸餾技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)整體煉油水平的不斷提高。與國際先進(jìn)水平相比，我國常減壓蒸餾裝置仍然存在較大的差距，主要是裝置規(guī)模小，運(yùn)行負(fù)荷低，運(yùn)行周期短，關(guān)鍵工藝技術(shù)落后，能耗依然偏高等。原油中的汽油餾分含量低，渣油含量高是我國原油餾分組成的一個(gè)特點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)的大慶原油屬于低

16、硫石蠟基原油，凝固點(diǎn)高，蠟含量高，膠質(zhì)含量適中，瀝青質(zhì)含量低，金屬含量中ni含量較高。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：原油換熱系統(tǒng)電脫鹽系統(tǒng)加熱爐系統(tǒng)常壓系統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)，經(jīng)常壓蒸餾得到汽油、煤油、柴油等燃料出裝置及常壓重油去催化裂化車間。裝制設(shè)備的考慮因素塔設(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(gè)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(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)材料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)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

17、的設(shè)計(jì)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)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(xiàng)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(dòng)時(shí)，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(dòng)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(dòng)力消耗，用來降低經(jīng)常操作費(fèi)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.

18、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資費(fèi)用。5.耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。34）石油的用途 石油作為一種能流密度高，便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用的清潔能源已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的方方面面。石油煉制工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是提供能源，尤其是交通運(yùn)輸燃料和有機(jī)化工原料的最重要的工業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界總能源需求的40依賴于石油產(chǎn)品，汽車，飛機(jī)，輪船等交通運(yùn)輸器械使用的燃料幾乎全部是石油產(chǎn)品，有機(jī)化工原料主要也是來源于石油煉制工業(yè)，世界石油總產(chǎn)量的10%用于生產(chǎn)有機(jī)化工原料。石油是十分復(fù)雜的烴類非烴類化合物的混合物。石油產(chǎn)品種類繁多，市場上各種牌號(hào)的石油產(chǎn)品達(dá)1

19、000種以上，大體上可分為以下幾類： 燃料：如各種牌號(hào)的汽油、航空煤油、柴油、重質(zhì)燃料油等； 潤滑油：如各種牌號(hào)的內(nèi)燃機(jī)油、機(jī)械油等； 有機(jī)化工原料：如生產(chǎn)乙烯的裂解原料、各種芳烴和烯烴等； 工藝用油：如變壓器油、電纜油、液壓油等； 瀝青：如各種牌號(hào)的鋪路瀝青、建筑瀝青、防腐瀝青、特殊用途瀝青等； 蠟：如各種食用、藥用化妝品用，包裝用的石蠟和地蠟； 石油焦炭：如電極用焦、冶煉用焦、燃料焦等。4 1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.3廠址選擇1.4規(guī)模年處理量：250萬噸1.5原料與產(chǎn)品規(guī)格主要原料規(guī)格:技術(shù)指標(biāo)：產(chǎn)品規(guī)格：2 生產(chǎn)工藝路線與流程2.1生產(chǎn)路線選擇確定原油加工方案是煉廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的首要任務(wù)。煉廠根

20、據(jù)所加工原油的性質(zhì)、市場需求、加工技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合考慮，進(jìn)行全面的分析、研究對比，才能制定出合理的加工方案。根據(jù)原油本身的特性1，本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品為燃料型方案。2.2工藝流程簡述40左右的由灌區(qū)進(jìn)入裝置，由原油泵升壓后經(jīng)過換熱器換熱至130左右，首先進(jìn)入電脫鹽裝置（原油預(yù)處理設(shè)施），在電場、破乳劑等作用下進(jìn)行脫鹽脫水，要求脫鹽后原油含鹽小于3mg/l,含水小于0.5%;脫鹽后的原油在經(jīng)過換熱器換熱至200-240進(jìn)入初餾塔，從初餾塔頂餾出汽油組分或重整原料，經(jīng)塔頂泵一部分送回初餾塔打回流控制塔頂溫度，另一部分作為產(chǎn)品送出裝置。初餾塔底油由塔初底泵升壓經(jīng)換熱后送至常壓加熱

21、爐，加熱至360-370進(jìn)入常壓蒸餾塔。原油在常壓塔中進(jìn)行分餾，塔頂餾出汽油組分或重整原料，其中一部分打回流。側(cè)線拍出根據(jù)生產(chǎn)需求可生產(chǎn)溶劑油、分子篩脫蠟原料、煤油、噴氣燃料以及輕重柴油等側(cè)線餾分。經(jīng)汽提后進(jìn)入換熱網(wǎng)絡(luò)換熱至60左右送出裝置。常壓塔一般設(shè)置2個(gè)中段循環(huán)回流，一可以使全塔的氣液相負(fù)荷分布更加均勻，二是更合理地利用高溫位的熱源，提高能量利用效果，降低裝置能耗。常壓塔底是高于350的組分，稱為常壓重油，常壓重油用泵輸送至減壓加熱爐加熱后進(jìn)入減壓分餾塔，通過抽真空系統(tǒng)，使常壓重油在減壓條件下進(jìn)行蒸餾，為防止常壓重油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)在高溫下發(fā)生分解、結(jié)焦反應(yīng)，一般控制減壓爐出口溫度不大于

22、420。減壓塔頂餾出的主要是裂解氣、蒸汽及少量的油氣、減壓蠟油由側(cè)線抽出，根據(jù)原油性質(zhì)和生產(chǎn)方案可作為催化裂化、加氫裂化的原料，也可以作為潤滑油原料，減壓渣油因富含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，一般作為燃料油、焦化原料，也可以進(jìn)一步加工成高粘度潤滑油、瀝青或催化裂化原料。3精餾塔工藝計(jì)算3.1 工藝參數(shù)1）原油類型：原油 2）處理量：250萬噸/年3）操作時(shí)間：330天/年4）汽提蒸汽：420，0.3mpa（絕壓）3.2 物料平衡計(jì)算1.勝利混合原油的性質(zhì)表3-1 混合原油性質(zhì)分析項(xiàng)目性質(zhì)分析項(xiàng)目性質(zhì)密度（20）g/cm30.9005硫含量/%0.88運(yùn)動(dòng)粘(50)mm2/s83.4氮含量/%0.41蠟含量/

23、%14.6鎳含量/mg/kg26瀝青質(zhì)/%23.2釩含量/mg/kg1.0殘?zhí)?%6.4凝點(diǎn)/28碳含量/%86.3<300餾出/%18.02.產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)表3-2 產(chǎn)品的恩式蒸餾數(shù)據(jù)產(chǎn)品密度/kg·m-3恩氏蒸餾數(shù)據(jù)0%10%30%50%70%90%100%汽油702油799.4159171179194208225239輕柴油828.6239258267274283296306重柴油848.4289316328341350368376重油941.63.原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)表3-3 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)餾出溫度/tbp重%餾出溫度/tb

24、p重%1001.832022.81202.834026.41404.236029.01605.638032.01806.640035.42008.042038.622010.044041.824012.045043.426014.646028016.848030019.64904.原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線繪制:表3-4 原油常壓切割方案產(chǎn)品實(shí)沸點(diǎn)切割點(diǎn)/實(shí)沸點(diǎn)餾程/收率/%體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)汽油154.84.33.51煤油1451312587.26.67輕柴油239.6220.8339.27.26.91重柴油301.6274.9409.39.89.64重油36031271.573.27當(dāng)產(chǎn)品方案已經(jīng)確

25、定當(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)餾程即0點(diǎn)和 100 % ，例如在本例中已列于表中。相鄰兩個(gè)產(chǎn)晶是互相重疊的，即實(shí)沸點(diǎn)蒸餾（t0-t100）是負(fù)值。實(shí)沸點(diǎn)切割溫度一般就在這個(gè)重疊值的一半之處，即：切割點(diǎn)=（t0 t100）/ 22物料平衡由年開工天數(shù)及各產(chǎn)品的收率，即可作出常壓塔的物料平衡，如表3-6。表中的物料平衡忽略廠損失（氣體十損失），實(shí)際生產(chǎn)中常壓塔的損失約占原油的 0 . 5 。表3-5 物料平衡（按330d/a）產(chǎn)率%處理量/產(chǎn)量體積質(zhì)量/104t/a/t/d/kg/h/kmol/h原油10010

26、0125037878.81578500汽油4.33.1543.85133055500585煤油7.26.6783.42525105200695輕柴油7.26.9186.52620109000500重柴油9.89.64120.53650152000525重油71.573.5915.52775511568003 產(chǎn)品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)以汽油為例列出詳細(xì)的計(jì)算、換算過程，其他產(chǎn)品僅將計(jì)算、換算結(jié)果列于表3-7中表3-6 計(jì)算結(jié)果匯總油品密度/kg·m-3比重指°am特性因數(shù)/k相對分子質(zhì)量m平衡汽化溫度/臨界參數(shù)焦點(diǎn)參數(shù)0%100%溫度/壓力/mpa溫度/壓力/mpa汽油702.76

27、8.112.2795108.6267.53.34328.55.91煤油799.444.511.74152185.6383.42.5413.43.26輕柴油828638.81.97218273.6461.61.84475.22.17重柴油848.434.412.1290339.6516.61.62529.61.89塔底重油941.618.211.9原油860.432計(jì)算時(shí)，所用到的恩氏蒸餾溫度未作裂化校正，工程計(jì)算允許這樣6。（l）體積平均沸點(diǎn)t體 t體=（60+81+96+109+126）/5=94.5（2）恩氏蒸餾90%-10%斜率90%-10%斜率=（126-60）/(90-80)=0.8

28、25(/%)（3）立方平均沸點(diǎn)有圖查的校正值為-2.5t立=94.5-2.5=92（4）中平均沸點(diǎn)有圖查的校正值為-5t中=94.5-5=89.5（5）比重指數(shù)api由汽油密度查表api=68.1（6）特性因數(shù)k由圖查的k=12.27（7）相對分子質(zhì)量由圖查的m=95（8）平衡汽化溫度由圖求得汽油平衡汽化100%為108.9。恩氏蒸餾/%(體) 10 30 50 70 90 100餾出溫度/ 60 81 96 109 126 141恩氏蒸餾溫差/ 21 15 13 17 15平衡汽化50%溫度/ 96-4.5=91.5平衡汽化溫度/ 91.5 97.1 104.4 108.9(9)臨界溫度由圖

29、查得臨界溫度=173+94.5=267.5（）（10）臨界壓力由圖查得臨界壓力=3.27mpa(11)焦點(diǎn)壓力由圖查得焦點(diǎn)壓力=57.9（mpa）(12)焦點(diǎn)溫度由圖查得焦點(diǎn)溫度=61+267.5=328.5（）（13）實(shí)沸點(diǎn)切割范圍由圖查得恩氏蒸餾/%(體) 50 70 90 100餾出溫度/ 96 109 126 141恩氏蒸餾溫差/ 13 17 15實(shí)沸點(diǎn)溫差/ 19 22 16.5實(shí)沸點(diǎn)50%點(diǎn)溫度/ 96+0.2=96.2是沸點(diǎn)溫度/ 96.2 115.2 137.2 153.7塔頂汽油產(chǎn)品，只需查出它的實(shí)沸點(diǎn)100 點(diǎn)溫度；塔底重油只需查出它的實(shí)沸點(diǎn)0 % 點(diǎn)溫度但塔底重油很重，缺

30、乏常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)時(shí)，可由實(shí)驗(yàn)室直接提供該點(diǎn)溫度；其他各側(cè)線產(chǎn)品均應(yīng)求0及 l00點(diǎn)的實(shí)沸點(diǎn)溫度，即可決定產(chǎn)品切割方案中有關(guān)數(shù)據(jù)。4 汽提蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油均采用溫度為 420 、壓力為 0. 3mpa 的過熱水蒸氣汽提，取汽提蒸汽量如表3-8。表 3-7 汽提水蒸氣用量油品質(zhì)量分?jǐn)?shù)(對油)%kg/hkmol/h一線煤油33155165二線輕柴油33270181.5三線重柴油2.84255236.5塔底重油2231351285合計(jì)3381518785 塔板形式和塔板數(shù)選用浮閥塔板。參照上表選定塔板數(shù)如下：汽油一煤油段 9 層 考慮一線生產(chǎn)航煤）煤油一輕柴油段 6 層輕柴油一重柴油段 6

31、 層重柴油一汽化段 3 層塔底汽提段 4 層考慮采用兩個(gè)中段回流，每個(gè)中段循環(huán)回流用 3 層換熱塔板，共 6 層。全塔塔板數(shù)總計(jì)為34層。6 操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐從力為0.13mpa 。塔頂采用兩級(jí)冷凝冷卻流程。取塔頂空冷器壓力降為0.01mpa ，使用一個(gè)管殼式后冷器，殼程壓力降取 0.017mpa。7故塔頂壓力0.13+0.01+0.017=0.157mpa （絕）取每層浮閥塔板壓力降為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0.157mpa一線抽出扳（第9層）上壓力0.1615mpa二線抽出板（第18層）上壓力0.166mpa三線抽出板（

32、第27層）上壓力0.170mpa 汽化段壓力（第30層下）0.172mpa取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035mpa，則加熱爐出口壓力=0.172+0.035=0.207(mpa)7 精餾塔計(jì)算草圖將塔體、塔板、進(jìn)料及產(chǎn)品進(jìn)出門、中段循環(huán)回流位置、汽提返塔位置、塔底汽提點(diǎn)等繪成草圖，如下圖。以后的計(jì)算結(jié)果如操作條件和物料流量等可以陸續(xù)填入圖中。這樣的計(jì)算草圖可使設(shè)計(jì)計(jì)算對象一月了然，便于分析計(jì)算結(jié)果的規(guī)律性，避免漏算重算，容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，因而是很有用的。8.汽化段溫度(l）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)）要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率e為：e（體積分?jǐn)?shù)）

33、=（4.3%+7.2%+7.2%+9.8%+2.03%)=30.53%(2）汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下：汽油 585kmol/h煤油 695kmol/h 輕柴油 500kmol/h 重柴油 525kmol/h 過汽化油 105kmol/h 油汽量合計(jì) 2410kmol/h其中過汽化油的相對分子質(zhì)量取300，水蒸氣取 257kmol/h（塔底汽提）。由此計(jì)算得汽化段的油氣分壓為：0.172×482/（482+257)=0.112(mpa)(3）汽化段溫度的初步求定汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣分壓0.112mpa之下汽化30.53 %（體積分?jǐn)?shù)）的溫度，為此需要作出在0.11

34、2mpa 下原油平衡汽化曲線。見圖中的曲線 4。在不具備原油的臨界參數(shù)和焦點(diǎn)參數(shù)而無法作出原油p一t一e相圖的情況下，曲線4可用以下的簡化法求定：由圖5一拍可得到原油在常壓下的實(shí)沸點(diǎn)曲線與平衡汽化曲線的交點(diǎn)為 29l。利用第三章中的烴類與石油窄溜分的蒸氣壓圖，將此交點(diǎn)溫度291換算為o.112mpa的溫度299。從該交點(diǎn)作垂直于橫坐標(biāo)的直線a，在a線上找得299之點(diǎn)，過此點(diǎn)作平行于原油常壓平衡汽化曲線2的曲線4，即為原油在0.112mpa下的平衡汽化曲線。8由曲線4可以查得當(dāng)ef為30.53%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)的溫度為353.5,此即欲求的汽化段溫度tf,此tf是由相平衡關(guān)系求得，還需對它進(jìn)行校核

35、。 ( 4 ）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)）,-30.53% ，tf= 353.3時(shí)，進(jìn)料在汽化段中的焓hf計(jì)算如表3-9。表中各物料的焓值可由第三章中介紹的方法和圖表求得。再求出原油在加熱爐出口條件下的焓he。按前述方法作出原油在爐出口壓力0.207mpa 之下的平衡汽化曲線（圖中的曲線 3 ）。這里忽略了原油中所含的水分若原油含水，則應(yīng)當(dāng)作爐出口處油氣分壓下的平衡汽化曲線。因考慮到生產(chǎn)航空煤油，限定爐出口溫度不超過 360 。由曲線3可讀出在360 時(shí)的汽化率e。為25.5 %

36、（體積分?jǐn)?shù)）。顯然e0ef，即在爐出口條件下，過汽化油和部分重柴油處于液相。據(jù)此可算出進(jìn)料在爐出口條件下的焓值表中進(jìn)料帶入汽化段的熱量（p0.172mpa t=353.5）表3-8汽化段各物料焓值與熱量油料流量/kg·h密度/kg·m-3焓/kj·kg-1熱量kj/h×106氣相液相汽油555000.70371176-62.25煤油1052000.79941147-114.7輕柴油1090000.86251130-123.15重柴油1520000.84841122-170.55.重油11568000.9416-888999.2水蒸氣33815-1118-

37、35.25合 計(jì)1612315-1508.1所以hf=1508.1×1000000/1612315=955.4(kj/kg）表中進(jìn)料在爐出口處攜帶的熱量（p=0.207mpa t=360）表3-9 爐出口各物料焓值與熱量油料流量/kg·h密度/kg·m-3焓/kj·kg-1熱量kj/h×106氣相液相汽油555000.70371201-62.25煤油1052000.79941164-114.7輕柴油1090000.86251151-123.15重柴油1520000.8484-971170.55.重油11568000.9416-904999.2合

38、 計(jì)1578500-1508.1所以 h。=1508.1 xl000000/1578500=966.77(kj/kg)校核結(jié)果表明h。略高于hf，所以在設(shè)計(jì)的汽化段溫度353.5之下，既能保證所需的拔出率（體積分?jǐn)?shù)30.53%)，爐出口溫度也不致于超過允許限度。9 塔底溫度取塔底溫度比汽化段溫度低 7 ，即353.35-7=3465（10塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 ( 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)線溫度如下：塔頂溫度 107 輕柴油抽出層溫度 256煤油抽出層溫度 18o 重柴油抽出層溫度 315 ( 2 ）全塔回流熱按上述假設(shè)的溫度條件作全塔熱平衡，

39、見下表 全塔回流熱 q= ( 324.05一 271.87）×1000000 52380000（kj/ h ) ( 3 ）回流方式及回流熱分配塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為 6o 。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 11 一 13 層），第二個(gè)位于輕柴油 wlj 線與重柴油側(cè)線之間（第20一22層）9表3-10 全塔熱平衡物 料流率kg/h密度g/cm3操作條件熱 量kj/h×106壓力，mpa溫度，入方 出方進(jìn)料15785000.86040.172353.51508.1汽提蒸汽33815-0.3420112.15合 計(jì)1612315-1

40、620.25汽油555000.70370.15710733.9煤油1052000.79940.16118046.7輕柴油1090000.86250.16625670.36重柴油1520000.84840.170315124.65.重油11568000.94160.175346.5992.5水蒸氣33815-0.15710791.3合 計(jì)1612315-1359.35回流熱分配如下：塔頂回流取熱 50 % q0= 140950000(kj/h）一中回流取熱20 qc1=52400000（kj/h）二中回流取熱30 qc2=78550000（kj/h）11 側(cè)線及塔頂溫度的校核校核應(yīng)自下而上進(jìn)行。

41、(1）重柴油抽出板（第 27 層）溫度按隔離體系 l 作第27層以下塔段的熱平衡，如表3-11。10由熱平衡得：3 16 .96xl000000795l = 293.68 xl000000 1026l所以，內(nèi)回流l=10078（kg/h）或 100780/282=357(kmol/h)重柴油抽出板上方氣相總量為：117+139+100+357+257=970（kmol/h）重柴油蒸氣（即內(nèi)回流）分壓為：0.17x357/970=0.626(mpa)由重柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算0.626mpa下平衡汽化0點(diǎn)溫度?？梢韵葥Q算得常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)再用換算成 o.0626mpa 下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其結(jié)

42、果如下：恩氏蒸餾/ %(體） 0 10 30 50 餾出溫度/ 289 316 328 341 恩氏蒸餾濕差/ 27 12 13 平衡汽化溫差/ 9.5 6.4 6.6 平衡汽化溫度/ 336.5 342 352.4 359 0.0l33mpa平衡汽化溫度/ 177.5 187 193.4 200o.626mpa平衡汽化溫度/ 315.5 325 331.4 328表3-11 第27層以下塔段熱平衡物 料流率kg/h密度g/cm3操作條件焓/kj·kg-1熱量kj/h×106壓力，mpa溫度，氣相液相入方 出方進(jìn)料15785000.86040.172353.5-1508.1

43、汽提蒸汽23185-0.342016580-76.7內(nèi)回流l0.8460.17308.5-39753975l合 計(jì)1601685+l-1584.8+3975l汽油555000.70370.173155400-59.95煤油1052000.79940.173155275-111輕柴油1090000.86250.173155170-112.7重柴油1520000.84840.170315-.4100124.65重油11568000.94160.175346.5-4290992.5水蒸氣23135-0.1731515535-71.85內(nèi)回流l8460.173155130-5130l合 計(jì)160163

44、5+l-13968.4+5130l由上求得的在 0.0626mpa 下重柴油的泡點(diǎn)溫度為 315 . 5 ，與原假設(shè)的 315 很接近，可認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。11 ( 2 ）輕柴油抽出板和煤油抽出板溫度校核的方法與校核重柴油抽出板溫度的方法相同，可通過作第 18 層板以下和第 9 層板以下塔段的熱平衡來計(jì)算。計(jì)算過程從略。計(jì)算結(jié)果如下：輕柴油抽出層溫度 256 煤油抽出層溫度 181 結(jié)果與假設(shè)值相符，故認(rèn)為原假設(shè)值是正確的。( 3 ）塔頂溫度塔頂冷回流溫度：t060 。其焓值h為 163.3kj / k 。塔頂溫度t1=107 ，回流（汽油）蒸氣的焓=h 611 kj/kg 。故塔頂冷回

45、流量l0=q/( h1一 h2 ）=26.19 x1000000/ ( 611 一 163. 3 ) = 58500 ( kg/h )塔頂油氣量（汽油內(nèi)回流蒸氣）為：( 5850011100）/95 733 ( kmol/h）塔頂水蒸氣流量為： 6763 / 18 = 376 ( kmol / h )塔頂油氣分壓為：0.157 x 733 / ( 733 + 376 ）=0. 1038 （mpa ) 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 108.9 。已知其焦點(diǎn)溫度和壓力依次為 328.5 和 5. 9mpa ，據(jù)此可在平衡汽化坐標(biāo)紙上作出汽油平衡

46、汽化 100 點(diǎn)的 p-t 線，如圖。由該相圖可讀得油氣分壓為 0.1038mpa 時(shí)的露點(diǎn)溫度為 110 ：，考慮到不凝氣的存在,該溫度乘以系數(shù)0.97，則塔頂溫度為1 10x 0.97 = 106.8 （）與假設(shè)的 1 07 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：0.157-0.1038=0.0532(mpa)相應(yīng)于此壓力的飽和水蒸氣溫度為83 ,遠(yuǎn)低于塔頂溫度 l07 ，故在塔頂，水蒸氣處于過熱狀態(tài)，不會(huì)冷凝。12第四章 塔板的設(shè)計(jì)4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由氣液相負(fù)荷圖知 第25層塔板（常二中抽出板）的氣液相負(fù)荷最大，所以以此來設(shè)計(jì)塔徑及塔板。（

47、1）進(jìn)入塔板的氣體 vs=205150m3/h=57 m3/s 重量流率w=951182.4kg/h 密度v=951182.4/205150=4.67kg/m3（2） 進(jìn)入塔板的液體 ls=767.8m3/h=0.21m3/s 密度l=0.821g/cm3=821kg/m3由經(jīng)驗(yàn)式，可知： =16.5 dyn/cm=0.0165 n/m4.2 塔板設(shè)計(jì)計(jì)算部分4.2.1 塔板間距參考同類型的裝置，從以下因素確定：1）霧沫夾帶；2）物料的起泡性；3）操作彈性；4）安裝和檢修要求。本設(shè)計(jì)確定的塔板間距為：各側(cè)線抽出板、中段回流抽出板及返還板采用4480mm（便于施工和檢修），其他塔板間距均為3360mm。本設(shè)計(jì)的計(jì)算采用板間距為3360mm。4.3 塔徑初算4.3.1 最大允許氣速umax