毕业设计（论文）-沈北原油常压塔的设计.doc

辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 目 录 1 1 前前 言言.1 1.1 石油是极其复杂的混合物 1 1.2 常压蒸馏塔 1 2 2 设计说明书设计说明书 4 2.1 原油评价与加工方案的确定.4 2.1.1 沈北原油的一般性质分析：.4 2.1.2 加工方案的确定.5 2.2 常压塔的设计.6 2.2.1 操作压力.6 2.2.2 操作温度.7 2.2.3 汽提蒸馏用量.7 2.2.4 回流方式.7 3 3 初馏塔设计部分初馏塔设计部分 8 3.1 设计数据及换算.8 3.2 工艺计算 .10 4 4 常压塔设计部分常压塔设计部分 .15 4.1 基本数据处理15 4.2 产品收料及物料平衡21 4.3 汽提水蒸气用量22 4.4 塔板形式和塔板数22 4.5 塔顶及侧线温度假设与各回流热分配23 4.6 侧线及塔顶温度核算24 4.7 全塔汽、液相负荷30 参参考考文文献献 45 致致谢谢.46 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 1 1 前 言 1.1 石油是极其复杂的混合物 石油炼厂中的第一个生产装置都是蒸馏装置，人们通过蒸馏装置将石油分割成我们所 需要的各种馏分。所谓原油的一次加工是指就原油蒸馏而言，借助于蒸馏，我们可以将原 油分割成各种半成品馏分油，也可以将原油分割成一些二次重整加工的原料。在一些二次 加工的装置中，蒸馏过程也是不可缺少的组成部分。 蒸馏过程是炼油厂中一种最基本的，也是最重要的一种工艺。蒸馏过程和设备设计是 否合理，操作是否良好，对炼厂生产影响甚大。因此，必须彻底了解蒸馏工艺的本质规律， 掌握其影响因素和设计方法，对炼油工艺的专业人员来说是相当重要的。 1.2 常压蒸馏塔 原油的常压蒸馏就是原油在常压 (或稍高于常压 )下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备 叫 做原油常压精馏塔，它具有以下工艺特点： （1）常压塔是一个复合塔 原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重 柴油和重油等四、五种产 品馏分。按照一般的多元精馏办法，需要有n-1 个精馏塔 才能把原料分割成 n 个馏分。而原油常压精馏塔却是在 塔的侧部开若于侧线以得到如 上所述的多个产品馏分，就像 n 个塔叠在一起一样，故称为复合塔。 （2）常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物 原油经过常压蒸馏可得到沸点 范围不同的馏分，如汽油 、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油，这些产品仍然是复 杂的混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如 汽油馏程的干点不能高于 205)。 35150是石脑油（naphtha）或重整原料， 130250是煤油馏分， 250 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 2 300是柴油馏分， 300350是重柴油馏分，可作催化裂化原料。 350是常压重 油。 （3）汽提段和汽提塔 对石油精馏塔，提馏段的底部常常不设再沸器，因为塔底温 度较高，一般在 350左 右，在这样的高温下，很难找到合适的再沸器热源，因此， 通常向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油 汽分压，使混入塔底重油中的轻组 分汽化，这种方法称为汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400450，约为 3MPa 的过 热水蒸汽。 在复合塔内，汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，这样侧线产 品中会含有相当数量的 轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏 分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置若干个 侧线汽提塔，这些汽提塔重叠起来， 但相互之间是隔开的，侧线产品从常压塔中部抽出，送入汽提塔上部，从 该塔下注 入水蒸汽进行汽提，汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔，侧 线产品由汽提 塔底部抽出送出装置。 （4）常压塔常设置中段循环回流 在原油精馏塔中，除了采用塔顶回流时，通常 还设置 12 个中段循环回流， 即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油，经与其它 冷流换热或冷却后再返回塔中，返回口比抽出口通常高23 层塔板。 中段循环回流的作用是，在保证产品分离效果的前提下，取走精馏塔中多余的热量， 这些热量因温位较高 ，因而是价很高的可利用热源。采用中段循环回流的好处是，在 相同的处理量下可缩小塔径，或者在相同的 塔径下可提高塔的处理能力。 减压蒸馏及其特点 原油在常压蒸馏的条件下，只能够得到各种轻质馏分。常压塔 底产物即常压重油， 是原油中比较重的部分，沸点一般高于350，而各种高沸点馏 分，如裂化原料和润滑油馏分等都存在其中。要 想从重油中分出这些馏分，就需要把 温度提到 350以上，而在这一高温下，原油中的稳定组分和一部分烃类就 会发生分 解，降低了产品质量和收率。为此，将常压重油在减压条件下蒸馏，蒸馏温度一般限制 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 3 在 420以下。 降低压力使油品的沸点相应下降，上述高沸点馏分就会在较低的温度 下汽化，从而避免了高沸点馏分的分解。 减压塔是在压力低于 100kPa 的负压下进行 蒸馏操作。 减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器或机械真空泵。蒸汽喷射器的结 构简单，使用可靠而无需动力机械，水蒸汽来源充足、安全，因此，得到广泛应用。而 机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压 塔中采用。 渣油是原油经过常减压蒸馏后剩余的最重的组分 ,常温下呈固态 ,有的蒸馏装置没 有减压蒸馏,剩余的就是常压渣油 AR,根据性质可做催化原油 。或者卖给其它炼厂深加 工。有减压蒸馏的剩余的就是减压渣油VR。其根据性质不同可以做焦化原料 、催化原 料、渣油加氢、溶剂脱沥青 、减粘等装置的原料 。 常减压蒸馏产生的减压渣油可以做 燃料油,一般做加热炉燃料 ,通过蒸汽将其雾化后燃烧 。也可以重型机械的燃料油 ,如 船舶的燃料。减压渣油作为燃料油需要满足一定的质量标准 .如硫含量/灰分等。 图图 1-11-1 常减压装置常减压装置 减 压 塔 初 馏 塔 常 压 塔 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 4 2 设计说明书 2.1 原油评价与加工方案的确定 原油蒸馏是目前炼油工业必不可少的第一道工序，因而常减压蒸馏装置便是所有炼 油厂中原油加工的第一加工装置。它采用的蒸馏方式将原油分割成不同的馏分及渣油， 作为炼厂产品或二次加工的原料。由于原油是极其复杂的混合物，并含有少量硫、氧、 氮及重金属的化合物和盐类，而且其组成还会因产地的不同而不同，所以原油的蒸馏变 得更加复杂。另外，炼厂对目的产物的要求、经济效益、投资力度等对所采用的加工方 案和装置组成或之间的联合方式有影响。因此，在进行常减压蒸馏装置设计时，应根据 具体条件从工艺流程、工艺设备、操作参数、目的产品等因数加以综合分析比较，以确 定经济合理的设计。 炼厂进行装置设计和开工生产首要的任务便是确定进料原油的加工方案的确定，是 以原油评价数据为依据，综合考虑对参评的需求、技术的先进行性、生产的灵活性及经 济的合理性等因素的结果。 2.1.1 沈北原油的一般性质分析： 由沈北原油一般性质数据表中数据可以看出，沈北原油的特点是含蜡量高、凝点高。 硫含量低，原油的特性因数 12.512.6。按原油的硫含量及两个关键馏分的相对密度来分， 沈北原油属于低硫石蜡基原油。 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 5 表表 2 2- -1 1 沈沈北北原原油油性性质质 2.1.2 加工方案的确定 由于沈北原油馏分组分较重，小于 350的馏分仅占 30左右，而大于 525的减压 渣油占原油 40。为提高汽油、煤油、柴油及液化气、苯等轻质产品的收率，必须采取深 度加工的方法。为此在常减压装置中英尽量拔出馏分油，使减压渣油尽可能减少，同时把 性质数值性质数值 密度（20）,g/cm30.8331C86.3 50 远动粘度， 10-6m2/s19.5H13.5 凝点，49S0.15 含蜡量（吸附法），47.36 元素分析， N 沥青质，0.13V0.1 硅胶胶质，5.23 微量金属 Ni2 酸值，mg(KOH)/g300馏出，25.6 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 6 减压馏分油进行催化裂化或加氢裂化，催化裂化后的气提产物再进行叠合或烷基化，生产 高辛烷值汽油馏分，并把部分减压馏分进行延迟焦化。经过这些加工后，使得轻质油收率 提高到原油的 7072，其中约一半为二次加工产品，同时生产出低硫的电极焦。 原油评价数据表明：沈北原油是生产优质润滑油和各种蜡的良好原料，原油中各种粘 度润滑油的总潜含量为 25左右。尽管需要较大的蜡基装置，但润滑油粘度指数高，芳香 烃和胶质含量较小，所以通常不必深度精制。减压渣油需要通过丙烷脱沥青及制取高粘度 润滑油，经脱蜡，溶剂精制的润滑油，最后经过加氢精制或白土精制处理，得到润滑油的 基础油，同时得到产品石蜡。 因此，沈北原油的一次加工方案采用燃料-润滑油加工方案。本设计的装置适用量为 300 万吨的加工方案，具体如下：从初馏点-160的常压馏分作为铂重整原料。因为初馏塔 塔顶汽油产品质量不高，从环保的角度考虑，它达不到目前车用汽油的标准，因此将初馏 塔塔顶馏分作为重整原料，进行下一步精制，以改善油品质量。160-230馏分作 2 号航 煤，其密度为 0.7946，符合 2 号航煤的标准。230-320馏分可用来生产-20 号轻柴油， 也可以用作乙烯的良好原料。320-350馏分用作重柴油。而沸点大于 350的馏分，则 从减压侧线抽出。由于该馏分含烷烃量高、稠环芳烃量低，硫、氧、氮、重金属和残炭都 很低，所以可用作裂化原料。 2.2 常压塔的设计 浮阀塔具有生产能力大、操作弹性好、塔板效率高气体压降及液面落差较小、造价低 等特点，兼具泡罩塔和筛板塔的优点，而且它是国内应用最广的塔型，普通应用于石油化 工行业，其性能也得到了充分的研究，故本设计常压塔用浮阀塔。F-1 型重浮阀，每阀约 重 33g。重阀压降虽大，但它具有较好的操作稳定性，分离效率高，不易漏液，所以也应 用在本设计中。 常压塔各操作条件的确定： 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 7 2.2.1 操作压力 原油常压精馏塔的最终压力是由塔顶产品罐温度下塔顶产品的泡点压力限制确定的。 确定塔顶产品罐或回流罐的操作压力（0.10.25MPa）加上塔顶馏出物流经管线、管件和 冷凝冷却设备的压降即得道塔顶的操作压力。根据经验值，一个空冷器的压降为 0.01Mpa，管壳式后冷器其壳层压降为 0.017Mpa。国内多数常压塔塔顶压力大约在 0.13 0.16Mpa 之间。 塔顶压力确定之后，其他各部分压力与油气流经塔板所造成的压降有关。通常浮阀塔 板的压降为 0.4KPa0.65Kpa，由此在计算各部分压力。 2.2.2 操作温度 确定各部分压力后，就可以求定各点的操作温度。计算时需要进行猜测。为减少计算 工作量，涉及参照同类生产装置的操作数据来假定各点的温度。 2.2.3 汽提蒸馏用量 侧线产品汽提的目的是驱除其中低沸点组分，提高产品闪点和改善分馏精确度。常压 塔底汽提主要是为了降低重油中 350以前馏分含量以提高直馏轻质油的收率。 汽提蒸汽常用 420，0.3Mpa 过热蒸汽，原因是为了防止冷凝水的带入。汽提蒸汽用 量与提馏出来的轻组分含量有关，本设计所定用量是依据石油炼制工程表 7-12 所列经 验数据确定的。 2.2.4 回流方式 回流的目的首先是取走塔内多余的热量，使塔内达到平衡，同时使板上汽液相充分接 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 8 触，达到传热、传质的目的。而且，打入液相回流也可以达到平衡蒸汽负荷的目的。 本设计塔顶采用冷回流。一般来说，中段回流数目越多，汽液负荷越均衡，可回收也 越多，但相应投资也提高，扩大处理量的弹性越小，产品质量都受到影响。对于有三至四 个侧线的常压塔，一般采用两个中段循环回流。 3 初馏塔设计部分 3.1 设计数据及换算 表表 3 3- -1 1 初初顶顶实实沸沸蒸蒸馏馏数数据据 初顶实沸蒸馏（ V）01030507090100 实沸蒸馏温度 48618094108138164 由石油炼制中图 7-12 查恩氏蒸馏 50%点，温度恩氏沸点蒸馏 50%点温度为 -4，所以恩氏蒸馏 50%点温度=94+4=98 根据实沸点蒸馏各段温差由 石油炼制图 7-13，查的恩氏各段温差列表如下： 表表 3 3- -2 2 实实沸沸点点与与恩恩氏氏温温差差的的换换算算 50%-70%70%-90%90%-100% 实沸点蒸馏温差 143026 恩氏蒸馏温差 92425 恩氏蒸馏各点温度分别为： 50%=98 70%=98+9=107 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 9 90%=107+24=131 100%=131+25=156 根据产品切割方案，初馏塔塔顶产品切割为106，由附图曲线可查得其收率为 1.46%（m）或 2.1%（v） 体积平均沸点 tv=(10%+30%+50%+70%+90%)/5 恩氏蒸馏斜率： S10%-90%=（131-85）/80=0.575/% tv=(85+91+98+107+131)/5=102.4 临界温度 由 rose 临界温度计算式： D=S×(1.8Tb+132) Tc=85.66+0.9259D-0.0003959D2 式中：Tc临界温度 Tb体积平均沸点 S相对密度 D=0.7007×(1.8×102.4+132)=221.65 Tc=85.66+0.9259D-0.003959D2=271.48 临近压力 由 Sim 和 Daulert 临界压力计算式： Pc=6.1483×1012×Tb- 2.3177×S2.4858/(1.013×105 )=54.94atm 焦点温度 由石油炼制设计数据图表集 图 3-5-3 得 t=271.48+26.5=342.4 平衡蒸发温度： 表表 3-3 初初顶顶恩恩氏氏温温度度与与平平衡衡汽汽化化温温度度的的换换算算 恩氏蒸馏%v0%10%30%50%70%90%100% 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 10 恩氏蒸馏温度 77859198107131156 恩氏蒸馏温差 92425 平衡汽化温差 4129 平衡汽化温差 9296108117 焦点压力 由石油炼制设计数据图表集 图 3-5-4 得 P=54.94+11.5=69.44atm 由石油炼制设计数据图表集 表 1-2-28 得 d15.6=d420+t=0.6945+0.0062=0.7007 恩氏蒸馏 10%-70%斜率，S10%-70%=(107-85)/60=0.367/% 平衡汽化温度 =98-6=92 3.2 工艺计算 入塔：原油（气相+液相）汽提蒸汽（420，0.3Mpa） 塔顶冷回流（液相 40） 出塔：初顶汽油（气相）汽提蒸汽（液相）拔头原油，内回流（汽相） 开工 8000 小时，由图一实沸点蒸馏曲线得：初顶原油质量收率 1.46%。 处理量：300×104×103/8000=375000kg/h 初顶原油：375000×1.46%=50.7kmol/h 拔头原油：375000-5475=369525kg/h 汽提水蒸气用量，去拔头油的 1.2% 369525×1.2%=4434.3kg/h/18=246.35kmol/h 取原料的过汽化率为 3.2% 进料汽化率为：6.8% 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 11 根据以上数据作图得常压下平衡汽化温度为 219.8 取精馏段塔板数为 20 块，塔顶压力为 0.165atm，则进料压力为 0.175atm。 油气分压：P 分=P 总油气摩尔数/总摩尔数=0.175×（300000×6.8%/93） /(300000×6.8%/93+327.3)=0.07atm 则由石油炼制工程图 1-2-3 差得进料温度为 223，塔底温度比进料温度低 7即 216。 塔顶温度计算 (1)设初塔顶温度为 108 (2)塔顶回流为 40冷回流液 (3)汽提蒸汽为 420的过热蒸汽。 (4)根据产品切割方案，由实沸点蒸馏曲线得： 蒸顶：收率 0%，温度 48；收率 100%，温度 164 蒸侧：收率 0%，温度 102；收率 100%，温度 216 蒸底：收率 0%，温度 146 蒸顶与蒸侧切割温度为（164+102）/2=133 蒸侧与蒸底切割温度为（216+146）/2=181 (5)根据初馏塔的物料衡算，进行初馏塔的热量衡算。 表表 3-43-4 初馏塔的热量平衡初馏塔的热量平衡 操作条件焓 kj/kg物料流量 kg/h压力 atm 温度 汽相液相 热量 kj/kg 过热汽油750001752237665.75×106 液体原油3675000.1752235381.97×106 入 汽提蒸汽 4434.30.3420331514.7×106 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 12 冷回流L0.16740105105L方 合计217.45×106+105L 初顶油54750.1671106003.3×106 拔头原油3695250.177208531196×106 水蒸气4434.30.167110269611.95×106 内回流L0.167110610610L 出 方 合计211.25×106+610L 根据热平衡得：217.45×106+105L=211.25×106+610L L=12277.2kg/L 塔顶油罐为：（12277.2+5475）/98=181.14kmol/h 塔顶油气分压为：P=0.165+181.14/（181.14+246.35）=0.588MPa 换算为 0.588Mpa 下汽油的 露点温度为：110.6 表表 3-53-5 恩氏蒸馏温度与减压平衡汽化温度的换算恩氏蒸馏温度与减压平衡汽化温度的换算 初顶恩氏蒸馏温度%（V）0%10%30%50%70%90%100% 恩氏蒸馏温度77859198107131156 恩氏蒸馏温差92425 平衡汽化温差4129 常压下平衡汽化温度92 考虑到不凝气的存在将露点温度乘以系数 0.97，得塔顶温度为：110.6×0.97=107.2与假 设的 108很接近。故认为原假设正确。 初馏塔塔径计算： 表表 3-6 初馏塔的热量平衡初馏塔的热量平衡 操作压力焓 kj/kg物料流量 kg/h压力温度 汽相液相 热量 kj/kg 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 13 atm 汽油54750.1751336753.696×106 水汽 4434.30.175133274412.17×106 冷回流 12277.20.3401051.3×106 内回流 L0.165133728728L 入 方 合计17.166×106+728L 汽油54750.1651106413.5×106 水汽4434.30.175208271612.04×106 冷回流12277.20.1651107188.82×106 内回流L0.165110322322L 出 方 合计24.36×106+322L 由热平衡得：L=17719.2kg/h 上升汽化总摩尔数：N=（17719.2+9050）/93+4434.3/18=534.19kmol/h 上升汽化体积：Vv=nRT/P=534.19×0.082×（120+273）/0.165=104332m3/h 下降液相密度：l=620kg/m3 下降液相体积：Vl=17719.2/620=0.018m3/s 上升液相密度：2=G/Vv=(9050+17719.2+4434.3)/104332=0.3kg/m3 最大允许汽速： Wmax=1.735m/s 适宜汽速：U适=Kwmax=0.785×1.735=1.36m/s 汽相截面积： Fa=Vv/V适=3.34m2 降液管液速： Vd=0.13m/s 降液管面积： Fd=VL/Vd=0.018/0.13=0.138m2 Fd=0.11Fa=0.377m2 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 14 塔截面积与直径： Ft=Fa+Fd=3.8m2 Dc=2.202m 塔径圆整取 2.4m 截面积=4.52m2 空塔汽速：U=104332/（3600×4.52）=6.41m/s 降液管截面积： Fd=（F/Ft）Fd=0.488m2 塔高计算： Hd=1.7m Ht=0.7m Hf=1.7m 初底油密度：=740Kg/m 初底油体积流量：369525×0.958/740=478.4m3H/h=7.97m3/min Hb=7.97×5/4.52=8.8m H=Hd+(n-2)Ht+Hb+Hf=1.7+（24-2）Ht+8.8+1.7=27.6m 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 15 4 常压塔设计部分 4.1 基本数据处理 表表 4 4- -1 1 基基础础数数据据 恩氏蒸馏馏分d420API 0%10%30%50%70%90%100% 汽油馏分0.70368547586.798.5108.5118136.5 常一线0.778249139.2159.2177181205.2218.5225 常二段0.815141238.3242.2249.5258267.2276.5282.3 常三线0.828038.4289305320334345350353 已知各侧线部分性质为： 体积平均沸点： 由公式 Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5 得： 汽油馏分：Tv=（75+87.6+98.5+108.5+118+136.5）/5=97.28 航煤馏分：Tv=（159.2+177+181+205.2+282.3+225）/5=190.18 轻柴馏分：Tv=（242.5+249.2+258+267.2+276.5+282.3）/5=258.68 重柴馏分：Tv=（305+320+334+345+350+353）/5=330.8 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 16 恩氏蒸馏曲线斜率 S10-90%: 由公式斜率=(T90-T10)/(90-10)/% 得： 汽油馏分斜率：（ 118-75）/(90-10)=0.5375/% 航煤馏分斜率：（ 218.5-159.2）/(90-10)=0.7412/% 轻柴馏分斜率：（ 276.5-242.5）/(90-10)=0.425/% 重柴馏分斜率：（ 350-305）/(90-10)=0.5625/% 立方平均沸点 tcu: 由公式 tcu=tv-, 值可由 tv和斜率 S10-90%计算得到： 汽油馏分：tcu=97.28+1.2=98.48 航煤馏分：tcu=190.18+1.8=191.98 轻柴馏分：tcu=258.68+0.8=259.48 重柴馏分：tcu=330.8+0.8=331.6 中平均沸点 tme: 由 tv和 S10-90%查石油化学工艺计算图表 2-1-1，得： 汽油馏分：tme=97.28+3.0=100.28 航煤馏分：tme=190.18+3.9=194.08 轻柴馏分：tme=258.68+1.7=260.38 重柴馏分：tme=330.8+1.9=332.7 特性因数 K： 由此重指数和平均沸点 查石油化学工艺计算图表 2-1-2 得 K 值: 汽油馏分：M=102 K=12.35 航煤馏分：M=159 K=12.03 轻柴馏分：M=210 K=12.01 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 17 重柴馏分：M=292 K=12.29 平衡汽化温度： 汽化馏分： 表表 4 4- -2 2 已已知知恩恩氏氏蒸蒸馏馏数数据据 0%10%30%50%70%90%100% 547586.798.5108.2118136 (1)换算 50%点温度： 恩氏蒸馏 10-70% 斜率=（108-75）/(70-10)=0.553/% 查石油炼制工程 图 2-1-13 得平衡汽化 50%点=-9.8 所以平衡汽化 50%点=98.5-9.8=88.7 （2）查平衡曲线各段温差 由石油化学工艺计算图表 2-2-3 查得平衡汽化曲线各段温差： 表表 4 4- -3 3 平平衡衡汽汽化化温温差差 曲线线段 恩氏蒸馏温差 平衡汽化温差 010%217.5 1030%11.77.0 3050%11.85.9 5070%9.74.1 7090%9.84.0 90100%18.55.8 由 50%点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度： 30%=88.7-6.8=81.9 70%=88.7+4.1=92.8 10%=81.9-7.0=74.9 90%=92.8+4.0=96.8 0%=74.9-7.5=67.4 100%=96.8+5.8=102.6 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 18 表表 4 4- -4 4 平平衡衡汽汽化化各各段段温温差差 曲线线段 恩氏蒸馏温差 平衡汽化温差 010%208.1 1030%17.810.1 3050%147.1 5070%14.26.6 7090%13.35.7 90100%6.51.7 推算得平衡汽化曲线的各点温度： 30%点=188.5-7.1=181.4 70%点=188.5+6.6=195.1 10%点=181.4-10.1=171.3 90%点=195.1+5.7=200.8 0%点=171.3-8.1=163.2 100%点=200.8+1.7=202.5 轻柴油分用同样的方法可得出平衡汽化各点温度： 0%点=256.2 50%点=266.0 100%点=275.7 10%点=257.8 90%点=273.8 30%点=261.9 70%点=270.0 重柴油分平衡汽化各点温度： 0%点=328.5 50%点=266.0 100%点=358.4 10%点=35.6 90%点=355.8 30%点=343.7 70%点=357.6 临界温度： 由 API 和 tv可查石油化学工艺计算图表 2-3-4 得临界温度 -体积平均沸点 汽油馏分 tc-tv=173.5 tc=173.5+97.28=270.78 航煤馏分 tc-tv=182.0 tc=182.0+190.18=372.9 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 19 轻柴馏分 tc-tv=187.2 tc=187.2+258.68=444 重柴馏分 tc-tv=173 tc=173.0+330.8=503.8 临界压力： 由 API 和 tv及 S10-90%查石油化学工艺计算图表 2-3-5 得： 汽油馏分 Pc=31.69atm 航煤馏分 Pc=24.32atm 重柴馏分 Pc=20.00atm 轻柴馏分 Pc=15.38atm 焦点温度： 由 Tv和 S10-90%可由石油化学工艺计算图表 1-2-19 得到焦点温度 -临界温度值： 汽油馏分 焦点温度-临界温度=43.5 焦点温度=43.5+270.8=314.28 航煤馏分 焦点温度-临界温度=34.0 焦点温度=34.0+372.90=406.90 轻柴馏分 焦点温度-临界温度=13.8 焦点温度=13.8+444.88=458.68 重柴馏分 焦点温度-临界温度=12.2 焦点温度=12.2+503.8=516.0 焦点压力： 由 Pc 和 S10-90%可由石油化学工艺计算图表 2-2-18 得到焦点压力 -临界压力值： 汽油馏分 焦点压力-临界压力=18.4atm 焦点压力=18.4+31.69=50.09atm 航煤馏分 焦点压力-临界压力=8.2atm 焦点压力=8.2+24.32=32.52atm 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 20 轻柴馏分 焦点压力-临界压力=3.6atm 焦 点 压 力 =3. 6+2 0.00 =23.6 0at m 重 柴 馏 分 焦点压力-临界压力=2.81atm 焦点压力=2.81+15.83=18.64atm 实沸点切割范围： 各馏分的恩氏蒸馏，实沸点蒸馏温度可见下表： 表表 4 4- -5 5 所所有有数数据据 恩氏蒸馏温度 项目 数值 馏分 0%10%30%50%70%90%100% 体积 平均 沸点 立方 平均 沸点 中平 均沸 点 汽油 馏分 547586.798.5108.2118136.597.398.5100 航煤 馏分 139.2159.2177191205.2218.5225190192194 轻柴 馏分 238.3242.5249.2258267.2276.5282.3259259260 重柴 馏分 289305320334345350353331332333 项目 数值 馏分 平衡汽化馏出温度实沸点温度馏分 分割 温度 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 21 续表 4-5 比重项目数 值馏分D420API 恩氏蒸 馏斜率 特性 因数 K 分子 量 临界温 度 tc 临近压 力 Pcatm 焦点 温度 焦点 压力 atm 汽油馏 分 0.7 03 680.537512.35102270.7831.69314.351 航煤馏 分 0.7 78 490.741312.03159372.924.32406.933 轻柴馏 分 0.8 15 410.42512.01210444.8820.00458.724 重柴馏0.8380.562512.29292503.815.83516.019 010305070901000% 100% 汽油 馏分 68.775.881.988.792.796.8102.6146.9128 航煤 馏分 163171.3181.4189195.1200.8202.5108241.8235 轻柴 馏分 256.2257.8261.9266270273.8275.7229301.4288 重柴 馏分 328.5335.6343.7351355.8357.6358.4274380.3- 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 22 分28 4.2 产品收料及物料平衡 原油 D420=0.8615 开工按 8000 小时计 表表 4 4- -6 6 各各产产品品处处理理量量 产率处理量或产量油品 体%重%万吨/年吨/天千克/时千摩/时 原油1001003009090.91378788- 汽油4.73.8411.52349.0914545.4142.6 航煤5.75.1515.45468.1819507.5122.69 轻柴10.19.5620.19869.0936212.1172.44 重柴7.09.5620.19611.8225492.587.3 重油-74.72224.166792.73283030.4- 4.3 汽提水蒸气用量 侧线产品（除航煤外）塔底重油均用汽提蒸汽汽提使用温度420，压力 2.980atm(绝 压)的过热水蒸气。参考 石油炼制工程 图 2-2-20 和表 2-2-7，取汽提水蒸气用量如 下表： 表表 4 4- -7 7 取取热热提提水水蒸蒸气气 油品%(重，对油)公斤/时千摩/时 一线航煤- 二线轻柴31086.3660.35 三线重柴2.8713.7939.66 塔底重油25660.6314.48 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 23 合计7.87460.768414.49 4.4 塔板形式和塔板数 选用浮阀塔板 参照表 2-2-2 和表 2-2-3 选塔板数如下： 汽油航煤段 9 层 航煤轻柴段 6 层 轻柴重柴段 6 层 重柴汽化段 3 层 塔底汽提段 4 层 考虑到采用两个中段回流，每个用三层换热塔板，共6 层，全塔塔（底）板数总计 34 层。 4.5 塔顶及侧线温度假设与各回流热分配 假设塔顶及各侧线温度： 参考同类装置的经验数据，假设塔顶及各侧线温度 塔顶温度 102 航煤抽出板温度 160 轻柴抽出板温度 240 重柴抽出板温度 303 塔顶回流 表表 4 4- -8 8 全全塔塔热热平平衡衡率率 物料流量操作条件焓值 Kcal/kg热量 kcal/h 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 24 Kg/h压力 atm 温度汽相液相 进料3787880.81561.57344227.5880.46105 汽提蒸汽74608-2.98420792-59.1×105 合计386248.8-939.56×105 汽油14545.40.7031.42102144.5-21.02×105 航煤19507.50.77821.46160-9518.53×105 轻柴36212.10.81511.50240-14552.5×105 重柴25492.50.82801.55303-19048.44×105 重油283030.40.92371.59348-215608.52×105 水蒸气7460.768-1.42102406-47.75×105 合计386248.67-796.76×105 全塔回流热 Q=Q入-Q出 =（939.56-796.76）×10 =142.8×105kcal/h 回流方式及回流热配比 塔顶采用二级冷凝冷却。塔顶冷回流，第一个侧线于煤油和轻柴之间；第二个侧线位于 重柴和轻柴之间 回流热分配如下： 塔顶取热 50% Q0=142.8×105×50%=71.4×105kcal/h 一中回流取热 20% Qc1=142.8×105×20%=28.56×105kcal/h 二中回流取热 30% 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 25 Qc2=142.8×105×30%=42.4×105kcal/h 4.6 侧线及塔顶温度核算 重柴油抽出板（第 27 层）温校核 表表 4 4- -9 9 2 27 7 层层以以下下塔塔段段热热平平衡衡 操作压力焓值 kcal/kg物料流率 kg/h密度 D420 压力 atm 温度汽相液相 热量 kcal/h 进料378788-344-227880.5×105 汽提蒸汽5661-2.98420792-44.84×105 内回流L0.82661.55295-182182L 合计384449+L-925.3×105+182L 汽油145450.7031.55303252-36.65×105 航煤19507.50.77821.5