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西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 3.0mt/a 延安混合原油常压蒸馏装置延安混合原油常压蒸馏装置 工艺设计工艺设计 学生姓名：李亚娟学生姓名：李亚娟 专业年级：专业年级：07 级化工高起本级化工高起本 指导老师：宋绍富指导老师：宋绍富 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 3.0mt/a 延安混合原油常压蒸馏装置工艺设计延安混合原油常压蒸馏装置工艺设计 摘摘 要：要：本设计是 3.0mt/a 延安混合原油常压蒸馏工艺设计，该混合原油的特点是 密度小，硫、氮含量低，凝点低，属于中间-石蜡基原油。为充分利用资源并结合我 国燃料油和润滑油市场的前景，确定了燃料润滑油型的加工方案。本设计主要对 常压塔进行了工艺设计计算，并对常压塔进行水力学计算。常压塔采用两个中段循 环回流取热。鉴于浮阀塔的许多优点，常压塔选用了操作弹性较大的浮阀塔板。 关键词关键词：原油；常压蒸馏；浮阀塔板 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） i 目目 录录 1 绪论1 1.1 原油蒸馏概况1 1.2 设计依据1 1.3 设计原则1 1.4 设计能力2 2 基础数据及生产方案的确定3 2.1 设计基础数据3 2.2 加工方案的确定4 2.3 工艺流程说明5 3 常压塔的工艺设计计算7 3.1 油品的参数性质7 3.2 产品收率和物料平衡8 3.3 汽提蒸汽用量8 3.4 塔板型式和塔板数8 3.5 操作压力8 3.6 汽化段温度9 3.7 塔底温度11 3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热分配13 3.9 侧线及塔顶温度的校核14 3.10 全塔气液相负荷分布19 4 塔板水力学计算35 4.1 基础数据35 4.2 塔板主要尺寸的确定35 4.3 塔径初算35 4.4 浮阀数及开孔率的计算36 4.5 溢流堰及降液管尺寸的确定36 4.6 塔板水力学计算37 4.7 塔板上的适宜操作区和负荷上下限39 4.8 塔高的确定42 4.9 水力学计算汇总43 5 总总 结结 .44 参考文献参考文献45 致谢致谢46 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 1.1 原油蒸馏概况原油蒸馏概况 随着石油资源的日益减少，原油加工过程的首要任务就是高效、合理的提高常减 压蒸馏装置的馏分油收率。常减压装置是炼厂的龙头装置，其作用至关重要。它的运 行效果直接影响炼厂的原油一次加工能力和二次加工的原料供应。 能耗是原油加工过程的另一个重要问题，石油炼制过程将消耗大量的燃料。节能 一直都是石油工业中第一要务，谁能最大可能地降低能量消耗，谁就能在能源竞争中 获取胜利。常减压装置是各个炼厂中能耗相对较大但又不可或缺的加工装置，常减压 装置的能耗占炼厂能耗的 8%10%，降低该装置能耗对炼厂节能有着重要意义。为此 不断研究开发出新的更合理、更高效、更节能的加工方案对我国的炼油企业起着举足 轻重的作用。 世界石油炼制行业中越来越激烈的竞争导致了当今的炼油装置日趋集约化和大型 化。随着炼厂规摸的扩大，单套蒸馏装置的加工规模也日益大型化。而我国的蒸馏装 置规模较小，我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比，在处理能力、产品质量 和拔出率方面存在较大的差距。最近几年，随着我国炼油工业的发展，为缩短与世界 炼油厂的差距，我国新建蒸馏装置正向大型化方向发展。 近年来，国内外常减压蒸馏技术不断进步，在原油深拔、产品质量提高、节能、 环保和安全技术方面取得了丰硕成果。尤其在装置大型化、蒸馏塔构件的改造和先进 设备的应用方面，创造了许多新的技术方法，一些新技术、新方法的应用，使得装置 加工损失率降低，能耗下降。常减压蒸馏装置的技术进步，促进了炼油生产综合效益 的提高。 1.2 设计依据设计依据 （1） 西安石油大学化学化工学院化工系化学化工学院化工系下发的“毕业设计任务书” （2） 中国天然气行业标准“石油工程制图标准” （sij319） （3） 中国石油化工总公司“炼油装置设计规定” （sht107686） （4） 国家标准总局“中华人民共和国国家标准” （gb25281） 1.3 设计原则设计原则 （1） 借鉴国内外常压蒸馏装置的经验，在可靠的基础上，力求达到技术先进、 经济合理的设计目的，尽可能多的应用近年的新技术、新工艺、新设备。确保装置投 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 2 产后能长期高效、稳定、安全生产。 （2） 为达到以最小的投入获得最大的利润，使装置经济合理，设计加工方案时 必须考虑国内外市场的现状和前景。 （3） 在可靠的基础上采用新的技术、新设备。 （4） 确保安全、环保的设计要求，污染物的排放达到排放标准。 1.4 设计能力设计能力 （1） 装置设计规模为 3.0mt/a； （2） 年开工 8000h。 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 3 2 基础数据及生产方案的确定 2.1 设计基础数据设计基础数据 表表 2-1 延安混合原油的一般性质延安混合原油的一般性质 分析项目分析结果 密度，kg/m3(20)842.4 0api 35.7 2014.42运动粘度， mm2/s407.711 酸值，mgkoh/g0.18 残炭，%2.20 凝点，4 闪点(开口)，20 蜡含量，%18.07 胶质+沥青质，%6.86 水含量，%1.26 盐含量，mgnacl/l20(脱水后)，330(脱水前) 硫含量，g/g864 氮含量，g/g1312 ni2.2 v0.5 fa1.1 na4.5 cu0.1 pb0.1 金 属 含 量 g/g ca2.0(脱水后) 7.0(脱水前) 温度范围，250275 密度(20)，kg/m3824.2 第一关键馏分 性质 k 值11.9 温度范围，395425 密度(20)，kg/m3876.0 第二关键馏分 性质 k值12.2 原油类别(按关键馏分特性分类法)低硫中间石蜡基 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 4 表表 2-2 延安混合原油实沸点蒸馏及窄馏分性质延安混合原油实沸点蒸馏及窄馏分性质 收率，m%收率，v%馏分号沸点范围， 每馏分累计每馏分累计 密度， kg/m3 1ibp602.252.89655.0 260902.334.582.775.66709.8 3901204.018.594.5810.24738.0 41201304.6010.191.8012.04747.2 51301502.9713.163.3015.34758.9 61501803.9317.094.2719.61774.6 71802002.5119.602.6822.29788.4 82002304.4724.074.6626.95808.2 92302401.5125.581.5628.51814.7 102402501.8627.441.9130.42820.3 112502754.8432.284.9535.37824.2 122753004.1736.454.2639.63824.3 133003204.5340.984.6144.24827.6 143203506.4547.436.4850.72838.2 153504009.2756.709.2159.93848.2 164004508.6665.368.2868.21881.2 1745050011.4976.8510.8479.05893.0 1850022.7499.5920.4299.47938.0 19损失0.41100.00.53100.0 由以上数据绘出原油的实沸点曲线及中比性质图（见图 2-1） 。 2.2 加工方案的确定加工方案的确定 延安原油的特点是：密度小；硫、氮含量低；凝点低。该原油属于中间石蜡基 原油1。结合产品市场需求情况和产品质量要求，确定加工方案为燃料润滑油型 加工方案（见图 2-2） 。 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 5 0 100 200 300 400 500 600 020406080100 收率,v% 温度， 600 650 700 750 800 850 900 密度，kg/m3 密度曲线 实沸点曲线 图图 2-1 原油实沸点曲线及密度性质图原油实沸点曲线及密度性质图 润滑油 润滑油 润滑油 残渣润滑油 石油沥青 燃料油 常三线 减二线 减一线 常三线 常二线 常一线 重柴油 轻柴油 航煤 汽油 压 油 常 渣 丙烷脱沥青 脱 蜡 精 制 减 压 蒸 馏 精 制 常 压 蒸 馏 图图 2-2 原油加工方案图原油加工方案图 2.3 工艺流程说明工艺流程说明 2.3.1 原油换热和脱盐原油换热和脱盐 原油（45c 左右）由原油罐区经原油泵抽入装置，在泵入口注入一定量的热水 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 6 和破乳剂，经原油泵混合后，分两路换热，换热至 130c 混合后进入一级电脱盐罐， 经过热沉降后再与一定量的新鲜水混合，然后注入二级脱盐罐进行脱盐过程。 2.3.2 常压蒸馏常压蒸馏 原油经常压炉加热至 348.5，进入常压塔第 31 层塔盘上进行分馏。塔顶油气 经空冷和后冷却器冷却至 60，并为分两路：一路返回塔顶作冷回流；一路出装置 作汽油产品。 常一线由常压塔第 9 层塔盘抽出，进入常一线汽提塔，汽提油气返回到第 8 层 上。常一线油品汽提后抽出换热精制后作为航煤出装置。 常二线由常压塔第 19 层塔盘抽出，进入常二线汽提塔，汽提油气返回常压塔第 18 层上，常二线油品汽提后抽出换热精制后作为轻柴油出装置。 常三线由常压塔第 27 层抽出，进入常三线汽提塔，汽提油气返回常压塔第 26 层上，常三线油品汽提后抽出换热精制后作为重柴油出装置。 2.3.3 中段回流中段回流 常压塔第一中段回流从常压塔第 13 层抽出，换热后打回常压塔第 11 层上，常 压第二中段回流从常压塔第 23 层抽出，换热后打回常压塔第 21 层塔盘上。 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 7 3 常压塔的工艺设计计算常压塔的工艺设计计算 3.1油品的参数性质油品的参数性质 3.1.1 原油的切割方案原油的切割方案 表表 3-1 常压切割方案及产品性质常压切割方案及产品性质 收率，%恩氏蒸馏温度 产 品 实 沸 点 切 割 点 实沸 点切 割沸 程 体 积 分 数 质 量 分 数 密度（ ） 20 g/cm3 0%10%30%50%70%90%100% 汽 油 150 15 5 15. 3 13. 3 0.736153.879.685.690.896.3 104. 9 143. 9 航 煤 230 145 23 8 11. 6 10. 9 0.7880 161. 1 177. 6 182 185. 2 190. 2 195. 4 225. 9 轻 柴300 222 31 0 12. 7 12. 4 0.8240 232. 7 247. 7 252. 2 256259 264. 7 293. 7 重 柴350 290 36 5 11. 0 10. 9 0.8340 291. 5 304 307. 5 310 313. 2 320. 4 343. 4 渣 油 350 49. 4 52. 5 0.8953 3.1.2 油品的有关性质参数油品的有关性质参数 表表 3-2 油品的有关性质参数油品的有关性质参数 平衡汽化温度， 临界参数焦点参数 油品 比重指 数 0api 特性因数 （k） 相对分子 量（m） 0%100% 温度， 压力， mpa 温度， 压力， mpa 汽油59.911.7695.777.4116271.113.52289.614.81 航煤47.0311.81150.3182.9208.53702.43381.52.82 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 8 轻柴39.3111.84208259.9283.9438.331.97445.932.13 重柴37.2712.12265322.9342.4481.671.50485.571.61 3.2 产品收率和物料平衡产品收率和物料平衡 表表 3-3 物料平衡（按年开工物料平衡（按年开工 8000 小时）小时） 产率，%处理量或产量油品 体积分数质量分数104t/at/dkg/hkmol/h 原油1001003009000375000 汽油15.313.339.9119749875521.16 航煤11.610.932.798140875271.96 轻柴12.712.437.2111646500223.56 重柴11.010.932.798140875154.25 渣油49.452.5157.54725196875 3.3 汽提蒸汽用量汽提蒸汽用量 侧线产品都用过热水蒸气汽提，使用的是温度 420,压力 0.3mpa 的过热水蒸 气。 表表 3-4 汽提水蒸气用量汽提水蒸气用量 油品质量分数（对油） ，%kg/hkmol/h 一线航煤 二线轻柴油31395.077.5 三线重柴油2.81144.563.58 渣油23937.5218.75 合计7.86477359.83 3.4 塔板型式和塔板数塔板型式和塔板数 选用浮阀塔板，选定塔板数如下： 表表 3-5 塔板的选定塔板的选定 汽油航煤段9 层（考虑一线生产航空煤油） 航煤轻柴油段7 层 轻柴油重柴油段5 层 重柴油汽化段3 层 塔底气提段4 层 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 9 3.5 操作压力操作压力 取塔顶产品罐压力为 0.13mpa。塔顶采用两级冷凝冷却流程，取塔顶空冷器压 力降为 0.01mpa，使用一个管壳式后冷器，壳程压力降取 0.017mpa。故： 塔顶压力=0.13+0.01+0.017=0.157mpa（绝压） 取每层浮阀塔板压力降为 0.5kpa，则推算得常压塔各关键部位的压力如下： 塔顶压力：0.157mpa； 一线抽出板（第 9 层）上压力：0.161mpa； 二线抽出板（第 19 层）上压力：0.166mpa； 三线抽出板（第 27 层）上压力：0.170mpa； 汽化段压力（第 30 层）下压力：0.172mpa； 取转油线压力降为 0.35 mpa，则加热炉出口压力=0.172+0.35=0.207（mpa） 。 3.6 汽化段温度汽化段温度 3.6.1 汽化段中进料的汽化率和过汽化度汽化段中进料的汽化率和过汽化度 根据延安原油性质，试验取其过汽化量为原料进料的 2%（质量分数）或 2.03%（体积分数） ，即过汽化量为 3750002%=7500kg/h。 要求进料在汽化段中的汽化率为: f e (体积分数)=（15.3+11.6+12.7+11.0+2.03）%=52.63%。 ， f e 3.6.2 汽化段油气分压汽化段油气分压 表表 3-6 汽化段物料流量汽化段物料流量 油品物料流量，kmol/h 汽油521.16 航煤271.96 轻柴223.56 重柴154.25 过汽化油27.27 油汽量合计1198.2 其中过汽化油的相对分子质量取 270，还有水蒸气 218.75kmol/h（塔底汽提） 。 由此计算得汽化段中的油气分压为： 0.1721198.2/（1198.2+218.75）=0.145（mpa）=1.44（atm） 。 3.6.3 汽化段的初步确定汽化段的初步确定 表表 3-7 原油的蒸馏温度原油的蒸馏温度 馏出体积分数0%10%30%50%70% 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 10 实沸点温度，28119248347.5460 实沸点温差，9112999.5112.5 平衡蒸馏温差，37.18066.270.2 平衡蒸馏温度，119.2156.3236.3302.5372.7 汽化段的温度应该是在汽化段油气分压 0.145mpa 下汽化率为 52.63%（体积分 数）的温度，为此需作出在 0.145mpa 下原油平衡汽化曲线（见图 3-1） ，由图 6-1- 172将原油实沸点蒸馏曲线 1 与常压平衡汽化曲线 2 的交点温度 230换算为 0.145mpa 下的 246。 原油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为 230。从该交点作垂直 于横坐标的直线 a，在 a 线上找到 246的点，过此点作平行于原油常压平衡汽化 曲线 2 的线 4，即为原油在 0.145mpa 下的平衡汽化曲线。 由曲线 4 可以查得当=52.36%（体积分数）时的温度为 332，此即欲求的 f e 汽化段温度，此是由相平衡关系求得，还需对它进行校核。 f t f t 0 100 200 300 400 500 020406080 收率,v,% 温度， 1 2 3 4 a 1-实沸点蒸馏曲线 2-常压下的平衡汽化曲线 3-0.207mpa 下的平衡汽化曲线 4-0.145mpa 下的平衡汽化曲线 图图 3-1 平衡汽化曲线图平衡汽化曲线图 3.6.4 的校核的校核 f t 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 11 校核的的主要目的是看由要求的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作 f t 绝热过程的热平衡计算以求得炉出口温度。 当汽化率为 52.36%（体积分数） ，= 332时，进料在汽化段中的焓 f e f t （焓值由图 3-173查得）计算如表 3-8。 f h 表表 3-8 进料带入汽化段的热量进料带入汽化段的热量 f q （=0.172mpa， = 352）pt 焓，kj/kg油料 气相液相 热量,kj/h 汽油1105.2955.13106 航煤1089.5944.91106 轻柴1072.6349.88106 重柴1063.4243.47106 过汽化油1058.407.94106 渣油866.90170.67106 合计=372.00106 f q 所以 =372.00106/375000=992.00（kj/kg） f h 再求出原油在加热炉出口压力下的焓，先作出原油在炉出口压力 0.207mpa 0 h 下的平衡汽化曲线（图 3-1 中的曲线 3） ，查图 6-1-172将交点温度 230换算为 0.207mpa 下的 265。由曲线 3 查得当=52.36%（体积分数）时的温度为 348.5。 f e 据此算出进料在炉出口压力下的焓值（见表 3-9） 。 0 h 表表 3-9 进料在炉出口处携带的热量进料在炉出口处携带的热量 （=0.207mpa， =348.5）pt 焓，kj/kg油料 气相液相 热量,kj/h 汽油1147.9957.26106 航煤1132.5046.29106 轻柴1108.2251.53106 重柴1105.2945.18106 过汽化油1100.208.25106 渣油900.876177.36106 合计=385.87106 f q 所以 =385.87106/375000=1028.98(kj/kg） 0 h 校核结果表明高于，所以在设计的汽化段温度 332之下，既能保证所需 0 h f h 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 12 的拔出率，炉出口温度也不至于超过允许限度。 3.7 塔底温度塔底温度 取塔底温度比汽化段温度低 7，即 332-7=325 汽油 49875 kg/h 水蒸气 7703.25kg/h 0.157 mpa 0.161 mpa 航煤 40875 kg/h 一中回流取热 2.624107 kj/h 0.166 mpa汽提蒸汽 1395 kg/h 轻柴油 46500 kg/h 二中回流取热 3.15107 kj/h 0.170 mpa汽提蒸汽 1144.5 kg/h 重柴油 40875 kg/h 进料 375000 kg/h 过汽化量 7500 kg/h 渣油 196875 kg/h 再沸器带入热量 4.06106 116 1 170 9 10 240 19 297 27 325 332 31 34 30 23 21 20 13 11 汽提蒸汽 3937.5 kg/h 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 13 图图 3-2 常压塔计算草图常压塔计算草图 3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热分配塔顶及侧线温度的假设与回流热分配 3.8.1 假设塔顶及各侧线温度假设塔顶及各侧线温度 表表 3-10 塔顶及各侧线温度塔顶及各侧线温度 塔顶温度，116 航空煤油抽出板（第 9 层）温度，170 轻柴油抽出板（第 19 层）温度，240 重柴油抽出板（第 27 层）温度，297 表表 3-11 全塔回流热全塔回流热 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00 106 汽提蒸汽64770.3420331621.481 06 再沸器带 入热量 4.06 106 入 方 合计382703.25397.54 106 汽油498750.73610.157116595.7729.711 06 航煤408750.7880.161170431.2317.631 06 轻柴465000.8240.166240599.5827.881 06 重柴408750.8340.170297773.6131.621 06 渣油1968750.89530.175325837.98164.98 106 出 方 水蒸汽64770.1571163202.0920.74 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 14 106 合计382703.25292.56 106 3.8.2 全塔回流热全塔回流热 按表 3-10 假设的温度条件作全塔热平衡，由此求出全塔回流热（见表 3-11） 。 所以，全塔回流热 =(397.54-292.56）106=104.98106（kj/h）q 3.8.3 回流方式以及回流热分配回流方式以及回流热分配 塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶回流温度定为 60。采用两个中段回流，第 一个中段回流位于航空煤油侧线与轻柴油侧线之间（第 11-13 层塔板） ，第二个中段 回流位于轻柴油与重柴油侧线之间（第 21-23 层塔板） 。 回流热分配如下： 表表 3-12 回流热的分配回流热的分配 塔顶回流取热 45%=47.24106kj/h 0 q 第一中段回流取热 25%=26.24106kj/h 1c q 第二中段回流取热 30%=31.50106kj/h 2c q 3.9 侧线及塔顶温度的校核侧线及塔顶温度的校核 3.9.1 重柴油抽出板（第重柴油抽出板（第 27 层）温度层）温度 按图 3-3 中的隔离体系作第 27 层上塔板的热平衡，见表 3-13。 汽油 49875kg/h 航煤 40875 kg/h 轻柴油 46500 kg/h 水蒸气 3937.5kg/h 原油 375000 kg/h 过汽化量 7500 kg/h 重柴油 40875 kg/h 水蒸气 3937.5kg/h 渣油 196875kg/h 31 30 34 27 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 15 图图 3-3 27 层板热量衡算层板热量衡算 表表 3-13 第第 27 层塔段的热平衡层塔段的热平衡 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00106 汽提 蒸汽 3937.50.3420331613.06106 内回 流 l0.8330.1695290761.14761.14l 入 方 合计308937.5+l385.06106+ 761.14l 汽油498750.73610.172971012.7650.51106 航煤408750.7880.17297997.6940.78106 轻柴465000.8240.17297979.2745.53106 重柴408750.8340.17297773.6131.62106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸 汽 3937.50.172973066.7612.08106 内回 流 l0.833 0.17297974.66974.66l 出 方 合计308937.5+l345.50106+ 974.66l 根据表 3-13 中的数据计算如下： 由热平衡得： 385.06106+761.14=345.50106+974.66ll 所以，内回流 =185298.8（kg/h）l 取内回流蒸汽相对分子质量为 257.8，即： =718.56（kmol/h）l 重柴油抽出板上方气相总量为 ： 718.56+521.16+271.96+223.56+218.75=1953.99（kmol/h） 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 16 重柴油蒸汽（即内回流）分压为： 0.17718.56/1953.99=0.0625（mpa）=468.91(mmhg) 将重柴油常压下的恩氏蒸馏数据换算为 0.0625mpa 下的平衡汽化数据，结果如下 （见表 3-14）： 表表 3-14 0.0625mpa 下的平衡汽化数据下的平衡汽化数据 由上求得在 0.0625mpa 下重柴油的泡点温度为 297.5，与原假设的 297相差 不大。 可认为原假设温度正确。 3.9.2 轻柴油抽出板（第轻柴油抽出板（第 19 层）和航煤抽出板（第层）和航煤抽出板（第 9 层）温度层）温度 3.9.2.1 轻柴油抽出板温度 表表 3-15 第第 19 层上塔段的热平衡层上塔段的热平衡 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00106 汽提蒸 汽 50820.3420331616.85106 内回流l0.8200.1655233600.49600.49l 入 方 合计376144.5 +l 388.85106+60 0.49l 汽油498750.73610.166240875.0243.64106 航煤408750.7880.166240853.2534.88106 轻柴465000.8240.166240599.5827.88106 重柴408750.8340.17297773.6131.62106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸汽50820.1662402951.6215.0106 出 内回流l0.820 0.166240838.18838.18l 项 目0%10%30%50% 恩氏蒸馏温度，291.5304307.5310 恩氏蒸馏温差，12.53.52.5 平衡汽化温差，4.51.51.0 常压下平衡汽化温度，331 0.0625mpa 下平衡汽化数据，297.5302303.5304.5 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 17 方合计376144.5 +l 318.0106+838 .18l 由热平衡得： 388.85106+600.49=318.0106+838.18+31.5106ll 所以，内回流 =165551.77（kg/h）l 取内回流蒸汽相对分子质量为 202.2，即： =818.63（kmol/h）l 轻柴油抽出板上方气相总量为 ： 521.16+271.96+818.63+63.58+218.75=1894.08（kmol/h） 轻柴油蒸汽（即内回流）分压为： 0.166818.63/1894.08=0.0717（mpa）=538.14(mmhg) 将轻柴油常压下的恩氏蒸馏数据换算为 0.0717mpa 下的平衡汽化数据，结果如 下： 表表 3-16 0.0717mpa 下的平衡汽化数据下的平衡汽化数据 由上求得在 0.0717mpa 下轻柴油的泡点温度为 240.3，与原假设的 240相差 不大，可认为原假设温度正确。 3.9.2.2航煤抽出板（第 9 层）温度 根据表 3-17 中的数据计算如下： 由热平衡得： 393.48106+401.9=295.8106+697.50+57.74106ll 所以，内回流 =135115.02（kg/h）l 取内回流蒸汽相对分子质量为 143.475，即： =941.73（kmol/h）l 航煤抽出板上方气相总量为 ： 521.16+77.5+63.58+218.75+941.73=1822.72（kmol/h） 航煤蒸汽（即内回流）分压为： 项 目0%10%30%50% 恩氏蒸馏温度，232.7247.7252.2256 恩氏蒸馏温差，154.53.8 平衡汽化温差，5.92.51.8 常压下平衡汽化温度，270 0.0717mpa 下平衡汽化数据，240.3246.2248.7250.5 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 18 0.161941.73/1822.72=0.0832（mpa）=623.92(mmhg) 将航煤常压下的恩氏蒸馏数据换算为 0.0832mpa 下的平衡汽化数据，结果如下 （见表 3-18）： 表表 3-17 第第 9 层上塔段的热平衡层上塔段的热平衡 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372106 汽提 蒸汽 64770.3420331621.48106 内回 流 l0.7820.1605163401.9401.9l 入 方 合计381477+l393.48106+ 401.9l 汽油498750.73610.161170711.32235.48106 航煤408750.7880.161170431.2317.63106 轻柴465000.8240.166240599.5827.88106 重柴408750.8340.170297773.6131.62106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸 汽 64770.1611702811.7918.21106 内回 流 l0.7820.161170697.50697.50l 出 方 合计381477+l295.8106+6 97.50l 表表 3-18 0.0832mpa 下的平衡汽化数据下的平衡汽化数据 由上求得在 0.0832mpa 下航煤的泡点温度为 240.3，与原假设的 240相差不 项 目0%10%30%50% 恩氏蒸馏温度，161.1177.6182185.2 恩氏蒸馏温差，16.54.43.2 平衡汽化温差，6.62.41.8 常压下平衡汽化温度，193 0.0832mpa 下平衡汽化数据，170.7177.3179.7181.5 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 19 大，可认为原假设温度正确。 3.9.3 塔顶温度校核塔顶温度校核 假设塔顶冷回流温度=60,其焓值=163.3kj/kg。 0 t l tl h 0, 0 塔顶温度=116，回流（汽油）蒸气的焓值=595.77kj/kg。 1 t 1, 0 t v l h 故塔顶冷回流量为： l0=/（-）=47.24106/（595.77-163.3）=109233.01（kg/h） 。q 1, 0 t v l h l tl h 0, 0 塔顶油气量（汽油+内回流蒸气）为： （109233.01+49875）/95.7=1662.57（kmol/h） 塔顶水蒸气流量为： 6477/18=359.83（kmol/h） 塔顶油气分压为： 0.1571662.57/（1662.57+359.83）=0.129（mpa） 塔顶温度应该是汽油在其油气分压下的露点温度，由恩氏蒸馏数据换算得到汽 油常压露点温度为 114.3。已知其焦点温度和焦点压力分别是 298.61和 4.81mpa。 据此可在平衡汽化坐标纸上作出汽油平衡汽化 100%点的线（见图 3-5-22） ，由tp 该相图可读得油气分压为 0.129mpa 时的露点温度为 120.5。 考虑到不凝气的存在，该温度乘以系数 0.97，则塔顶温度为： 120.50.97=116.8 与原假设值 116很接近，故原假设温度正确。 最后验证一下在塔顶条件下水蒸气是否冷凝。 塔顶水蒸气分压为： 0.157-0.1249=0.0321（mpa）=0.3168（atm） 相应于此压力下的饱和水蒸气温度为 70.7，远低于塔顶温度 116，故在塔 顶，水蒸气处于过热状态，不会冷凝。 3.10 全塔气液相负荷分布全塔气液相负荷分布 绘制全塔气液负荷分布图时选择了第 1、2、8、9、10、11、13、14、19、20、21、23、24、26、27、28、30、31、34 层 塔板作为计算分析对象。 3.10.1 第第 34 层板的计算层板的计算 =0.8953g/cm3, =325,=0.175mpa. 20 tp 第 32-34 层板上液负荷近似等于常压重油的流量 196875 kg/h；气相负荷近似等 于常压重油的汽提蒸汽流量 218.75kmol/h。 密度=0.8953g/cm3 ， =325时，查 gb-1885-83 得校正因数=0.00062。 20 t 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 20 代入公式得)20( 20 t t 0.8953-0.00062(325-20)=0.7059（g/cm3） t 液相负荷为：=196875/705.9=278.90 (m3/h) l v 气相负荷体积流率为： =218.758.314 (325+273.15) / 175=6216.27 (m3/ h) g v 3.10.2 第第 31 块板的计算块板的计算 =0.8424g/cm3, =332,=0.172mpa. 20 tp 液相负荷等于过汽化油的流量 7500 kg/h 或 7500/284.5=26.36（kmol/h） 0.8424-0.00068(332-20)=0.63024（g/cm3） t 液相负荷为：=7500/630.24=11.9(m3/h) l v 气相总量：=521.16+271.96+223.56+154.25+218.75+26.36=1416.04（kmol/h）n 气相负荷体积流率为：=1416.048.314 (332+273.15) / 172=41420.96 (m3/ h) g v 3.10.3 第第 30 块板的计算块板的计算 表表 3-19 第第 30 块板上的气液负荷块板上的气液负荷 （=0.8601g/cm3, =309,=0.1715mpa） 20 tp 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00106 汽提蒸 汽 3937.50.3420331613.06106 内回流l0.8510.171305794.66794.66l 入 方 合计378937.5+ l 385.06106+7 94.66l 汽油498750.736101650.51106 航煤408750.78808640.78106 轻柴465000.82403445.53106 重柴408750.83408331.62106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸汽3937.502012.17106 内回流l0.851 0.1715309998.53998.53l 出 方 合计378937.5+ l 359.80106+9 98.53l 回流量的计算：385.06106+794.66=359.80106+998.53ll 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 21 解得=123902.48（kg/h）或 123902.48/278=445.69（kmol/h）l 密度=0.8601g/cm3 ， =309时，查 gb-1885-83 得=0.00066。 20 t 0.8601-0.00066（309-20）=0.66936（g/cm3） t 液相负荷为：=123902.48/669.36=185.11 (m3/h) l v 气相总量：=521.16+271.96+223.56+154.25+218.75+445.69=1835.37（kmol/h）n 气相负荷体积流率为：=1835.378.314 (309+273.15) / 171.5=51796.98(m3/ h) g v 3.10.4 第第 28 块板的计算块板的计算 表表 3-20 第第 28 块板上的气液负荷块板上的气液负荷 （=0.8427g/cm3, =301,=0.1705mpa） 20 tp 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00106 汽提蒸 汽 3937.50.3420331613.06106 内回流l0.8340.170290773.61773.61l 入 方 合计378937.5+ l 385.06106+7 73.61l 汽油498750.736104251.24106 航煤408750.78800941.33106 轻柴465000.8240.1705297991.4146.10106 重柴408750.8340.1705297986.3940.32106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸汽3937.502912.11106 内回流l0.834 0.1705297986.39986.39l 出 方 合计378937.5+ l 356.08106+9 86.39l 由热平衡得 385.06106+773.61=356.08106+986.39ll 解得=136197.01（kg/h）或 136197.01/265=513.95（kmol/h）l 密度=0.8427g/cm3 ，查 gb-1885-83， =0.00068。 20 0.8427-0.00068(301-20）=0.6516（g/cm3） t 液相负荷为：=136197.01/651.6=209.02 (m3/h) l v 气相总量：=521.16+271.96+223.56+154.25+218.75+513.95=1903.63（kmol/h）n 气相负荷体积流率为：=1903.638.314 (301+273.15) / 170.5=53295.87(m3/ h) g v 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 22 3.10.5 第第 27 块板的计算块板的计算 =0.834g/cm3, =297,=0.17mpa， 20 tp 液相总量为：=185298.8kg/h.l 0.834-0.00069(297-20)=0.64287（g/cm3） t 液相负荷为：=185298.8/642.87=288.23 (m3/h) l v 气相总量为：=1953.99（kmol/h）n 气相负荷体积流率为：=1953.998.314 (297+273.15) / 170=54484.45(m3/ h) g v 3.10.6 第第 26 块板的计算块板的计算 表表 3-21 第第 26 块板上的气液负荷块板上的气液负荷 （=0.833g/cm3, =289.85,=0.1695mpa） 20 tp 操作条件比焓，kj/kg物料流率， kg/h 密度（ ） 20 g/cm3 压力， mpa 温度， 气相液相 热量， kj/h 进料3750000.84240.172332372.00106 汽提蒸 汽 50820.3420331616.85106 内回流l0.8320.169282. 73 733.71733.71l 入 方 合计380082+l388.85106+7 33.71l 汽油498750.73610.1695289.9997.6949.76106 航煤408750.7880.1695289.9980.1140.06106 轻柴465000.8240.1695289.9961.6844.72106 重柴408750.8340.17297773.6131.62106 渣油1968750.89530.175325837.98164.98106 水蒸汽50820.1695289.93052.1015.51106 内回流l0.832 0.1695289.9957.08957.08l 出 方 合 计380082+l346.65106+9 57.08l 第 26 层塔板上回流量的计算： 388.85106+733.71=346.65106+957.08ll 解得=188924.21（kg/h）或 136197.01/250.75=753.44（kmol/h）l 密度=0.833g/cm3 ，查 gb-1885-83， =0.00069。 20 在 =289.85时， t 西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文） 23 0.833-0.00069(289.85-20）=0.6468（g/cm3） t 液相负荷为：=188924.21/646.8=292.09 (m3/h) l v