年产100万吨润滑油白土精制工艺设计

1、目 录前言61.总论 61.1设计的目的和意义 61.2设计依据 71.3指导思想 71.4设计范围 81.5设计重点 81.6生产规模及产品执行质量标准 81.7产量方案设计 92.生产方法确定 92.1润滑油简介 92.2白土精制原理 102.3白土精制方法 123. 工艺流程设计 123.1接触法流程 123.2工艺流程说明 133.3工艺操作条件确定 144.白土精制工艺指标确定15 4.1原料指标 15 4.2白土规格 16 4.3产品指标 16 4.4工艺控制指标 17 4.5主要操作条件 18 4.6动力和原料消耗指标 185.工艺计算 195.1主要生产步骤195.2物料计算2

2、05.3热量衡算226.主要设备设计及选型24 6.1蒸发塔（T101）的设计 24 6.2换热器（H104/2）的设计 267.辅助设备设计及选型287.1泵的设计 287.2油罐的设计 297.3白土下料流量计 307.4设备选型汇总 308.非工艺项目设计 358.1水、气和电的来源 358.2自动仪表 359. “三废”处理 369.1环境保护措施及综合利用369.2热能利用及冷却水的回收3610. 生产车间设计3710.1车间设计的原则 3710.2工艺设计平面布置 3710.3生产车间概貌 3810.4厂区概貌 3810.5总平面布置 3911. 效益经济估算3911.1全厂定员

3、3911.2基本数据 4011.3资金来源 4211.4固定资产折旧费和年维修费 4211.5总投资估算 4211.6产品成本估算 4211.7技术经济评价 4312. 设计评析与总结44致 谢 44参考文献 45附 表 46附CAD图纸 48前 言润滑油英文名称为lubricating oil，属于不挥发的油状润滑剂。润滑油占全部润滑材料的85%，种类牌号繁多，现在世界年用量约3800万吨。主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97以上，因此润滑油

4、常指石油润滑油。主要以来自原油蒸馏装置的减压直馏油馏分和渣油馏分为原料，通过溶剂脱沥青 、溶剂脱蜡、溶剂精制、加氢精制或酸碱精制、白土精制等工艺，除去或降低形成游离碳的物质、低粘度指数的物质、氧化安定性差的物质、石蜡以及影响成品油颜色的化学物质等组分，得到合格的润滑油基础油，经过调合并加入添加剂后即成为润滑油产品。海南已建成年产800万吨的炼油厂并已投产，每年从石油炼制中分离出来的润滑油基础油将达几十万吨。本着充分利用本地资源优势，降低生产成本，做到因地制宜，合理利用资源，从而提高经济效益的原则。本次设计课题为年产吨润滑油白土精制工艺设计，选用白土精制“接触法”工艺技术。其主要过程为：将白土和

5、油混成浆状，通过加热炉加热到一定的温度，并保持一定的时间，然后滤出精制油。此工艺技术比较成熟，应用面较广，工艺和设备均较简单，生产周期较短，收益快。本设计主要参照茂名石化润滑油生产车间白土精制工艺流程，依据课题设计任务书的要求，完成“年产吨润滑基础油”生产任务的设计内容。1. 总 论1.1设计的目的和意义 毕业设计是对大学四年所学的基础理论、专业知识和专业技能的全面加强巩固和检验；使理论与实践更好的联系，技能与应用更好地结合；进一步锻炼独立工作能力，不断提高综合分析问题能力与解决实际问题能力。以白土精制接触法生产精制油，是较为成熟的技术。通过完成本设计，能使本人基本掌握润滑油白土精制工艺流程设

6、计，特别是混合、加热、蒸发、过滤四个工艺流程设计，掌握设计理论和设计技能，对通用工程设计有一个系统的了解和整体的把握，达到高等工类本科生应具备的专业设计技能和设计能力。1.2设计依据1.2.1海南大学2005级毕业设计任务书-年产吨润滑油白土精制工艺初步设计，见附件。1.2.2 设计基础资料（1）设计项目：润滑油白土精制工艺初步设计（2）产品名称：润滑精制油（3）生产能力：吨年（4）工厂厂址：海南省洋浦开发区（5）原料油来源：海南炼化厂减压直馏油和渣油等。（6）生产天数：全年生产320天（全天候）当地气候条件：（来自海口市气象局资料 ）温 度 最高温温39 最低温度11 平均温度23.6湿 度

7、 最高湿度92% 平均湿度89.7%水 温 河水（ 1米） 最高30 最低10自来（饮用）水 最高30 最低10深井水 平均18。风频率 年平均风速：3.4 m/s降水量 1592.7 mm/s风 向 东南风和东北风1.3设计指导思想以课题设计任务书为依据，通过文献检索、全面收集资料，参照成功经验和最新科研成果，在综合分析比较的基础上，搏众家之长，选择合适设计方案。贯彻节省基建投资，充分重视技术先进，降低工程造价等思想，从节约能源和降低原料消耗，创较高经济效益等角度出发，以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为设计原则，同时在“三废” 治理方面，充分重视环保防污、科学生产和提高

8、社会效益为原则进行设计，尽量采用本地原料、定型设备、节省能耗方案，生产高产量高质量的精制油。1.4 设计范围 本课程设计的主要内容为：（1）生产方法说明，工艺流程设计及论证，（2）工艺技术参数设计论证；（3）物料衡算、热量衡算；（4）主要与设备设计与选型；（5）设计绘图；（6）“三废”治理和综合利用；（7）经济效益核算分析；1.5 设计重点 设计重点：白土精制工艺流程设计与论证；物料衡算、热量衡算；蒸发塔的设计及选型。1.6 生产规模及产品执行质量标准 1.6.1 生产规模年产润滑精制油吨，按年320（全天候）工作日计，即每天生产468.75吨。1.6.2 产品执行质量标准产品：内燃机油精制油

9、；产品质量执行标准按： 内燃机油的粘度分类标准执行GB/T 14906-1994 见表1-1所示。表1-1 内燃机油的粘度分类GB/T 14906-19941粘度等级号低温粘度，mPa.s边界泵送温度，运动粘度（100），mm2/s 0W3250(-30)-353.85W3500(-25)-303.810W3500(-20)-254.115W3500(-15)-205.620W4500(-10)-159.325W6000(-5)-105.6，小于9.3209.3，小于12.53012.5，小于16.34016.3，小于21.95021.9，小于26.1601.6.3 生产车间组织本工艺实行车间

10、、工段、班组三级组织。全天候生产，每日三班，每班8小时连续生产。1.6.4 工作制度全年生产320天（全天候），其余时间为设备维修检修、员工技能培训。1.7 产量方案设计本设计针对大规模高产量的润滑油生产提出合乎科学又切实可行的方案及具体措施，并对其做出科学论证。2.生产方法确定2.1 润滑油简介润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。 2.1.1 基础油润滑油基础油主要分矿物基础油及合成基础油两大类。矿物基础油应用广泛，用量很大（约95%以上），但有些应用场合则

11、必须使用合成基础油调配的产品，因而使合成基础油得到迅速发展。矿油基础油由原油提炼而成。润滑油基础油主要生产过程有：常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。1995年修订了我国现行的润滑油基础油标准，主要修改了分类方法，并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。矿物型润滑油的生产，最重要的是选用最佳的原油。矿物基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。其组成一般为烷烃（直链、支链、多支链）、环烷烃（单环、双环、多环）、芳烃（单环芳烃、多环芳烃）、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类化合物（见附表）。2.1.2添加剂添加剂是近代高级润

12、滑油的精髓，正确选用合理加入，可改善其物理化学性质，对润滑油赋予新的特殊性能，或加强其原来具有的某种性能，满足更高的要求。根据润滑油要求的质量和性能，对添加剂精心选择，仔细平衡，进行合理调配，是保证润滑油质量的关键。一般常用的添加剂有：粘度指数改进剂，倾点下降剂，抗氧化剂，清净分散剂，摩擦缓和剂，油性剂，极压剂，抗泡沫剂，金属钝化剂，乳化剂，防腐蚀剂，防锈剂，破乳化剂。润滑油白土补充精制装置是润滑油基础生产的最后一道工序，它的加工质量好坏直接影响到高档润滑油生产，也关系到润滑油生产的经济效益，所以在润滑油系统中占有重要地位。白土补充精制在润滑油加工中的作用主要是在一定的温度和时间下，润滑油料同

13、定量的白土混合，处理各种溶剂精制和溶剂脱蜡润滑油料，以物理吸附方式脱除原料中少量的胶质、沥青质、环烷酸、磺酸、氧氮硫化合物等极性物质、机械杂质等非理想组分，然后白土与油过滤分离，得到高质量的润滑油基础油。2.2 白土精制原理白土精制是一种物理吸附过程，白土作为吸附剂，它具有较强的选择吸附性，依靠它的活性表面有选择地吸附油、蜡中的极性物质（如胶质、沥青质等物质），而对油、蜡的理想组分则不吸附，从而达到除去油、蜡中不理想物质的目的，使油、蜡得到精制。白土精制就是用活性白土在一定温度下处理油料，降低油品的残值及酸值（或酸度），改善油品的颜色及安定性。2.2.1白土组成白土是一种结晶或无定型物质，它具

14、有许多微孔，形成很大的表面积。白土有天然的和活性的两种。天然白土就是风化的长石。活性白土是将白土用8%15%的稀硫酸活化、水洗、干燥、粉碎而得。它的比表面可达450/g，其活性比天然白土大410倍。所以工业上多采用活性白土。其主要化学成份是硅酸铝，化学理论式：H2Al2(SiO3)4nH2O。另外，还有少量的氧化铁、氧化镁等（见表2-1）。在白土精制条件下，白土对胶质和沥青质的分子量越大，越容易被吸附。氧化物和硫酸酯也容易被吸附。在烃类中，吸附顺序是：芳香烃环烷烃烷烃。表2-1 白土的化学组成1组成，%天然白土，%活性白土，%水分243068SiO254686263Al2O319251620F

15、e2O31.01.50.71.0CaO1.01.50.51.0MgO1.02.00.51.02.2.2白土性质活性白土的主要指标是活性度、脱色率、水分和颗粒度。白土的活性度是用中和100克白土试样所消耗的0.1NaOH溶液的毫升数来表示。它是判断白土对极性物质吸附能力的一项重要指标。白土活性度越大，吸附能力越强。吸附能力越强，则对油品的脱色能力也越好。白土的水分也会影响到它的吸附性能，白土含适量的水分其吸附能力较强。过度干燥的白土吸附能力很低，甚至完全丧失活性。因为在高温接触精制过程中水分蒸发，白土孔隙不再含水而有独特的吸附性能。除次之外，高温接触精制过程中所生成的水蒸汽，使脱蜡油与白土的搅拌

16、加强，从而增加白土与油的接触机会，使精制效果加强。白土含水过多会造成白土贮运、输送、下料困难，严重时在精制过程中，吸附能力降低，导致白土沉降造成容器、管线堵塞。颗粒度是表示白土的破碎程度，即在筛网上，每25毫米长度上的筛孔数表示。目前装置所采用白土的粒度为200目通过90%。当白土颗粒太大，每克白土的表面积减少，吸附能力降低，且白土容易沉降，白土不能充分利用。但白土颗粒过小时，会造成过滤难度增加，同时废白土含油量增加，降低了产品收率。表2-2 白土主要指标1名称指标脱色率，%90游离酸，%0.2活性度（2025），0.1NaOHml/100g210粒度（通过200目筛），%90水分，%8.02

17、.3 白土精制方法润滑油原料经过溶剂精制、溶剂脱蜡、和溶剂脱沥青工艺处理后，其质量已基本达到要求，但所得油品中还含有少量未分离掉的溶剂，以及因回收溶剂被加热而生成的大分子组合物、胶质等，这些杂质的存在，影响油品的安定性、颜色和残炭值等。为了除去这些杂质，需要对润滑油进行补充精制，白土精制是广泛采用的一种精制方法。随着加氢补充精制技术的发展，国外润滑油的加工已大部分采用加氢精制，但加氢后的精油存在光安定性差及凝固点回升的问题，由于白土精制装置有投资少、精油光安定性好等优点，使白土精制装置仍有较强的生命力。 白土精制方法有渗透法和接触法两种。渗透法把颗粒白土装在立式罐内，油慢慢渗透，当白土活性下降

18、到一定程度后就切换到另外的罐中。废白土可以烧去吸附的物质再行使用。该法效率太低，一次投资太大，油料损失大，故大规模工业生产中已不见用。目前比较广泛使用的白土精制方法是接触法。该法主要用于各种润滑油的最后精制，工业上常称白土补充精制。它是将白土和油混成浆状，通过加热炉加热到一定的温度，并保持一定的时间，然后滤出精制油。这也是本次设计所采用的白土精制方法。3.工艺流程设计3.1接触法流程 白土精制“接触法”工艺流程简图见图1所示：混合罐加热炉吹气白土抽真空二过滤蒸发塔一过滤精制油原料油图1 白土精制接触法工艺流程简图白土精制“接触法”工艺主要过程为：混合、加热、蒸发、过滤四个工序。3.2 工艺流程

19、说明润滑油原料换热升温至90后与白土进行搅拌混合并加热至180-260，进入蒸发塔负压蒸发，蒸发塔底油经换热至130后，进行二级过滤，所得成品油送至精制油罐区。具体工艺流程为：原料油灌泵301（302、304）换304/1（管程）换302（外管）容302/1泵305（306、304）炉301塔301泵307（308）换302（内管）换303（内管）机301/13容306泵309（311）机302/13塔302泵310/1.2换304/1（壳程）换304/2（内管）精制油灌参考CAD图纸：带控制点的工艺流程图3.2.1真空系统T101顶部汽态物冷却后进入R103，R103顶部用水喷射真空泵抽真空

20、，T102顶部分离的水分、微量溶剂经R104/2底部流入废油罐R106。3.2.2辅助系统瓦斯自系统来瓦斯罐R112瓦斯控制阀加热炉各火嘴。新水经新水表一股去冷却器H103，一股进入泵房作机泵冷却水。空气自系统管架进入机泵、板机扫线，空气与蒸汽在楼上自动板框过滤机前互串。仪表用风自系统来，直接进入各仪表用风点。本工艺流程特点：工艺流程短，物料循环使用，生产效率高。3.3 工艺操作条件确定白土精制的主要操作条件为白土用量、精制温度、接触时间等。影响操作条件的主要因素是原料和白土性质。如果原料在前几个加工过程中处理不当，精制深度不够，含溶剂太多等，这些都会增加白土精制的困难。一般说，原料越重，粘度

21、越大及产品质量要求越高，操作条件就越苛刻，而当白土活性高以及颗粒度和含水量适当时，在同样操作条件下，产品质量会更好。3.3.1 白土用量原料和白土性质确定后，一般白土用量越大产品质量就越好，但油品质量的提高和白土用量并非成正比，即当白土用量提高到一定程度后，产品质量的提高就不显著了。在保证精制深度的前提下，白土用量要尽量少（见表3-1）。因为白土用量过多一则浪费；二则对不加抗氧化添加剂的一般产品会因精制过度而将天然的抗氧化剂少量胶质、沥青质完全除掉，使油品安定性降低；三则降低润滑油的收率。另外对操作也有影响，降低过滤速度，增加循环泵的磨损，白土还会在加热炉管内沉降，堵塞管线，严重时还会使油局部

22、过热裂化结焦。表3-1 润滑油白土补充精制时白土用量1原料油白土用量，%机械油24内燃机发动机油13变压器油35汽轮机油1015真空泵油1015残渣润滑油15253.3.2 精制温度为了使非理想组分能很快地全部吸附在白土活性表面上，要求这些分子能快速运动，以增加与白土活性表面的接触机会，这就要提高精制温度。白土的孔吸附润滑油中不良组分的速度，决定于所精制润滑油的粘度。润滑油粘度越大，则吸附速度越小。精制温度一般宜选在180320之间，处理重的油品精制温度应偏于上限，超过320时，由于白土的催化作用，油品易分解变质（见表3.2）。表3-2 白土精制的接触温度1原料油接触温度，变压器油150160

23、机械油200210内燃机发动机油230240残渣润滑油2702803.3.3 接触时间一般是指在高温下白土与油的接触时间，即在蒸发塔内的停留时间。为了使油品与白土能充分接触，必须保证有一定的吸附和扩散时间，所以，在蒸发塔内的停留时间一般为2040分钟。3.3.4 汽提蒸汽当常压或加压操作时，为蒸出润滑油因温度升高而产生的分解物，以保证油品的质量，在蒸汽塔底部吹入汽提蒸汽，以加速轻馏分等的蒸发，所用汽提蒸汽量，视塔操作压力与温度来决定，减压操作时可少吹或不吹。4.白土精制工艺指标确定参阅某石化公司的润滑油白土精制工艺参数资料。具体数据为白土加入量2%6%，炉出口温度140240，白土蒸发塔操作压

24、力-0.8MPa，操作温度200。年产吨，年开工日为320天，日产为468.75吨，建设期为1年。4.1原料指标以下表4-1、2、3、4、5、6、7的数据主要参考茂名石化内部资料。原料指标见表4-1所示。表4-1 原料油规格原油品种项目常三轻白油减二减二深减三减三深减四轻脱运动黏度（40）mm2/g报告报告报告报告报告报告报告报告水分痕迹痕迹痕迹痕迹痕迹痕迹痕迹痕迹溶剂含量 % 0.20.10.10.10.10.10.10.1倾点 -9-1-5-9-5-9-5-5凝点 -11-11-7-11-7-11-7-7闪点 170190215215215220225255溶剂含量 %实测实测实测实测实测

25、实测实测实测4.2 白土规格 活性白土指标见表4-2所示。名称指标脱色率，%90游离酸，%0.2活性度（2025），0.1NaOHml/100g210粒度（通过200目筛），%90水分，%8.0表4-2 活性白土规格4.3产品指标产品指标见表4-3所示。表4-3 产品指标产品品种项目常三轻白油减二减二深减三减三深减四轻脱色度 号 0.50.51.51.03.02.54.05.5机杂 %无无无无无无无无水分 % 无无无无无无无无残炭 % 0.250.6机械杂质 % 0.050.050.050.050.050.050.050.05抗乳化度min 108108透明度透明透明透明透明透明透明透明透明闪

26、点(开口) 报告报告报告报告报告报告报告报告4.4工艺控制指标工艺控制指标见表4-4所示（注：*表示本次设计的工艺控制点）。表4-4 工艺控制指标原料品种项目常三轻白油减二减二深减三减三深减四轻脱*白土加入量 %3624243624364646*炉出口温度 140160140160150170150170165185165185195215220240炉膛温度 650650650650650650650650过热蒸汽温度 420420420420420420420420蒸发塔顶温度 110150110150110150110150110150110150110150110150T101真空度

27、Mpa 0.0400.0400.0400.0400.0400.0400.0400.040塔101吹气量 %0505050505050505H103出口温度 110145110145120145120145130145130145130145130145一次过滤温度 6510080130801308013080130901309013090130自动板框进料压力 Mpa 0.70.70.70.70.70.70.70.7容105真空度Mpa 0.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.060*H104/2出口温度 9090909085858595废白土含油率 % 30

28、30303030353535人工板框过滤机进料压力Mpa 0.20.20.40.40.50.50.60.84.5主要操作条件 主要操作条件见表4-5所示。表4-5 主要操作条件油品名称混合温度加 热 炉蒸 发 塔白土接触时间min二次过滤温度,精制油出口温度,备 注入口温度出口温度顶部温度底部温度顶部压力MPa吹汽量kg/h常三7570160180110150185-0.03100308512090轻白油7570180200110150185-0.03100308512090减二7570180200110150195-0.03100308512090减二深8570200220110150195

29、-0.03120309513090减三8570200220110150195-0.03120309513085减三深8570600220110150195-0.03120309513085减四8570200220110150195-0.03120309513085轻脱8570220240110150195-0.031203095130954.6动力和原料消耗指标动力和原料消耗指标见表4-6、7所示。表4-6 动力指标项目循环水压力Mpa新鲜水压力Mpa燃料气压力Mpa净化风压力Mpa非净化风压力Mpa瓦斯压力 Mpa蒸汽压力Mpa电V指标0.30.30.30.30.40.20.8220/380

30、表4-7 原料消耗指标项目滤纸 张/吨滤布 m/t循环水t/t新鲜水t/t燃料油(瓦斯)/t蒸汽 t/t非净化风m3/t电 kW.h/t能耗MJ/t指标0.120.030.60.25.61.06.91.6376.25.工艺计算5.1 主要生产步骤该工艺有四个步骤：混合、加热、蒸发、过滤。混合：R102/1内混合，混合温度150,操作压力0.1MPa加热：L101内加热，炉膛温度650 蒸发：T101内蒸发，操作温度100,操作压力-0.8MPa过滤：一过滤使用自动板框过滤机，二过滤使用人工板框过滤机。具体见图2所示。混合加热蒸发过滤原料油精制油白土白土渣水蒸发量图2 白土精制物料平衡图5.2

31、物料计算本次设计采用的是白土精制接触法，白土精制是一种物理吸附过程，完全没有化学反应。采用倒推法，根据设计任务，白土精制年生产能力为吨/年。这样的规模采用连续操作比较合理。全年365天，除去大、中修理及放假等共45天。则年工作日 = 36545 =320天每昼夜生产能力为：1000320 = kg/d每昼夜24小时连续生产，则每小时生产能力为：24 =19531.25 kg/h以此作为物料衡算的基准。5.2.1进出蒸发塔（T101）的物料横算输入：白土和原料油的混合液=1000320240.04+100032024kg/h=20788.89 kg/h输出：水蒸发量+白土和原料油的混合液=100

32、0320240.04+0.6100019.98932+7995.73kg/h=20788.89 kg/h因为：总输入量总输出量，所以，蒸发过程物料守恒。5.2.2整个系统总物料衡算总输入量 =原料油输入量=100032024=19989.32 kg/h总输出量=精制油输出量损失量=100032024+0.22100032024=19989.32kg/h因为：总输入量 =总输出量，所以，整个系统总物料守恒。5.2.3物料平衡汇总 各种油品加工量、精制油产率及收率、损失见表5-1所示。表5-1 物料平衡表油 品 名 称加工量t/a精 制 油损 失%产 量 ， t/a收 率 ， %常三4218741

33、28397.862.14轻白油2618255697.632.37减二2632255797.912.09减二深649226347297.772.23减三4902479597.812.19减四274372683597.812.19减四深4573447697.882.12轻脱4247414897.672.33合计97.82.25.2.4 原料动力及水、汽消耗 原料动力及水、汽消耗见表5-2所示。表5-2 原料动力及水、汽消耗序号名称单位每吨产品消耗定额消耗量备注每天每年1滤纸张0.1256180002滤布m0.031445003燃料油（瓦斯）kg5.626254非净化风m36.932345电kW.h

34、1.67506循环水t0.6281900007新鲜水t0.297311528蒸汽t1.04685.3 热量衡算整个设计的热平衡方程式为：Q1+Q2=Q3+Q4式中：Q1原料油所具备热量（kJ/h） Q2加热和冷却物料所需要热量（kJ/h）；符号规定：加热为“”，冷却为“+” Q3精制油带出热量（kJ/h） Q4蒸发塔传热量（kJ/h）Q1=G1CpT1G1原料油消耗量，G1=19989.32kg/hCp1原料油的比热容，Cp1=2.15kJ/（）T1原料油温度，T1=60Q1=G1CpT1=19989.322.1560kJ/h=.28kJ/hQ2=Q加热炉+Q换热器Q加热炉=G2TQP，Q换热

35、器=QH104/1QH102-QH103-QH104/2G2瓦斯气消耗量，G2=111.94kg/hT加热炉的热效率，T=85.62%QP瓦斯气的热值，QP=495kJ/kgQ加热炉=111.940.8562495kJ/h=47442.30kJ/hQ换104/1=KS1tm1K换热器总传热系数，K=223W/()S1传热面积，S1=180tm1=（t2-t1）/（t2/t1）=（60-55）/（60/55）=57.46QH104/1=KS1tm1=2233.618057.46kJ/h=.84kJ/hQH102=KS2tm2=2233.66527.42kJ/h=.24kJ/hQH103=KS3t

36、m3=2233.62067.47kJ/h=.72kJ/hQH104/2=KS4tm4=2233.63057.46kJ/h=.44kJ/hQ换热器=.84+.24+.72+.44kJ/h=.24kJ/hQ2=Q加热炉+Q换热器=47442.30+.24kJ/h=.54kJ/hQ3=G3Cp1T3G3精制油产量，G3=19547.14kg/hCp1精制油的比热容，Cp1=2.15kJ/（）T3精制油温度，T3=90Q3=G3CpT3=19547.142.1590kJ/h=.60kJ/hQ4 = KATm5 K蒸发塔总传热系数，K=289.78W/()A传热面积，A=1043Tm5传热温差，Tm5=

37、10Q4 = KATm5 =289.78104310kJ/h=.22kJ/h因为Q1+Q2=Q3+Q4，所以，整个系统热量守恒。5.3.1 热量衡算汇总 热量平衡见表5-3所示。表5-3 热量平衡表输入量（kJ/h）输出量（kJ/h）Q1.28Q3.60Q2.54Q4.22合计.82合计.826. 主要设备设计及选型（1） 主体设备：蒸发塔（T101）。（2） 辅助设备：换热器（H104/2）。6.1 蒸发塔（T101）的设计（1）传热面积的确定传热温差为10，传热量为.22kJ/h，蒸发塔内的总传热系数取为289.78W/（）。由公式 Q = KATm 得 A = Q/（KTm）=.22/（

38、3.6289.7810）=1043（2）传热管数的确定传热管选用322.5 ，长度3m的钢管，材质为00Cr18Ni5Mo3Si2钢。由公式 F =3.14dLn 得 n = F/（3.14dL）=1043/（3.1430.0295）=375其中因要安排拉杆需要减少4根，实际管数为371根。（3） 蒸发塔塔体直径的确定蒸发塔内管子分布采用正三角形排列，管间距a=40mm，壳体直径 ： Di=a（b1）+2L式中：Di蒸发塔内径，mm； b正六角行对角线上的管子数查有关表取为21； L最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取L=2do所以 Di=40（211）+2232=928 圆整后取为1000（

39、4）蒸发塔塔体厚度的确定壳体材料选用16MnR钢，计算壁厚的公式为：S=PcDi/(2tPc)式中：Pc计算压力，取Pc=0.80Mpa ； Di蒸发塔内径，Di=1100mm； =0.85 200=170MPa（设壳壁温度为200） S=10000.8/（21700.850.80）=2.78取C2=2mm ；C1=0.25mm，圆整后取S=8mm，复验86%=0.42 0.25 故最终取C1=0.25mm故S=8mm（5）蒸发塔封头的确定上下封头均采用标准椭圆形封头，材质选用和筒体相同（16MnR）。由封头厚度计算公式： S=PcDi/(2t0.5Pc)式中：Pc计算压力，取Pc=0.80M

40、pa ； Di蒸发塔内径，Di=1100mm；=0.85200=170MPa（设壳壁温度为200）S=0.81000/（21700.850.50.8）=2.77mm取C2=2mm ；C1=0.25mm，圆整后取S=8mm，复验86%=0.0.420.25 故最终取C1=0.25mm，故S=8mm 。实际制造中取厚度和筒体相同既8mm，所以封头为DN10008。 （6）接管的确定人孔选用标准圆形公称直径DN450。原料进料口DN80二次蒸汽出口DN650。塔底出料口DN100。 所有的开孔进行等面积补强，在开孔外面焊接上一块与容器材料和厚度都相同的钢板。（7）支座的确定支座采用裙座，裙座座体厚度

41、为75mm，基础环内径1100mm，外径1200mm，基础环厚度为20mm，地脚螺栓公称直径M30，数量为24个。（8）蒸发器的辅助设备选型蒸发中产生的二次蒸汽为水蒸气，可采用混合式冷凝器。为了进一步捕集二次蒸汽中所夹带的雾沫或液滴，以减少有用产品的损失或对冷凝器的污染，常在蒸发器分离室顶部蒸汽出口处设置各种形式的除沫器，本次选用的是金属丝网除沫器。而疏水器采用热动力式的。6.2 换热器（H104/2）的设计（1） 传热面积的确定 两股流体的进出口温度为：热 11590 （油） 冷 55 35 （水）故传热推动力：Tm = （t2-t1）/（t2/t1）=（60-55）/（60/55）=57.

42、46总传热系数为K=223W/（m2.）由公式Q=AK Tm 可得A=Q/（KTm）=.84/（2233.655.46）=180 （2） 管子数n的确定 设计选用322.5的无缝钢管，材质20号钢，管长3.0m，由公式A=3.14dLn，n=A/（3.14dL）=180/（3.140.02953）=648根，其中安排拉杆需要减少8根，实际管数为640根。（3）管子的排列方式，管间距的确定 设计采用正三角行排列，取管间距为a=32mm 。（4） 壳体直径的确定壳体直径：Di=a（b1）+2L式中：Di换热器内径，mm； b正六角行对角线上的管子数查有关表取为29； L最外层管子的中心到壳壁边缘的

43、距离，取L=2do所以，Di=32（291）+2232=1024，取Di=1100 换热器为卧式，一般要求6 L/Di 10 ，7000/1100=7.5 ，所以满足要求。（5） 壳体厚度的计算壳体材料选用20R钢，计算壁厚的公式为：S=PcDi/(2t-Pc)式中：Pc计算压力，取Pc为4.91.1=0.80Mpa ； Di=1100mm；=0.85100=133MPa（设壳壁温度为100）S=11000.80/（21330.85-0.80）=3.91 mm取C2=2mm ；C1=0.25mm，圆整后取S=8mm，复验86%=0.42 0.25 故最终取C1=0.25mm，故S=8mm（6）

44、换热器封头的确定上下封头均采用标准椭圆形封头，封头为DN11008。曲面高度h1=250mm，直边高度h2=40mm，材料选用20 R钢。（7） 容器法兰的选择材料选用16MnR钢，根据JB4703-2000标准，选用PN1.6Mpa，DN1100mm的榫槽密封面长颈对焊法兰。（8）折流板的设计折流板为弓形，h=3/41100=825mm，折流板间距取600mm；最小厚度为6mm。折流板外径1095.5，材料为Q235-A钢，材料为Q235-A钢；拉杆选用12，共8根，材料为Q235-AF钢。（9） 开空补强换热器封头和壳体上的接管都需要补强，在开空外面焊接上一块与容器壁材料和厚度都相同的，即

45、8mm厚的20R钢板。（10）支座选用型号JB/4712-92 鞍座 BI 700 F 。其他换热器选型见表7.97. 辅助设备选型7.1泵的设计及选型类型：依据流体性质选型号：依据生产任务（输送量Q与所需压头H）选7.1.1原料泵B101的设计（1）设计基础数据 设计基础数据见表7-1、2所示。表7-1 原料规格所进原料进料温度液体密度进料量Ws压强差进料高度原料油60887kg/m319989.32kg/h40kPa15m表7-2 管路参数管路大小D流量安全系数管道阻力重力加速度573.5mm1.535J/kg9.81m/s2（2）原料油B101的设计根据柏努利方程式：u2 =Ws/A =19989.32/3600(8870.7850.052)m/s =3.19 m/sWe =159.8140000/8873.192/235 J/kg=232.33 J/kgHmax =We/g =2