辽宁石油化工大学化工石油加工专业课程设计常压塔的选型设计样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。课程设计说明书题目:常压塔的工艺设计课程名称:专业课程设计学号:班级:专业:化学工程与工艺(石油加工)姓名:日期:12月14日化学化工与环境学部

目录1前言 32设计说明书 33工艺计算及说明 53.1产品有关性质参数计算 53.1.1产品的实沸点蒸馏温度计算 53.1.2产品的体积平均沸点计算 83.1.3恩氏蒸馏10%～90%馏分的曲线斜率 83.1.4立方平均沸点 83.1.5中平均沸点 83.1.6d420与d15.615.6的换算 93.1.7产品的分子量M、比重指数API°、特性因数K 93.1.8平衡汽化温度 93．1.9临界温度、临界压力、焦点温度、焦点压力的求法 103.2物料衡算 113.2.1切割点和产品收率的确定 113.2.2汽提蒸汽用量 123.2.3塔板型式和塔板数 123.2.4操作压力 133.2.5汽化段温度 133.2.6tF的校核 143.2.7塔底温度 153.2.8塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 153.2.9侧线及塔顶温度的校核 163.2.10常压塔的计算草图和重柴油抽出板以下塔段热平衡图 193.3全塔气、液相负荷分布 194塔的工艺参数计算 19设计评述 21附录气、液相负荷计算 22

1前言本次设计主要是针对年处理量685万吨原油的常压设计。原油常压蒸馏作为原油的一次加工工艺,在原油加工总流程中占有重要作用,在炼厂具有举足轻重的地位,其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的分离设备—常压塔的设计,是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新,装置节能消耗显著,产品质量提高。但与国外先进水平相比,仍存在较大的差距。为了更好地提高原油的生产能力,本着投资少,能耗低,效益高的思想对原油进行常压蒸馏设计。本次设计以原油为进料设计常压塔,下面对设计过程中的一些参数的确定加以说明。2设计说明书以某原油为原料,设计一套处理量为685万吨(年开工时间按8000小时计算)的常压蒸馏装置。该装置生产汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油产品规格如下表1所示。原油的实沸点蒸馏数据见下表2。1、已知数据:(1)处理量:685万吨/年;(2)操作时间:8000h;(3)汽提蒸汽:420℃,0.3MPa(绝压)2、原油的实沸点及窄馏分数据(1)产品的恩氏蒸馏数据表1产品的恩氏蒸馏数据产品名称密度(20℃)

/Kg•m-3恩氏蒸馏数据℃初10%30%50%70%90%95%终汽油739.639.170.3098.1113.2128.2144.5151.3165.6煤油817.8166.4185.70193.9203.9215234.8242.6252.8轻柴油838.1242.2260.80268.5278.1286297.9315重柴油863.8295.8318.40330.4342.7352.9366.1-382重油928.3-347.90(2)原油的实沸点蒸馏数据由此数据做出原油的实沸点蒸馏曲线(见附图1)。表2原油的实沸点蒸馏数据沸点范围馏出温度℃密度(20℃)

/Kg•m-3每馏分%质量收率%体积收率%IBP65653.4658080681.62.242.242.8680100100716.32.314.555.541001201207462.16.657.77120140140767.82.629.2710.52140165165787.23.0712.3413.66165180180799.22.0214.3615.66180200200807.52.3416.718.02200220220823.12.6219.3220.46220240240832.33.4322.7523.82240250250838.53.7826.5327.57250275275845.64.8231.3532.31275300300850.13.5234.8735.75300320320858.94.1439.0139.58320350350870.57.5746.5846.63350395395889.12.3648.9447.97395425425892.66.9555.8954.57425450450900.25.7561.6459.67450470470908.73.7465.3862.7470500500917.36.6171.9968.4500520520927.43.0675.0570.53>520--933.623.5698.6192.053工艺计算及说明3.1产品有关性质参数计算3.1.1产品的实沸点蒸馏温度计算1、汽油(1)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定50%点实沸点温度,由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为-3℃,因此有:50%点实沸点温度=113.2-3=110.2℃。(2)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.1查知实沸点曲线温差,结果表如下:表3石脑油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差℃实沸点蒸馏温差℃0～10％31.2049.910％～30％27.8042.530％～50％15.12450％～70％1522.370％～90％16.321.990％～100％21.121.7(3)由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度30%点＝110.2-24=86.2℃10%点＝86.2－42.5＝43.7℃70%点＝110.2+22.3＝132.5℃90%点＝132.5+21.9＝154.4℃100%点＝154.4+21.7＝176.1℃2、煤油(1)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定50%点实沸点温度,由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为0℃,因此有:50%点实沸点温度＝203.9℃(2)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.1查知实沸点曲线温差,结果表如下:表4汽油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差℃实沸点蒸馏温差℃0～10％19.303510％～30％8.201730％～50％10.0017.550％～70％11.1016.970％～90％19.802690％～100％20.9023.8(3)由50%点及各段曲线温差计算实沸点曲线的各点温度30%点＝203.9-17.5=186.4℃10%点＝186.4-17=169.4℃0%点＝169.4-35＝134.4℃70%点＝203.9+16.9＝220.8℃90%点＝220.8+26＝246.8℃100%点＝246.8+23.8＝270.6℃3、轻柴油对于恩氏蒸馏温度高出246℃者需要考虑裂化影响,进行温度校正,公式如下:lgD＝0.00852t－1.691式中:D――温度校正值(加至t上),℃;t——超过246℃的恩氏蒸馏温度,℃。(1)按式2.1作裂化校正,校正后的煤油恩氏蒸馏温度数据如下:表5轻柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度馏出体积分数%初10%30%50%70%90%终温度242.20264.20272.45282.87291.57304.93324.84(2)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定实沸点蒸馏50%点,由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为4.13℃,因此有:50%点实沸点温度＝282.87+4.13＝286.9℃(3)由《石油化工工艺计算图表》[3]中图2.2.1查得实沸点蒸馏曲线各段温差:表6煤油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差℃实沸点蒸馏温差℃0～10％22.0038.210％～30％8.2513.830％～50％10.4217.850％～70％8.7014.470％～90％13.3618.890％～100％19.9021.6(4)由实沸点50%点温度计算其它实沸点各点温度:30%点＝286.9－17.8=269.1℃10%点＝269.1-13.8＝255.3℃0%点＝255.3－38.2＝217.1℃70%点＝286.9+14.4＝301.3℃90%点＝301.3+18.8＝320.1℃100%点＝320.1+21.6＝340.7℃4、重柴油(1)按式2.1对高于246℃的恩氏蒸馏温度进行裂化校正,校正后的恩氏蒸馏数据如下:表7轻柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度馏出体积分数%初0.10.30.50.70.9终温度302.549328.914343.705359.636373.587392.902418.613(2)由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定实沸点蒸馏50%点,由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为10.96℃,因此有:50%点实沸点温度＝359.64+10.94＝370.6℃(3)由《石油化工工艺计算图表》[3]中图2.2.1查得实沸点蒸馏曲线各段温差:表8轻柴油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差℃实沸点蒸馏温差℃0～10％26.3745.210％～30％14.7926.230％～50％15.9324.450％～70％13.9520.470％～90％19.3126.290％～100％25.7127.8(4)由实沸点50%点温度计算其它实沸点各点温度:30%点＝370.6－24.4＝346.2℃10%点＝346.2－26.2＝320℃0%点＝320－45.2＝274.8℃70%点＝370.6+20.4＝391℃90%点＝391+26.2＝417.2℃100%点＝417.2+27.8＝445℃ 3.1.2产品的体积平均沸点计算1、汽油:tv＝(t10+t30+t50+t70+t90)/5＝(70.3+98.1+113.2+128.2+144.5)/5=110.86℃2、煤油:tv＝(t10+t30+t50+t70+t90)/5＝(186.5+193.9+203.9+215+234.8)/5＝206.66℃3、轻柴:tv＝(t10+t30+t50+t70+t90)/5＝(264.2+272.45+282.87+291.57+304.93)/5＝283.8℃4、重柴:tv＝(t10+t30+t50+t70+t90)/5＝(328.55+343.7+359.64+373.59+392.9)/5＝359.75℃3.1.3恩氏蒸馏10%～90%馏分的曲线斜率汽油:S＝(144.5－70.3)/(90－10)＝0.93℃/%煤油:S＝(246.8－169.4)/(90－10)＝0.61℃/%轻柴:S＝(320.1－255.3)/(90－10)＝0.51℃/%重柴:S＝(417.2－320)/(90－10)＝0.8℃/%3.1.4立方平均沸点由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.1.1查得立方平均沸点校正值表9产品的立方平均沸点产品立方校正立方沸点汽油-2.2108.66煤油-1.9204.76轻柴油-3.2280.6重柴油-0.8358.953.1.5中平均沸点由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.1.1查得中平均沸点校正值表10产品的中平均沸点产品中校正中沸点汽油-6.1104.76煤油-2.8203.86轻柴油-8.4275.4重柴油-3.8355.953.1.6d420与d15.615.6的换算由公式:d15.615.6＝d420+△d,查GB1885—83表11产品的密度换算产品密度校正密度(15.6℃)/Kg•m-3汽油0.0049104.76煤油0.0045203.86轻柴油0.00275.4重柴油0.0042355.953.1.7产品的分子量M、比重指数API°、特性因数K分子量M由《石油化工工艺计算图表》[3]查得,API°由《石油炼制工程》[2]中公式:API°＝141.5/d15.615.6－131.5计算.表12产品的分子量和API产品API0特性因数K分子量汽油58.5611.81103煤油40.5811.55158轻柴油36.4511.82232重柴油31.52123143.1.8平衡汽化温度1、汽油恩氏蒸馏体积分率/%1030507090100馏出温度/℃70.3098.1113.2128.2144.5165.6恩氏蒸馏温差/℃-27.815.11516.321.1平衡汽化温差/℃-17.57.57.37.46.9平衡气化50%温度/℃113.2℃-20℃=93.2℃平衡气化温度/℃68.285.793.2100.5107.9114.82、煤油恩氏蒸馏体积分率/%1030507090100馏出温度/℃185.7193.9203.9215234.8252.8恩氏蒸馏温差/℃-8.21011.119.820.9平衡汽化温差/℃-4.54.84.88.86.9平衡气化50%温度/℃203.9℃+2℃=205.9℃平衡气化温度/℃196.6201.1205.9210.7219.5226.43、轻柴油恩氏蒸馏体积分率/%1030507090100馏出温度/℃264.20272.45282.87291.57304.93324.84恩氏蒸馏温差/℃-8.310.48.713.419.9平衡汽化温差/℃-4.55.63.55.25.8平衡气化50%温度/℃282.87℃+19.99℃=302.86℃平衡气化温度/℃292.76297.26302.86306.36311.56317.364、重柴油恩氏蒸馏体积分率/%1030507090100馏出温度/℃328.91343.70359.64373.59392.90418.61恩氏蒸馏温差/℃-14.815.914.019.325.7平衡汽化温差/℃-7.87.67.18.79.1平衡气化50%温度/℃359.6℃+15℃=374.6℃平衡气化温度/℃359.2367374.6381.7390.4399.53．1.9临界温度、临界压力、焦点温度、焦点压力的求法分别查《石油炼制工艺学》图2—25、图2-28、图-5-17、图5-18得各产品临界温度、临界压力、焦点温度、焦点压力如下表。产品临界参数焦点参数温度℃压力/atm温度℃压力/atm汽油29139.935159.9煤油39826.1424.532.6轻柴油46318.1477.721.9重柴油52814.3535.617.4先将产品的相关性质参数汇总列于下表油品密度(20℃)

/Kg•m-3比重指数(API0)特性因数K相对分子质量平衡气化温度/℃临界参数焦点参数0%100%温度℃压力/atm温度℃压力/atm原油871.5——————————————————汽油739.658.5611.81103114.829139.935159.9煤油817.840.5811.55158184.7222.439826.1424.532.6轻柴油838.136.4511.82232283.96317.3646318.1477.721.9重柴油863.831.5212314346.8399.552814.3535.617.4重油928.3——————————————————3.2物料衡算3.2.1切割点和产品收率的确定切割点的确定方法以汽油和煤油之间的切割点的确定为例,由前面的计算可知:汽油的实沸点终馏点是176.1℃,煤油的实沸点初馏点是134.4℃。则:汽油和煤油之间的切割点＝(176.1+134.4)/2＝155.25℃在图2.1原油实沸点蒸馏曲线上155.25℃处作一水平线交曲线一点,以此点作垂线交横轴体积分数,此点值为13.4%,按同样方法可找出煤油和轻柴油切割点对应的横坐标值为23.4%,由此可确定煤油的体积收率为:23.4%－13.4%＝10%。同理可确定各产品的切割点和收率。由开工时间及各产品的收率,即可作出常压塔的物料平衡,如下表。表中的物料平痕忽略了损失,实际生产中常压塔的损失占原油的0.5%。表20物料衡算表(开工时间8000h/年)油品密度产率处理量/产量体积质量/104t/a/kg/h/kmol/h原油871.5100%100%685856250——汽油739.613.40%11.37%77.884597355.63945.煤油817.810%9.38%64.25380316.25508307轻柴油838.114.90%14.33%98.1605122700.6528.882重柴油863.89.57%9.49%65.006581258.13258.7838重油928.352.13%55.43%379.6955474619.4——3.2.2汽提蒸汽用量侧线产品及塔底重油都采用过热水蒸气汽提,使用的是温度为420℃、压力位0.3MPa的过热水蒸气,参考《石油炼制工程》[2]图7.52和汽提水蒸气用量取汽提水蒸气如下表:油品油品处理量(kg/h)质量分数kg/hkmol/h一线煤油80316.253.0%2409.4875133.86二线轻柴油122700.63.0%3681.018204.50三线重柴油81258.132.8%2275.22764126.40塔底重油474619.44.0%18984.7761054.71合计————27350.511519.473.2.3塔板型式和塔板数塔板采用浮阀塔板,参考《石油炼制工程》[2]表7.7和表7.8选定塔板数如下: 表22塔板数 塔板形式浮阀塔板汽油—煤油段16煤油—轻柴油段10轻柴油—重柴油段10重柴油—重油段4塔底汽提段6考虑到采用两个中段回流,每个用3层换热塔板,共6层。全塔塔板数总数为52层。3.2.4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。取塔顶空冷凝器压力降为0.01MPa,使用一个管壳式后冷器,壳层压力降取0.017MPa。故塔顶压力:P顶＝0.13+0.01+0.017＝0.157MPa(绝压)取塔底产品罐压力为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)取每层浮阀塔压力降为0.25kpa(2mmHg),则推算得常压塔内各关键部位的压力如下:塔顶压力0.157Mpa一线抽出板(第16层)上压力0.161Mpa二线抽出板(第29层)上压力0.164Mpa三线抽出板(第42层)上压力0.168Mpa汽化段压力(第46层下)0.169Mpa取转油线压力降为0.035Mpa,则加热炉出口压力=0.169+0.035=0.204Mpa3.2.5汽化段温度(1)汽化段中进料的气化率和过汽化度。去过汽化度为进料的2%(质量分数)或2.03%(体积分数),要求进料在汽化段中的汽化率为ef(体积分数)=(13.40%+10%+14.90%+9.57%+2.03%)=49.90%(2)汽化段油气分压汽油945.kmol/h煤油508.3307kmol/h轻柴油528.882kmol/h重柴油258.7838kmol/h过汽化油57.08kmol/h油气量合计2298.28kmol/h其中过汽化油的相对分子质量取300。还有水蒸气1054.71kmol/h(塔底汽提)。由此计算得汽化段的油气分压为:0.169*2298.28/(2298.28+1054.71)=0.116Mpa。(3)汽化段温度的初步求定汽化段温度应该是在汽化段油气分压0.116Mpa之下49.90%(体)的温度,为此需要做出在0.116Mpa下原油平衡汽化曲线。在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油的p—T—e相图的情况下,曲线4能够用以下简化方法求定:由图2.3可得到原油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为293℃。利用《石油炼制工程》[2]中烃类与石油窄馏分的蒸汽压图,将此交点温度293℃换算为0.115MPa下的温度,为301℃。将此交点作垂直于横坐标轴的直线A,在A上找得301℃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0.116MPa下的平衡汽化曲线。由曲线4能够查得eF为49.90%(体积分数)对应的温度为351.5℃,此即为欲求的汽化段进料温度tF。此tF是由相平衡关系求得,还需对它校核。3.2.6tF的校核校核的主要目的是看由tF要求的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作绝热闪蒸过程的热平衡计算以求得炉出口的温度。当汽化率tF(体积分数)＝49.90%,tF＝351.5℃时,进料在汽化段的焓hF计算下表。表中各物料的焓值由《石油炼制工程》[2]中介绍的方法和《石油化工工艺计算图表》[2]求得。表24进料带入的汽化段热量QF(p=0.169Mpa,t=351.5)油料密度Kg/m3流量(kg/h)焓(KJ/kg)热量(GJ/h)气相液相汽油739.697355.631126109.62煤油817.880316.25109988.26轻柴油838.1122700.61080132.52重柴油863.881258.13107287.11过汽化油89517124106818.29重油928.3474619.41028487.91合计873374.01923.71因此,hF＝923.71×106/873374.01＝1057.63(kJ/kg)再求出原油在加热炉出口条件下的焓h0。按前述方法作出原油在炉出口压力0.204MPa下的平衡汽化曲线(图中的曲线3)。此处忽略了原油中所含的水分,若原油含水则要作炉出口处的油气分压下的平衡汽化曲线。限定炉出口处温度不超过360℃,由曲线3可读出360℃时的汽化率e0为36.53%(体积分数)。显然e0＜eF,即在炉出口条件下,过汽化油和部分重柴油处于液相。据此可算出进料在炉出口条件下的焓值h0,见表25。表25进料在炉出口处携带的热量(p=0.204Mp,t=360℃)油料密度Kg/m3流量kg/h焓/KJ.Kg热量/GJ.h气相液相汽油739.697355.631178-114.68煤油817.880316.251157-92.93轻柴油838.1122700.61144-140.37重柴油(气相)837.568284.811119-76.41重柴油(液相)89512973.32-96912.57重油928.3491743.4-1038510.43合计-873374.01--947.39因此,h0＝947.39×106/873374.01＝1084.749268(kJ/kg)校核结果表明h0略高于hF,因此在设计的汽化段温度351.5℃下,既能保证所需的拔出率,炉出口的温度也不至于超过允许的限度。3.2.7塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7℃,即为351.5－7＝347.5(℃)3.2.8塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配1、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如下:塔顶温度117oC煤油抽出版(第16层)温度190oC清柴油抽出版(第29层)温度266oC重柴油抽出版(第42层)温度315oC2、全塔热回流按上述假设的温度条件做全塔热平衡(见表27),由此求出全塔回流热。表27全塔热回流物料流量kg/h密度Kg/m3操作条件焓KJ/Kg热量GJ/hMpa℃气相液相入方进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽27350.51—0.34203316—90.69合计900724.52—————1014.40出方汽油97355.63739.60.157117626-60.94煤油80316.25817.80.161190-46937.67轻柴油122700.6838.10.164266-67783.07重柴油81258.13863.80.168315-84468.58重油491743.4928.30.169344.5-895440.11水蒸气27350.51—0.1571172715-74.26合计900724.52764.22因此,全塔回流热Q=1014.4-764.22=250.18(kJ/h)3、回流方式及回流热的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,第一个位于煤油侧线和轻柴油侧线之间(第18～20层),第二个位于轻柴油侧线和重柴油侧线之间之间(第31～33层)。回流热分配如下:塔顶回流去热50%Q0=125.09GJ/h第一中段回流去热20%QC1=50.04GJ/h第二中段回流去热30%QC2=75.05GJ/h3.2.9侧线及塔顶温度的校核1、校核由下而上进行。表29重柴油抽出板(第42)温度物料流量/Kg.h-1密度/Kg.M-3操作条件焓/KJ.Kg热量/GJ.hMPa℃气相液相入方进料873374.01871.50.169351.5——923.71气提蒸汽18984.78-0.34203316-62.95内回流L~861.80.168~308-798798L合计892358.79.73+L----986.66+798L出方汽油97355.63739.60.1683151042-101.44煤油80316.25817.80.1683151034-83.05轻柴油122700.6838.10.1683151022-125.40重柴油81258.13863.80.168315-87671.18重油491743.4928.30.169351.5-926455.35水蒸气18984.78-0.1683153107-58.99内回流L~861.80.1683151005-1005L合计892358.79.73+L----895.41+1005L由热平衡得986.66+798L＝895.41+1005L因此,内回流L＝440821.26(kg/h)或440821.26/305＝1445.32kmol/h重柴油抽出板上方的气相总量为:945.2+508.33+528.88+1445.32+1054.71=4482.44(kmol/h)重柴油蒸汽(即内回流)分压为:0.168×1445.32/4482.44＝0.0542(MPa)由重柴油常压恩氏蒸馏数据换算0.0542MPa下平衡汽化0点温度。能够用《石油炼制工程》[2]中图7—15和图7—16先换算得常压下平衡汽化数据,再用图7—26换算成0.0542MPa下的平衡汽化数据。结果如下:恩氏蒸馏体积分率/%0.0010.0030.0050.00馏出温度/℃302.55328.91343.70359.64恩氏蒸馏温差/℃-26.3714.7915.93平衡汽化温差/℃-10.907.807.600.0133Mpa下平衡气化温度/℃346.80358.30366.60374.600.0542Mpa下平衡气化温度/℃314.20325.10332.90340.50由上求得的在0.0542MPa下的重柴油的泡点温度为314.2℃,与原假设的315℃很接近,因此原假设温度是正确的。2、轻柴油抽出板和煤油抽出板的温度校核的方法和校核重柴油抽出板温度的方法相同,可经过作出第29块板以下和第16块板以下塔段的热平衡来计算。由于计算过程相同,故计算过程从略。计算结果和假设值相符,故认为原假设值是正确的。即轻柴油抽出板的温度为266℃,煤油抽出板的温度为190℃。3、塔顶温度塔顶冷回流的温度t0＝60℃。其焓值hL0V,t0＝163.3kJ/kg塔顶温度t1＝166℃,回流(汽油)蒸汽的焓hL0V,t1＝626kJ/kg。故塔顶冷回流量为:L0＝Q/(hL0V,t1－hL0V,t0)＝125.09×106/(626－163.3)＝279405.85(kg/h)塔顶油气量(汽油+内回流蒸汽)为(97355.63+279405.85)/103＝3569.94(kmol/h)塔顶水蒸气流量为27350.51/18＝1519.47(kmol/h)塔顶油气分压为0.157×3569.94/(3569.94+1519.47)＝0.113(MPa)塔顶温度应该是汽油在其油气分压下的露点温度。已知其焦点温度和压力依次为351℃和59,9atm,据此可在平衡汽化坐标纸上作出汽油平衡汽化100%点的p—t线(见图4),由该相图可读出油气分压为0.113MPa时的露点温度为120℃。考虑到不凝气的存在,该温度乘以系数0.97,则塔顶温度为116.4℃,与原假设温度117℃很接近,故原假设正确。最后验证一下在塔顶条件下水蒸气是否会冷凝。塔顶水蒸气分压为0.044MPa。相应于此压力下的饱和水蒸气的温度为75.89℃,远低于塔顶117℃,故在塔顶,水蒸气处于过热状态,不会冷凝。3.2.10常压塔的计算草图和重柴油抽出板以下塔段热平衡图由上述计算结果能够做出常压塔的计算草图(图2),上图标出塔体、塔板、进料及产品进出口、中段循环回流位置、汽提返塔位置、塔体汽提点等以及操作条件及物料流量等。同时根据上述计算结果还能够作出重柴油抽出板以下塔段热平衡图(图3).3.3全塔气、液相负荷分布选取塔内几个有代表性的部位(如塔顶、第一层板下方、各侧线抽出板上方、中段回流进出口处、汽化段及塔底汽提段),求出这些位置的气、液负荷,就能够作出全塔气、液相负荷分布图。图就是经过计算第1、15、16、17、20、28、29、30、33、41、42、46层塔板的及塔底汽提段的气液相负荷绘制而成。具体计算过程由于篇幅太长,会以表格的形式在附录中呈现,此处就不一一说明了。根据全塔气、液相负荷数据能够做出常压塔全塔气、液相负荷分布图(图5)。板数液相体积流量m3/h气相体积流量m3/h1630.7151385.215550.1128286.816508.518.117401.5119507.820863.9142564.328575.2133699.929483.8117226.030390.1121478.833334.2117172.741625.7142482.242518.2138096.546258.2123040.74塔的工艺参数计算选定塔板间距为Ht＝0.4m取52层板,其中气相流量=142482.2,液相流量=625.71,气相密度=8.04,液相密度=874.8=,取安全系数0.8,空塔气速=0.8=0.8*1.97=1.58塔径D=塔高应用下式进行计算:H＝Hd＋(n－1)Ht＋Ht式中:Hd—塔顶空间,1.2m;Ht—塔板间距,0.4m;Hb—塔底空间,0.6m。因此,塔高H＝1.2＋(52－1)×0.4＋0.6＝22.2(m)

设计评述本次设计是在戴咏川老师指导下进行的。在设计阶段得到了老师热情的帮助和支持,在此向老师致以衷心的感谢。也感谢其它同学的帮助。经过本次设计,使我原有的知识体系更加系统,更加明朗,也加深了我对石油炼制工程的认识和了解。我本次设计的任务是原油常压蒸馏设计。在这几个星期的设计计算中,使自己从一个对常压塔的设计不了解到基本了解,掌握了它的大致设计过程,体验到了设计工作的艰辛,知道了自己知识量的不足。设计工作每一步都是新的起点,需要查阅大量资料和不断的学习,需要足够的耐心和不断的思考,需要进行大量的计算和不断的探索,每一步的马虎都将导致整个计算的错误,需要从头开始计算。由于经验的不足和对实际生产操作不了解,一些经验值的选取也不可能一步到位,需要重复的计算,使自己走了许多弯路。

附录气、液相负荷计算第1块板下的气液相负荷已知:t1＝117℃,t2＝122℃,M＝105,P＝1.57atm查《石油炼制工程》[2]图3.17得:hvL1,t2＝686.8kJ/kg,hLL1,t1＝441.8kJ/kg已知,Q0＝kJ/h,则L1＝Q0/(hvL1,t2－hLL1,t1)＝/(686.8－441.8)＝510571.43kg/hL1＝148145.3/(0.8096×1000)＝690.33m3/hV2＝97355.63/103+27350.51/18+510571.43/105＝7327.26kmol/hV2＝nRT2/p2＝7327.26×0.082×(273.15+117)/1.57＝151385.2m3/h第15层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/KJ/KG热量/kg/h/g/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入方进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽27350.51-0.34203316-90.69内回流L0.83630.161180—454454L合计——————1014.40+454L出汽油97355.63739.60.157117626-60.94煤油80316.25817.80.161190-46937.67轻柴油122700.6838.10.164266-67783.07重柴油81258.13863.80.168315-84468.58重油491743.4928.30.169351-895440.11汽提蒸汽27350.51—0.1571172715—74.26一段取热——————50.04二段取热——————75.05内回流L0.83630.161185725—725L合计——————889.72+725L第16层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/KJ/KG热量/kg/h/g/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入方进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽24941.03-0.34203316-82.70内回流L0.8370.161185—484484L合计——————1006.41+484L出汽油97355.63739.60.161190711—69.22煤油80316.25817.80.161190-46937.67轻柴油122700.6838.10.164266-67783.07重柴油81258.13863.80.168315-84468.58重油491743.4928.30.169351-895440.11汽提蒸汽24941.03—0.1611902870—71.58一段取热——————50.04二段取热——————75.05内回流L0.8370.161190745—745L合计——————895.32+745L第17层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/kJ/kg热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入方进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽24941.03—0.34203316—82.70内回流L0.83750.16125190—535535L合计——————1006.41+535L出方汽油97355.63739.60.16125196781—76.03煤油80316.25817.80.16125196776—62.33轻柴油122700.6838.10.164266-67783.07重柴油81258.13863.80.168315-84468.58重油491743.4928.30.169351-895440.11汽提蒸汽24941.03—0.161251962881—71.86一段取热——————50.04二段取热——————75.05内回流L0.83750.16125196771—771L合计——————927.07+771L第20层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/kJ/kg热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽24941.03—0.34203316—82.70内回流L0.84380.162206—558558L合计-—————1006.41+558L出汽油97355.63739.60.162212817—79.54煤油80316.25817.80.162212814—65.38轻柴油122700.6838.10.164266-67783.07重柴油81258.13863.80.168315-84468.58重油491743.4928.30.169351-895440.11汽提蒸汽3593—0.1622122857—10.27一段取热——————50.04二段取热——————75.05内回流L0.84380.162212811-811L合计——————872.03+811L第28层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/KJ/KG热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相KJ/H入进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽24941.03—0.34203316—82.70内回流L0.85010.164254—610610L合计-—————1006.41+610L出汽油97355.63739.60.164260873—84.99煤油80316.25817.80.164260869—69.79轻柴油122700.6838.10.164260—67783.07重柴油81258.13863.80.164310—84468.58重油491743.4928.30.175353—895440.11汽提蒸汽24941.03—0.1642602960—73.83一段取热——————0.00二段取热——————75.05内回流L0.82010.164260837—837L合计——————895.42+837L第29层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/kJ/kg热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽21260—0.34203316—70.50内回流L0.85130.16425260—610610L合计-—————994.21+610L出汽油97355.63739.60.16425266875—85.19煤油80316.25817.80.16425266870—69.88轻柴油122700.6838.10.16425266—70085.89重柴油81258.13863.80.164310—84468.58重油491743.4928.30.175353—895440.11汽提蒸汽21260—0.164252662975—63.25一段取热——————0.00二段取热——————75.05内回流L180.82130.16425266868—868L合计——————887.94+868L第30层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/KJ/KG热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相KJ/H入进料873374.01871.50.169351.5——923.71汽提蒸汽21260—0.34203316—70.50内回流L0.85380.1645266—644644L合计-—————994.21+644L出汽油97355.63739.60.1645270900—87.62煤油80316.25817.80.1645270897—72.04轻柴油122700.6838.10.1645270888—108.96重柴油81258.13863.80.164310—84468.58重油491743.4928.30.175353—895440.11汽提蒸汽21260—0.16452702990—63.57一段取热——————0.00二段取热——————75.05内回流L0.85380.1645270879—879L合计——————915.93+879L第33层以下塔段热平衡物料流率密度操作条件焓/kJ/kg热量/kg/h/G/cm3压力/MPa温度气相液相kJ/h入进料873374