5.8mta原油常壓蒸餾塔設(shè)計--石油煉制工程課程設(shè)計

1、<p>　　石油煉制工程課程設(shè)計</p><p>　　設(shè)計題目： 5.8Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計 </p><p>　　學 院： 石油化工學院 </p><p>　　學生姓名： 馬鈺、岳煒燁 </p><p>　　學 號：

2、1210140094、1210140095 </p><p>　　專業(yè)班級： 化學工程與工藝（本）1202 </p><p>　　指導教師： 劉曉瑞 </p><p><b>　　2015年12月</b></p><p>　　銀川能源學院課程設(shè)計評

3、審意見表</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　5.8Mt/a原油常壓蒸餾塔設(shè)計</p><p>　　摘 要：本次設(shè)計主要是針對年處理量5.8Mt大慶原油的常壓蒸餾塔設(shè)計。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

4、，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。但與國外先進水平相比，仍存在較大的差距。</p><p>　　關(guān)鍵詞：原油；常壓蒸餾；塔；物料衡算</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計背景1</b></p>

5、;<p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 設(shè)計技術(shù)參數(shù)2</p><p><b>　　2.設(shè)計方案4</b></p><p>　　2.1 設(shè)計要求4</p><p>　　2.2 設(shè)計計劃4</p><p><b>　　3.工藝計算6</

6、b></p><p>　　3.1 原油的實沸點切割及產(chǎn)品性質(zhì)計算6</p><p>　　3.2產(chǎn)品收率和物料平衡20</p><p>　　3.3汽提水蒸汽用量20</p><p>　　3.4塔板型式和塔板數(shù)21</p><p>　　3.5操作壓力21</p><p>　　3.6汽

7、化段溫度21</p><p>　　3.7塔底溫度24</p><p>　　3.8塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流分配24</p><p>　　3.9側(cè)線及塔頂溫度核算26</p><p>　　3.10塔頂溫度校核32</p><p>　　3.11全塔汽，液相負荷32</p><p>　　4

8、塔的工藝計算44</p><p>　　4.1 塔板工藝計算45</p><p>　　5.收獲與感謝48</p><p><b>　　6.參考文獻48</b></p><p><b>　　7.附件49</b></p><p><b>　　1.設(shè)計背景<

9、/b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　石油是一種極其復雜的混合物，而蒸餾是分離液體混合物的典型操作。通過對原油的提煉，可以得到多種多樣的燃料油、潤滑油和其他產(chǎn)品，基本途徑是：將原油分割為不同沸程的餾分，然后按照原油的要求，除去這些餾分中的非理想組分。蒸餾正是一種合適的手段，它能夠?qū)⒁后w混合物按其所含組分的沸點或蒸汽壓的

10、不同二分離為輕重不同的各種餾分。正因為如此，幾乎在所有的煉油廠中，第一加工裝置就是蒸餾裝置。因此，原油的蒸餾裝置在煉化企業(yè)中占有重要的地位，又被稱為煉化企業(yè)的“龍頭”。</p><p>　　1.1.1 設(shè)計目的及意義</p><p>　　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行常壓蒸餾設(shè)計。設(shè)計的基本方案是：初餾塔拔出石腦油，常壓塔采取三側(cè)線，常壓塔塔頂

11、生產(chǎn)汽油，三個側(cè)線分別生產(chǎn)煤油，輕柴油，重柴油。設(shè)計了一個初餾塔一個常壓塔一段汽化蒸餾裝置，一個初餾塔，一個常壓塔以及若干臺換熱器（完善的換熱流程應(yīng)達到要求：充分利用各種余熱；換熱器的換熱強度較大；原油流動壓力降較小。）冷凝冷卻器、機泵等組成，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（

12、如輕油裂解）等裝置的原料。蒸余的塔底重油可作鋼鐵或其它工業(yè)的燃料。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。</p><p>　　1.1.2 設(shè)計的工藝國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　據(jù)BP公司2011年6月9日在倫敦發(fā)布了《BP世界能源統(tǒng)計2011》。2010年全球能源消費強勁增長，呈現(xiàn)了自2773年以來最大的增長量， 2010年，全球石油產(chǎn)量為8209.5 萬桶/日（

13、約39.1億噸），同比增長了2.2%，即181.7萬桶/日， 歐佩克國家石油產(chǎn)量增長了96萬桶/日（2.5%），至3432.4萬桶/日，非歐佩克國家的石油產(chǎn)量增長了1.9%，即86萬桶/日。由于海上石油產(chǎn)量增加，中國實現(xiàn)了27.1萬桶/日的石油產(chǎn)量增長，也成為非歐佩克國家中增產(chǎn)石油最多的國家；其次是美國和俄羅斯，分別增加了24.2萬桶/日和23.6萬桶/日。俄羅斯保持了最大石油生產(chǎn)國的地位，美國本土陸上和墨西哥灣海上石油產(chǎn)量都有所增加。

14、BP年度統(tǒng)計報告稱2009年全球探明石油儲量為1.33萬億(兆)桶，去年全球石油日消費量減減少120萬桶，為1982年以來最大降幅，2009年全球石油日產(chǎn)量減少200萬桶，亦為1982年以來最大降幅[4]。按照目前的生產(chǎn)速度，全球擁有的石油儲量足夠開采40年。</p><p>　　我國蒸餾裝置規(guī)模較小大部分裝置處理能力為2.5Mt/a,僅有幾套加工能力超過4.5Mt/a.我國蒸餾裝置的總體技術(shù)水平與國外水平相比在

15、處理能力產(chǎn)品質(zhì)量和拔出率方面存在較大差距。新建較大煉油廠鎮(zhèn)海、高橋8Mt/a及大連西太平洋10Mt/a等大型化的蒸餾裝置,其中高橋為潤滑油型大型蒸餾裝置,擬建的大型蒸餾裝置也基本為燃料型。</p><p>　　我國蒸餾裝置側(cè)線產(chǎn)品分離精度差別較大,如中石化有些煉廠的常頂和常一線能夠脫空,但尚有40%的裝置的常頂與常一線恩氏蒸餾餾程重疊超過10℃,最多重疊度達到86℃,多數(shù)裝置常二線與常三線 恩氏蒸餾餾程重疊在15

16、 ℃以上,實沸點重疊則超出25 ℃.潤滑油餾分切割也同國外先進水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在輕質(zhì)潤滑油餾分的揮發(fā)度及重質(zhì)潤滑油餾分的殘?zhí)亢桶捕ㄐ缘确矫娲嬖诓罹噍^大。</p><p>　　由于原油進入煉油廠后必須首先進入常減壓裝置進行一次加工,因此煉油廠的加工能力一般用原油常壓蒸餾裝置的加工能力來表示,因此世界原油加工的能力基本上就是世界常壓蒸餾裝置的加工能力。</p><p>　　1.2 設(shè)

17、計技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1、處理量：5.8Mt/a </p><p>　　2、開工時間：8000h/a，按開工330d/a計</p><p><b>　　3、原油性質(zhì)</b></p><p>　　表1-1 大慶原油性質(zhì)</p><p>　　表1-2 原油實沸點蒸餾數(shù)據(jù)</p>

18、<p><b>　　4、產(chǎn)品性質(zhì)</b></p><p>　　表1-3產(chǎn)品恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p><b>　　5、汽提蒸汽性質(zhì)</b></p><p>　　汽提蒸汽溫度為420℃，壓力為0.3MPa</p><p><b>　　6、常壓塔塔板選型</b><

19、;/p><p>　　塔板型式選用F型重閥浮閥塔板，塔板壓降為0.0005MPa</p><p><b>　　7、操作塔壓力參數(shù)</b></p><p>　　取塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.15MPa，塔頂采用兩段冷凝冷卻流程，取塔頂冷凝器壓力降為0.01MPa及管式后冷器壓力降為0.017MPa，轉(zhuǎn)油線壓降為0.035MPa</p><p

20、><b>　　2.設(shè)計方案</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　大慶原油是我國的主要油區(qū)原油之一，我們本次課程設(shè)計是根據(jù)580萬噸年處理能力進行關(guān)于常壓塔的設(shè)計計算。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計計劃</b></p><

21、;p>　　2.2.1 常減壓蒸餾裝置工藝流程</p><p><b>　　1、原油加熱</b></p><p>　　大約原油40~60℃自原油罐區(qū),通過原油泵升壓，進入裝置分兩路送入換熱系統(tǒng)，加熱到120℃~130℃后，進入電脫鹽一級罐，加入破乳劑和注水，除原油中的油包水和各種鹽類，再依次經(jīng)過二、三級電脫鹽罐，然后通過加熱至240℃~260℃進入閃蒸塔。<

22、/p><p><b>　　2、常壓部分</b></p><p>　　常壓油氣進入常頂干濕空冷器冷卻至60℃后, 進入冷卻器冷疑冷卻至40℃, 進入常頂汽油分流罐，進行油、氣及油、水分離，油品由常頂回流泵抽出, 一部分作為石腦油堿洗后送出裝置, 一部分作為冷回流分兩路打回常壓培及閃蒸塔；不凝油氣由頂分出至瓦斯罐分液后作為加熱爐燃料，排出的酸性水由泵抽出一路打入常壓塔頂作注水

23、回用, 一路多余污水送入污水汽提系統(tǒng)。常壓塔設(shè)有三個側(cè)線。常一線由常壓塔第40層塔板流入汽提塔上段進行汽提,汽提后由一線泵抽出,經(jīng)換熱器、冷卻器換熱冷卻至約40℃送出裝置。常二線由常壓塔第22層塔板流入汽提塔中部進行汽提，汽提后經(jīng)常二線泵抽出，經(jīng)換熱器冷卻器換熱冷卻至約60℃送入常二線精制罐，通過堿洗和水洗后送出裝置。常三線由壓塔第14層塔板流入汽提塔下部進行汽提，汽提后由常三線泵抽出經(jīng)換熱器冷卻器換熱冷卻至約60℃左右送出裝置。常底渣

24、油由常底泵抽出經(jīng)換熱器換熱至約150℃，一路送催化裝置，一路經(jīng)冷卻至90℃送至罐區(qū)。</p><p>　　2.2.2 原油的實沸點切割及產(chǎn)品性質(zhì)計算</p><p>　　表1-4原油實沸點蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　常頂出產(chǎn)品-汽油。常一線出產(chǎn)品煤油。常二線出產(chǎn)品輕質(zhì)柴油。常三線產(chǎn)品重質(zhì)柴油。常壓塔底產(chǎn)品重油。</p><p>　　2.2.

25、3 常壓塔的工藝計算</p><p>　　根據(jù)相關(guān)裝置的實際操作參數(shù)，設(shè)定初餾塔進料溫度為354℃，塔頂溫度為107℃，由于用水蒸氣汽提，所以塔底近似溫度為347℃。</p><p>　　壓力的選擇主要以塔內(nèi)的最小壓力應(yīng)使餾出產(chǎn)品能克服冷換設(shè)備及管線、管件的壓力降，順利的流到回流罐或抽出泵入口為原則。塔頂壓力為回流罐壓力加上塔頂冷換系統(tǒng)壓降，由于塔頂未凝氣用途不同，回流罐壓力要求也不同。本

26、設(shè)計未凝氣作本裝置加熱爐燃料，回流罐壓力取0.15MPa，此時塔頂壓力為1.77MPa。</p><p>　　本裝置設(shè)計初頂產(chǎn)品為<130℃的重整原料，由其實沸點100％點溫度查實沸點蒸餾曲線得收率5.1％（體積），實際取4.9%(質(zhì)量)，對全塔作物料平衡計算得到塔頂和塔底產(chǎn)品質(zhì)量流率。以全塔為隔離體系作熱平衡計算得到全塔回流熱，本設(shè)計中，初餾塔不開側(cè)線，采用塔頂冷回流，因此根據(jù)回流熱可以得到塔頂回流量。&

27、lt;/p><p>　　2.2.4 常壓塔的尺寸設(shè)計</p><p>　　根據(jù)同類裝置以及相關(guān)經(jīng)驗數(shù)值，選定塔板數(shù)，進料段以上（不包括進料板）取29層塔板，進料段以下（包括進料板）取5層塔板。</p><p><b>　　3.工藝計算</b></p><p>　　3.1 原油的實沸點切割及產(chǎn)品性質(zhì)計算</p>

28、<p>　　3.1.1體積平均沸點</p><p>　　由公式：tv＝（t10＋t30+t50+t70+t90)/5 ℃得</p><p>　　汽油餾分：tv＝101+119+130+139+139/5=127.6℃</p><p>　　煤油餾分：tv＝142+155+170+188+210/5=173.0℃</p><p>　　輕

29、柴餾分：tv＝205+215+223+233+246/5=188.4℃</p><p>　　重柴餾分：tv＝270+284+293+303+321/5=294.2℃</p><p>　　3.1.2恩氏蒸餾曲線斜率S</p><p>　　由公式：斜率S＝（T90-T10)/(90-10) ℃/% 得</p><p>　　汽油餾分：斜率S＝(13

30、9-101)/(90-10)=0.60℃/%</p><p>　　煤油餾分：斜率S＝(210-142)/(90-10)=0.85℃/%</p><p>　　輕柴餾分：斜率S＝(246-205)/(90-10)=0.51℃/%</p><p>　　重柴餾分：斜率S＝(321-270)/(90-10)=0.64℃/%</p><p>　　3.1.

31、3立方平均沸點tcu</p><p>　　由公式：tcu＝tv-△cu</p><p>　　∵ln△cu＝-0.82368-0.0213970tv0.45+2.45679S0.45求得</p><p>　　∴△cu＝exp（-0.82368-0.0213970tv0.45+2.45679S0.45）</p><p>　　汽油餾分：△cu＝ex

32、p（-0.82368-0.0213970×124.20.45+2.45679×0.60.45）＝1.39</p><p>　　tcu＝124.2142-1.39＝126.20℃</p><p>　　煤油餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×1730.45+2.45679×0.850.45）＝1.7</p><

33、p>　　tcu＝173-1.7=171.30℃</p><p>　　輕柴餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×188.40.45+2.45679×0.510.45）＝0.97</p><p>　　tcu＝188.4-0.97=223.00℃</p><p>　　重柴餾分：△cu＝exp（-0.82368-0.02139

34、70×294.20.45+2.45679×0.630.45）</p><p><b>　?。?.02</b></p><p>　　tcu＝294.2-1.02=293.20℃</p><p>　　3.1.4中平均沸點tMe</p><p>　　由公式：tMe＝tv-△Me</p><

35、;p>　　∵ln△Me＝-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333 </p><p>　　∴△Me＝exp（-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333）</p><p>　　汽油餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×127.60.6667+3.64678×0.60.3333）

36、=3.39</p><p>　　tMe＝127.6-3.3858=124.20℃</p><p>　　煤油餾分：△Me ＝exp（-1.53181-0.0128×173.00.6667+3.64678×0.850.3333）=4.59</p><p>　　tMe＝173-4.5961=168.40℃</p><p>　　輕

37、柴餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×188.40.6667+3.64678×0.510.3333） =2.49</p><p>　　tMe＝188.4—2.4940=221.90℃</p><p>　　重柴餾分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×294.20.6667+3.64678×0.630.3333）=2.83

38、</p><p>　　tMe＝294.2-2.8307=291.30℃</p><p>　　3.1.5特性因數(shù)K</p><p>　　由公式 K＝(1.216T1/3)/d15.615.6，</p><p>　　式中T現(xiàn)一般使用中平均沸點，且T為油品平均沸點的絕對溫度（K)</p><p>　　已知： d15.615

39、.6＝d420+△d</p><p>　　汽油餾分：已知d420＝0.7352 , △d =0.0049 d15.615.6＝0.74</p><p>　　K=1.216×(124.2142+273.15)1/3/0.7401=12.00</p><p>　　煤油餾分：已知d420＝0.0.7757 , d15.615.6 ＝0.78</p>

40、;<p>　　K=1.216×(168.4039+273.15)1/3/0.7806=11.80</p><p>　　輕柴餾分：已知d420＝0.7952, d15.615.6 ＝0.80</p><p>　　K=1.216*(221.9064+273.15)1/3/0.8001=12.0 0 </p>&

41、lt;p>　　重柴餾分：已知d420＝0.8336 , d15.615.6 ＝0.84</p><p>　　K=1.216×(291.3693+273.15)1/3/0.8385=11.90</p><p>　　3.1.6油品的API°</p><p>　　由API°.＝141.5/d15.615.6-131.5可得</

42、p><p>　　汽油餾分：API°.=141.5/0.74010-131.5=59.6</p><p>　　煤油餾分：API°.=141.5/0.7806-131.5=49.7</p><p>　　輕柴油餾分：API.°=141.5/0.8001-131.5=45.3</p><p>　　重柴油餾分：API.

43、6;=141.5/0.8385-131.5=37.2</p><p>　　3.1.7平衡汽化溫度</p><p><b>　　汽油餾分:</b></p><p>　　表3-1汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　恩氏蒸餾10％～70％點斜率＝（139-101）/(70-10)=0.6℃/%</p><

44、p>　　由圖查得：平衡汽化50％點＝恩氏蒸餾50％點-9.5℃</p><p>　　故 平衡汽化50％點＝130-9.5=120.5℃</p><p>　　根據(jù)恩氏蒸發(fā)曲線溫度差查圖的平衡蒸發(fā)曲線溫差</p><p>　　表3-2平衡汽化曲線各段溫差</p><p>　　由平衡蒸餾50％點及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點溫

45、度</p><p>　　30％＝120.5-5＝115.5℃</p><p>　　10％＝115.5-10=105.5℃</p><p>　　0％＝105.5-5=100.5℃</p><p>　　70％＝100.5+2=122.5℃</p><p>　　90％＝122.5+3=125.5℃</p>&l

46、t;p>　　100％＝125.5+2=127.5℃</p><p><b>　　煤油餾分：</b></p><p>　　表3-3煤油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p><b>　　同前面的步驟：</b></p><p>　　恩氏蒸餾10％～70％點斜率＝（188-142）/(70-10)=0.7℃/

47、%</p><p>　　同前,查得平衡汽化50％點－恩氏蒸餾50％點＝4.5</p><p>　　故 平衡汽化50％點＝4.5+170=174.5℃</p><p>　　表3-4平衡汽化曲線各段溫差 </p><p>　　由50％點及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點溫度</p><p>　　30％＝174.5-7=16

48、7.5℃</p><p>　　10％＝167.5-7=160.5℃</p><p>　　0％＝160.5-12=148.5℃</p><p>　　70％＝174.5+9.5=309℃</p><p>　　90％＝309+10.5=194.5℃</p><p>　　100％＝194.5+9.5=204℃</p>

49、;<p><b>　　輕柴油餾分:</b></p><p>　　表3-5輕柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p><b>　　同前面的步驟：</b></p><p>　　恩氏蒸餾10％～70％點斜率＝（233-215）/(70-10)=0.4℃/%</p><p>　　查得 平衡汽

50、化50％點－恩氏蒸餾50％點＝0.35</p><p>　　故 平衡汽化50％點＝223+0.35=223.35℃</p><p>　　表3-6平衡汽化曲線各段溫差</p><p>　　由50％點及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點溫度為：</p><p>　　30％＝223.35-11.5=211.85℃</p>&

51、lt;p>　　10％＝211.85-5=206.85℃</p><p>　　0％＝206.85-5=201.85℃</p><p>　　70％＝223.35+5=228.35℃</p><p>　　90％＝228.35+4.5=232.85℃</p><p>　　100％＝232.85+8=240.85℃</p><

52、p><b>　　重柴餾分：</b></p><p>　　表3-7重柴恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p><b>　　同前面的步驟：</b></p><p>　　恩氏蒸餾10％～70％點斜率＝（303-270）/(70-10)=0.5℃/%</p><p>　　查得 平衡汽化50％點－恩氏蒸餾

53、50％點＝10</p><p>　　故 平衡汽化50％點＝293+10=303℃</p><p>　　表3-8平衡汽化曲線各段溫差</p><p>　　由50％點及各線段溫差推算平衡汽化曲線各點溫度為：</p><p>　　30％＝303-22=281℃</p><p>　　10％＝281-6=275℃&l

54、t;/p><p>　　0％＝275-5=270℃</p><p>　　70％＝303+5=308℃</p><p>　　90％＝308+8.5=311.5℃</p><p>　　100％＝311.5+8=319.5℃</p><p><b>　　3.1.8臨界溫度</b></p><

55、;p>　　石油餾分真臨界溫度可用下列經(jīng)驗公式計算</p><p>　　tc＝85.66+0.9259D-0.3959×10-3D2</p><p>　　D＝d15.615.6（1.8tv+132.0)式中tv為石油餾分的體積平均沸點，</p><p>　　汽油餾分：已算得tv＝124.2142℃，d15.615.6＝0.74</p>&

56、lt;p>　　D＝0.7401×（1.8×124.2142+132.0）＝267.60</p><p>　　所以tc＝85.66+0.9259×267.6-0.3959×10-3×267.62</p><p><b>　?。?33.4℃</b></p><p>　　煤油餾分：已算得tv＝1

57、73℃，d15.615.6＝0.78</p><p>　　D＝0.7806（1.8×173+132.0）＝346.1</p><p>　　所以tc＝85.66+0.9259×346.1-0.3959×10-3×346.12</p><p><b>　　＝358.7℃</b></p><

58、p>　　輕柴餾分：已算得tv＝224.4℃，d15.615.6＝0.80</p><p>　　D＝0.8203（1.8×224.4+132.0）＝428.7</p><p>　　所以tc＝85.66+0.9259×428.7-0.3959×10-3×428.72</p><p><b>　　＝409.2℃<

59、;/b></p><p>　　重柴餾分：已算得tv＝294.2℃，d15.615.6＝0.84</p><p>　　D＝0.8385（1.8×294.2+132.0）＝554.7</p><p>　　所以tc＝85.66+0.9259×554.7-0.3959×10-3×554.72</p><p&g

60、t;<b>　　＝477.4℃</b></p><p><b>　　3.1.9臨界壓力</b></p><p>　　石油餾分的真臨界壓力Pc（MPa）則可從其假臨界壓力Pcˊ等用下公式求得：</p><p>　　lgPc＝0.052321+5.656282lgTc/Tcˊˊ+1.001047lgPcˊ</p>

61、<p>　　式中 Pcˊ為假臨界壓力可用下列經(jīng)驗式計算：</p><p>　　Pcˊ＝3.195×104［exp（-8.505×10-3TMe-4.8014d+5.7490+10-3TMed）］×TMe0.81067d4.0846</p><p>　　d——石油餾分的相對密度（d15.615.6）</p><p>　　TMe

62、——石油餾分的平均沸點，K</p><p>　　Tc——真臨界溫度，K</p><p>　　Tcˊ——假臨界溫度，K</p><p>　　且Tcˊ＝17.1［exp（-9.3145×10-3TMe-0.54444S+6.4791+10-3TMed）］×TMe0.81067d0.5368</p><p>　　根據(jù)以上公式可求

63、得：</p><p>　　汽油餾分Pc＝3MPa</p><p>　　煤油餾分Pc＝2.6MPa</p><p>　　輕柴餾分Pc＝2.09MPa</p><p>　　重柴餾分Pc＝1.69MPa</p><p>　　3.1.10焦點溫度</p><p>　　由tv和S10-90%可查圖得到焦點

64、溫度-臨界溫度值</p><p>　　汽油餾分：已算得tv＝124.21℃ S10-90%＝0.6% tc=311.5℃</p><p>　　可查 焦點溫度-臨界溫度=42℃</p><p>　　焦點溫度＝42+311.5=353.53℃</p><p>　　煤油餾分：已算得tv =173℃ S10-90% =

65、0.85% tc=358.7℃</p><p>　　焦點溫度-臨界溫度=41℃</p><p>　　焦點溫度＝41+358.7=399.7℃</p><p>　　輕柴餾分：已算得tv =224.4℃ S10-90% =0.51% tc=409.2℃</p><p>　　焦點溫度-臨界溫度=28.5℃</p>

66、<p>　　焦點溫度＝28.5+409.2=438.3℃</p><p>　　重柴餾分：已算得tv =294.2℃ S10-90% =0.64% tc=477.4℃</p><p>　　焦點溫度-臨界溫度=19.5℃</p><p>　　焦點溫度＝19.5+477.4=496.9℃</p><p>　　3.1.11

67、 焦點壓力</p><p>　　由tv和S10-90%可查圖得到</p><p>　　焦點壓力-臨界壓力× 0.101MPa</p><p>　　汽油餾分： 焦點壓力-臨界壓力＝17.5×0.101MPa＝1.77MPa</p><p>　　焦點壓力＝1.7675+3＝4.7MPa</p><p&g

68、t;　　煤油餾分： 焦點壓力-臨界壓力＝10.5×0.101MPa＝1.06MPa</p><p>　　焦點壓力＝1.0605+2.6=3.60MPa</p><p>　　輕柴餾分: 焦點壓力-臨界壓力＝6.5×0.101MPa＝0.66MPa</p><p>　　焦點壓力＝0.6565+2.09=2.70MPa</p>&

69、lt;p>　　重柴餾分: 焦點壓力-臨界壓力＝5×0.101MPa＝0.50MPa</p><p>　　焦點壓力＝0.505+1.69=2.10MPa</p><p>　　3.1.12實沸點切割范圍</p><p><b>　　汽油餾分：</b></p><p>　　(1) 用工藝圖確定實沸點蒸餾5

70、0％點</p><p>　　表3-9汽油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)如下</p><p>　　由圖查得實沸點s實沸蒸餾50％點-恩氏蒸餾50％點＝-3℃</p><p>　　則實沸點50％點=130-3=132℃</p><p>　?。?）查工藝圖表得實沸點蒸餾曲線各段溫差：</p><p>　　表3-10實沸點蒸餾曲線各段溫<

71、/p><p>　?。?）根據(jù)實沸點蒸餾50％點，推算得其它實沸點蒸餾點溫度</p><p>　　70％＝132+20=152℃</p><p>　　90％＝152+25=177℃</p><p>　　100％＝177+33=210℃</p><p>　　對于塔頂汽油產(chǎn)品只需要查處它的實沸點100％；塔底重油只需要查處它的實

72、沸點0％點溫度，其他側(cè)線產(chǎn)品均應(yīng)求0％及100％點的實沸點數(shù)據(jù)[7]。</p><p>　　煤油餾分：（1）已知恩氏蒸餾數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表3-11煤油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　由圖查得實沸點50％-恩氏蒸餾50％點＝0.1℃ </p><p>　　則實沸點50％點=170+0.1=170.1℃</p>&

73、lt;p>　　查工藝圖得實沸點蒸餾曲線各段溫差：</p><p>　　表3-12實沸點蒸餾曲線各段溫差</p><p><b>　　推算得實沸點溫度</b></p><p>　　30％＝170.1-17=153.1℃</p><p>　　10％＝153.1-19=134.1℃</p><p>

74、;　　0％＝134.1-42=92.1℃</p><p>　　70％＝170.1+7=177.1℃</p><p>　　90％＝177.1+19=196.1℃</p><p>　　100％＝196.1.1+22=218.1℃</p><p><b>　　輕柴餾分</b></p><p>　　表3-

75、13輕柴油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　換算時,凡恩氏蒸餾溫度高出246℃時，考慮到裂化的影響，須用下式進行溫度校正：lgD＝0.00852t－1.691</p><p>　　式中D—溫度校正值（加至t上），℃</p><p>　　表3-14校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　由圖查得實沸點50％-恩氏蒸餾50％點＝4℃</p

76、><p>　　則實沸點50％點=223+4=227℃</p><p>　　表3-15各實沸點溫差</p><p>　　30％＝227.-6=221℃</p><p>　　10％＝221-19=202℃</p><p>　　0％＝202-23=179℃</p><p>　　70％＝227+12=239

77、℃</p><p>　　90％＝239+17=256℃</p><p>　　100％＝256+11=267℃</p><p><b>　　重柴餾分</b></p><p>　　表3-16重柴恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　根據(jù)公式lgD＝0.00852t-1.691校正溫度大于246℃的值，校正

78、后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)為： </p><p>　　表3-17校正后的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　　由查圖得實沸點50％-恩氏蒸餾50％點＝8.5℃</p><p>　　則實沸點50％點=293+8.5=301.5℃</p><p>　　表3-18實沸點蒸餾曲線各段溫差</p><p>　　30％

79、＝301.5-10=291.5℃</p><p>　　10％＝291.5-7=284.5℃</p><p>　　0％＝284.5-22=262.5℃</p><p>　　70％＝301.5+11=312.5℃</p><p>　　90％＝312.5+12=324.5℃</p><p>　　100％＝324.5+8=33

80、5.5℃</p><p>　　3.1.13相對分子質(zhì)量</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式近似地可得：</p><p>　　M=42.928[exp（2.097×10-4T-7.78712d+2.0848×10-3Td）］T1.26007d4.98308</p><p>　　式中 T——石油餾分的中平均沸點（K）</p

81、><p>　　d——為d15.615.6</p><p>　　汽油餾分 已算得：T＝tMe+273.1＝124.2142+273.1K</p><p>　　M=42.928[exp（2.097×10-4×（124.2142+273.1）-7.78712×0.74010+2.0848×10-3×（124.2142+27

82、3.1）×0.74010）］×（124.2142+273.1）1.26007×0.740104..98308＝114</p><p>　　煤油餾分 已算得：T＝tMe+273.1＝168.4039+273.1K，</p><p>　　M=42.928[exp（2.097×10-4×441.5039-7.78712×0.780

83、6+2.0848×10-3×441.5039×0.7806）］×441.50391.26007×0.78064..98308＝139</p><p>　　輕柴餾分 已算得：T＝tMe+273.1＝221.9064+273.1＝495.01K，</p><p>　　M=42.928[exp（2.097×10-4×495.

84、0064-7.78712×0.8001+2.0848×10-3×495.0064×0.8001）］×495.00641.26007×0.80014.98308＝175</p><p>　　重柴餾分 已算得：T＝tMe+273.1＝291.3693+273.1＝564.47K</p><p>　　M=42.928[exp（2.09

85、7×10-4×564.4693-7.78712×0.8385+2.0848×10-3×564.4693×0.8385）］×564.46931.26007×0.83854.98308＝231</p><p>　　3.1.14實沸點切割溫度</p><p>　　當產(chǎn)品方案已經(jīng)確定，同時具備產(chǎn)品的餾分組成和原油的實沸

86、點蒸餾曲線時，可以根據(jù)各產(chǎn)品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得到它們的實沸點蒸餾0％點和100％點，相鄰兩個產(chǎn)品是互相重疊的，即實沸點蒸餾（t0H-t100L）是負值，通常相鄰兩個產(chǎn)品的實沸點切割溫度就在這個重疊值的一半之處，因此可取t0H和t100L之間的中點溫度作為這兩個餾分的切割溫度。</p><p>　?、倨宛s分 已知t0H＝95.25℃ t100L＝166.41℃</p><p&g

87、t;　　得切割溫度為:95.25+︱（166.408-95.25）/2︱=130.83℃</p><p>　　②煤油餾分 已知t0H＝138.00℃ t100L＝243.99℃</p><p>　　得切割溫度為: 138.001+︱（243.992-138.001）/2︱＝190.99℃</p><p>　?、圯p柴餾分 已知t0H＝187.2

88、7℃ t100L＝280.45℃</p><p>　　得切割溫度為: 187.27+︱（280.4507-187.27）/2︱＝233.86℃</p><p>　?、苤夭耩s分 已知t0H＝246.77℃ t100L＝373.89℃</p><p>　　得切割溫度為: 246.7718+︱（373.8991-246.7718）/2︱＝310.33

89、</p><p>　　將上面所算所有數(shù)據(jù)制表</p><p>　　表3-19各產(chǎn)品物性數(shù)據(jù)</p><p>　　表.3-20大慶原油常壓切割方案</p><p>　　3-21油品的有關(guān)性質(zhì)參數(shù)</p><p>　　3.2產(chǎn)品收率和物料平衡</p><p>　　根據(jù)前面所得數(shù)據(jù)繪制原油的實沸點蒸餾

90、曲線與平衡汽化曲線，已知原油d420＝0.8587，開工330天按8000小時計，按實沸點切割溫度，可以從原油的實沸點曲線查得各產(chǎn)品收率如下表</p><p><b>　　表3-22物料平衡</b></p><p>　　3.3汽提水蒸汽用量</p><p>　　側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱水蒸汽汽提，使用的是溫度420℃，壓力3.0atm的過熱水

91、蒸汽。</p><p>　　表3-23汽提水蒸汽用量</p><p>　　3.4塔板型式和塔板數(shù)</p><p><b>　　選用浮閥塔板</b></p><p>　　參照《石油煉制工程》選定塔板數(shù)如下：</p><p>　　汽油--煤油段 9層</p><

92、p>　　煤油--輕柴油段 6層</p><p>　　輕柴油--重柴油段 6層</p><p>　　重柴油－-汽化段 3層</p><p>　　塔底汽提段 4層</p><p>　　考慮采用兩個中段回流，每個用3層換熱塔板，共6層，全塔塔板數(shù)總計為34層</p>

93、<p><b>　　3.5操作壓力</b></p><p>　　取塔頂產(chǎn)品罐的壓力為0.15MPa，塔頂采用兩級冷凝冷卻流程，取塔頂空冷凝器的壓力降為0.01MPa，使用一個管殼式后冷器，殼程壓力降取0.02MPa，故塔頂壓力＝0.15+0.01+0.017＝0.18MPa（絕）</p><p>　　取每層浮閥塔板壓力降為0.5MPa，則推算得常壓塔的各

94、關(guān)鍵部位的壓力如下</p><p>　　塔頂壓力0.18MPa</p><p>　　一線抽出板（第9層）上壓力： 0.177+8×0.0005＝0.18MPa</p><p>　　二線抽出板（第18層）上壓力：0.177+17×0.0005＝0.19MPa</p><p>　　三線抽出板（第27層）上壓力：0.177+26

95、×0.0005＝0.19MPa</p><p>　　汽化段壓力（第30層下） 0.177+29×0.0005＝0.19MPa</p><p>　　取轉(zhuǎn)油線的壓力降為0.04MPa，則</p><p>　　加熱爐出口壓力＝0.192+0.035＝0.23MPa</p><p><b>　　3.6汽化段溫度

96、</b></p><p>　　3.6.1汽化段中進料的汽化率與過汽化度</p><p>　　取過汽化度為進料的2％（質(zhì)量分數(shù)）或2.03％（體積分數(shù)），即過汽化量為14645.82kg/h</p><p>　　要求進料在汽化段中的汽化率eF為：</p><p>　　eF（體積分數(shù)）＝5.1%+6.4%+4.9%+6.8%+2.03

97、%=23.33%</p><p>　　3.6.2汽化段油氣分壓</p><p>　　表3-24汽化段中各物料的物流（千摩/時）</p><p>　　由此算得汽化段的油氣分壓為：0.192×1036/(1036+640)=0.12MPa</p><p>　　3.6.3汽化段溫度的初步求定</p><p>　　汽

98、化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣在分壓0.12MPa之下汽化23.33％（體積分數(shù)）的溫度，為此需要作出在0.12MPa下原油平衡汽化曲線求法如下：</p><p>　　由原油常壓下的沸點曲線轉(zhuǎn)化為常壓下平衡汽化曲線（2），得到兩條曲線的交點溫度為293℃，利用烴類與石油窄餾分的蒸汽壓圖將此交點溫度轉(zhuǎn)化為0.12MPa下的溫度得303℃。從該交點作垂直于橫坐標的直線A，在A線上找到得303℃之點，過此點作平行于原油常壓

99、平衡汽化曲線運動（2）的曲線（4），即為原油在0.12MPa下的平衡汽化曲線（3）。</p><p>　　由曲線（4）可以查得，當eF＝23.33％（體）時的溫度為354.4℃，它即為欲求的汽化段溫度tf，由tf是由相平衡求得，還需進行核算。</p><p>　　3.6.4 tF的校核</p><p>　　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

100、方法是作絕熱閃蒸過程的熱平衡計算以求得爐出口溫度。</p><p>　　當汽化率eF（體積分數(shù)）＝23.33％，tF＝354℃時，進料在汽化段中的焓hF計算如下：</p><p>　　對于Tr≤0.8，Pr≤1.0的焓值用下式計算：</p><p>　　HL＝A1（T-259.7）+A2［T2-（259.7）2］+A3［T3-（259.7）3］</p>

101、<p>　　A1＝10-3［-1171.26+（23.722+24.907d15.615.6）K+（1139.82-46.535K）/d15.615.6］</p><p>　　A2＝10-6［（1.0+0.82463K）(56.086-13.817/d15.615.6)］</p><p>　　A3＝10-9［（1.0+0.82463K）(9.6757-2.3653/d15.61

102、5.6)］</p><p>　　式中：HL－Tr≤0.8，Pr≤1.0的液相焓值，</p><p>　　Btu/1b（即英熱單位/磅，Btu/1b＝2.326kJ/kg）</p><p>　　T－——溫度，°R（1.8°R＝1K）</p><p>　　A1,A2,A3———系數(shù)</p><p>&l

103、t;b>　　K———特性因數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)以上公式可計算進料在汽化段中的焓hF值如表2-26所示</p><p>　　表3-25進料帶入汽化段的熱量QF(P＝0.192MPa，T＝354℃)</p><p>　　則hF =663×106/732291＝905.4（kJ/kg）</p><p>　

104、　再求出原油在加熱爐出口條件下的焓h0，按上述方法作出原油在爐出口壓力0.23MPa之下的平衡汽化曲線（圖中的曲線），這里忽略了原油中所含的水分。因考慮到生產(chǎn)航空煤油，限定爐出口溫度不超過360℃。</p><p>　　由曲線（3）可讀出在360℃時的汽化率e0為22.2％（體積分數(shù)）。顯然</p><p>　　e0＜eF，即在加熱爐出口條件下過汽化油和部分重柴油處于液相，據(jù)此可算出原油在

105、爐出口條件下的焓h0。</p><p>　　處于液相的重柴油的量23.33％-22.2%-2.03％＝1％</p><p>　　表3-26 進料在爐出口條件下攜帶的熱量Q（P=0.23MPa,T=360℃）</p><p>　　則h0=672×106/732291＝917.7（kJ/kg）</p><p><b>　　校核

106、結(jié)果表明：</b></p><p>　　h0略高于hF，所以在設(shè)計的汽化段溫度354℃下可以保證所需的拔出率，爐出口溫度不超過允許限度。</p><p><b>　　3.7塔底溫度</b></p><p>　　取塔底溫度比汽化段溫度低7℃，即354-7＝347℃</p><p>　　3.8塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)

107、與回流分配</p><p>　　3.8.1假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度</p><p>　　參考同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度</p><p>　　塔頂溫度 107℃</p><p>　　煤油抽出板（第9層）溫度 180℃</p><p>　　輕柴油

108、抽出板（第18層）溫度 256℃</p><p>　　重柴油抽出板（第27層）溫度 315℃</p><p>　　3.8.2全塔回流熱</p><p>　　按上述假設(shè)的溫度條件作全塔熱平衡，由此求出全塔回流熱。</p><p>　　表3-27全塔回流熱</p><p>　　所以，全塔回流熱Q=Q

109、入－Q出（713.38-583.41)×106＝129.97×106(kJ/h)</p><p>　　3.8.3回流方式及回流熱分配</p><p>　　塔頂采用二級冷凝冷卻，塔頂回流溫度定為60℃，采用兩個中段回流，第一個位于煤油側(cè)線與輕柴油側(cè)線之間（第11～13層），第二個位于輕柴油側(cè)線與重柴油側(cè)線之間（第20～22層）。</p><p>&

110、lt;b>　　回流熱分配如下：</b></p><p>　　塔頂取熱50％ Qco＝129.97×106×50％＝64.99×106kJ/h</p><p>　　第一中段回流取熱20％ Qc1＝129.97×106×20％＝25.99×106kJ/h</p><p>　　第

111、二中段回流取熱30％ Qc2＝129.97×106×30％＝38.99×106kJ/h</p><p>　　3.9側(cè)線及塔頂溫度核算</p><p>　　3.9.1重柴油抽出板（第27層）溫度校核</p><p>　　如圖作第27層以下塔段的熱平衡</p><p>　　表3-28第27層以下塔段熱平衡</p

112、><p>　　由熱平衡Q入＝Q出，可以求出L</p><p>　　即701.2×106+935L=683.46+1026L</p><p>　　內(nèi)回流 L26=194945kg/h</p><p>　　或194945/282＝691kmol/h</p><p>　　重柴油抽出板上方氣相總量為：</p>

113、<p>　　V27＝汽油+煤油+輕柴+內(nèi)回流+塔底水蒸汽=277+309+188+640+691=＝2105kmol/h</p><p>　　重柴油蒸氣（即內(nèi)回流）分壓為：0.19×691/2105=0.06MPa</p><p>　　重柴油的平衡汽化溫度為（℃）</p><p>　　表3-29重柴油平衡汽化數(shù)據(jù)</p><

114、;p>　　平衡汽化溫差℃：5.0 7 5</p><p>　　查圖得，0.06MPa下平衡汽化50％點溫度為327℃</p><p>　　則有： 30％點=327-5=322℃</p><p>　　10％點322-7=315℃</p><p>　　0％點=315-5=310℃<

115、/p><p>　　由上求得的在0.07MPa下重柴油的泡點溫度為310℃，與原假設(shè)的315℃很接近，可認 原假設(shè)溫度是正確的。</p><p>　　3.9.2輕柴抽出板（第18層）溫度校核</p><p>　　表3-30輕柴抽出板上（第18層）熱平衡</p><p>　　由熱平衡Q入＝Q出，可以求出L</p><p>　　

116、即705.77×106+769L=690.24+896L</p><p>　　內(nèi)回流 L17=122283kg/h</p><p>　　或122283/240＝510kmol/h</p><p>　　V18=汽油+煤油+水蒸汽+內(nèi)回流＝510+277+309+717=1813kmol/h</p><p>　　輕柴抽出板上輕柴油氣分

117、壓：0.1855×510/1813=0.05MPa</p><p>　　已知輕柴油常壓直平衡論化數(shù)據(jù)為：</p><p>　　表3-31輕柴油平衡汽化數(shù)據(jù)</p><p>　　平衡汽化溫差℃：5 5 5</p><p>　　查工藝圖表，0.05MPa下的平衡汽化50％點為268℃</p><p&g

118、t;　　由此推算 30％點 268-5＝263℃</p><p>　　10％點 263-5＝258℃</p><p>　　0％點 258-5＝253℃</p><p>　　由上求得0.05MPa下的輕柴油泡點溫度為253與原假設(shè)256℃相近可認為原假設(shè)溫度是正確的。</p><p>　　3.9.3煤油抽出板（第9層）溫度的校核

119、</p><p>　　表3-32第9層以下塔板熱平衡</p><p><b>　　由Q入＝Q出得</b></p><p>　　713.31×106+339L＝656.55×106+733L</p><p>　　L8＝144061kg/h=144061/160=900kom/h</p>&

120、lt;p>　　V9 =汽油+水蒸汽+內(nèi)回流</p><p>　?。?77+843+900=2020kom/h</p><p>　　則煤油抽出板上方油氣分壓：0.181×900/2020=0.08MPa</p><p>　　已知煤油常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表3-33煤油平衡汽化數(shù)據(jù)</p>&

121、lt;p>　　平衡汽化溫差℃：7 7 6.5</p><p>　　查工藝圖表，0.08MPa下煤油的平衡汽化50％點溫度為173℃推算其它的溫度：</p><p>　　30％點 173-6.5＝166.5℃</p><p>　　10％點 166.5-7=159.5℃</p><p>　　0％點 159.5-7＝152.

122、5℃</p><p>　　由以上求得0.08MPa下的煤油泡點溫度為152.5℃與原假設(shè)180℃相對溫度接近可認為原假設(shè)溫度是正確的。</p><p>　　3.10塔頂溫度校核</p><p>　　塔頂采用冷回流t0＝60℃，其焓值ht0=163.3kJ/kg</p><p>　　塔頂溫度t1＝107℃，回流（汽油）蒸氣的焓ht1=611kJ

123、/kg</p><p>　　故塔頂冷回流量為：L0=Q0/（ht1-ht0）＝64.985×106/（611-163.3）＝145153kg/h</p><p>　　塔頂油汽量為：汽油+內(nèi)回流蒸氣（145153+31566）/114＝1550.17kmol/h</p><p>　　塔頂水蒸氣流量：15172/18＝842.9kmol/h</p>

124、<p>　　塔頂油氣分壓為：0.177×1550.17/（842.9+1550.17）＝0.11MPa</p><p>　　塔頂溫度應(yīng)該是汽油在其油氣分壓下的露點溫度。由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得汽油常壓露點溫度為108.9℃。已知其焦點溫度和壓力依次為353.53℃和4.77MPa，據(jù)此可在平衡汽化坐標紙上作出汽化101％點的P-t線，如圖示由該相圖可讀得油氣分壓為0.11MPa時的露點溫度為1