减压蒸馏与蒸馏的异同_填料蒸馏塔的适用范围_蒸馏塔类型(3)

2.2 设计计划2.2.1 常减压蒸馏装置工艺流程1、原油加热大约原油40~60℃自原油罐区,通过原油泵升压，进入装置分两路送入换热系统，加热到120℃~130℃后，进入电脱盐一级罐，加入破乳剂和注水，除原油中的油包水和各种盐类，再依次经过二、三级电脱盐罐，然后通过加热至240℃~260℃进入闪蒸塔。2、常压部分常压油气进入常顶干湿空冷器冷却至60℃后, 进入冷却器冷疑冷却至40℃, 进入常顶汽油分流罐，进行油、气及油、水分离，油品由常顶回流泵抽出, 一部分作为石脑油碱洗后送出装置, 一部分作为冷回流分两路打回常压培及闪蒸塔；不凝油气由顶分出至瓦斯罐分液后作为加热炉燃料，排出的酸性水由泵抽出一路打入常压塔顶作注水回用, 一路多余污水送入污水汽提系统。常压塔设有三个侧线。常一线由常压塔第40层塔板流入汽提塔上段进行汽提,汽提后由一线泵抽出,经换热器、冷却器换热冷却至约40℃送出装置。常二线由常压塔第22层塔板流入汽提塔中部进行汽提，汽提后经常二线泵抽出，经换热器冷却器换热冷却至约60℃送入常二线精制罐，通过碱洗和水洗后送出装置。常三线由压塔第14层塔板流入汽提塔下部进行汽提，汽提后由常三线泵抽出经换热器冷却器换热冷却至约60℃左右送出装置。

常底渣油由常底泵抽出经换热器换热至约150℃，一路送催化装置，一路经冷却至90℃送至罐区。2.2.2 原油的实沸点切割及产品性质计算表1-4原油实沸点蒸馏数据产品 D420 恩氏蒸馏 IBP 10% 30% 50% 70% 90% EBP 常頂(汽油) 0.7352 86 101 119 130 139 149 162 常一线（煤油） 0.7757 124 142 155 170 188 210 236 常二线（轻柴油） 0.7952 170 205 215 223 233 246 267 常三线（重柴油） 0.8336 223 270 284 293 303 321 343 常顶出产品-汽油。常一线出产品煤油。常二线出产品轻质柴油。常三线产品重质柴油。常压塔底产品重油。2.2.3 常压塔的工艺计算根据相关装置的实际操作参数，设定初馏塔进料温度为354℃，塔顶温度为107℃，由于用水蒸气汽提，所以塔底近似温度为347℃。压力的选择主要以塔内的最小压力应使馏出产品能克服冷换设备及管线、管件的压力降，顺利的流到回流罐或抽出泵入口为原则。塔顶压力为回流罐压力加上塔顶冷换系统压降，由于塔顶未凝气用途不同，回流罐压力要求也不同。

本设计未凝气作本装置加热炉燃料，回流罐压力取0.15MPa，此时塔顶压力为1.77MPa。本装置设计初顶产品为<130℃的重整原料，由其实沸点100％点温度查实沸点蒸馏曲线得收率5.1％（体积），实际取4.9%(质量)，对全塔作物料平衡计算得到塔顶和塔底产品质量流率。以全塔为隔离体系作热平衡计算得到全塔回流热，本设计中，初馏塔不开侧线，采用塔顶冷回流，因此根据回流热可以得到塔顶回流量。2.2.4 常压塔的尺寸设计根据同类装置以及相关经验数值，选定塔板数，进料段以上（不包括进料板）取29层塔板，进料段以下（包括进料板）取5层塔板。3.工艺计算3.1 原油的实沸点切割及产品性质计算3.1.1体积平均沸点由公式：tv＝（t10＋t30+t50+t70+t90)/5 ℃得汽油馏分：tv＝101+119+130+139+139/5=127.6℃煤油馏分：tv＝142+155+170+188+210/5=173.0℃轻柴馏分：tv＝205+215+223+233+246/5=188.4℃重柴馏分：tv＝270+284+293+303+321/5=294.2℃3.1.2恩氏蒸馏曲线斜率S由公式：斜率S＝（T90-T10)/(90-10) ℃/% 得汽油馏分：斜率S＝(139-101)/(90-10)=0.60℃/%煤油馏分：斜率S＝(210-142)/(90-10)=0.85℃/%轻柴馏分：斜率S＝(246-205)/(90-10)=0.51℃/%重柴馏分：斜率S＝(321-270)/(90-10)=0.64℃/%3.1.3立方平均沸点tcu由公式：tcu＝tv-△cu∵ln△cu＝-0.82368-0.0213970tv0.45+2.45679S0.45求得∴△cu＝exp（-0.82368-0.0213970tv0.45+2.45679S0.45）汽油馏分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×124.20.45+2.45679×0.60.45）＝1.39tcu＝124.2142-1.39＝126.20℃煤油馏分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×1730.45+2.45679×0.850.45）＝1.7tcu＝173-1.7=171.30℃轻柴馏分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×188.40.45+2.45679×0.510.45）＝0.97tcu＝188.4-0.97=223.00℃重柴馏分：△cu＝exp（-0.82368-0.0213970×294.20.45+2.45679×0.630.45）＝1.02tcu＝294.2-1.02=293.20℃3.1.4中平均沸点tMe由公式：tMe＝tv-△Me∵ln△Me＝-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333∴△Me＝exp（-1.53181-0.0128tv0.6667+3.64678S0.3333）汽油馏分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×127.60.6667+3.64678×0.60.3333）=3.39tMe＝127.6-3.3858=124.20℃煤油馏分：△Me ＝exp（-1.53181-0.0128×173.00.6667+3.64678×0.850.3333）=4.59tMe＝173-4.5961=168.40℃轻柴馏分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×188.40.6667+3.64678×0.510.3333） =2.49tMe＝188.4—2.4940=221.90℃重柴馏分：△Me＝exp（-1.53181-0.0128×294.20.6667+3.64678×0.630.3333）=2.83tMe＝294.2-2.8307=291.30℃3.1.5特性因数K由公式 K＝(1.216T1/3)/d15.615.6，式中T现一般使用中平均沸点，且T为油品平均沸点的绝对温度（K)已知： d15.615.6＝d420+△d汽油馏分：已知d420＝0.7352 , △d =0.0049 d15.615.6＝0.74K=1.216×(124.2142+273.15)1/3/0.7401=12.00煤油馏分：已知d420＝0.0.7757 , d15.615.6 ＝0.78K=1.216×(168.4039+273.15)1/3/0.7806=11.80轻柴馏分：已知d420＝0.7952, d15.615.6 ＝0.80K=1.216*(221.9064+273.15)1/3/0.8001=12.0 0重柴馏分：已知d420＝0.8336 , d15.615.6 ＝0.84K=1.216×(291.3693+273.15)1/3/0.8385=11.903.1.6油品的API°由API°.＝141.5/d15.615.6-131.5可得汽油馏分：API°.=141.5/0.74010-131.5=59.6煤油馏分：API°.=141.5/0.7806-131.5=49.7轻柴油馏分：API.°=141.5/0.8001-131.5=45.3重柴油馏分：API.°=141.5/0.8385-131.5=37.23.1.7平衡汽化温度汽油馏分:表3-1汽油恩氏蒸馏数据馏出（体积分数）/％ 0 10 30 50 70 90 100 温度/℃ 86 101 119 130 139 149 162 恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（139-101）/(70-10)=0.6℃/%由图查得：平衡汽化50％点＝恩氏蒸馏50％点-9.5℃故 平衡汽化50％点＝130-9.5=120.5℃根据恩氏蒸发曲线温度差查图的平衡蒸发曲线温差表3-2平衡汽化曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温差/℃ 平衡汽化温差/℃ 0～10％ 15 5 10％～30％ 18 10 30％～50％ 11 5 50％～70％ 9 2 70％～90％ 10 3 90％～100％ 23 2 由平衡蒸馏50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度30％＝120.5-5＝115.5℃10％＝115.5-10=105.5℃0％＝105.5-5=100.5℃70％＝100.5+2=122.5℃90％＝122.5+3=125.5℃100％＝125.5+2=127.5℃煤油馏分：表3-3煤油恩氏蒸馏数据馏出（体积）/％ 0 10 30 50 70 90 100 温度/℃ 124 142 155 170 188 210 236 同前面的步骤：恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（188-142）/(70-10)=0.7℃/%同前,查得平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝4.5故 平衡汽化50％点＝4.5+170=174.5℃表3-4平衡汽化曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温差/℃ 平衡汽化温差/℃ 0～10％ 18 7 10％～30％ 13 7 30％～50％ 15 12 50％～70％ 18 9.5 70％～90％ 22 10.5 90％～100％ 26 9.5 由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度30％＝174.5-7=167.5℃10％＝167.5-7=160.5℃0％＝160.5-12=148.5℃70％＝174.5+9.5=309℃90％＝309+10.5=194.5℃100％＝194.5+9.5=204℃轻柴油馏分:表3-5轻柴油恩氏蒸馏数据馏出（体积）/％ 0 10 30 50 70 90 100 温度/℃ 170 205 215 223 233 246 267 同前面的步骤：恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（233-215）/(70-10)=0.4℃/%查得 平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝0.35故 平衡汽化50％点＝223+0.35=223.35℃表3-6平衡汽化曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温差/℃ 平衡汽化温差/℃ 0～10％ 35 11.5 10％～30％ 10 5 30％～50％ 8 5 50％～70％ 10 5 70％～90％ 13 4.5 90％～100％ 21 8 由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度为：30％＝223.35-11.5=211.85℃10％＝211.85-5=206.85℃0％＝206.85-5=201.85℃70％＝223.35+5=228.35℃90％＝228.35+4.5=232.85℃100％＝232.85+8=240.85℃重柴馏分：表3-7重柴恩氏蒸馏数据馏出（体积分数）/％ 0 10 30 50 70 90 100 温度/℃ 223 270 284 293 303 321 343 同前面的步骤：恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（303-270）/(70-10)=0.5℃/%查得 平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝10故 平衡汽化50％点＝293+10=303℃表3-8平衡汽化曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温差/℃ 平衡汽化温差/℃ 0～10％ 47 22 10％～30％ 14 6 30％～50％ 9 5 50％～70％ 10 5 70％～90％ 18 8.5 90％～100％ 22 8 由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度为：30％＝303-22=281℃10％＝281-6=275℃0％＝275-5=270℃70％＝303+5=308℃90％＝308+8.5=311.5℃100％＝311.5+8=319.5℃3.1.8临界温度石油馏分真临界温度可用下列经验公式计算tc＝85.66+0.9259D-0.3959×10-3D2D＝d15.615.6（1.8tv+132.0)式中tv为石油馏分的体积平均沸点，汽油馏分：已算得tv＝124.2142℃，d15.615.6＝0.74D＝0.7401×（1.8×124.2142+132.0）＝267.60所以tc＝85.66+0.9259×267.6-0.3959×10-3×267.62＝333.4℃煤油馏分：已算得tv＝173℃，d15.615.6＝0.78D＝0.7806（1.8×173+132.0）＝346.1所以tc＝85.66+0.9259×346.1-0.3959×10-3×346.12＝358.7℃轻柴馏分：已算得tv＝224.4℃，d15.615.6＝0.80D＝0.8203（1.8×224.4+132.0）＝428.7所以tc＝85.66+0.9259×428.7-0.3959×10-3×428.72＝409.2℃重柴馏分：已算得tv＝294.2℃，d15.615.6＝0.84D＝0.8385（1.8×294.2+132.0）＝554.7所以tc＝85.66+0.9259×554.7-0.3959×10-3×554.72＝477.4℃3.1.9临界压力石油馏分的真临界压力Pc（MPa）则可从其假临界压力Pcˊ等用下公式求得：lgPc＝0.052321+5.656282lgTc/Tcˊˊ+1.001047lgPcˊ式中 Pcˊ为假临界压力可用下列经验式计算：Pcˊ＝3.195×104［exp（-8.505×10-3TMe-4.8014d+5.7490+10-3TMed）］×TMe0.81067d4.0846d——石油馏分的相对密度（d15.615.6）TMe——石油馏分的平均沸点，KTc——真临界温度，KTcˊ——假临界温度，K且Tcˊ＝17.1［exp（-9.3145×10-3TMe-0.54444S+6.4791+10-3TMed）］×TMe0.81067d0.5368根据以上公式可求得：汽油馏分Pc＝3MPa煤油馏分Pc＝2.6MPa轻柴馏分Pc＝2.09MPa重柴馏分Pc＝1.69MPa3.1.10焦点温度由tv和S10-90%可查图得到焦点温度-临界温度值汽油馏分：已算得tv＝124.21℃ S10-90%＝0.6% tc=311.5℃可查 焦点温度-临界温度=42℃焦点温度＝42+311.5=353.53℃煤油馏分：已算得tv =173℃ S10-90% =0.85% tc=358.7℃焦点温度-临界温度=41℃焦点温度＝41+358.7=399.7℃轻柴馏分：已算得tv =224.4℃ S10-90% =0.51% tc=409.2℃焦点温度-临界温度=28.5℃焦点温度＝28.5+409.2=438.3℃重柴馏分：已算得tv =294.2℃ S10-90% =0.64% tc=477.4℃焦点温度-临界温度=19.5℃焦点温度＝19.5+477.4=496.9℃3.1.11 焦点压力由tv和S10-90%可查图得到焦点压力-临界压力× 0.101MPa汽油馏分： 焦点压力-临界压力＝17.5×0.101MPa＝1.77MPa焦点压力＝1.7675+3＝4.7MPa煤油馏分： 焦点压力-临界压力＝10.5×0.101MPa＝1.06MPa焦点压力＝1.0605+2.6=3.60MPa轻柴馏分: 焦点压力-临界压力＝6.5×0.101MPa＝0.66MPa焦点压力＝0.6565+2.09=2.70MPa重柴馏分: 焦点压力-临界压力＝5×0.101MPa＝0.50MPa焦点压力＝0.505+1.69=2.10MPa3.1.12实沸点切割范围汽油馏分：(1) 用工艺图确定实沸点蒸馏50％点表3-9汽油恩氏蒸馏数据如下馏出（体积分数）/％ 0 10 30 50 70 90 100 温度/℃ 86 101 119 130 139 149 162 由图查得实沸点s实沸蒸馏50％点-恩氏蒸馏50％点＝-3℃则实沸点50％点=130-3=132℃（2）查工艺图表得实沸点蒸馏曲线各段温差：表3-10实沸点蒸馏曲线各段温曲线线段 恩氏蒸馏温差/℃ 平衡汽化温差/℃ 50％～70％ 14 20 70％～90％ 19 15 90％～100％ 32 33 （3）根据实沸点蒸馏50％点，推算得其它实沸点蒸馏点温度70％＝132+20=152℃90％＝152+25=177℃100％＝177+33=210℃对于塔顶汽油产品只需要查处它的实沸点100％；塔底重油只需要查处它的实沸点0％点温度，其他侧线产品均应求0％及100％点的实沸点数据[7]。