毕业设计（论文）-280万吨年原油常压蒸馏塔工艺设计.doc(4)

表2.25 全塔热回流物料流率密度操作条件焓/kJ/kg热量/Kg/h/g/cm3压力/MPa温度/oC气相液相/kJ/h入方进料3409560.84040.172360——371.6×106汽提蒸汽4123—0.34203316—13.67×106合计345079—————385.27×106出 方汽油44416.80.78240.157687687—30.52×106煤油32791.80.80630.161——48415.84×106轻柴油40157.40.82130.166——61924.85×106重柴油43021.80.84740.147——81234.93×106重油1068.010.88470.175——92999.213×106水蒸气4123—0.15727722272—21.26×106合计345079—————229.87×106所以，全塔回流热Q ＝385.27107－229.87×106＝155.4×106（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11 ～13层），第二个位于轻柴油侧线和重柴油侧线之间之间（第20～22层）。

回流热分配如下：塔顶回流去热50%Q0=77.7×106第一中段回流去热20%QC1=31.08×106第二中段回流去热30%QC2=46.62×1062.3.9 侧线及塔顶温度的校核 校核由下而上进行。 重柴油抽出板（第27）温度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3409560.84040.172360——371.6×106汽提蒸汽2297—0.34203316—13.67×106内回流L0.84740.17302—787787L合计343253+L—————385.27×106+787L出方汽油44416.80.78240.173101038—30.52×106煤油32791.80.80630.173101034—15.84×106轻柴油40157.40.82130.173101015—24.85×106重柴油43021.80.84740.17310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106水蒸气2297—0.173103093—21.26×106内回流L0.84740.173101003—1003L合计343253+L—————229.87×106+1003L由热平衡得385.27×106+787L＝229.87×106+1003L 所以，内回流L＝92730（kg/h）或92730/240＝386kmol/h 重柴油抽出板上方的气相总量为：165+100+110+128+386＝889（kmol/h ） 重柴油蒸汽（即内回流）分压为：0.17×386/889 ＝0.0738 （MPa ） 由重柴油常压恩氏蒸馏数据换算0.0738MPa 下平衡汽化0 点温度。

可以用《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0.0738MPa 下的平衡汽化数据。结果如下：由上求得的在0.0738MPa 下的重柴油的泡点温度为309.8℃，与原假设的310℃很接近，所以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，可通过作出第 18块板以下和第9 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 246℃，煤油抽出板的温度为193℃。 3、塔顶温度 塔顶冷回流的温度t0＝60℃。其焓值hL0V,t0＝155.7kJ/kg 塔顶温度t1＝166℃，回流（汽油）蒸汽的焓hL0V,t1＝682kJ/kg 。故塔顶冷回流量为： L0＝Q/（hL0V,t1－hL0V,t0）＝17.36×106/（682－155.7）＝32990（kg/h） 塔顶油气量（汽油+内回流蒸汽）为（32990+23880）/145 ＝392（kmol/h ） 塔顶水蒸气流量为4123/18＝229（kmol/h ） 塔顶油气分压为0.157×392/ （392+229）＝0.099（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361.9℃和7.4MPa，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，由该相图可读出油气分压为0.099MPa时的露点温度为170℃。考虑到不凝气的存在，该温度乘以系数0.97 ，则塔顶温度为164.9℃，与原假设温度166℃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0.058MPa。相应于此压力下的饱和水蒸气的温度为85℃，远低于塔顶 166℃，故在塔顶，水蒸气处于过热状态，不会冷凝。 2.4 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，就可以作出全塔气、液相负荷分布图。 1、第1 块板下的气液相负荷已知：t1 ＝166℃，t2 ＝170℃，M＝147，P 2 ＝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，Q 0 ＝17360000kJ/h ，则 L1 ＝Q 0/（hvL1，t2 －hLL1，t1 ）＝17360000/（686.8－441.8）＝148145.3kg/h L1 ＝148145.3/（0.7824×1000）＝189.3m3/h V2 ＝23880/145+4123/18+148145.3/147＝935.6kmol/h V2 ＝nR T2 /p2 ＝935.6×0.082×（273.15+170）/1.57＝45736.7m3/h 2、第8 块板下的的气液相负荷 已知：t8 ＝185℃，t9 ＝193℃，M＝174，p＝1.61atm 第8 块板以下的热平衡计算表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3409560.84040.172360——371.6×106汽提蒸汽4123—0.34203316—13.67×106内回流L80.80630.161185—454454L8合计345079+L8—————385.27×106+454L8出方汽油44416.80.78240.161193748—30.52×106煤油32791.80.80630.161193—48415.84×106轻柴油40157.40.82130.161246—61824.85×106重柴油43021.80.84740.161310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽4123—0.1611932856—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————2.64×106内回流L80.80630.161193739—739L8合计——————260.4×106+739L8由热平衡，有：385.27×106+454L8 ＝260.4×106+739L8 L8 ＝102842.1kg/h L8 ＝102842.1/806.3＝229.5kmol/h V9 ＝23880/145+4132/18+102842.1/174＝1772.64kmol/h V9 ＝nRT9/p9 ＝984.8×0.082×（273.15 +193）/1.61＝470840.3m3/h 3、第9 块板下的气液相负荷 已知：t9 ＝193℃，t10＝200℃，M＝178，p10 ＝1.615atm 第9 块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽4123-0.34203316—13.67×106内回流L90.80630.161193—484448L9合计345079+L9—————385.27×106+448L9出方汽油44416.80.78240.1615200751—30.52×106煤油32791.80.80630.1615200745—15.84×106轻柴油40157.40.82130.1615246—61824.85×106重柴油43021.80.84740.1615310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽4123—0.16152002870—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L90.80630.1615200745—739L9合计——————278.4×106+745L9由热平衡,得：385.27×106+448L9 ＝278.4×106+745L9L9 ＝94252.8kg/h L9 ＝94252.8/806.3＝210.42m3/h V10＝23880/145+4123/18+17630/176+94252.8/178＝1842.12kmol/h V10＝nRT10/p10＝1023.4×0.082×（273.15 +200）/1.615 ＝44254.44m3/h4、第10块板下的气液相负荷 已知：t10＝200℃，t11 ＝207℃，M＝180，p11 ＝1.62atm 第10块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽3593—0.34203316—11.91×106内回流L100.80750.162200—505505L10合计344549+L10—————383.51×106+505L10出方汽油44416.80.78240.162207781—30.52×106煤油32791.80.80630.162207776—15.84×106轻柴油40157.40.82130.1615246—61824.85×106重柴油43021.80.84740.17310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽3593—0.16152072881—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L100.80750.162207771—771L10合计——————297.4×106+771L10由热平衡，得：383.51×106+505L10＝297.4×106+771L10L10＝87218kg/h L10＝87218/807.5＝194.4m3/hV11＝87218/180+23880/145+4123/18+17630/176＝1761.3kmol/h V11＝nRT11/p11 ＝978.5×0.082×（273.15 +207）/1.62＝42806.52m3/h 5、第13块板下气液相负荷 已知：t13＝220℃，t13 ＝227℃，M＝184，p13 ＝1.63atm第13块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽3593—0.34203316—11.91×106内回流L130.81380.162220—558558L13合计344549+L13—————383.51×106+558L13出方汽油44416.80.78240.163227817—30.52×106煤油32791.80.80630.163227814—15.84×106轻柴油40157.40.82130.163246—61824.85×106重柴油43021.80.84740.17310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽3593—0.1632272857—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L130.81380.163227811-811L13合计——————289.4×106+811L13由热平衡，得：383.51×106+558L13＝289.4×106+811L13L13＝113478.3kg/h L13＝113478.3/813.8＝250.92m3/h V14＝23880/145+4123/18+17630/176+113478.3/184 ＝1999.08kmol/h V14＝nRT14/p14＝1110.6×0.082×（273.15+227）/1.63＝50352.66m3/h 6、第17块板下气液相负荷 已知：t＝239℃，t＝246℃，M＝196，p＝1.66atm 第17块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽3593—0.34203316—11.91×106内回流L0.82010.166239—610610L17合计344549+L—————383.51×106+610L17出方汽油44416.80.78240.166246873—30.52×106煤油32791.80.80630.166246869—15.84×106轻柴油40157.40.82130.166246—61824.85×106重柴油43021.80.84740.166310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽3593—0.1662462960—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L0.82010.166246837—837L17合计——————294.5×106+837L17由热平衡，得：383.51×106+610L17＝294.5×106+837L17 L17＝114449.3kg/h L17＝114449.3/820.1＝251.28m3/h V18＝23880/145+4123/18+17630/176+114449.3/196 ＝1940.04kmol/h V18＝nRT18/p18＝1077.8×0.082×（273.15 +246）/1.66＝49751.85m3/h 7、第18块板下的气液相负荷 已知：t18＝246℃，t19 ＝253℃，M＝202，p19 ＝1.665atm 第18块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2945—0.34203316—9.77×106内回流L180.82130.1665246—610610L17合计343901+L18—————381.37×106+610L18出方汽油44416.80.78240.1665253875—30.52×106煤油32791.80.80630.1665253870—15.84×106轻柴油40157.40.82130.1665253—64124.85×106重柴油43021.80.84740.1665310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽2945—0.16652532975—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L180.82130.1665253868—868L18合计——————295.5×106+868L18由热平衡，得：381.37×106+610L18＝295.5×106+868L18 L18＝98217.1kg/h L18＝98217.1/821.3 ＝215.28m3/h V19＝23880/145+4123/18+17630/176+98217.1/202＝1764.18kmol/h V19＝nRT19/p19＝980.1×0.082×（273.15+253）/1.665＝45714.24m3/h 8、第19块板下的气液相负荷 已知：t19＝253℃，t20 ＝260℃，M＝208，p20 ＝1.67atm 第19块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2945—0.34203316—9.77×106内回流L190.82380.167253—644644L19合计343901+L19—————381.37*106+644L19出方汽油44416.80.78240.167260900—30.52×106煤油32791.80.80630.167260897—15.84×106轻柴油40157.40.82130.167260888—24.85×106重柴油43021.80.84740.167310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽2945—0.1672602990—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L190.82380.167260879—879L19合计——————305.8×106+879L19由热平衡，得：381.37×106+644L19＝305.84×106+879L19L19＝80383kg/h L19＝80383/823.8＝175.68m3/h V20＝23880/145+4123/18+17630/176+21590/196+80383/208＝1782.9kmol/h V20＝nRT20/p20＝990.5×0.082×（273.15+260）/1.67＝46674m3/h 9、第22块板下的气液相负荷 已知：t22＝274℃，t23 ＝281℃，M＝220，p23 ＝1.685atm 第22块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2945—0.34203316—9.77×106内回流L220.83430.1685274—707707L19合计343901+L22—————381.37×106+707L22出方汽油44416.80.78240.1685281954—30.52×106煤油32791.80.80630.1685281949—15.84×106轻柴油40157.40.82130.1685281938—24.85×106重柴油43021.80.84740.1685310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽2945—0.16852813032—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L220.83430.1685281921—921L22合计——————296.2×106+921L22由热平衡，得：381.37×106+707L22＝296.2×106+921L22L22＝120794.4kg/h L22＝120794.4/834.3＝260.64m3/h V23＝23880/145+4123/18+17630/176+21590/196+120794.4/220=2075.58kmol/hV23＝nRT23/p23＝1153.1×0.082×（273.15+281）/1.685 ＝55973.34m3/h 10、第26块板下的气液相负荷 已知：t26＝303℃，t27 ＝310℃，M＝248，p27 ＝1.7atm 第26块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2945—0.34203316—9.77×106内回流L260.84480.17303—795795L26合计343901+L26—————381.37×106+795L26出方汽油44416.80.78240.173101038—30.52×106煤油32791.80.80630.173101034—15.84×106轻柴油40157.40.82130.173101015—24.85×106重柴油43021.80.84740.17310—81234.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽2945—0.173103093—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L260.84480.17310998—998L26合计——————300.82×106+921L22由热平衡，得：381.37×106+795L26＝300.82×106+998L26 L26＝100640.4kg/h L26＝100640.4/844.8＝241.38m3/h V27＝23880/145+4123/18+17630/176+21590/196+100640.4/248＝1818.82kmol/hV27＝nRT27/p27＝1009.9×0.082×（273.15 +310）/1.7 ＝51193.65m3/h 11、第27块板下的气液相负荷 已知：t27＝310℃，t28 ＝317℃，M＝250，p28 ＝1.705atm 第27块板下的热平衡计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2297—0.34203316—7.62×106内回流L270.84480.1705310—816816L27合计343253+L27—————379.22×106+816L27出方汽油44416.80.78240.17053171047—30.52×106煤油32791.80.80630.17053171041—15.84×106轻柴油40157.40.82130.17053171033—24.85×106重柴油43021.80.84740.17053171029—34.93×106重油10681.20.88470.175353—92999.213×106汽提蒸汽2297—0.17053173112—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L270.84480.17053171018—1018L27合计——————310.82×106+1018L27由热平衡，得：379.22×106+816L27=210.82×106+1018L27L27＝72326.7kg/h L27＝72326.7/844.8＝154.08m3/h V28=23880/145+4123/18+17630/176+21590/196+23130/248+72326.7/250＝1775.88kmol/hV28＝nRT28/p28＝986.6×0.082×（273.15 +317）/1.705 ＝50403.96m3/h 12、第30块板下的气液相负荷 已知：t30＝343℃，t31 ＝360℃，M＝256，p31 ＝1.72atm第30块板下的热负荷计算表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3409560.84010.172360——371.6×106汽提蒸汽2297—0.34203316—13.67×106内回流L300.86970.1705343—918918L30合计343253+L30—————385.27×106+918L30出方汽油44416.80.78240.17053601160—30.52×106煤油32791.80.80630.17053601151—15.84×106轻柴油40157.40.82130.17053601138—24.85×106重柴油43021.80.84740.17053601129—34.93×106重油10681.20.88470.175353—95099.213×106汽提蒸汽2297-0.17053603194—21.95×106一段取热——————12.90×106二段取热——————26.4×106内回流L300.86970.17053601132—1132L30合计——————320.56×106+1132L30由热平衡，得: 385.27×106+918L30=320.56×106+1132L30L30＝17943.9kg/h L30＝17943.9/869.7＝37.134m3/hV31=23880/145+4123/18+17630/176+21590/196+23130/24+17943.9/256= 139.324kmol/h V31＝nRT31/p31＝767.4×0.082×（273.15 +360）/1.72＝23164m3/h 13、全塔气液相负荷数据 表2.26 全塔气液相负荷数据表全塔液相负荷图图2-5 全塔液相负荷图全塔气相负荷图图2-6 全塔气相负荷图3 塔的设计及水力学计算浮阀塔板在石油化学工业上广泛应用在加压、常压、减压下的精馏、稳定、吸收、脱吸等传质过程中。

国内目前使用的浮阀塔直径从200到64000毫米，使用效果较好。 浮阀塔板的一般结构式在带降液管的塔板上开有许多孔作为气流通道，孔上方设有可上下浮动的阀片，上升的气流经过阀片与横流过塔板的液相接触，进行传质。浮阀塔板与常用的圆泡帽、筛板、舌形塔板的几点比较如下： 1、处理能力较舌形、筛孔塔板径小些，比圆泡塔板的处理能力约大20～40% 。 2、操作弹性较圆泡帽、舌形、筛板大。在很宽的气液相负荷变化范围内，浮阀塔板能保持较高的效率。 3、干板压力降较舌形、筛板大，比泡帽塔板小。塔板上的液面梯度也较小。 4、雾沫夹带量比舌形、泡帽小，比筛板略大。 5、结构较简单，安装较方便；制造费用为泡帽塔塔板的60～80% ，为筛板的120～130%。 此部分计算参考《塔的工艺设计》[6]。因为第23块板处的气相负荷最大，因此选取此处数据为设计依据。 3.1塔板的操作条件 以气相流量最大点第23块板为设计依据。 进入塔板的气体：密度ρv＝=＝8.046kg/m3 粘度μv＝1.38×10-3kg/m.s＝1.41×10-4kg.s/m2 流率Vv＝31096.3/3600＝8.638m3/s 进入塔板的液体： 密度ρL＝843.3kg/m3表面张力σL＝18.22dyn/cm 流率VL＝144.8/3600＝0.04m3/s 起泡倾向：轻微 操作条件： 操作压力：168.5KPa 操作温度：281℃ 选取F 1 型33克浮阀。

3.2塔板间距初选 先选定塔板间距为Ht＝0.8m 3.3塔径初算1、计算塔板气相空间截面积上最大的允许气体速度 Wmax＝==1.434m/s2、适宜的气体操作速度 取Ks＝0.98 由于选取的板间距Hs＝0.8m，故取K＝0.82 故适宜的气体操作速度Ws＝K.Ks. Wmax＝0.82×0.98×1.434＝1.152（m/s） 3、计算气相空间截面积 由《塔的工艺计算》[5]中式（5.2）： Fa＝=7.498（m2） 4、计算降液管内液体流速 由《塔的工艺计算》[5]中式（5.4）： Vd＝0.17K.Ks＝0.17×0.82×0.98＝0.137（m/s） 由《塔的工艺计算》[5]中式（5—5B）： Vd＝6.97×10-3K