260万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计论文.doc(4)

表3—8丶表3—9是常压塔塔板数的参考值。表3—8 常压塔塔板数国外文献推荐值被分离的馏分推荐板数轻汽油─重汽油6～8汽 油─煤 油6～8汽 油─柴 油4～6轻柴油─重柴油4～6进料—最低侧线3～6汽提段或侧线汽提4①注: 也可用填料代替。参照表3—8与表3—9选定的塔板数如下:分馏塔分馏塔塔板数50层常顶12层其中塔顶循环回流3块常一线14层其中第一中段循环回流3块常二线8层其中第二中段循环回流3块常三线 6层常四线6层塔底4层图3—1 常压塔的计算草图3.3.3操作压力取塔顶产品罐压力为: 0.124MPa。塔顶采用两级冷凝冷却流程图。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0.0171Mpa故塔顶压力=0.124+0.01+0.0171=0.15MPa (绝)。取每层浮阀塔板压力降为0.00051MPa (4mmHg)则推算常压塔各关键部位的压力如下: (单位为MPa)塔顶压力0.15一线抽出板(第13层)上压力0.157二线抽出板(第27层)上压力0.164三线抽出板(第35层)上压力0.168四线抽出板(第41层)上压力0.171汽化段压力(第47层下)0.174取转油线压力降为0.0351Mpa则加热炉出口压力=0.174+0.035=0.209Mpa3.3.4汽化段温度①汽化段中进料的汽化率与过汽化率取过汽化率为进料的2％(质)(经验值为2~4)或2.03％(体), 则过汽化油量为*2%=6500kg/h, 要求进料在汽化段的汽化率为:eF = (4.706+14.279+16.779+3.856+2.03)％=41.65表3—5 物料平衡表(260万吨/年，每年开工8000小时计)物料平衡表（按8000小时/年计）油 品产 率，%处 理 量 或 产 量质量体积104t/Yt/hkg/hkmol/hm3/h原油100100260325380.0281 产品初顶油9.7611.907 25.3831.7231720333.8947 45.2496 常顶油3.934.706 10.2212.772512772.5117.1789 17.8836 航空煤油13.0914.279 34.0342.542542542.5279.8849 54.2634 轻 柴 油16.116.779 41.8652.32552325238.9269 63.7643 重 柴 油3.813.856 9.90612.382512382.546.7264 14.6538 常四线4.724.681 12.2715.341534047.7882 17.7896 重 油48.5945.168 126.3157.9175.5171.6495 图3-2 原油实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线②汽化段油气分压汽化段中各物料的流量如下:表3—11 汽化段的物流常顶油117.179kmol/h航空煤油279.885kmol/h轻 柴 油238.927 kmol/h重 柴 油46.726 kmol/h常四线47.788kmol/h过汽化油21.667kmol/h油气量合计752.172 kmol/h水蒸汽(塔底汽提)214.444kmol/h汽化段的油气分压0.137 MPa其中过汽化油的相对分子质量取300，水蒸气取214.444kmol/h(塔底汽提)是由此计算得汽化段的油气分压为：0.174×752.172/(752.172+214.444)=0.135 MPa由图3—2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316℃。

代入数据后，得： 2.9 炉管压降计算（有相变化）2.9.1 汽化段压力降原油在汽化段逐渐汽化，由于原油的粘度、重度、流速等因素的影响，沿管长方向上的汽液两相流动状态很难确定是均相流动还是分层流动，故在此假定汽化段内汽液两相流动状态是均相流动[2,5]，以此来简化计算过程。代入数据后，得：2.9 炉管压降计算（有相变化）2.9.1 汽化段压力降原油在汽化段逐渐汽化，由于原油的粘度、重度、流速等因素的影响，沿管长方向上的汽液两相流动状态很难确定是均相流动还是分层流动，故在此假定汽化段内汽液两相流动状态是均相流动[2,5]，以此来简化计算过程。工业水冷却方式为防止炉底水梁结垢方面的要求,炉底梁中冷却水温要控制在55�℃以下,进出水梁的冷却水温差是25�℃左右,若采用水冷,1�kg水能带走水梁104�kj的热量,而汽化冷却方式是利用汽化潜热来带走水梁热量,采用汽化冷却l�kg水能带走�2�772��kj热量。

算出进料在炉出口条件下的焓值ho表3—13 进料在炉出口处携带的热量(P=0.20805MPa, t=360℃进料在炉出口处的热量Qo(P=0.20805MPa,t=360℃物料焓，kJ/kg热量，kJ/h焓，kcal/kg汽相液相汽相液相常顶油1197.196.910.7142286航空煤油1167.894.50.784279轻 柴 油1146.964.30.8206274重 柴 油1126.034.010.845269常四线（汽）1126.034.090.8623269常四线（液）933.478.7560.8623223过汽化油950.222924.6640.227重 油929.292.40.92222合计.6h0=929.458KJ/Kg>hf核算结果表明ho略高于hF, 所以在设计的汽化段温度357℃之下, 能保证所需的拔出率(41.3.3.5塔底温度取塔底温度比汽化段低10℃, 即: 357-10=3.3.6 塔顶及各侧线温度的假设与回流热分配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:表3—14塔顶温度107℃常一线167℃常二线253℃常三线317℃常四线331℃汽化进料353℃塔底温度347℃则列出全塔热平衡如表3-15所示。

表3—15 全塔热平衡流率，kg/h密 度操作条件焓，kJ/kg热量，kJ/h物料d204MPa℃汽相液相入方进料0.85520.1729531096.732汽提蒸汽47800.43703150合计出方常顶油12772.50.71420.1510606.97.325航空煤油42542.50.7840.15612167431.158.22轻 柴 油523250.82060.16326253648.83.75重 柴 油12382.50.8450.1551317833.014.86常四线（汽）153400.86230.16734331858.13.2重 油.50.920.17553866.502.6水蒸气47800.151032651合计.9②全塔回流热全塔回流热Q=(336.71-233.03)×106 =103.68×106 kJ/h③回流方式及回流热分配塔顶采用二级冷凝冷却流程, 塔顶回流温度为60℃。采用两个中段循环回流, 一中在煤油侧线与轻柴油侧线之间, 二中位于轻柴油侧线与重柴油侧线之间。表3—16回流热分配％热量, kJ/h×106kJ/h顶冷回7.2.0587.465一中32.3733.176二中44.4.5346.032顶循环16.4.0817.0033.4蒸馏塔各点温度核算校核应自下而上进行。

3.4.1常四线抽出板温度校核按图3-3中的隔离体系Ⅰ作第10层以下塔段的热平衡如图3-3及表17所示。表3-17 第10层以下塔段的热平衡流率，kg/h密 度操作条件焓，kJ/kg热量，kJ/h物料d204MPa℃汽相液相入方进料0.85520.172953571096.732汽提蒸汽38600.43703150内回流L0.85940.1704329858.13857.72L合计+857.72L出方常顶油12772.50.71420.17043311109.29.53航空煤油42542.50.7840.17043311088.36.3轻 柴 油523250.82060.17043311067.43.75重 柴 油12382.50.8450.17043311050.686.4常四线（汽）153400.86230.1704331862.316.44重 油.50.920.1755347853.944.6水蒸气38600.17043312660内回流L0.85940.17043291038.1281037.632L合计.2+1037.632L图3-3重柴油抽出板以下塔段热平衡由热平衡得: +857.72L=.2+1037.632L 依查《石油炼制工艺学》图2-10，可得取内回流分子量M=135，相对密度为0.883。

所以, 内回流 L=.82kg或.82/135=1898.3kmol/h汽提蒸汽流量:4080/18=226.67kmol/h常四线抽出板上方汽相总量为: 3307.4277kmol/h常四线蒸汽(即内回流)分压为:0.Mpa由常四线常压恩氏蒸馏数据换算在0.098MPa压力下平衡汽化0％点温度。可以用《石油炼制工艺学》图5-12和图5-13先换算得常压下平衡汽化数据，再用图5-23换算成0.098MPa下的平衡汽化数据。可得在0.098MPa下常四线的泡点温度为331.2℃3.4.2 常一线、常二线和常三线抽出板温度校核的方法与常四线的方法相同, 故计算从略。计算结果与假设值相符, 故认为假设是正确的。即:常一线抽出板温度167℃, 常二线抽出板温度 253℃，常三线3.4.3塔顶温度的校正塔顶冷回流温度t0=60℃ho=163.5塔顶温度t1=103℃h1=605故塔顶冷回流量 L0为: L0= Q/(ht1-hto)= 7.465×105/（605-163.5）=16907.塔顶油气量(汽油+内回流蒸汽)为:(16907.4+12772.5) /109=272.3kmol/h塔顶水蒸汽流量为:4780/18=265.556kmol/h塔顶油气分压为：0.0759Mpa常压露点温度：10常压露点压力：0.10133 Mpa焦点温度：3焦点压力: 5.91Mpa在平衡汽化座标纸上作出汽油平衡汽化100％点的p-t线如图3—4所示, 得出在0.0759Mpa压力下露点温度为106.5℃. 考虑到不凝气的存在, 该温度乘以系数0.97,则塔顶温度为：106.5×0.97=103.3℃塔顶水蒸汽分压为: 0.15-0.0759=0.0741MPa在此压力下饱和水蒸汽温度为91℃图3-4 汽油的露点线相图3.5全塔汽丶液负荷分布图选择塔内几个有代表性的部位(如塔顶、第一层板下方、各侧线抽出板上下方、中段回流进出口处、汽化段及塔底汽提段等), 求出该各处的汽、液负荷, 就可以作出全塔汽、液相负荷分布图。

图3-6就是通过计算1、5、10、16、20、24、34各层及塔底汽提段的汽、液负荷绘制而成。各代表性塔段的汽、液负荷的计算举例： 表3-15 第20层以下塔段的热平衡流率，kg/h密 度操作条件焓，kJ/kg热量，kJ/h物料d204MPa℃汽相液相入方进料0.85520.172953571096.208.2汽提蒸汽43300.43703150内回流L0.8410.16275291.2774.04774.04L合计.2+774.04L出方常顶油12772.50.71420.16532921008.344.74航空煤油42542.50.7840.1653292999.976.98轻 柴 油523250.82060.1653292983.24重 柴 油12382.50.8450.1653317836.8常四线（汽）153400.86230.1704331861.904.36重 油.50.920.1755347853.536.3水蒸气43300.16532922751内回流L0.83930.1653292962.32962.32L合计.4+962.32L由热平衡得：.2+774.04L=.4+962.32L所以，内回流.734或07963.734/98=2444.（取内回流分子量 M=98）液相负荷=366.187m汽相负荷=.811同理，其他的热平衡也这样算。