原油常壓塔工藝設(shè)計計算

1、設(shè)計題目：原油常壓塔工藝計算設(shè)計任務(wù)：根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，繪制各種曲線根據(jù)原料油性質(zhì)及產(chǎn)品方案確定產(chǎn)品收率作物料平衡根據(jù)給定數(shù)據(jù)進行分儲塔計算，并繪制精儲塔計算草圖校核各側(cè)線及塔頂溫度設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：本設(shè)計采用某原油問原料進行常壓塔工藝計算，原料及產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見下表，年開工天數(shù)按8000h計算，側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都使用過熱水蒸汽汽提，使用的溫度為420C,壓力為0.3MPa。原油實沸點蒸儲以及窄儲分性質(zhì)沸點范圍C占原油m%伊0,3g/cm特性因數(shù)含硫里%凝點C每微分總收率IBP1223.453.450.7440.041221501.715.160.762811.760.031501751.86.96

2、0.774311.830.04175-2002.929.880.804211.610.04200-2252.7212.60.813911.680.05225-2502.815.40.81611.840.07250-2752.517.90.81712.020.09275-3004.722.60.812312.270.09300-3254.627.20.82512.270.11325-3503.630.80.838112.240.113503753.934.70.84512.310.113753953.3380.851712.36395-4256.1444.140.871312.234254505

3、.6749.810.883612.22450-4756.8755.680.893612.22項目密度20C恩氏蒸儲儲出溫度C0%10%30%50%70%90%ep汽油0.777975123150164180205210煤油0.8229218223230235240250263輕柴油0.8402245273285292308321重柴油0.8516296316325336340348重油0.942306設(shè)計內(nèi)容：根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，繪制各種曲線根據(jù)原料油性質(zhì)及產(chǎn)品方案確定產(chǎn)品收率作物料平衡根據(jù)給定數(shù)據(jù)進行分儲塔計算，并繪制精儲塔計算草圖校核各側(cè)線及塔頂溫度主要參考文獻：1、林世雄主編，石油煉制工程（第

4、三版），石油工業(yè)出版社，2006年;2 、李淑培主編，石油加工工藝學(xué)（第一版），煌加工出版社，1998年;3 、侯祥麟，中國煉油技術(shù)（第一版），中國石化出版社，1991年。一、生產(chǎn)方案經(jīng)過計算，此次油品是密度較大的油品，根據(jù)經(jīng)驗計算，汽油、煤油、輕柴、重柴的總收率大于30%重油是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青的好原料，還可以考慮渣油的輕質(zhì)化，煤油收率高，適合生產(chǎn)航空煤油，該原油的生產(chǎn)方案是燃料一化型加工方案。二、回流方式的確定本設(shè)計的處理量較大，考慮采用塔頂二級冷回流，并采用兩個中段回流。三、確定塔板數(shù)在原料一定的情況下，塔板的數(shù)目越多，精度越好，但壓降越大，成本越高，本設(shè)計采用41層塔板。四、塔板形式的確定本

5、設(shè)計采用操作彈性大，塔板壓降小，造價適中的浮閥塔板。設(shè)計說明書：1、根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繪制各種曲線；2、根據(jù)已知數(shù)據(jù)，計算并查工藝圖表確定產(chǎn)品收率，作物料平衡;3、確定汽提蒸汽用量；4、塔板選型和塔板數(shù)的確定；5、確定操作壓力；6、確定汽化段溫度：、汽化段中進料的汽化率與過汽化度；、汽化段油氣分壓；、汽化段溫度的初步求定；、tF的校核。7、確定塔底溫度；8、塔頂及側(cè)線溫度的假定與回流熱分配：、假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度；、全塔回流熱；、回流方式及回流熱分配。9、側(cè)線及塔頂溫度的校核；10、精儲塔計算草圖。原油常壓塔精儲塔工藝計算過程1、根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繪制各種曲線假設(shè)原油=100g,則(1)IBP-122V=

6、3.45/0.744=:4.63709122-150V：=1.71/0.7628:=2.24174150-175M=1.8/0.7743=:2.32468(4)175-200V=2.92/0.8042=3.63094200-225M=2.72/0.8160：=3.43137(6)225-250V6=2.8/0.8160=:3.43137250-275V=2.5/0.817=3.05998275-300V8=4.7/0.8123=:5.78604300-325V=4.6/0.825=5.57576(10)325-350Vic:=3.6/0.8381二=4.29543(11)350-375%：=3

7、.9/0.845=4.61538375-395V12:=3.3/0.8517二=3.87460395-425V:=6.14/0.8713=7.04694(14)425-450V4:=5.67/0.8836=6.41693(15)450-475V15:=6.87/0.8936=7.688003V總=67.96681cm進行規(guī)一化得:V1%=6.82%V2%=3.30%V3%=3.42%V4%=5.34%V5%=4.92%V6%=5.05%V7%=4.50%V8%=8.51%V9%=8.20%V10%:=6.32%V11%:=6.79%V12%:=5.70%V13%=：10.37%V14%:=9.

8、44%V15%=：11.31%由上可得繪制實沸點曲線數(shù)據(jù):表（I）溫度體積分數(shù)溫度體積分數(shù)122c6.82%300c41.86%150C10.12%325c50.06%175C13.54%350c56.38%200c18.88%375c63.17%225c23.8%395c68.87%250c28.85%425c79.24%275c33.35%450c88.68%繪制實沸點蒸儲曲線。見圖（I）查實沸點曲線得以下數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)求定平衡汽化曲線數(shù)據(jù)。表.（n）6.82%10%20%30%40%50%60%70%80%90%122c148C205c258c295c323c363c399c425c45

9、4ca.計算實沸點曲線的參考線的斜率及其各點溫度由石油煉制工程第三版，圖7-17,根據(jù)實沸點蒸儲曲線10麻70%點得實沸點蒸儲曲線參考點斜率=（399-148）/（70-10）=4.18C/%,由此計算參考線的各點溫度：6.82%=148-4.18(10-6.82)=134.71C20%30%=148-4.18(30-10)=231.6C40%50%=148-4.18(50-10)=315.2C60%70%=148-4.18(70-10)=398.8C80%90%=148-4.18(90-10)=482.4Cb.計算平衡汽化參考線斜率及各點溫度用石油煉制工程第三版7-17上圖，根據(jù)實沸點蒸儲曲

10、線平衡汽化參考線的斜率為2.45C/%,用圖7-17中圖查得=148-4.18(20-10)=189.8C=148-4.18(40-10)=273.4C=148-4.18(60-10)=357c=148-4.18(80-10)=440.6C10%170%斗率4.18C/%查得F=22.3245C,故平衡汽化參由平衡汽化參考線的6.82%=292.875510%=292.875520%=292.875530%=292.875540%=292.875560%=292.875570%=292.875580%=292.875590%=292.875550%自和斜率可計算得其他各點溫度C-2.45(50

11、-6.82C-2.45(50-10)C-2.45(50-20)C-2.45(50-30)C-2.45(50-40)C+2.45(60-50)C+2.45(70-50)C+2.45(80-50)C+2.45(90-50)=187.0845C=194.8755C=219.3755C=243.8755C=268.3755C=317.3755C=341.8755C=366.3755C=390.8755C考線50%=實沸點蒸儲參考線50%氏-AF=315.2C-22.3245=292.8755CF6.82%,=122C-134.71C=-12.71CF10%=0CF20%=:205C-189.8C=15

12、.2CF30%=：258C-231.6C=27.2CF40%=:295C-273.4C=21.6CF50%=:323C-315.2C=7.8CF60%=:363C-357C=6CF70%=:399C-398.8C=0.2CF80%=:425c-440.6C=-15.6CF90%=454c-482.4C=-28.4Cc.計算實沸點蒸儲曲線與其參考線的各點溫差Fi%d.求平衡汽化曲線各點溫度由圖7-17下圖查得各儲出百分數(shù)時的溫差比值得:6.82%比值=0.39,10%:匕值=0.38,20%0.33.平衡汽化曲線各點的溫差6.82%T;二-12.71*0.39=-4.956920%T;:15.2

13、*0.36=5.472C40%T;:21.6*0.33=7.128C60%T;:6*0.33=1.98C80%T=-15.6*0.33=-5.148C比值=0.36,其余各點比值都是參考線相應(yīng)各點的溫差Fi%乘以對應(yīng)的比值,平衡汽化曲線各點溫度等于它的參考各點溫度加上相應(yīng)的由此得平衡汽化各點的4ToC10%T=0C30%T=27.2*0.33=8.976C50%T=7.8*0.33=2.574C70%T=0.2*0.33=0.066C90%T=-28.4*0.33=-9.372CT等于實沸點蒸播曲線與其T值，得平衡汽化溫度，見表（出）表出6.82%10%20%30%40%50%60%70%80

14、%90%182c195C225c253c276c295c319C342c361c382c根據(jù)上表繪制原油常壓下的平衡汽化曲線圖，見圖（I）2、根據(jù)已知數(shù)據(jù)計算，查工藝圖表確定產(chǎn)品收率，作出物料平衡、切割點的計算根據(jù)常壓切割以及產(chǎn)品性質(zhì)中的恩氏蒸儲儲出溫度及石油煉制第三版，P201202凡恩氏蒸儲溫度高出圖7-12及圖7-13進行恩氏蒸儲曲線與實沸點蒸儲曲線的轉(zhuǎn)化計算時,246c者，考慮到裂化的影響，須用lgD=0.00852t-1.691進行溫度校正，則校正F12的t=t+D,以汽油分儲為例a.實沸點蒸儲50喊=164+At（查圖7-12）=164-2.75=161.25Cb.用圖7-13查得

15、實沸點蒸儲曲線溫差汽油儲分表（W）曲線線段恩氏蒸儲溫差C實沸點蒸儲溫差C|0%-10%4568.510%-30%274230%-50%142450%-70%1616.970%-90%2531.490%-終儲點56.4則實沸點的30%30%點:=161.25-24;:137.25C10%點:=137.25-24;:95.25C0%點:=95.25-68.5=26.75C70%點:=161.25+16.9=178.15C90%點:=178.15+31.4=209.55C100%點=209.55+6.4=215.95C實沸點范圍：26.75C-215.95C同理可得煤油儲分實沸點范圍：201.8C2

16、70.4C輕柴儲分實沸點范圍：223.1C355.3C重柴儲分實沸點范圍：279.1C405C重油實沸點范圍：314.2C（根據(jù)石油煉制第二版P239圖查得）、由上計算得實沸點切割點，再由圖實沸點蒸儲曲線查各產(chǎn)品儲分收率得下表表（V）產(chǎn)品實沸點切割點C實沸點沸程C收率%密度回,3g/cm恩氏蒸儲溫度體積分數(shù)分數(shù)0%10%30%50%70%90%100%汽油208.8826.75215.952115.60.777975123150164180205210煤油246.75201.8270.47.56.20.8299218223230235240250213輕柴油317.2223.1355.319.

17、516.40.8402245273285292308321重柴油359.6279.140511.59.80.8516296316325336340348重油40.5520.942306、微分分子量的確定汽油微分：斜率S205-123=1.025%8090%留出溫度-10%儲出溫度90-10體積平均沸點tvtv由儲程測定的10%30%50%70%90炬五個儲出溫度計算得到t10+t30+t50+t70+tt123+150+164+180+205644C55根據(jù)周佩正所列得：tme=tv-me,InAme=-1.351810.012800tv0'6667+3.64678S0.3333InA

18、me=2.1066705me=5.81tme=164.45.81=158.59C=431.73K查工藝圖表由r得API=45.6d，J=141.50.7999g/cm345.6+131.5M=184.5+2.295T-0.2332KT+1.329X10-15(KT)2-0.6222pT式中T為平均沸點(K),K為特性因數(shù)，p為20c時的密度5M=184.5+2.295X431.73-0.2332X11.50X431.73+1.329X10X(11.50X431.73)2-0.6222X0.7944X431.73=131.7其他福分同理此上API。時通過P20在煉油工藝計算圖表集上冊，石油加工科

19、學(xué)研究院出版，比重換算圖，其他公式來自于石油煉制工程第三版。、微分的平衡汽化0%勺確定以重柴為例340-316a、按圖7-15換算50%自溫度=0.4C/%恩氏蒸儲10%70%自斜率=由圖查得：平衡汽化50%氏一恩氏蒸儲50%嵐=18.01C則平衡汽化50%嵐=336+18.01=354.01Cb、由圖7-16查得平衡汽化曲線各段溫差（見表V1）則平衡汽化曲線30%=50%-t30%-5。=354.01-5.9=348.11C10%=348.11-5.1=343.01C0%=343.018=335.01C表(VI)曲線線段恩氏蒸儲溫度C平衡汽化溫差c0%-10%20810%-30%95.130

20、%-50%115.9其他福分同理、汽油儲分焦點溫度焦點壓力的確定由S=1.025,API°=45.6查石油儲分臨界壓力圖：壓力=38.0atm查石油儲分臨界溫度圖：溫度=368.4C查石油儲分焦點溫度圖=386.4C查石油儲分焦點壓力圖=45.6atm、油品的相關(guān)性質(zhì)參數(shù)表（口）表（口）油品密度R0,3g/cm比重指數(shù)API°特性因數(shù)K相對分子量M平衡汽化溫度C汽油儲分0.777950.411.73131.6103.4煤油儲分0.829941.211.85174.6218.5輕柴福分0.840238.212.27290.0255.4重柴福分0.851633.412.3035

21、2.5335.01、產(chǎn)品收率和物料平衡下表所列的物料平衡中沒有考慮損失，在實際生產(chǎn)中原油不可能全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，通常在常壓塔的物料平衡計算中（氣體+損失）約占原油的0.5%表皿油品產(chǎn)率處理里或JM體積分數(shù)質(zhì)量分數(shù)104t/aKg/hKmol/h原油100100487608750汽油2115.675.9794963721.60煤油7.56.230.19437743216.17輕柴19.516.478.8799838344.27重柴11.59.847.7359663167.26重油40.552253.243165433、汽提蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱水蒸氣汽提，使用的時溫度420C,壓力0.

22、3Mpa的過熱水蒸氣，參考圖7-52和表7-12,取汽提水蒸氣量如表IX表IX油品質(zhì)量分數(shù)（對油）%Kg/hKmol/h一線煤油31132.2962.91二線輕柴32995.14166.40三線重柴2.81670.5692.81合計12128.85673.834、塔板形式和塔板數(shù)選用浮閥塔板汽油一煤油段煤油一輕柴油段輕柴油一重柴油段重柴油一汽化段塔底汽提段10層（考慮到一線生產(chǎn)航空煤油）9層6層4層6層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41層。5、精儲塔計算草圖將塔體、塔板、進料及產(chǎn)品出口，中段循環(huán)回流位置，汽提返塔位置，塔底汽提點等繪成草圖，如圖（n）,以后的

23、計算結(jié)果如操作條件和物料流量等可以陸續(xù)填入圖中。這樣的計算草圖可使設(shè)計計算對象一目了然，便于分析計算結(jié)果的規(guī)律性，避免漏算重算，容易發(fā)現(xiàn)錯誤，因而是很有用的。6、操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.13Mpa。塔頂采用兩級冷凝冷卻流程。取塔頂空冷器壓力降為0.01Mpa,使用一個管殼式制冷器，殼程壓力降取0.017Mpa,故：塔頂壓力=0.13+0.01+0.017=0.157Mpa（絕）取每層浮閥塔板壓力降為0.5Kpa（4mmHg,則推算得常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下:（單位為Mpa）塔頂壓力：0.157;一線抽出板（第10層）上壓力為：0.162;二線抽出板（第22層）上壓力為：0.168;三線

24、抽出板（第31層）上壓力為：0.172;汽化段壓力（第35層以下）0.174;取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035Mpa,則加熱爐出口壓力=0.174+0.035=0.209Mpa7、汽化段溫度、汽化段中進料的汽化率與過汽化度取過汽化度為進料的2%質(zhì)量分數(shù)）或2.10%（體積分數(shù)），即過汽化量為12175Kg/h。要求進料在汽化段中的汽化率eF為：ef（體積分數(shù)）=（21%+7.5%+19.5%+11.5%+2.10%）=61.6%、汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下單位：Kmol/h汽油煤油輕柴油重柴油過汽化油油氣里合計721.60216.17344.27169.2633.821485.12其中過

25、汽化油的相對分子量取360.還有水蒸氣（3517.1Kmol/h）塔底汽提由此計算得汽化段的油氣分壓為：0.174X1485.12/（351.71+1485.12）=0.141Mpa、汽化段溫度的初步求法汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣分壓0.112Mpa之下汽化61.6%（體積分數(shù)）的溫度，為此需要作出在0.141Mpa下原油平衡汽化曲線。見（原油的實沸點曲線和平衡汽化曲線）中的曲線-4.在不具備原油的臨界參數(shù)和焦點參數(shù)而無法作出原油PTe相圖情況下，曲線-4可用以下的簡化法求定：由（原油實沸點曲線和平衡汽化曲線）圖可得到交點溫度為250C。利用第三章中的煌類與石油窄儲分的蒸汽壓圖，將此點溫度2

26、50c換算為0.141Mpa下的溫度，得23737C。從該交點作垂直于橫坐標的直線A,在A線上找到237.7C之點，過此點作平行于原油常壓平衡汽化曲線-2的線-4,即為原油在0.141Mpa下的平衡汽化曲線。由曲線-4可以查得當(dāng)eF為61.6%（體積分數(shù)）時的溫度為310C,此即欲求的汽化段溫度為tF。此tF時由相平衡關(guān)系求得，還需對它進行校核。、tF的校核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。校核的方法作絕熱閃蒸過程的熱平衡計算以求得爐出口溫度。當(dāng)汽化率eF（體積分數(shù)）=61.6%,tF=310c時，進料在汽化段中的焰hF計算如表（X）。表中各物料的始值可由第三章中介紹的方法

27、和圖表求得。所以：hF=541.68M06與08750=889.82KJ/kg再求出原油在加熱爐出口條件下的烙h。，按前述方法原油在爐出口壓力0.20Mpa之下的平衡汽化曲線（實沸點與平衡汽化曲線圖中的曲線-3）。這里忽略了原油所含水分，若原油含水，則應(yīng)當(dāng)作爐出口處油氣分壓下的平衡汽化曲線。因考慮到生產(chǎn)航空煤油，限定爐出口溫度不超過360c.由曲線-3可讀出在360c時的汽化率e。為58%（體積分數(shù)）。顯然ec<eF,即在爐出口條件下，過汽化油和部分重柴油處于液相。據(jù)此可計算出進料在爐出口條件下的始值he,見表（X）所以：he=583.26X106與08750=958.127KJ/kg校

28、核表明h0略高于hF,所以在設(shè)計的汽化溫度310c之下，既能保證所需的拔出率（體積分數(shù)61.6%）,爐出口溫度也不至于超過允許限度。表（X）油料烙，KJ/kg熱量KJ/h氣相液相汽油1029一1029X94963=97.72X106煤油1016一1016X37743=38.34X106輕柴油1003一1003X99838=100.13X106重柴油992一6992X59663=59.18X10過汽化油991一991X12175=12.06X106重油一740740X316543=234.24X106合計一一541.68M06=Qf進料在爐出口出攜帶的熱量（P=0.209Mpa,t=360C）油

29、料烙，KJ/kg熱量KJ/h氣相氣相汽油1159一1159>94963=110.06X106煤油1150一1150X37743=43.40M06輕柴油1132一1132>99838=113.02X106重柴油氣相部分1128一1128X18723=21.2M06重柴油液相部分一9506950M0940=11.09M0重油一899899X316543=284.51X106合計一一Q=583.26X1068、塔底溫度取塔底溫度比汽化段溫度低7C,即310-7=303C9、塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配、假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度參考同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度如下:塔頂溫度C煤

30、油抽出板（第10層）溫度C輕柴油抽出板（第22層）溫度C重柴油抽出板（第31層）溫度C105170249310、全塔回流熱按上述假設(shè)的溫度條件作全塔熱平衡（見表刈），由此求出全塔回流熱。表（刈）全塔回流熱（入方）物料流率Kg/h密度g/cm3操作條件焰KJ/kg熱量KJ/h壓力Mpa溫度C氣相液相進料608750一0.174310一一541.68X106汽提蒸汽12128.85一0.34203316一40.22X106合計620878.85一一一一一582.89X106（出方）物料流率Kg/h密度g/cm3操作條件焰KJ/kg熱量KJ/h壓力Mpa溫度C氣相液相汽油949630.77790.1

31、57105546一651.85X10煤油377430.82990.162170一40815.40X106輕柴油998380.84020.168240一76876.68X106重柴油596630.85160.172310一79447.37X106重油315430.9420.174320一786248.81X106水蒸汽12128.85一0.1571052700一32.75X106合計620878.85一一一一一472.86X106所以，全塔回流熱Q=(582.89-472.86)X106=110.03x106(KJ/h)、回流方式及回流熱分配塔頂采用二級冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為60Co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2224層）。塔頂回流取熱50%A中段回流取熱20%第二中段回流取熱30%Q=55.01X106KJ/hQC1=22.01M06KJ/hQC2=15.7M06KJ/h10、側(cè)線及塔頂溫度的校核校核應(yīng)自下而上進行、重柴油抽出板（第31層）溫度按圖（