原油常压蒸馏塔设计讲解

1、石油炼制工程课程设计设计题目：5.8Mt/a原油常压蒸馏塔设计学 院：_石油化工学院学生姓名：_马钰、岳炜烨学 号：1210140094、 1210140095专业班级：化学工程与工艺（本）1202指导教师： _刘晓瑞学院2015年12月银川能源学院课程设计评审意见表指导教师评语：第一名小组成员成绩：第二名小组成员成绩：指导教师：年月日答辩小组评语：第一名小组成员成绩：第二名小组成员成绩：评阅人：年月日课程设计总成绩第一名小组成员成绩：第二名成员小组成绩：答辩小组成员签字：年月日课程设计任务书设计题目5.8Mt/a原油常压蒸馏塔设计学生姓名岳炜烨所在学院石油化工学院匸、班三化学工程与工艺120

2、2 （本）班设 计 要 求1、 根据设计要求选择并绘制原油常减压蒸馏装置工艺流程图2、根据设计参数（原油及产品性质、产品收率等）进行全塔的工艺计算并绘制常 压塔的计算草图及全塔的气液相负荷图3、 根据设计参数进行常压塔的尺寸并绘制常压塔设备图4、根据设计参数塔板的水力计算并绘制全塔的塔板负荷性能图（选作）学 生 应 宀 完 成 的 工 作1、 根据设计要求选择并绘制原油常减压蒸馏装置工艺流程图2、根据原料油性质及产品方案确定产品收率，作出物料平衡（列出油品性质）3、确定汽提方式及汽提蒸汽用量，选择塔板类型确定塔板数，画出精馏塔草图4、确定塔各部位压力和加热炉出口压力，确定进料过汽化度及汽化段温

3、度和塔底 温度，假设塔顶及各侧线抽出温度，作全塔热量平衡，确定回流热并分配回流热5、校核各侧线抽出温度、塔顶温度，绘制出全塔的气液相负荷分布图6计算塔径和塔高绘制常压塔设备图7、作塔板水力学核算，绘制出全塔的塔板负荷性能图（选作）参考 文 献徐春明，杨朝合石油炼制工程M.北京:石油工业出版社，2009,4上海化工学院炼油教研组石油炼制设计数据图表集（上下册）M.上海:上海化工学 院,1978工作 计 划第1-2天：查阅文献，收集资料，选择并绘制常减压蒸馏装置工艺流程图进行原油 及油品性质计算和产品收率及物料平衡第3-4天：进行全塔的热量衡算并绘制出精馏塔的计算草图第5-6天：进行塔的温度校核并

4、绘制出全塔的气液相负荷分布图第7-8天：进行塔的尺寸并绘制全塔的设备图及塔板水力计算并绘制塔板负荷性能 图（选作）第9天：整理设计资料，制作PPT,准备答辩第10天：答辩任务下达日期：2015年11月24日任务完成日期：2015年12月3日指导教师（签名）：学生（签名）：5.8Mt/a原油常压蒸馏塔设计摘 要：本次设计主要是针对年处理量5.8 Mt大庆原油的常压蒸馏塔设计。原油 常压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用，在炼厂具有举 足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的分离设备一常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术

5、和管理经验不 断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差 距。关键词：原油；常压蒸馏；塔；物料衡算1设计背景 .11.1选题背景 .11.2设计技术参数 .22设计方案 .42.1设计要求 .42.2设计计划 .43.工艺计算.63.1原油的实沸点切割及产品性质计算 .63.2产品收率和物料平衡 .193.3汽提水蒸汽用量 .203.4塔板型式和塔板数 .203.5操作压力 .213.6汽化段温度 .213.7塔底温度 .243.8塔顶及侧线温度的假设与回流分配 .243.9侧线及塔顶温度核算 .253.10塔顶温度校核 .323.11全塔汽，液相负荷 .32

6、4塔的工艺计算 .444.1塔板工艺计算 .455. 收获与感谢 .486. 参考文献 .487. 附件 .491. 设计背景1.1选题背景石油是一种极其复杂的混合物，而蒸馏是分离液体混合物的典型操作。通过对原油 的提炼，可以得到多种多样的燃料油、润滑油和其他产品，基本途径是：将原油分割为 不同沸程的馏分，然后按照原油的要求，除去这些馏分中的非理想组分。蒸馏正是一种 合适的手段，它能够将液体混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不同二分离为轻重不 同的各种馏分。正因为如此，几乎在所有的炼油厂中，第一加工装置就是蒸馏装置。因 此，原油的蒸馏装置在炼化企业中占有重要的地位，又被称为炼化企业的龙头” 0

7、1.1.11.1.1设计目的及意义为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对大庆原油 进行常压蒸馏设计。设计的基本方案是：初馏塔拔出石脑油，常压塔采取三侧线，常压 塔塔顶生产汽油，三个侧线分别生产煤油，轻柴油，重柴油。设计了一个初馏塔一个常 压塔一段汽化蒸馏装置，一个初馏塔，一个常压塔以及若干台换热器（完善的换热流程 应达到要求：充分利用各种余热；换热器的换热强度较大；原油流动压力降较小。）冷 凝冷却器、机泵等组成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作费 用较少。原油在这样的蒸馏装置下，可以得到350-360C以前的几个馏分，可以用作石脑油、汽油、煤油、轻

8、柴油、重柴油产品，也可分别作为重整化工（如轻油裂解）等装 置的原料。蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业的燃料。在某些特定的情况下也可以作 催化裂化或加氢裂化装置的原料。1.1.21.1.2设计的工艺国内外发展现状据BP公司2011年6月9日在伦敦发布了BP世界能源统计2011。2010年全球 能源消费强劲增长，呈现了自2773年以来最大的增长量，2010年，全球石油产量为8209.5万桶/日（约39.1亿吨），同比增长了 2.2%,即卩181.7万桶/日，欧佩克国家石 油产量增长了 96万桶/日（2.5%），至3432.4万桶/日，非欧佩克国家的石油产量增长 了 1.9%，即86万桶/日。由于海

9、上石油产量增加，中国实现了27.1万桶/日的石油产量 增长，也成为非欧佩克国家中增产石油最多的国家；其次是美国和俄罗斯，分别增加了24.2万桶/日和23.6万桶/日。俄罗斯保持了最大石油生产国的地位，美国本土陆上和墨 西哥湾海上石油产量都有所增加。BP年度统计报告称2009年全球探明石油储量为1.33 万亿（兆）桶，去年全球石油日消費量減减少 120万桶，为1982年以来最大降幅，2009 年全球石油日产量减少200万桶，亦为1982年以来最大降幅。按照目前的生产速度， 全球拥有的石油储量足够开采40年。我国蒸馏装置规模较小大部分装置处理能力为2.5Mt/a,仅有几套加工能力超过4.5Mt/a

10、.我国蒸馏装置的总体技术水平与国外水平相比在处理能力产品质量和拔出率方面存在较大差距。新建较大炼油厂镇海、高桥8Mt/a及大连西太平洋10Mt/a等大型化的 蒸馏装置,其中高桥为润滑油型大型蒸馏装置,拟建的大型蒸馏装置也基本为燃料型。我国蒸馏装置侧线产品分离精度差别较大，如中石化有些炼厂的常顶和常一线能够 脱空,但尚有40%的装置的常顶与常一线恩氏蒸馏馏程重叠超过10C ,最多重叠度达到86C，多数装置常二线与常三线 恩氏蒸馏馏程重叠在15 C以上，实沸点重叠则超出25 C . 润滑油馏分切割也同国外先进水平存在一定差距，主要表现在轻质润滑油馏分的挥发度 及重质润滑油馏分的残炭和安定性等方面存

11、在差距较大。由于原油进入炼油厂后必须首先进入常减压装置进行一次加工，因此炼油厂的加工能力一般用原油常压蒸馏装置的加工能力来表示，因此世界原油加工的能力基本上就是世界常压蒸馏装置的加工能力。1.2设计技术参数1、 处理量：5.8Mt/a2、 开工时间：8000h/a,按开工330d/a计3、 原油性质表1-1大庆原油性质性质大庆原油密度(20C ),g/cm30.858750 C运动粘度，10-6m2/s19.5凝点，C32含蜡量（吸附法）25.1沥青质，%0.1硅胶胶质，%8.9酸值,(KOH)mg/g-残炭，%3.0C86.3H13.5S0.15元素分析，%N-V0.1微量金属Ni2(124

12、.2142+273.15) /0.7401=12.00煤油馏分：已知 d42=0.0.7757 , d15.615.6 = 0.781/3K=1.216 (168.4039+273.15) /0.7806=11.80轻柴馏分：已知 d420=0.7952,d15.615.6 = 0.801/3K=1.216*(221.9064+273.15) /0.8001=12.0 0重柴馏分:已知 d42= 0.8336 ,d15.615.6 = 0.841/3K=1.216 (291.3693+273.15) /0.8385=11.903.1.63.1.6油品的APIAPI 由 API = 141.5/

13、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：AP|. =141.5/0.8001-131.5=45.3重柴油馏分：AP|. =141.5/0.8385-131.5=37.23.1.73.1.7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)/ %01030507090100温度/C86101119130139149162恩氏蒸馏 10% 70% 点斜率=(139-101) /(70-10)=06C /%由图查得：平衡汽化50%点二恩氏蒸馏50%

14、点-9.5C故平衡汽化50%点=130-9.5=120.5C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/C平衡汽化温差/ C0 10 %15510%30%181030%50%11550%70%9270%90%10390 %100%232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= 1155C10%= 115.5-10=105.5C0%= 105.5-5=100.5C70%= 100.5+2=122.5C90%= 122.5+3=125.5C100%= 125.5+2=127.5C煤油馏分：表3-3煤油恩氏蒸馏

15、数据馏出(体积)/%01030507090100温度/C124142155170188210236同前面的步骤：恩氏蒸馏 10% 70%点斜率=(188-142) /(70-10)=0.7C /%同前,查得平衡汽化50%点一恩氏蒸馏50%点=4.5故 平衡汽化50%点=4.5+170=174.5C表3-4平衡汽化曲线各段温差曲线线段恩氏蒸馏温差/ C平衡汽化温差/C0 10%18710%30%13730%50%151250%70%189.570%90%2210.590%100%269.5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=167.5010%= 167.5-7

16、=160.500%= 160.5-12=148.5070%= 174.5+9.5=309090%= 309+10.5=194.50100%= 194.5+9.5=2040轻柴油馏分：表3-5轻柴油恩氏蒸馏数据馏出(体积)/%01030507090100温度/0170205215223233246267同前面的步骤：恩氏蒸馏 10% 70%点斜率=(233-215) /(70-10)=0.40 /%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=223.350表3-6平衡汽化曲线各段温差曲线线段恩氏蒸馏温差/0平衡汽化温差/00 10%3511.510%3

17、0%10530%50%8550%70%10570%90%134.590%100%218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=211.85C10% = 211.85-5=206.85C0% = 206.85-5=201.85C70% = 223.35+5=228.35C90% = 228.35+4.5=232.85C100%= 232.85+8=240.85C重柴馏分：表3-7重柴恩氏蒸馏数据馏出(体积分数)/ %01030507090100温度/C223270284293303321343同前面的步骤：恩氏蒸馏 10% 70%点斜率=(303-2

18、70) /(70-10)=0.5C /%查得 平衡汽化50%点恩氏蒸馏50%点=10故平衡汽化50%点=293+10=303C表3-8平衡汽化曲线各段温差曲线线段恩氏蒸馏温差/C平衡汽化温差/ C0 10 %472210%30%14630%50%9550%70%10570%90%188.590 %100%228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 T10% = 281-6=27500% = 275-5=270070%= 303+5=308090%= 308+8.5=311.50100%= 311.5+8=319.503.1.83.1.8临界温度 石油

19、馏分真临界温度可用下列经验公式计算tc= 85.66+0.9259D-0.3959 W3D2D = 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 = 124.21420, 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 1267.62 =333.40煤油馏分：已算得 tv = 1730, d15.615.6= 0.78D = 0.7806 (1.8 为73+132.0)= 346.1所以 tc =

20、 85.66+0.9259 346.1-0.3959 10-3 346.12=358.70轻柴馏分：已算得 tv = 224.40, 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 10-3 428.7=409.20重柴馏分：已算得 tv = 294.20, d15.615.6= 0.84D = 0.8385 ( 1.8 忽94.2+132.0)= 554.7 所以 tc = 85.66+0.9259 554.7-0.3959 W3 554.72=4774C3.1.93.1.9

21、临界压力石油馏分的真临界压力Pc( MPa)贝冋从其假临界压力Pc 等用下公式求得：lgPc= 0.052321+5.656282lgT/Tc +1.001047lgPc /式中Pc为假临界压力可用下列经验式计算：Pc J 3.195 04 exp (-8.505 0-3TMe-4.8014d+5.7490+l03TMed) XTMe0.81067d4.0846 d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，KTcx临界温度，K且 Tc 仝 17.1 exp (-9.3145 1C-3TMe-0.54444S+6.4791+103TMed)灯Me0.81

22、067d0.5368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 = 1.69MPa3.1.103.1.10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 CSe-90%= 0.6%tc=311.5C可查焦点温度-临界温度=42 C焦点温度=42+311.5=353.53C煤油馏分：已算得 tv =173 CS10-90% =0.85%tc=358.7C焦点温度-临界温度=41 C焦点温度=41+358.7=399.7C轻柴馏分：已算得 tv =224.4CS10-

23、90% =0.51%tc=409.2C焦点温度-临界温度=285C焦点温度=28.5+409.2=4383C重柴馏分：已算得 tv =294.2CS10-90% =0.64%tc=477.4C焦点温度-临界温度=19.5C焦点温度=19.5+477.4=496.9C3.1.113.1.11焦点压力由tv和S10-90%可查图得到焦点压力-临界压力X0.101MPa汽油馏分：焦点压力-临界压力=17.5 %.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 %.101MPa= 1.06MPa焦点压力=1.0605+2.6=3.60MP

24、a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=5X).101MPa= 0.50MPa焦点压力=0.505+1.69=2.10MPa3.1.123.1.12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)/ %01030507090100温度/C86101119130139149162由图查得实沸点s实沸蒸馏50%点-恩氏蒸馏50%点=-3C则实沸点50%点=130-3=132C(2)查工艺图表得实沸点蒸馏曲线各段温差:表3-10实

25、沸点蒸馏曲线各段温曲线线段恩氏蒸馏温差/ C平衡汽化温差/ C50 %70%142070 %90%191590%100%3233（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=152090%= 152+25=1770100%= 177+33=2100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。煤油馏分：（1）已知恩氏蒸馏数据如下：表3-11煤油恩氏蒸馏数据馏出（体积分数）/ %01030507090100温度/0124142155170188210236由图查得实沸点5

26、0% -恩氏蒸馏50%点=0.10则实沸点 50% 点=170+0.1=170.10查工艺图得实沸点蒸馏曲线各段温差：表3-12实沸点蒸馏曲线各段温差曲线线段恩氏蒸馏温差/ 0平衡汽化温差/00 10%264210% 30%101930% 50%91750% 70%9770% 90%141990%100%1922推算得实沸点温度30%= 170.1-17=153.1010%= 153.1-19=134.100%= 134.1-42=92.1070%= 170.1+7=177.1090%= 177.1+19=196.1C100%= 196.1.1+22=218.1C轻柴馏分表3-13轻柴油恩氏蒸

27、馏数据馏出（体积分数）/ %01030507090100温度/C170205215223233246267换算时，凡恩氏蒸馏温度高出246C时，考虑到裂化的影响，须用下式进行温度校正：IgD=0.00852t 1.691式中D温度校正值（加至t上），C表3-14校正后的恩氏蒸馏数据馏出（体积）/%01030507090100温度/C170205215223233246267由图查得实沸点50%-恩氏蒸馏50%点=4C则实沸点50%点=223+4=227C表3-15各实沸点温差曲线线段曲线线段实沸点蒸馏温/C010%11.72310% 30%111930% 50%3.38.750% 70%7.7

28、670% 90%13.41290%100 %9.21730% = 227.-6=221 C10% = 221-19=202C0% = 202-23=179C 70% = 227+12=239C90% = 239+17=256C100% = 256+1 仁267C重柴馏分表3-16重柴恩氏蒸馏数据馏出（体积分数）/ %01030507090100温度/C223270284293303321343根据公式IgD = 0.00852t-1.691校正温度大于246E的值，校正后的恩氏蒸馏数据为:表3-17校正后的恩氏蒸馏数据馏出（体积分数）/ %01030507090100温度/C223270284

29、293303321343由查图得实沸点50%-恩氏蒸馏50%点二85C则实沸点 50%点=293+8.5=301.5C表3-18实沸点蒸馏曲线各段温差曲线线段恩氏蒸馏温差/C实沸点蒸馏温/ C0 10%11.92210%30%3.7730%50%4.91050%70%6.31170%90%8.91290%100 %9.31130% = 301.5-10=291.5C10% = 291.5-7=284.5C 0% = 284.5-22=262.5C70% = 301.5+11=312.5C90% = 312.5+12=324.5C100%= 324.5+8=335.5C3.1.133.1.13相

30、对分子质量 根据经验公式近似地可得：M=42.928exp （2.097 沐0-4T-7.78712d+2.0848 1 区3Td） T1.26007d498308式中T石油馏分的中平均沸点（K）d-为 di5.615.6汽油馏分已算得：T= tMe+273.1 = 124.2142+273.1K-4-3M=42.928exp (2.097 X0 X (124.2142+273.1) -7.78712 0.74010+2.0848 W X(124.2142+273.1) X0.74010) X( 124.2142+273.1) 1.26007X0.740104 98308= 114煤油馏分已算

31、得：T= tMe+273.1 = 168.4039+273.1K,-4-3M=42.928exp (2.097 10 X441.5039-7.78712 0.7806+2.0848 10 X441.5039 区7806)441.50391.26007 X0.78064 98308= 139轻柴馏分已算得：T = tMe+273.1 = 221.9064+273.1= 495.01K,-4-3M=42.928exp (2.097 104 X495.0064-7.78712 0.8001+2.0848 10 3 X495.0064 0.8001) X495.00641.26007 XC.80014

32、.98308= 175重柴馏分已算得：T = tMe+273.1 = 291.3693+273.1= 564.47K-4-3M=42.928exp (2.097 10 X564.4693-7.78712 0.8385+2.0848 10 X564.4693 0.8385)1.260074.98308 小小X564.4693X0.8385= 2313.1.143.1.14实沸点切割温度当产品方案已经确定，同时具备产品的馏分组成和原油的实沸点蒸馏曲线时，可以根据各产品的恩氏蒸馏数据换算得到它们的实沸点蒸馏0%点和100%点，相邻两个产品是互相重叠的，即实沸点蒸馏(t0H-t100L)是负值，通常相

33、邻两个产品的实沸点切割温 度就在这个重叠值的一半之处，因此可取t0H和t100L之间的中点温度作为这两个馏分的切割温度。 汽油馏分已知 t0H = 95.25Ct100L = 166.41 r得切割温度为:95.25+ |( 166.408-95.25) /2 | =130.83C 煤油馏分已知 t0H = 138.00Ct100L = 243.99C得切割温度为:138.001+ |( 243.992-138.001) /2 |= 190.99C 轻柴馏分已知 t0H = 187.27Ct100L= 280.45C得切割温度为:187.27+ | ( 280.4507-187.27) /2

34、|= 233.86C 重柴馏分已知 t0H = 246.77Ct100L= 373.89C得切割温度为:246.7718+ |( 373.8991-246.7718)/2 |= 310.33 将上面所算所有数据制表表3-19各产品物性数据恩氏蒸馏温度厂c产品0 %10%30%50%70%90%100%体积平均沸点tv, c立方平均沸点tcu, C中平均沸点tme , C汽油馏分86101119130139149162127.6126.2124.2煤油馏分124142155170188210236173171.2168.4轻柴馏分170205215223233246267224.4223.022

35、1.9重柴馏分223270284293303321343294.2293.1291.3表.3-20大庆原油常压切割方案平均气化温度/ c产品实沸点沸程/c实沸点切割温度/c0%100 %汽油130.8131100.5113.5煤油95.2166.4191139.5195轻柴138280233201.8240.8重柴246.7373.9310336319.5重油310.3 3-21油品的有关性质参数产品密度,.20/d4比重指数(API )恩氏蒸馏斜率特性因数(K)相对分子量临界温度/ c临界压力 /MPa焦点温度/c焦点压力 /MPa汽油馏分0.735259.690.6012.08114333

36、.393353.534.8煤油馏分0.780649.770.8511.86139358.702.60399.703.7轻柴馏分0.800145.350.5112.02175409.212.09438.392.7重柴馏分0.838537.250.6411.99231477.451.69477.452.23.2产品收率和物料平衡根据前面所得数据绘制原油的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线，已知原油d42=0.8587,开工330天按8000小时计，按实沸点切割温度，可以从原油的实沸点曲线查得 各产品收率如下表表3-22物料平衡产率处理量或产量油品V%m%Wt/at/dkg/hkmol/h原油100100

37、58017575732291汽油5.15.502575831566277煤油6.45.8134103042929309轻柴4.94.5626721332828188重柴6.86.64391181249242213重油76.878.60456138185757263.3汽提水蒸汽用量侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提，使用的是温度420C，压力3.0atm的过热水蒸汽。表3-23汽提水蒸汽用量油品m %kg/hkmol/h一线煤油3128872二线轻柴398555三线重柴2.8137977塔底重油211515640合计151728443.4塔板型式和塔板数选用浮阀塔板参照石油炼制工程选定塔板数

38、如下:汽油-煤油段9层煤油-轻柴油段6层一线抽出板（第9层）上压力:0.177+8 0.0005= 0.18MPa二线抽出板（第18层）上压力:0.177+17 .0005= 0.19MPa三线抽出板（第27层）上压力:0.177+26 .0005= 0.19MPa汽化段压力（第30层下）0.177+29 .0005= 0.19MPa轻柴油-重柴油段 6层 重柴油-汽化段 3层 塔底汽提段 4层考虑采用两个中段回流，每个用 3层换热塔板，共6层，全塔塔板数总计为34层3.5操作压力取塔顶产品罐的压力为0.15MPa,塔顶采用两级冷凝冷却流程，取塔顶空冷凝器的 压力降为O.OIMPa,使用一个管

39、壳式后冷器，壳程压力降取0.02MPa,故塔顶压力二0.15+0.01+0.017= 0.18MPa （绝）取每层浮阀塔板压力降为0.5MPa,则推算得常压塔的各关键部位的压力如下塔顶压力0.18MPa取转油线的压力降为0.04MPa，则 加热炉出口压力=0.192+0.035= 0.23MPa3.6汽化段温度3.6.13.6.1汽化段中进料的汽化率与过汽化度取过汽化度为进料的 2 % （质量分数）或 2.03%（体积分数），即过汽化量为14645.82kg/h要求进料在汽化段中的汽化率eF为：eF （体积分数）=5.1%+6.4%+4.9%+6.8%+2.03%=23.33% 3.6.23.

40、6.2汽化段油气分压表3-24汽化段中各物料的物流（千摩 /时）产品油水蒸气量（kmol /h ）汽油277煤油309轻柴188重柴213过汽化油14646/300=49油气合计1036水蒸汽（塔底汽提）1640由此算得汽化段的油气分压为： 0.192 X036心036+640）=0.12MPa363363汽化段温度的初步求定汽化段温度应该是在汽化段油气在分压0.12MPa之下汽化23.33%（体积分数）的温度，为此需要作出在0.12MPa下原油平衡汽化曲线求法如下：由原油常压下的沸点曲线转化为常压下平衡汽化曲线（2）,得到两条曲线的交点温度为293E，禾U用烃类与石油窄馏分的蒸汽压图将此交点

41、温度转化为0.12MPa下的温度得303E。从该交点作垂直于横坐标的直线 A，在A线上找到得303E之点，过此点 作平行于原油常压平衡汽化曲线运动（2）的曲线（4）,即为原油在0.12MPa下的平衡 汽化曲线（3）o由曲线（4）可以查得，当 即=23.33%（体）时的温度为3544C，它即为欲求的 汽化段温度tf，由tf是由相平衡求得，还需进行核算。3.6.43.6.4 t tF的校核校核的主要目的是看由tF要求的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作绝热闪 蒸过程的热平衡计算以求得炉出口温度。当汽化率eF （体积分数）=23.33%，tF= 354C时，进料在汽化段中的焓hF计算如 下：对于

42、T0 0.8 Pr 1.0勺焓值用下式计算：HL = Ai （T-259.7） +A2 T2- （259.7） 2 +A3 T3- （259.7） 3Ai = 10-3 -1171.26+ （23.722+24.907d5.615.6） K+ （1139.82-46.535K） /d15.615.6A2= 10-6 （ 1.0+0.82463K） （56.086-13.817/di5.615.6）A3= 10-9 ( 1.0+0.82463K) (9.6757-2.3653/砧615.6)式中：HL Tr0.8 Pr106煤油11331133X42929= 48.64 X06轻柴1120112

43、0X32828= 36.77 X06重柴10951095X49242 = 53.92 X06过汽化油11181118X14646= 16.37 X06重油818818X575726 = 470.94 X06合计663 X106则 hF =663 X106/732291 = 905.4 (kJ/kg)再求出原油在加热炉出口条件下的焓h0，按上述方法作出原油在炉出口压力0.23MPa之下的平衡汽化曲线(图中的曲线)，这里忽略了原油中所含的水分。因考虑 到生产航空煤油，限定炉出口温度不超过360 Eo由曲线(3)可读出在360E时的汽化率e0为22.2%(体积分数)。显然ex eF,即在加热炉出口条

44、件下过汽化油和部分重柴油处于液相，据此可算出原油 在炉出口条件下的焓h。处于液相的重柴油的量 23.33% -22.2%-2.03%= 1%表3-26进料在炉出口条件下携带的热量Q ( P=0.23MPa,T=360 C)焓 kJ/kg油料汽相液相热量kJ/h汽油11721172X31566= 37X106煤油11511151X42929= 49.41 X106轻柴11471147X32828= 37.65 X06重汽相部分11301130X42001 = 47.40 X06柴液相部分951951 X7241 = 6.89 X06过汽化油11181118X14646= 16.37 X06重油8

45、29829X575726=477.28X106合计672X106则 ho=672X1O6/732291 = 917.7 （kJ/kg）校核结果表明：ho略高于hF,所以在设计的汽化段温度354C下可以保证所需的拔出率，炉出口温度不超过允许限度3.7塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7C,即354-7= 347E3.8塔顶及侧线温度的假设与回流分配3.8.13.8.1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塔顶温度107 C煤油抽出板（第9层）温度180C轻柴油抽出板（第18层）温度256C重柴油抽出板（第27层）温度315C3.8.23.8.2全塔回流热按上述假设的温度条

46、件作全塔热平衡，由此求出全塔回流热 表3-27全塔回流热物料流率kg/h密度d420操作条件焓，kJ/kg热量kJ/h压力MPa温度C气相液相进料7322910.85870.192350一一663 X106入方汽提蒸气15172一0.3420331650.38 XI06合计747463一一一713.38 M06汽油315660.7401029 X106煤油429290.7806006 X106轻柴328280.80010.185525664521.17 X106重柴492420.83850.1931582040.38 X106重油575726

47、0.86830.192347858442.49 M06水蒸气15172一0.177107270041.02 X106出方合计747463一583.41 M06所以，全塔回流热 Q=Q 入一Q 出(713.38-583.41) 106= 129.97 XI06(kJ/h)3.8.33.8.3回流方式及回流热分配 塔顶采用二级冷凝冷却，塔顶回流温度定为60E，采用两个中段回流，第一个位于煤油 侧线与轻柴油侧线之间（第1113层），第二个位于轻柴油侧线与重柴油侧线之间 （第 2022层）。回流热分配如下：塔顶取热 50%Qco= 129.97 为 06 X50%= 64.99 106kJ/h第一中段

48、回流取热 20% Qd = 129.97 10620%= 25.99 106kJ/h第二中段回流取热 30% QC2= 129.97 X 06 30%= 38.99 106kJ/h3.9侧线及塔顶温度核算3.9.13.9.1重柴油抽出板（第2727层）温度校核如图作第27层以下塔段的热平衡汽油 31566kg/h，水蒸汽 11515kg/h 煤油 42929kg/h轻柴油32828kg/h重柴油 49242kg/h，t = 315 C，P = 0.19 MPa25进料 732291kg/h 热量 663 X 106KJ/h汽提水蒸气11515kg/h表3-28第27层以下塔段热平衡操作条件焓，

49、kJ/kg物料流率kg/h密度d420压力MPa温度C气相液相热量kJ/h进料7322910.85870.19354663 X106汽提蒸气115150.3420331638.20 X06入方内回流L0.81030.19308935935L合计733443+L701.20 X06+935L出方汽油315660.74010.19315108034.09 X106煤油429290.78060.19315105543.39 106轻柴328280.80010.19315103433.94 06重柴492420.83850.1931582040.38 06重油5757260.86830.1923478

50、58493.97 06水蒸气11515一0.19315310735.79 06内回流L0.81030.1931510261026L合计733443+L一683.46 06+1026L由热平衡Q入二Q出，可以求出L即 701.2 106+935L=683.46+1026L内回流 L26=194945kg/h或 194945/282= 691kmol/h重柴油抽出板上方气相总量为：V27=汽油+煤油+轻柴+内回流+塔底水蒸汽=277+309+188+640+691= 2105kmol/h重柴油蒸气（即内回流）分压为：0.19 691/2105=0.06MPa重柴油的平衡汽化温度为C）表3-29重柴

51、油平衡汽化数据0%10 %30%50%223270284293平衡汽化温差C： 5.075查图得，0.06MPa下平衡汽化50%点温度为327C 则有：30% 点=327-5=322C10% 点 322-7=315 C0%点=315-5=310C由上求得的在0.07MPa下重柴油的泡点温度为310C，与原假设的315C很接近, 可认 原假设温度是正确的。3.9.23.9.2轻柴抽出板（第1818层）温度校核表3-30轻柴抽出板上（第18层）热平衡操作条件焓，kJ/kg物料流率kg/h密度d420压力MPa温度C气相液相热量kJ/h进料7322910.85870.192354663 X106气提

52、蒸气128990.3420331642.77 XI06入方内回流L0.79480.1855249769769L42929kg/h合计745190+L705.77 X106+769L汽油315660.74010.185525697630.81 XI06煤油429290.78060.185525690838.98 XI06轻柴328280.80010.185525664921.31 XI06重柴492420.83850.185531581640.18 XI06重油5757260.86830.192347892513.55 X106水蒸气128990.1855256291037.54 XI06内回流

53、L0.79480.1855256896896L二中回流38.99 XI06出方合计745190+L690.24 106+896L由热平衡Q入=Q出，可以求出L即 705.77 10 +769L=690.24+896L内回流 Li7=122283kg/h或 122283/240= 510kmol/hVi8=汽油 + 煤油 + 水蒸汽 + 内回流=510+277+309+717=1813kmol/h轻柴抽出板上轻柴油气分压：0.1855 510/1813=0.05MPa已知轻柴油常压直平衡论化数据为：表3-31轻柴油平衡汽化数据0%10 %30%50%170205215223平衡汽化温差C： 55

54、5查工艺图表，0.05MPa下的平衡汽化50%点为268E由此推算30%点268-5= 263 C10%点263-5= 258 C0%点258-5= 253 C由上求得0.05MPa下的轻柴油泡点温度为253与原假设256E相近可认为原假设温 度是正确的。3.9.33.9.3煤油抽出板（第9 9层）温度的校核汽油 31566kg/h 水蒸汽15172kg/htt表3-32第9层以下塔板热平衡操作条件焓，kJ/kg物料流率kg/h密度d420压力MPa温度C气相液相热量kJ/h进料7322910.85870.192354663 X106气提蒸气151720.3420331650.31 106入方

55、内回流L0.7688180339339L合计743579+L713.31 106+339L汽油315660.7401080 106煤油429290.7806070 106轻柴328280.8001044 106重柴492420.83850.1931582940.82 106重油5757260.86830.192347887510.67 XI06水蒸气151720.181180284243.12 106一中回流25.99 106二段回流38.99 106内回流L0.76880.181180733733L出方合计7435

56、79+L656.55 106+733L由Q入=Q出得713.31 杓6+339L = 656.55 W6+733LL8= 144061kg/h=144061/160=900kom/hV9 =汽油+水蒸汽+内回流=277+843+900=2020kom/h则煤油抽出板上方油气分压：0.181)900/2020=0.08MPa已知煤油常压下平衡汽化数据如下：表3-33煤油平衡汽化数据0%10 %30%50%124142155170平衡汽化温差C： 776.5查工艺图表，0.08MPa下煤油的平衡汽化50%点温度为173C推算其它的温度:30% 点 173-6.5= 1665C10% 点 166.5

57、-7=159.5C0%点 159.5-7= 152.5C由以上求得0.08MPa下的煤油泡点温度为152.5C与原假设180C相对温度接近可 认为原假设温度是正确的。3.10塔顶温度校核塔顶采用冷回流t0 = 60C,其焓值ht0=163.3kJ/kg塔顶温度ti = 107C，回流(汽油)蒸气的焓hti=611kJ/kg故塔顶冷回流量为：L0=Q0/ (hti-ht0) = 64.985 X06/ (611-163.3)= 145153kg/h塔顶油汽量为：汽油+内回流蒸气(145153+31566) /114= 1550.17kmol/h塔顶水蒸气流量：15172/18= 842.9kmo

58、l/h塔顶油气分压为：0.177 X550.17/ (842.9+1550.17)= 0.11MPa塔顶温度应该是汽油在其油气分压下的露点温度。由恩氏蒸馏数据换算得汽油常压 露点温度为108.9C。已知其焦点温度和压力依次为353.53C和4.77MPa,据此可在平衡汽化坐标纸上作出汽化101%点的P-t线,如图示由该相图可读得油气分压为 0.11MPa 时的露点温度为113C。考虑到不凝气的存在，该温度乘以系数0.97,则塔顶温度为113X).97= 110C与假设的107C很接近，故原假设温度正确。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0.177-0.1147= 0.0

59、6MPa相应于此压力的饱和水蒸气温度为 92C，远低于塔顶温度107C，故在塔顶，水蒸 气处于过热状态，不会冷凝。3.11全塔汽，液相负荷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)求出这些部位的气液相负荷，就可做出全塔 的气液相负荷。L29= 14645.82/300=49kmol /hV30=汽油+煤油+柴油+重柴+塔底汽提蒸汽+内回流=277+309+188+213+49+640= 1676kmol/h3.11.13.11.1第2828层塔板上气液相负荷表3-34第28层板以下塔段热平衡操作条件焓值，kJ/kg物料流率k

60、g/h密度d420压力MPa温度C气相液相热量kJ/h进料7322910.85870.192354663X106气提蒸汽115150.3420331638.18 XI06内回流L0.82800.1905299734734L入方合计743806+L701.18 106+734L汽油315660.74010.1905307106333.55 XI06煤油429290.78060.1905307105045.08 XI06轻柴328280.80010.1905307102533.65 XI06重柴492420.83850.1905307101750.08 XI06重油5757260.86830.19