120万ta加氢裂化分馏塔的设计.doc

分类号 单位代码 密 级 学 号 学生毕业设计题 目120万t/a加氢裂化分馏塔的设计作 者院 (系)专 业指导教师答辩日期年 月 日榆 林 学 院毕业设计诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业设计与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日榆林学院本科毕业设计摘 要轻油是重要的燃料油，也是优质的有机化工原料，在世界经济中占有重要地位，同时在各国国民经济和国防建设中的作用也是占据着举足轻重的地位。本课题设计的是120万t/a加氢裂化装置分馏塔选用常压分馏塔。分馏塔的设计主要依据加氢裂化装置产物油实沸点的蒸馏数据以及产品的恩氏蒸馏数据，计算各产品的物料特性，确定切割方案，计算产品收率。设计的主要内容有：塔板形式，塔径，塔板间距，塔高的确定等。最终确定塔板形式浮阀塔，塔径3.2m，塔板间距0.8m，塔高34.63m。设计的基本方案是：分馏塔采用俩侧线，分馏塔塔顶产轻石脑油，俩侧线分别产重石脑油、航煤，塔底产尾油（乙烯原料）。该设计中参数的选取满足相关规定，可以满足在一定生产范围内操作弹性的波动。关键词：轻油；加氢裂化；分馏塔；浮阀板IThe Design of Fractionating tower in 1.2 Million Tons/ Annual of Hydrocracking unitABSTRACTLight oil as an important source of furnace, high-quality organic chemical raw materials, it is not only become more important in the world political and economic, but also used as an important role in the national economy and national defense construction.In the design, normal pressure distillation tower was selected in 1.2million t/a hydrocracker fractiontor units. Engler distillation data of fractionating tower is mainly designed for the distillation data of hydrocracking unit product oil TBP and products, calculation of material properties of the product, determine the cutting scheme, calculation of the yield of the product. The main contents are: the design of tower plate form,the diameter of the colum, tray spacing, height determination. The tower plate type float valve tower was determined ultimately, the tower diamer is 3.2m, plate spacing 0.8m, tower 34.63m. The basic scheme of the design is: the two side of fractionating tower, the fractionator top producing naphtha, two sides are producing heavy naphtha, kerosene,the bottom of the tower of tail oil (ethylene raw material). The design parameters of the selected to meet the relevant provision of, can satisfy the operating flexibility in certain productin range.Key words: light oil; hydrocracking; fractionator; valve tray 目 录摘 要IABSTRACTII1. 绪 论11.1 轻油的概述11.1.1 轻油的用途11.1.2 轻油产品发展现状21.2 分馏塔的概述21.3 产品方案及工艺流程21.3.1 产品方案21.3.2 工艺流程31.4 操作条件的确定41.4.1 操作压力的确定41.4.2 操作温度的确定51.5本课题国内发展现状51.6 课题研究的内容及目的、意义62 工艺计算及说明72.1 设计数据72.1.1 已知数据72.1.2 已知油品性质及实沸点数据72.2 加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏曲线的绘制82.3 加氢裂化分馏塔工艺计算92.3.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算92.3.2 产品的有关数据计算132.3.3 物料衡算152.3.4 确定塔板数172.3.5 操作压力172.3.6 汽化段温度182.3.7 塔底温度232.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配232.3.9 侧线及塔顶温度的校核233 塔的设计及水力学计算273.1 塔板的操作条件273.2 塔板间距初选283.3 塔径初算283.4 浮阀数及开孔率的计算293.5 溢流堰及降液管的决定293.6 水力学计算304 塔的内部工艺结构324.1 板式塔的内部工艺结构324.2 塔高H34结 论35参考文献36致 谢371. 绪 论1.1 轻油的概述轻油一般泛指沸点范围约50350的烃类混合物。在石油炼制工业中，它可以指轻质馏分油，也可以指轻质油产品。前者包括轻石脑油，重石脑油，航煤以及柴油。它们主要来自原油蒸馏、催化裂化、热裂化、石油焦化、加氢裂化以及催化重整等装置；后部分是轻质馏分油是经过精制过程后（有时还需加入添加剂）得到的油品。因为是在高温、高压、富氢条件下进行精制、裂化所得产物，所以它具有低硫，低烯烃，高烷烃的特点，也是理想的燃料油。在煤化工行业，常把煤焦油和煤直接液化，产物中的沸点低于210的轻馏分也称为轻油或轻质油。它是碳氢比比较高的烃类。在国民经济以及国防事业中占有及其重要的地位，并且它也是下游化工产品中的重要化工原料。在石油炼制方面是制造清洁燃料油的主要原料，在石油化工方面是制造乙烯、芳烃、聚酯、合成氨、化肥和制氢的重要原料。1.1.1 轻油的用途轻油作为一种便于存储、运输的清洁能源，已经广泛运用于国民经济的各个领域。 轻油是以VGO（减压蜡油）为原料在高温、高压、富氢的条件下进行裂化、精制的产物。轻油在各个领域内有着广泛的用途。主要有以下俩种产品：(1)直接产品直接产品主要包括轻石脑油、重石脑油、航煤、柴油，它们已不可替代地成为如今交通运输、工业、农业以及国防事业上各种机械的动力源泉。(2)深加工产品是合成纤维（锦纶、涤纶、维尼纶和丙纶等）的原料。锦纶（聚酰胺纤维）也称尼龙，由于尼龙具有很多特性，因此，在汽车材料、电器设备、机械部件、交通器材等方面得到广泛应用。涤纶（聚脂纤维）也叫的确良，具有强度高、耐腐蚀、耐热性好等特点，既是良好的制衣材料，又可做为人造血管和电的绝缘材料。腈纶，成线强度高，可编织各种毛衣等纺织品，其特点松软且具有弹性。丙纶（聚丙稀纤维）、维尼纶（聚乙稀醇纤维）在许多领域也均有广泛用途。主要以轻油为原料制造的合成橡胶，既可以制造汽车、飞机、拖拉机轮胎及一般橡胶产品,也可以制造一些适应特殊需要的橡胶，如耐酸碱腐蚀，耐油性能强的特种橡胶，如氯丁橡胶等。以轻油为原料制造的塑料制品，是市场上最为普遍的商品之一。塑料具有重量轻，强度高，耐磨并具良好的电绝缘性，越来越多的代替金属制品和陶瓷制品。1.1.2 轻油产品发展现状如今轻油产品在国内外是及其短缺的石油产品，因为在原油组分中轻油所占比例是非常小的，虽然在20世纪70年代国内引进扬子、金山、南京茂名四套加氢裂化装置以来陆续新建了多套加氢裂化装置，但是国内当前进行重油裂化的装置还是比较少。经过抚顺石油化工研究院、石油化工科学研究院和其他大专院校的多年研究，在基础理论、催化剂制造和工艺开发等方面取得了非常大的成果。 比如加氢裂化，延迟焦化装置，煤焦油加氢裂化等深加工炼油装置在国内数量是屈指可数的！因此轻油产品及其短缺。1.2 分馏塔的概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程1。目前石油炼厂中应用最多的塔设备是各种分馏塔，也叫精馏塔。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即利用在相同温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作的好坏直接关系到石油化工企业的经济效1。分馏塔是必不可少的设备，它的作用是把含有多种沸点不同的烃类按沸点的高低进行分段或分离。这种分离效率的高低主要由塔身的层数和塔板的结构来决定。1.3 产品方案及工艺流程1.3.1 产品方案确定轻油加工方案是炼油厂设计和生产的首要任务。炼油厂根据加氢裂化装置反应产物油的性质、市场需求、加工技术以及经济效益等方面的综合考虑，进行全面的分析、研究对比，才能制定出合理的加工方案。根据加氢裂化装置反应产物油的特性，本设计产品为化工原料型方案。由于加氢裂化装置反应产物油轻组分含量较高，所以用脱丁烷塔脱除C4以上组分，利用常压分馏塔获得轻石脑油、重石脑油、航煤、柴油以及尾油(乙烯原料)。脱丁烷塔：液化气；加氢裂化分馏塔塔顶：轻石脑油；加氢裂化分馏塔一线：重石脑油油； 加氢裂化分馏塔二线：航空煤油；加氢裂化减压塔塔顶：柴油；加氢裂化减压塔塔底：尾油(乙烯原料)。1.3.2 工艺流程根据加氢裂化装置反应产物油经脱丁烷塔脱除C4以上组分以后由塔底进入加氢裂化分馏塔(或称常压塔，下同)第8层塔板，加氢裂化分馏塔设置42层浮阀塔板。塔顶气相经塔顶空冷与水冷器(从65换热到25)冷凝冷却后进入塔顶回流罐。回流罐的压力通过调节燃料气的进入量或排出量来控制，加氢裂化分馏塔塔顶的操作压力控制在0.060.17MPa（G），回流罐顶压控制排出的燃料气引至塔底加热炉火嘴作燃料。回流罐的液相一部分经塔顶回流泵后，去做加氢裂化分馏塔的顶回流，另一部分液相则经轻石脑油泵升压后，经轻石脑油冷却器冷却送出装置作为轻石脑油产品。重石脑油馏分自加氢裂化分馏塔侧线第31层塔板抽出（130左右），自流入重石脑油汽提塔的第10层塔盘(顶层），重石脑油汽提塔设有10层浮阀塔板，进料流率由重石脑油汽提塔液面来控制。重石脑油汽提塔塔顶油气返回到加氢裂化分馏塔第32层塔板，重石脑油汽提塔的热量由塔底重沸器(从135左右换热到145左右)提供，其热源为来自加氢裂化分馏塔的塔底油。重沸器的供热量由热源的流量来调节，汽提后的重石脑油从重石脑油汽提塔底抽出，由重石脑油泵升压至后，经重石脑油空冷器、重石脑油冷却器冷却后，在流量控制下，送出装置作为重石脑油产品。航煤馏分自加氢裂化分馏塔的第19层抽出（190左右），自流入航煤汽提塔的第10层塔盘（顶层），航煤汽提塔设有10层浮阀塔板，进料流率由加氢裂化分馏塔液面来控制。航煤汽提塔塔顶油气返回到加氢裂化分馏塔第20层塔板，航煤汽提塔的热量由塔底重沸器(从210左右换热到215左右)提供，其热源为来自加氢裂化分馏塔的塔底油。重沸器的供热量由热源的流量来调节。 航煤汽提塔航煤汽提塔的塔底油从航煤汽提塔底抽出（215左右），经泵升压后，经空冷、水冷器冷却后送出装置，作为航煤产品。加氢裂化分馏塔的塔底油(308左右），经泵升压后可以作为减压塔的进料或者经冷却之后直接作为乙烯原料。 图1-1 加氢裂化分馏塔工艺流程简图1.4 操作条件的确定加氢裂化分馏塔操作条件参数的确定主要有以下三个方面：即操作压力、操作温度和塔顶回流量。本节主要确定前两个操作条件。确定操作温度和压力条件的主要手段是热量平衡和气液相平衡计算。1.4.1 操作压力的确定加氢裂化分馏塔的操作压力主要是受制约于塔顶产品在回流罐的温度下塔顶产品的泡点压力。加氢裂化分馏塔顶产品回流罐在0.060.17MPa的压力操作时，加氢裂化分馏塔顶的压力应稍高于产品回流罐的压力2。在确定塔顶产品回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流经空冷器、水冷器以及管道阀门的压降即可以确定塔顶的操作压力。根据经验，通过换热器壳程的压力降一般约为0.2 MPa，使用空冷器时的压降可以稍低些。塔顶操作压力确定之后，塔各部位的操作压力也随之可以确定，因为塔的各部位的操作压力与油气流经塔盘时所造成的压力降有关。本次设计选用浮阀塔板，其压力降在0.4 0.65 kPa2。1.4.2 操作温度的确定确定加氢裂化分馏塔各部位的操作压力后，即可以确定各点的操作温度。因为气相温度是该处的油气分压下的露点温度，而液相温度则是在油气分压下的泡点温度。设计中按塔板上的气、液两相处于相平衡状态计算。（1）汽化段温度汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。在确定汽化段和加热炉出口的操作压力后，而且产品的总收率或加氢裂化分馏塔拔出率，产品的纯度等也已确定，就可以算出汽化段油气分压，于是可以作出进料在常压、在汽化段油气分压下以及加热炉出口压力下的三条平衡汽化曲线，根据预定的汽化段中总气化率eF，查得汽化段温度tF。（2）塔底温度根据经验加氢裂化分馏塔的塔底温度一般比汽化段温度低10 15。（3）侧线温度严格地说，侧线抽出温度应该是未经汽提的侧线产品在该处的油气分压下的泡点温度。然而实际所拥有的数据是经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据，为简化起见，通常都是依据经汽提后的侧线产品在该油气分压下的泡点温度来确定。侧线温度的计算运用假设法。先假设侧线温度tm，作适当的热平衡，求出回流量，验证假设正确。否则，应重新假设，直至达到分离要求精度为止。（4）塔顶温度塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度。加氢裂化分馏塔塔顶不凝气量非常少，可以忽略不计，忽略不凝气量以后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出2%，可将计算结果乘以0.98作为采用的塔顶温度。（5）侧线汽提塔塔底温度当用塔底重沸器汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低10 15，有些也可会更多一些6。1.5本课题国内发展现状加氢裂化是将劣质馏分油轻质化以生产清洁燃料油品的主要技术。随着有关于运输燃料油环境法规的日益严格,加氢裂化技术将成为炼厂满足新产品法规的重要手段之一1。然而我国加氢裂化分馏装置规模较小，大部分装置处理能力为120万t/a，仅有几套装置的加工能力为180万t/a。近年来，我国加氢裂化分馏装置，呈现了规模大型化，原料加工品种多样化生产操作智能化等趋势，技术水平有了较大的提高。作为炼油企业深加工中枢，加氢裂化分馏装置技术水平高低，对全厂产品的质量，产品收率以及经济效益都将有很大影响，这就要求我们积极应用先进技术，继续推动加氢裂化分馏装置技术的进步，促进整体石油深加工水平的不断提高。与国际先进水平相比，我国加氢裂化分馏装置仍然存在较大的差距，主要是装置处理量小，运行负荷低，运行周期较短，关键工艺技术落后，能耗偏高等。1.6 课题研究的内容及目的、意义在石油化工、炼油厂以及各类化工厂中，塔设备的性能对于整个装置的产量、质量、单位能耗以及三废处理和环境保护等各方面都有着重大影响，随着石油化工的迅速发展，塔设备的合理选型及设计将越来越受到关注和重视！本设计主要依据天津石化1#加氢裂化装置的生产方案进行操作弹性计算，依据石油炼制工程了解、掌握塔的物料平衡的计算方法，参考塔的工艺计算中塔的物料平衡计算例题，应用石油化工工艺计算图表等工具书进行塔的物料衡算与热量衡算，依据参考文献确定塔径、塔间距及塔的适宜空塔气速、浮阀开空率等。过该设计，能够将大学所学的知识，在设计中综合的加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高，并且可以使理论知识与实践生产相结合。做到理论指导实践，实践体现理论。 372 工艺计算及说明2.1 设计数据2.1.1 已知数据（1）处理量： 120万吨/年 （2）操作时间： 8400小时/年 2.1.2 已知油品性质及实沸点数据（1）加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏数据如表2-1表2-1 加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏数据 馏分号 产品 沸点范围/ 相对密度/（d420）占加氢裂化装置反应产物油重量/%每馏分总收率脱丁烷塔塔顶液化气303.4%3.4%加氢裂化分馏塔塔顶轻石脑油3090631.0kg/m35.4%8.8%加氢裂化分馏塔侧一重石脑油86170750.5kg/m320.9%29.7%加氢裂化分馏塔侧二航煤154246804.3kg/m321.3%51.0%加氢裂化减压塔塔顶柴油180311822.0kg/m325.2%76.2%加氢裂化减压塔塔底尾油226490830.9kg/m323.8%100%由公式：馏分体积%=馏分的重量%加氢裂化装置反应产物油相对密度d420/馏分油相对密度d420可计算每馏分占加氢裂化装置反应产物油体积%。（2）油品性质数据如表2-2：表2-2 油品性质数据表 项目 相对密度（d420） IBP 恩氏蒸馏/10%30%50%70%90%100%轻石脑油631.0 kg/m3重石脑油750.5 kg/m386100112117128145170航煤804.3 kg/m3154169177191204218246柴油822.0 kg/m3180226247276285297311尾油830.9 kg/m32263303564044454604902.2 加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏曲线的绘制由表2-1相关数据绘制下图：0204060801000100200300400500实沸点温度/馏出体积分数/% 图2-1 加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏曲线（体积分数）始沸点温度/馏出质量分数/% 图2-2 加氢裂化装置反应产物油实沸点蒸馏曲线（质量分数）2.3 加氢裂化分馏塔工艺计算 2.3.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算（1）重石脑油1）由石油化工工艺计算图表3图2.2.2确定50%点实沸点温度，由图查得116.5温度下的恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为0.5，所以有：50%点实沸点温度=116.5+0.5=1172）由石油化工工艺计算图表3图2.2.1查知实沸点曲线温差，结果表如表2-3：表2-3 重石脑油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温度差/实沸点蒸馏温度差/30%50%4550%70%81170%90%131790%100%17.5253）由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度30%点=117-5=112；10%点=112-12=100； 0%点=100-14=86；70%点=117+11=128 ；90%点=128+17=145；100%点=145+25=170 。（2） 航煤1）由石油化工工艺计算图表3图2.2.2确定188.4温度下50%点实沸点温度,由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为2.6有：50%点实沸点温度=188.4+2.6=191表2- 4 航煤恩氏蒸馏温差与实沸点温差2）由石油化工工艺计算图表3图2.2.1查知实沸点曲线温差,结果表如下:曲线线段恩氏蒸馏温度差/实沸点蒸馏温度差/0%10%131510%30%7830%50%121450%70%111370%90%131490%100%19283）由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度30%点=191-14=177 ；10%点=177-8=169 ；0%点=169-15=154 ；70%点=191+13=204；90%点=204+14=218 ；100%点=218+28=246 。（3） 柴油对于恩氏蒸馏温度高出246 者需要考虑裂化影响，进行温度校正，公式如下：lgD=0.00852t-1.691 （式2.1）式中： D温度校正值(加至t上)，； t超过246 的恩氏蒸馏温度，。1）按式(3.1)校正，校正后的柴油恩氏蒸馏温度数据如下：表2-5 校正后的柴油恩氏蒸馏温度馏出体积分数/%01030507090100温度/180226247276285297311 1）由石油化工工艺计算图表3图2.2.2确定50%点实沸点温度,由图查得270.4 温度下恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为5.6，所以有:50%点实沸点温度=270.4+5.6=276 2）由石油化工工艺计算图表3图2.2.1查知实沸点曲线温差，结果表如下：表2-6 柴油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温度差/实沸点蒸馏温度差/0%10%424610%30%172130%50%262950%70%7.6970%90%9.41290%100%10143）由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度30%点=276-29=247 ；10%点=247-21=226 ；0%点=226-46=180 ；70%点=276+9=285；90%点=285+12=297；100%点=297+14=311 。（4）尾油对于恩氏蒸馏温度高出246 者需要考虑裂化影响，进行温度校正，公式如下：lgD=0.00852t-1.691 （式2.1）式中：D温度校正值(加至t上)，； t超过246 的恩氏蒸馏温度，。 1）按式3.1作裂化校正，校正后的尾油恩氏蒸馏温度数据如下：表2-7 校正后的尾油恩氏蒸馏温度馏出体积分数/%01030507090100温度/2263303564044454604902）由石油化工工艺计算图表3图2.2.2确定50%点实沸点温度,由图查得389温度下恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为15 ，所以有：50%点实沸点温度=389+15=404 3）由石油化工工艺计算图表3图2.2.1知实沸点曲线温差,结果表如下：表2-8 尾油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温度差/实沸点蒸馏温度差/0%10%9610410%30%232630%50%444850%70%374170%90%91590%100%24304）由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度30%点=404-48=356 ；10%点=356-26=330； 0%点=330-104=226；70%点=404+41=445 ；90%点=445+15=460 ；100%点=460+30=490 。 表2-9 产品的实沸点蒸馏数据产品初馏点10%30%50%70%90%终馏点轻石脑油重石脑油86100112117128145170航煤154169177191204218246柴油180226247276285297311尾油2263303564044454604902.3.2 产品的有关数据计算（1）体积平均沸点轻石脑油：重石脑油：tv =(t10+t30+t50+t70+t90 )/5=(100+112+117+128+145)/5=120.4 ；航煤：tv =(t10+t30+t50+t70+t90 )/5=(169+177+191+204+218)/5=191.8；柴油：tv =(t10+t30+t50+t70+t90 )/5=(226+247+276+285+297)/5=266.2；尾油：tv =(t10+t30+t50+t70+t90 )/5=(330+356+404+445+460)/5=399 。（2）恩氏蒸馏10%90%馏分的曲线斜率轻石脑油：重石脑油：S=(145-100)/(90-10)=0.56/%；航煤： S=(218-169)/(90-10)=0.61/%；柴油： S=(297-226)/(90-10)=0.89/%；尾油：S=(460-330)/(90-10)=1.63/%。（3）立方平均沸点由石油炼制工程4中公式3-22Tv体积平均沸点；cu立方平均沸点tcu的校正值/ ;S:其馏程的斜率表2-10 产品的立方平均沸点产品立方平均沸点/轻石脑油重石脑油114.4航煤190.6 柴油264.7 尾油396.5（4）中平均沸点由石油炼制工程4中公式3-23tv：体积平均沸点；me中平均沸点的校正值/；S：其馏程的斜率。表2-11 产品的中平均沸点产品中平均沸点/轻石脑油重石脑油117.2航煤188.7柴油264尾油391.3（5）与的换算： 由公式；表2-12 产品的密度换算产品/kg/m3kg/m3/kg/m3轻石脑油631.05.5636.5重石脑油750.54.8755.3航煤804.34.5808.8柴油822.0 4.4826.4尾油830.94.4835.3（6）产品的分子量M，比重指数API，特性因数K分子量M由石油化工工艺计算图表3图 2-1-2查得：比重指数APIo：计算特性因数K： 计算表2-13 产品的分子量M，比重指数API，特性因数K产品分子量比重指数API特性因数K轻石脑油9093.112.17重石脑油15657.211.91航煤17444.511.81柴油24340.611.92尾油32238.911.972.3.3 物料衡算（1）切割点和产品收率的确定 切割点的确定方法以重石脑油和航煤之间的切割点的确定为例，由前面的计算可知：重石脑油的实沸点终馏点是170,航煤的实沸点初馏点是154。 则:重石脑油和航煤之间的切割点=(170+154)/2=162。 在图3-1加氢裂化装置产物油实沸点蒸馏曲线上162处作一水平线交曲线一点，以此点作垂线交横轴体积分数，此点值为29.84%。同理可找出轻石脑油和重石脑油切割点对应的横坐标值为9.89%，由此可确定重石脑油的体积收率为：29.84%-9.89%=19.95%同样的方法在图3-2上确定重石脑油的质量收率为：33.51%-13.52%=19.99% 同理可确定各产品的切割点和收率，结果表如下：表2-14 加氢裂化装置产物油常压切割方案产品实沸点切割点/实沸点沸程/收率/%体积收率质量收率轻石脑油71301305.43.4重石脑油1088617020.915.7航煤16215424621.317.1柴油21318031125.220.7尾油268.522649023.819.8表2-15 加氢裂化装置产物油常压切割方案的附表实沸点切割点/体积分数的横坐标值质量分数的横坐标值轻石脑油712.111.92重石脑油1089.8913.52航煤16229.8433.51柴油21348.1049.81尾油268.564.1263.41（2）物料衡算表表2-16 物料衡算表(开工天数8400小时/年)产品产率/%处理量/产量体积质量t/at/hkmol/h 加氢裂化装置产物油100100120142液化气1.01.51.772.1轻石脑油4.43.44.084.853.33重石脑油18.915.718.8422.3142.95航煤18.817.120.5224.3139.66柴油21.220.724.8529.4120.99尾油35.741.649.9459.1183.54加氢裂化装置产物油的中轻组分含量很多,考虑到轻油较重油的价格高，所以本设计采用脱丁烷塔拔出液化气，加氢裂化分馏塔中塔顶出轻石脑油，分馏塔侧一抽出重石脑油，分馏塔侧二抽出航煤，减压塔塔顶抽出柴油，减压塔塔底抽出尾油作为乙烯原料。加氢裂化装置产物油经脱丁烷塔进入加氢裂化分馏塔中的进料量为118.3t/h加氢裂化装置产物油进入加氢裂化分馏塔部分的物料组成为：轻石脑油3.4%，重石脑油15.7%，航煤17.1%，柴油20.7%，尾油41.6%（各组分均为质量分数）。把加氢裂化装置产物油中的C1C4及其含有的酸性物质HS_，Cl_，含有少量的水除掉，设置脱丁烷塔的目的就是为了提高处理量以及把大量的H2S和C1C4组分除掉以平稳加氢裂化分馏塔的操作。2.3.4 确定塔板数（1）塔板数参考值表表2-17 石油炼制工程4中表7.7加氢裂化分馏塔塔板数国外文献推荐值被分离的馏分推荐板数轻石脑油重石脑油913重石脑油航煤812最低侧线进料813进料塔底7表2-18 石油炼制工程4中表7.8国内某些炼厂加氢裂化分馏塔塔板数被分离的馏分国内炼厂的参考塔板数轻石脑油重石脑油1014重石脑油航煤912最低侧线进料913进料塔底8（2）选取塔板型式和塔板数塔板采用浮阀塔板，参考石油炼制工程4表7.7和表7.8选定塔板数如表3-19：表2-19 塔板数被分离的馏分板数轻石脑油重石脑油11重石脑油航煤12最低侧线进料11进料塔底82.3.5 操作压力取塔顶产品罐压力为0.08MPa。塔顶采用空冷器与水冷器串联冷却流程。取塔顶空冷器压力降为0.02MPa，使用四个并联的管壳式水冷器，壳层压力降取0.017MPa5。故塔顶压力：P顶=0.08+0.02+0.017=0.117 MPa（绝压） 加氢裂化分馏塔采用的各式塔板的压力降大致如下表2：表2-20 各种塔板的压力降塔板型式压力降/kPa泡罩型0.5 0.85浮阀型0.4 0.65筛板型0.25 0.5舌型0.2 0.4金属破沫网型0.1 0.25取每层浮阀塔板压力降为0.45kPa(3.38mmHg)，则推算得常压塔各关键部位的压力如下（单位/MPa）：塔顶压力0.117； 一线抽出板（第11层）上压力0.122； 二线抽出板（第23层）上压力0.127； 进料处压力（第34层下）0.132； 取转油线压力降为0.045 MPa，则加热炉出口压力=0.132+0.045=0.177 MPa。2.3.6 汽化段温度（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2.366t/h(118.32%=2.366)。要求进料在汽化段中的汽化率eF，各馏分的体积分数为： 轻石脑油：12.10%，重石脑油：11.28%，航煤：6.38%，柴油：11.25%，尾油：7.88%。 eF（体积分数）=(12.10+11.28+6.38+11.25+7.88+2.03)=50.92%（2）汽化段油气分压由于该分馏塔没有使用蒸汽气提故，该塔油气分即为塔的操作压力，所以油气分压为：0.132MPa。（3）汽化段温度的初步确定 加氢裂化装置产物油的实沸点蒸馏数据如表2-21：表2-21加氢裂化装置产物油实沸点蒸馏数据馏出（体积分数）/%01030507090100温度/58109158227305380490计算实沸点蒸馏曲线的参考线斜率及其各点温度：按定义，实沸点蒸馏曲线参考线的斜率=（305-109）/(70-10)=3.27由此计算参考线的各点温度：0%点= 109-3.27(10-0)=76.3；30%点=109+3.27(30-10)=174.4；50%点=109+3.27(50-10)=239.8；90%点=109+3.27(90-10)=370.6 ；100%点=109+3.27(100-10)=403.3。计算平衡汽化参考线斜率及其各点温度：由石油炼制工程4图7-17上图，根据实沸点蒸馏曲线10%至70%斜率（3.27/%）查得平衡汽化参考线的斜率为4.25/%。由石油炼制工程4图7-17中图查得F=18.4，故，平衡汽化参考线50%=实沸点蒸馏参考线50%点-F=239.8-18.4=221.4由平衡汽化参考线的50点和斜率可计算得其他各点温度：0%点=221.4-3.25(50-0)= 58.9；10%点=221.4-3.25(50-10)= 91.4；30%点=221.4-3.25(50-30)=156.4；70%点=221.4+3.25(70-50)=286.4；90%点=221.4+3.25(90-50)s=351.4；100%点=221.4+3.25(100-50)=383.9。计算实沸点蒸馏曲线与其参考线的各点温差Fi:F0%=58-76.3=-18.3；F10%=109-109=0；F30%=158-174.4=-16.4 ；F50%=227- 239.8=-12.8；F70%=305-305=0 ；F90%=450-370.6=79.4；F100%=490-403.3=86.7 。求平衡汽化曲线各点温度：由石油炼制工程4图7-17下图查得各馏出百分数时的温差比值，得：0比值=0.25； 10%比值=0.4； 其余各点比值都是0.33。平衡汽化曲线各点与其参考线相应各点的温差T等于实沸点蒸馏曲线与其参考线相应各点的温差Fi乘以对应的比值。由此得平衡汽化各点的T：0%点T=-18.30.25=-4.575 ；10%点T=00.4=0 ；30%点T=-16.40.33=-5.412 ；50%点T=-12.80.33=-4.224 ；70%点T=00.33=0 ；90%点T=79.40.33=26.202 ；100%点T=86.40.33=28.512 。平衡汽化曲线各点温度等于它的参考线各点温度加上相对应的T值，得平衡汽化温度：0%点=58.9-4 .575=54.325；10%点=91.4+0=91.4；30%点=156.4-5.412=150.588；50%点=221.4-4.224=217.176；70%点=286.4+0=286.4；90%点=351.4+26.202=377.602；100%点=383.9+28.512=412.412 。表2-22 加氢裂化装置产物油的平衡汽化曲线与实沸点蒸馏曲线关系表体积分数/%平衡汽化温度/体积分数/%实沸点温度/054.3255.4581091.40013.110930150.58835.315850217.17656.422770286.40075.330590377.60290.8380100412.412100490所以，汽化段温度应该是在气化段油气分压0.132MPa下的汽化43.18%（体积分数）的温度，为此需作出0.132MPa下加氢裂化装置产物油的平衡汽化曲线。在不具备加氢裂化装置产物油的临界参数和焦点参数而无法作出加氢裂化装置产物油的p-T-e相图的情况下，曲线4可用以下简化方法求定：由图3-3可得加氢裂化装置产物油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为267.67 （513.82 ）。利用石油炼制工程4中烃类与石油窄馏分的蒸汽压图，将此交点温度267.67 换算为0.132MPa(1.307atm)下的温度，为280.00 （536 ）。（还需将温度267.67换算为炉口压力0.177MPa(1.752 atm)下的温度，为303.3 （578)，以便画线3。将此交点作垂直于横坐标轴的直线A，在A上找到271.67 点，过此点作平行于常压平衡汽化曲线2的曲线4，即为加氢裂化装置产物油在0.132 MPa下的平衡汽化曲线。由曲线4可以查得为eF=53.19%（体积分数）对应的温度为365，此即为欲求的汽化段进料温度tF。此tF是由相平衡关系求得，还需对它校核。故，由此做出加氢裂化装置常压分馏塔的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线图2-3 加氢裂化装置产物油在常压塔实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线温度体积分数%1-加氢裂化装置产物油在常压下实沸点蒸馏曲线； 2-加氢裂化装置产物油