2500kta常减压装置常压塔设计

2500KT/A常减压装置常压塔设计1前言在石油化学工业领域,塔设备几乎应用于所有的装置中,如原油常减压装置,以及化肥和乙烯裂解装置等。塔器在各种分离过程中对装置的平稳运行、保证产品质量等方面起着重要作用。塔器设备的类型较多,按照两相接触的基本构件可分为2类板式塔和填料塔。统计表明,石油化工企业塔器设备中板式塔占92。,塔内件是以塔板作为两相接触的基本构件。塔板可以分为有降液管和无降液管的2种。在有降液管的塔板上,两相流动方向垂直,属于错流型接触在无降液管的塔板上,两相流动方向互相平行,属逆流型接触。随着科学技术的进步,各种形式的高效塔板不断地被开发出来并应用于石油化学工业领域。本文对炼油工业中常减压装置常压塔进行计算，利用计算数据对装置进行设计。常减压装置是炼油加工的“龙头”，其蒸馏效果对石油产品的质量和收率有重要的影响。由于原油物性参数的改变，装置的操作条件需要不断的进行调整。课题针对大港油田某炼油厂常减压车间2500KT/A常减压蒸馏装置进行研究，并对装置进行设计，为调整操作提供参考。根据大港油田炼油厂常减压装置的流程，本文对常减压装置常压塔进行设计，首先利用原油实沸点蒸馏数据将原油切割为一定数目的虚拟组分，并以此作为常减压装置初馏塔的输入，然后对常压塔进行参数计算。对常压塔的计算结果显示在温度、流量和质量等指标上均与标定值一致，侧线产品的指标基本与实际数据一致在各产品质量指标得到保证的前提下，通过对操作装置进行调整，实现了设计的目标。2选题背景21课题来源题目类型毕业设计。题目来源生产实践。22设计目的与意义221设计目的课题源于大港油田炼油厂2500KT/A常减压装置常压塔的研究。由于原油的重质化以及原油市场的波动导致石油产品价格的变化，装置需要不断的进行调整，大港油田常减压装置就是针对大港原油特性进行设计。因此，通过计算来研究装置的运行情况进而指导生产，并依据市场情况对常减压装置进行设计是十分必要的。常减压装置的设计中，蒸馏过程的生产方案选择是否合理、生产操作是否稳定、产品质量是否良好、流程设备是否先进等，对炼油厂的整个生产过程来说，是一个全局性的问题，它直接影响着各个后续加工过程的处理量、收率和全厂的生产均衡性、能耗及经济效益。因此，在现有常减压蒸馏装置的基础上，如何通过改变设计来使装置达到最优化的研究有着重要的意义。本文的研究目的是在常减压装置工艺研究的基础上，对常减压装置进行计算，得到能够反映常减压装置运行情况的数据。然后选定合适的设计目标和约束空间，对常减压装置进行设计。222设计意义目前，由于我国的原油价格体系与国际接轨，严格的产品规格及环保规定，致使生产操作的成本不断提高、装置的设计日益复杂，石油化工工业面临着极其严峻的挑战。因此，我们必须提高工厂的应变能力，降低生产成本，以保持企业的竞争力。常压塔是炼油加工的“龙头”装置，常减压蒸馏是炼油加工的第一道工序。通过蒸馏可以按产品方案将原油分割成相应的直馏汽油、煤油、喷气燃料、轻柴油、重柴油及各种润滑油馏分等半成品，这些半成品经过适当的精制和调配等，即可成为合格产品。蒸馏过程中，也可以根据不同生产方案分割出二次加工原料，如重整原料、催化裂化原料、加氢裂化原料等。常减压蒸馏的效果决定了石油产品的质量和收率，对炼油厂有着重要的意义。通过对常减压装置进行计算，我们能够从整个系统的角度来分析、判断装置的优劣，并为工厂的技术改造提供依据，找到“瓶颈”部位，还可以计算出各种消除瓶颈的方案；工艺操作规程所规定的变化范围通常较大，生产经常在偏离最佳操作的状态下进行，通过对装置进行设计可以缩小工艺操作参数对最佳操作状态的偏离而获得更高效益；生产装置的经济效益往往因市场价格的波动、各类产品需求量的变化和原料组成及性质的变化、催化剂性能和溶剂性质的改变等各种因素而降低，通过设计可以根据客观环境的变化调整加工方案。塔器设备在炼油工业中占有重要地位，其性能的优劣、技术水平的高低将直接影响产品的产量、质量、回收率，经济效益等各个方面。因此研究和使用新型的塔器设备对于强化气、液两相传质过程以及工业生产具有得要的意义。本课题是针对大港油田某炼油厂常减压车间2500KT/A常压塔蒸馏装置的设计，石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油蒸馏是典型的复杂系蒸馏。在实际的石油蒸馏过程中，不可能按组分要求来分离产品，而且石油产品的使用也不需要提出这样的要求。石油通过常压蒸馏切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等几种产品。因此，石油蒸馏时对分馏精度的要求一般不如化工产品的蒸馏所要求的那样高。常压精馏塔是常减压蒸馏装置的重要组成部分，本文主要是在介绍炼油工业中常压塔的工艺流程的基础上，对常压塔进行设计，其中包括塔板数、塔高、塔径、温度、压力、材质选用、循环方式、塔板类型等各项指标，涉及物料平衡、提取工段、操作条件以及质量指标等，并绘出装置的工艺流程图。23国内外研究现状和发展趋向231石油工业现状极其发展趋势21世纪中国炼油工业将面临发展和风险共存的局面。不断增长的油品需求以及石油化工对原料的需求将决定中国炼油工业在新世纪的发展速度，但是受石油资源等因素的限制也决定了中国炼油工业将同时面临巨大风险。假如说20世纪80、90年代中国炼油工业在含硫原油加工方面有重大发展突破的话，那么21世纪中国炼油的重要发展方向之一就是重质原油加工，在原油加工生产中，生产装置起着举足轻重的作用，而其中的塔器装置，对原油加工的产量和质量发挥着重大作用，因此对塔器装置的设计是非常重要的。如何对塔器装置进行设计才能发挥出其最大性能，是21世纪炼油工业技术发展方向之一。21世纪世界石油产业的特点是1油价处于相对较高的位置。大部分预测认为,正常情况下今后油价将在4565美元/BBL范围内波动,甚至更高,不可能再回到过去2030美元/BBL甚至更低的低油价水平。2原油质量继续变差、变坏。具体表现为原油密度越来越大,残炭和含量硫越来越高,有些原油还含有大量金属,有的含有大量有机酸。3非常规石油如各种稠油、油砂沥青等产量的比例将越来越高。由于原油价格持续走高,一些高成本和非常规石油的开采比例将会增加。如加拿大油砂沥青,地质储量为16300108BBL,技术可采储量为3150108BBL约合500108T,现有技术经济下可开采储量为1740108BBL约合276108T。委内瑞拉的重质原油也有大约500108T的可开采储量。在世界原油总产量中今后重质原油和超重质原油的比例将会达到一个很高的水平。过去,这些超重质原油的储量都没有作为原油储量统计进去,现在已经开始纠正。232塔设备的现状极其发展趋向在石油化工行业里,塔器是重要的单元设备。塔器一般分为板式塔和填料塔。70年代以前,在大型塔器中,板式塔占有绝对优势，而最近20年来对填料塔的开发应用加快了速度。目前,板式塔和填料塔之间出现了相互抗衡的新局面。余国踪等人曾对蒸馏和萃取过程中塔器设备的作用和发展做过精辟分析，指出当前在环境保护和维持正常生态平衡提出更高要求的情况下，塔器设备性能的优劣、技术水平的高低还可能涉及到某些化工工艺能否继续维持下去的问题。另一些研究人员亦对国外化工塔器的现状和应用进行了深人分析。板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但当前工业上的大型蒸馏设备仍以板式塔为主，因为板式塔结构简单、成本低廉、易于放大而且在设计与操作方面已具备了比较成熟的经验。但板式塔与高效规整填料塔相比也有自身的缺点其通量较小、压降较大、效率也较低，所以进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。从1994年和1997年两届德国ACHEMA展览会的情况就可以反映出板式塔的这一发展趋势。当用这些新型高效塔板改造现有的筛板塔或浮阀塔时，无论是从操作性能，还是从改造费用上都显示出广泛的应用前景。233板式塔塔板的发展国外近30年来,塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这3种基本类型而发展的,一些新开发的塔板多数也是这3种塔板的改进型,均具有气相分散的特点。到80年代,节能和满足产品高纯度要求成为主要研究目标之一。因此,相继出现了罩型挡板筛孔塔板和蒸汽对流蒸馏塔板。80年代到90年代国外塔器发展的总要求是节能、高效和优质。我国自60年代起加快了消化吸收步伐,应用了S形塔板、舌型塔板、浮阀塔板和筛孔塔板,并在此基础上紧跟国外发展动向,先后自行开发了浮喷塔板、斜孔塔板、浮舌塔板、旋流塔板和排条阀塔板等。同时,还引进了导向筛板、MD筛板、网孔塔板、新型垂直筛板、角钢塔板和锥心浮阀等。近年来,我国塔器技术有了很大提高,新型塔板的试验引进工作扩展十分活跃，在借鉴国外技术的基础上,开发出了一批新型塔板。如华东化工学院开发的导向浮阀塔板、郑州工学院开发的高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板及石油大学发明的HTVHALFTUBEVALVETRAY船型浮阀塔板等都各有创新,并且大都取得了较好的效益。目前就工业应用而言,仍以筛板和浮阀塔为主，这两种塔板的改进型,工业应用也较成功，如MD塔板和在其基础上改进的DJ型塔板。DJ塔板具有多根悬挂式降液管,相邻两板间的降液管互成90度排列。这种塔板的特点是板间距小、板压降小、通量大、操作稳定、气液分布好且具有再分布能力,尤其适用于处理高液气比操作和加压操作的气液传质过程。主要用于脱除CO的加压水洗和碳丙脱碳等过程。从另一方面讲,新型塔板的应用相对较少。在国2内,对新型垂直筛板的应用研究较多一些,现在已有不少成功应用的实例,且收到了较好的效果。人们期待着结构简单、气液接触好、通量大和效率高的新型塔板出现。今后塔板技术的发展方向,在开发新型板式塔的过程中,以下几方面很值得注意1新型降液管。如KOCHGLITSCH公司的NYE塔板、MAXFRAC塔板、SUPERFRAC塔板SULZER公司的VORTEX塔板浙江工业大学的DJ塔板南京大学的95塔板和混合箱塔板等。这些塔板的降液管都具有液体通过能力强、气液分离效果好、抗液泛能力强等优点。2传质元件小型化。不论是固定阀还是浮阀,传质元件向小型化发展,小的传质元件有利于塔内两相流体的MUPHREE板效率,从而提高塔板的传质效率。3设置液体导流装置。在降液管的入口区设置液体导流装置,气体按一定方向推动液体流动,克服塔板上尤其在塔板弓形区液体返混,提高传质效率,如UCC公司的LINDE筛板。4传质元件复合化。在塔板上设置填料元件,用以充分发挥多种传质元件的作用。例如,浙江工业大学的DJ型塔板设置了薄层规整填料KOCHGLTSCH的SUPERFRAC型塔板设置了小浮阀以及薄层规整填料UOP公司的ECMD、EEMD塔板设置了筛孔或浮阀和薄层规整填料河北工业大学的NVST在垂直罩体的上部设置了规整填料等。5新型无降液管塔板。采用高效传质元件,使气体能以喷射状态与液体接触,取消降液管,如S华北工业大学的NVST塔板等。板式塔作为重要的传质设备之一,可以在各种分离工艺过程中广泛应用,开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔,塔内件始终是板式塔技术的发展方向。3方案论证31方案选择一个炼油生产装置有各种工艺设备（如加热炉、塔、反应器）及机泵等，它们是为完成一定的生产任务按照一定的工艺技术要求和原料的加工流向互相联系在一起，即构成一定的工艺流程。一个工艺装置的好坏不仅取决于各种设备性能，而且与采用的工艺流程合理程度有很大关系。最简单的原油蒸馏方式是一段汽化常压蒸馏工艺流程，所谓一段汽化指的是缘由经过一次的加热汽化冷凝完成了将原油分隔为符合一定要求溜出物的加工过程。原油通过常减压蒸馏，一般可得到350370C以前的几个轻馏分，可用作汽油、煤油（航空或灯用），柴油等产品，也可分别作为重整、化工（如轻油裂解）等装置的原料。其余的塔底重油可作钢铁或其他工业的燃料；在某些特定情况下也可做催化裂化或加氢裂化装置的原料。我国的主要原油轻质馏分含量低，若采用上述工艺流程则有相当数量（2530左右）的350500C中间馏分未能合理利用，它们是很多的二次加工原料，又能从中提取生产国民经济所必需的各种润滑油、蜡、沥青的原料。因此最常采用的是二段汽化（常压蒸馏减压蒸馏）或三段汽化蒸馏（预汽化常压蒸馏减压蒸馏）。国内大型炼油厂的原油蒸馏装置多采用典型的三段汽化常减压蒸馏流程。原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到230240C进初镏塔（又称预汽化塔）。塔顶出轻油馏分或重整原料。塔底为拔头原油经常压炉加热到360370C进入常压分馏塔，塔顶出汽油。侧线自上而下分别出煤油、柴油以及其它油料常压部分大体可以到相当于原油实沸点镏出温度约为360C的产品。它是装置的主塔，主要产品从这里得到，因此其质量和收率在生产控制上都应给与足够的重视。除了用增减回流量及各侧线镏出量以控制塔的各处温度外，通常各侧线处设有汽提塔，用吹入水蒸气或采用“热重沸”（加热油品使之汽化）的方法调节产品质量。常压部分拨出率高低不仅关系到该塔产品质量与收率而且也影响减压部分的负荷以及整个装置生产效率的提高。除塔顶冷回流外，常压塔通常还设置23个中段回流。塔底用水蒸气汽提，塔底重油（或称常压渣油）用泵抽出送减压部分。常压塔底油经减压炉加热到405410C送减压塔。从原油的处理过程来看，上述常减压蒸馏装置分为原油的初馏（预汽化）、常压蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在每一部分都经历一次加热汽化冷凝过程，故称之为“三段汽化”如从过程的原理来看，实际上只是常压蒸馏和减压蒸馏两部分，二常压蒸馏部分可采用单塔（仅用一个常压塔）流程或者用双塔（用初馏塔和常压塔）流程。在炼油厂中。二元蒸馏是罕见的，经常遇到的是多组分混合物的分馏，即多元蒸馏。石油蒸馏是复杂系蒸馏的主要代表，石油蒸馏和简单的二元、多元蒸馏相比有其明显的独特之处。首先，石油作为复杂混合物，其组成迄今无法完全准确测定。因此，它不能应用二元和多元蒸馏的计算方法。其次，石油蒸馏的产品多为石油馏分，而非高纯度的单体烃类产品，故其分馏精度的要求不如一般化工产品的蒸馏那么高。又因，现在大型炼油厂的年处理量动辄以数百万至千万吨计，又要求石油蒸馏塔相应地有巨大的生产能力，因而其技术经济指标更具有突出的意义。再者炼油厂的产品数量上绝大部分是做燃料的，其价格远比通常的化工产品低廉，这就规定炼油厂的生产工艺必须尽可能的降低生产成本。最后然而也是最重要的一点，就是大型石油蒸馏装置中的存油量常以百吨计，很显然，这对生产过程的安全可靠性有着严格的要求。所有这一切为石油蒸馏规定了一系列的特点。石油蒸馏毕竟还是一个蒸馏过程，蒸馏的基本原理和规律对它无例外的适用。因此应该以汽液平衡和蒸馏理论基本规律作指导来分析石油蒸馏过程。32工艺原理大型石油化工企业中的炼油厂蒸馏装置多采用原油常、减压蒸馏工艺流程如下图，此图为常压部分，减压部分已省去因本课题主要是对常压部分即常压塔的设计的研究，故省去了减压部分原油由输油泵1打入换热器2，与蒸馏产品换热得到预热，然后进入脱盐灌3脱去盐和水，再经另一换热器与蒸馏产品换热。在加热炉4升温后进入常压塔蒸馏塔5，塔顶镏出烷烃和低沸程的汽油馏分（亦称为石41C脑油），塔侧由上至下分别引出不同沸程的馏分（煤油、轻柴油、重柴油）。汽提塔7的作用是将各侧线产品中的轻馏分吹出，送回塔5中，以免影响各馏分的性质（如轻柴油的闪点）。常压塔出来的石脑油含有烷烃和环烷烃及少量轻芳烃，10石脑油的沸程小于130C，石脑油是汽油和催化重整的原料，即为重整原油。煤油的沸程130230C，含烃类，煤油做喷气式飞机和拖拉机的燃料。轻柴油沸169C程230320C，含烃类。沸程更高一些的馏分是重柴油，国外称之为瓦斯815油（GASOIL）。塔底流出的常压重油也称为拔顶原油，沸点高于350C，其中大部分是瓦斯油和润滑油的成分，但如果继续在常压下分离，则需要将其加热至400C以上，这会导致重油馏分中大分子化合物发生分解和缩合反应，产生许多气体和焦炭，降低油品产率和质量，结焦堵塞而缩短设备的生产周期。因此需要减压以降低沸点，才能继续进行蒸馏，即减压蒸馏。1输油泵；2换热器；3脱盐灌；4加热炉；5常压蒸馏塔；6储液罐；7汽提塔；8冷凝冷却器33设计方案的确定作为石油炼制工业的主要设备蒸馏塔。蒸馏塔的根本特点是它处理的是一种复杂的混合物石油，生产的也是复杂的混合物各种石油馏分。蒸馏塔的种类很多，其主要有板式塔和填料塔，这里主要介绍板式塔，板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块踏板所组成。而填料塔的结构相对简单一些，其塔体为一圆筒，筒内堆放一定高度的填料。操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒在塔界面上，在填料表面呈膜状流下。对于许多逆流气液接触过程，填料塔和板式塔都可适用。设计者必须根据具体的情况进行选。填料塔和板式塔有许多不同点（1）填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好地润湿，传质效果急剧下降；当液体负荷过大时，则容易产生液泛。设计较好的板式塔，则具有大得多的操作范围。（2）填料塔不宜于处理易聚合或固体悬浮物的无聊，而某些板式塔（如大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效地处理这种物系。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。（3）当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体分布问题而使结构复杂化，板式塔可方便地在塔板上安装冷却管。同理，当有侧线出料时，填料塔也不如板式塔方便。（4）板式塔结构简单,适应性强,造价较低,但其效率较低,压降高,持液量大而填料塔则效率高,压降小,持液量小,但有些填料造价较高,对初始分布敏感,隔一定高度需要装收集分布器装置,中高压操作的传质性能较差。由于常压塔是整个石油加工过程的“龙头”装置,受到的干扰因素较多,因而需要随时调整操作条件以保证装置尽可能处于最优的运行状态。如何选择采用什么类型的常压塔作为石油蒸馏的分馏装置，对炼油厂来说是极其重要的。基于各类塔如浮阀塔，泡罩塔，筛板塔，舌形板，斜孔板等相比之下，浮阀塔具有其独特的优越性浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备改价等方面比泡罩塔更优越。处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加2040，而近似于筛板塔；塔板效率高，比泡罩塔高15左右；压强小；液面梯度小；使用周期长；结构简单，安装容易。根据上述介绍以及石油蒸馏的特点，我们应选用浮阀式板式塔作为石油蒸馏的常压塔比较合理4过程论述原始数据表11大港原油的一般性质名称单位数值名称单位数值密度G/M308896含水14特性因素118初馏点82运动粘度MM/S22064200馏分10凝点20300馏分25含蜡量141NI含量00000185残炭35V含量0000001含硫014CU含量000000076含盐MGNACL/L74灰份0018表12大港原油常压塔分馏产品性质恩氏蒸馏数据产品沸点范围产率W密度20G/CM301030507090100重整原料初130420734258879399106118130航空煤油1302309407909142162180192205228243轻柴油23032013508406225238255262270288312重柴油3203505708450307324329331340359385重油35067209200表13大港原油实沸点蒸馏数据序号馏出温度馏出V序号馏出温度馏出V111323793531334921485581036436683180853113853989423514591239943015256176813419461462832086144605913731827111550071328335303141油品有关性质参数的计算411平均沸点的计算1体积平均沸点TV重整原料CTT6108693875/90750310同理航空煤油1934轻柴油2626；重柴油3366VTVTVT2恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率重整原料斜率S（90馏出温度10馏出温度）/（9010）/3875019/871同理航空煤油/262S轻柴油/3重柴油/47508593质量平均沸点TW根据TW和S，由石油炼制工程图I28查得的校正值T2表14质量平均沸点TW名称TVSTW校正值TWTVTW校正值重整原料10060387511016航空煤油1934082516195轻柴油26260625122638重柴油336604375043374实分子平均沸点TM、立方平均沸点、中平均沸点2求法同3CUTMET名称TVTM校正值TMTCU校正值TCUTMETMTCU/2重整原油10063896812994981航空煤油1934718641719171891轻柴油2626525761226142595重柴油3366323334133563345412比重指数API2水在4时的密度为1000KG/M3,所以常以水作为基准，表示T的油品与4TD4水的密度之比，在数值上等于该液体在T的密度，则有20根据石油炼制工程表I24得比重与的换算值615D204查得各馏分的密度校正值表15比重指数API名称DD615204513/5146DAPI重整原料00049073420004907391599航空煤油00046079090004607955464轻柴油0004308406000430844936重柴油00043084500004308493351重油00038092000003809238217特性因数K和平均相对分子质量M由比重指数API和中平均沸点，根据MET石油炼制工程图I215查得表16特性因数K和平均相对分子质量M名称特性因数K平均相对分子质量M重整原料11998航空煤油118151轻柴油116205重柴油121290重油119413平衡汽化温度2表17重整原料馏分平衡汽化温度馏出体积分数01030507090100恩氏蒸馏温度58879399106118130恩氏蒸馏温差296671212恩氏蒸馏1070点斜率3201/810由石油炼制工程图II132查得平衡汽化50点恩氏蒸馏50点4平衡汽化50点99495由石油炼制工程图II132查得馏出（体积分数）01030507090100平衡汽化温差12033354535平衡汽化温度778992959851031065同理可得其他馏分平衡汽化温度，见下表表18航空煤油馏分平衡汽化温度馏出（体积分数）01030507090100恩氏蒸馏温度142162180192205228243恩氏蒸馏温差201812132315平衡汽化温度811661145平衡汽化温度164517251835189519552065211表19轻柴油馏分平衡汽化温度馏出（体积分数）01030507090100恩氏蒸馏温度225238255262270288312恩氏蒸馏温衡汽化温度451030507510平衡汽化温度251525626626927428152915表110重柴油馏分平衡汽化温度馏出（体积分数）01030507090100恩氏蒸馏温度307324329331340359385恩氏蒸馏温差175291926平衡汽化温度6525148511平衡汽化温度341347535035135536353745414临界温度和临界压力1临界温度2查石油炼制工程图I231，由和，得真临界温度；由D和得假615DWTCTWT临界温度CT表111临界温度名称615D/WT/KCT/CT/MT/KCT重整原料073911016553280968547航空煤油077951956503771864641轻柴油0844926387214482576715重柴油0849333777850533347752临界压力根据石油炼制工程1988版图I228由和查得假临界压力3615DMETCP根据石油炼制工程2000版图312由和/查得真临界压力4CPTCC表112临界压力名称615D/MET/MPAC/C/MPA重整原料0739198131101360航空煤油079951891231014272轻柴油0844925951951008225重柴油084933345151003160415焦点温度和焦点压力1焦点温度2由恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率S和体积平均沸点，根据石油炼制VT工程图II141，查得焦点温度临界温度，从而求得焦点温度。表113焦点温度名称S/VT焦点温度临界温度/焦点温度重整原料03875100635315航空煤油0825193438415轻柴油0625262619467重柴油04375334695142焦点压力2由恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率S和体积平均沸点，根据石油炼制VT工程图II142，查得焦点温度临界温度，从而求得焦点压力。表114焦点压力名称S/VT焦点压力临界压力/MPA焦点压力/MPA重整原料0387510061280101489航空煤油08251934880101361轻柴油06252626440101269重柴油043753346190101179计算结果汇总表115馏分平衡汽化温度表平衡汽化温度/油品01030507090100重整原料778992959851035107航空煤油164517251835189519552065211轻柴油251525626626927428152915重柴油341347535035135536353745重油表116油品的有关性质参数临界参数焦点参数油品密度G/CM3比重指数API特性因数K分子量M温度压力MPA温度压力MPA重整原料073425991199828036315489航空煤油0790946411815137727415361轻柴油0840636011620544822467269重柴油0845035112129050516514179重油09200217119原油0889926811842计算原油平衡蒸发数据具体计算步骤如下421根据给出的原油实沸点蒸馏数据画出原油实沸点蒸馏曲线图见附图1。422根据原油实沸点蒸馏曲线图求得1070各点的原油实沸点蒸馏数据表211070各点的原油实沸点蒸馏数据馏出/V10203040506070温度/200278335386428464497423将上述原油实沸点蒸馏数据换算成平衡汽化数据21由石油炼制工程图II133之上图求得平衡汽化参考线斜率实沸点蒸馏参考线斜率S/954107/249C则平衡汽化参考线斜率S32/2由石油炼制工程图II133之中图求得平衡汽化参考线50点实沸点蒸馏参考线50点200495（5010）398查得实沸点蒸馏参考线50点与平衡汽化参考线50点之差值F226平衡汽化参考线50点实沸点蒸馏参考线50点43756298F3求定平衡汽化参考线其他各点10点375432（5010）247420点375432（5020）279430点375432（5030）311440点375432（5040）343460点375432（6050）407470点375432（7050）43944按石油炼制工程图II133之下图将平衡汽化参考线换算为实际平衡汽化曲线由石油炼制工程图II133之下图查出各馏分百分数的温差比值，分别是10比值03920比值036其余各点比值都是034已知实沸点蒸馏曲线与其参考线的各点温差为IF2003754495（5010）22610F2783754495（5020）51123353754495（5030）586303863754495（5040）6014428375452650F4643754495（6050）39164973754495（7050）22670平衡汽化曲线各点与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度乘以相应的比值。由此得平衡汽化各点的TFX分别是IF10点T2260349020点T51103618430点T58603419940点T60103420450点T52603417960点T39103413370点T22603477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10点24748814256220点2794184297830点3114199331340点3434204363850点3754179393360点4074133420770点4394774471表22原油平衡汽化点平衡汽化/V10203040506070温度/2564297833133638393342074471依据以上各点，将原油的平衡汽化曲线图也绘在附图1上。43确定塔的工艺参数431产品方案及性质表31产品性质恩氏蒸馏数据产品沸点范围产率W密度20G/CM301030507090100重整原料初130420734258879399106118130航空煤油1302309407909142162180192205228243轻柴油23032013508406225238255262270288312重柴油3203505708450307324329331340359385重油35067209200432作出常压塔物料衡算忽略损失1产品产率的体积百分数产品产率的体积百分数（产率I/密度I）/产率I/密度I重整原料054613/725航空煤油89轻柴油2/0重柴油06413/756重油0常压塔的物料平衡表32常压塔的物料平衡产率产量油品VW104T/AT/DKG/HKMOL/H原油10010025075758315657重整原料50421050318213258135航空煤油105942350712129672197轻柴油14213533751022842614208重柴油6057142543181799262重油64367216800509092121212确定原油切割方案按照原油实沸点蒸馏数据切割相应得馏分表33原油切割方案产率产品实沸点切割点实沸点馏程VW重整原料130初1305042航空煤油23013023010594轻柴油320230320145135重柴油3503203506057重油3506436723汽提蒸汽用量2侧线产品及塔底重油都用过热水蒸气汽提，使用的是压力03MPA、温度420的过热水蒸气，参考石油炼制工程表II46的推荐数据，确定汽提水蒸气用量如下表34汽提蒸汽用量油品W（对原油）KG/HKMOL/H一线煤油288308462二线轻柴油2811932663三线重柴油285038280塔底重油2424242357合计677023762433确定塔板型式和塔板数选用浮阀塔板。6参照石油炼制工程表II43和II44选定塔板数如下2重整原料航空煤油段9层航空煤油轻柴油段6层轻柴油重柴油段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。全塔总计34层。434操作压力的确定去塔顶产品罐压力为013MPA。塔顶采用两级冷凝冷却流程。取塔顶空冷器压力降为001MPA，使用一个管壳式后冷器，壳程压力降取0017MPA。故塔顶压力（绝）MPA1570103取每层浮阀塔板压力降为0005MPA,推算常压塔各关键部位压力分别为（单位为MPA）塔顶压力0157一线抽出板（第9层）上压力0161二线抽出板（第18层）上压力01655三线抽出板（第27层）上压力0170汽化段（第30层下）压力0172取转油线压力降为0035MPA，则加热炉出口压力MPA207351720435蒸馏塔计算草图将所需要计算的常压塔塔体、塔板、进料及产品进出口、中段循环回流位置、汽提点、侧线等数据绘成草图，如附图2所示。以后的计算结果（如操作条件、物料流量等）可陆续填入图中。这样的计算草图，可是设计计算对象形象化，便于分析计算结果的规律性，避免重算漏算，容易发现错误，审查时一目了然，因而很有必要。436汽化段计算1汽化段中进料的气化率与过汽化度2参照石油炼制工程表II41，气化度中进料的汽化率与过汽化率取进料的2（重）或203（体），即过气化量HKGHKG/6312/31567要求进料在汽化段中的气化率为FEFE70402汽化段油气分压汽化段中各物料的流量如下（单位KMOL/H）表35侧线物料流量重整原料135航空煤油197轻柴油208重柴油62过汽化油21油气量合计623其中过汽化油的相对分子量取300。塔底汽提蒸汽HKMOL/23618/4所以，汽化段油气分压为MPAHKOLMPA1250/236703汽化段温度的初步求定2汽化段温度应该是在汽化段分压0125MPA以下汽化3773（体积分数）的温度，为此需要做出0125MPA下原油的平衡汽化曲线。在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法做出原油相图的情况下，曲线可以用以下简化法求定由图可以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326,利用石油石油炼制工程图I22将交点温度326换算成0125MPA下的温度346，从该交点作垂直于横坐标的直线，在直线上找到346之点，过这点作平行于原油常压平衡汽化曲线2，即为原油在0125MPA下的平衡汽化曲线。由此线可以查得当为3773（体积分数）时的温度为3502，此即欲求的FE汽化段温度此时由相平衡关系求得，还需对它进行校核。FT4TF的校核2校核的主要目的是看由要求的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作绝FT热闪蒸过程的热平衡计算以求得炉出口温度。当气化率（体积分数）3773，3502时，进料在汽化段中的焓计算FEFTFH如下表36进料带入汽化段的热量6（,）QCT2350MPA172焓KJ/KG油料密度20G/CM3流率KG/H气相液相热量60HKJ/重整原料0734213258114801522航空煤油0790929672112963352轻柴油0840642614111124735重柴油0845017992110621990过汽化油631310461660重油09200205808900718537合计31565730796则进料在气化段中的焓为FHFHKGJKGJ/6975/3156709再求出原油在加热炉出口条件下的焓H0。按前述方法做出原油在炉出口压力0207MPA下的平衡汽化曲线。这里将进料中所含的水分忽略不计。参照表II48，确定炉出口温度为360。则由附图1可读出原油在炉出口处的气化率为2921（体积分数）。显然，（2921）0E0E（3773），可以认为过气化油和部分重柴油在炉出口条件下处于液相。据此FE算出进料在炉出口条件下的焓值H0。见表37表37进料在炉出口处所携带的热量6（）MPACT207,36焓KJ/KG油料流率KG/H气相液相热量61HKJ/重整原料13258118071565航空煤油29672115303421轻柴油42614113814849气相11192113961275重柴油液相68009888672重油212121930319734合计31565731516则进料在路口处所携带的焓值H0为0KGJKGJ/498/31567校核结果表明H0略高于HF，所以在设计的汽化段温度3502之下，既能保证所需的拔出率（体积分数3773），炉出口温度也不至于超过允许温度。437塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7。则塔底温度C3450438塔顶及侧线温度的假设与回流热分配1假设塔顶及各侧线温度4参考同类装置经验数据，假设塔顶及各侧线温度如下表38塔顶及各侧线温度塔顶温度110航空煤油抽出板（第9层）温度160轻柴油抽出板（第18层）温度250重柴油抽出板（第27层）温度3202全塔回流热按上述假设条件做全塔热平衡，见下表，由此求出全塔的回流热表39全塔回流热2操作条件焓KJ/KG物料流率HKG/密度3/CM压力MPA温度气相液相热量610HKJ/进料315657088960172350331731322汽提蒸气677020304202246入方合计322427211033568重整原料132580734201521605984793航空煤油2967207909016125039861183轻柴油17992084060165532062062645重柴油21212108450017034380341446重油67702092000172110877918622水蒸气32242720157269121822出方合计26550所以全塔回流热HKJQ/10571052683663回流方式及回流热分配塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶回流温度设为60，采用两个中段回流，第一个位于航空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），回流热分配如下表310回流方式及回流热分配塔顶回流取热50Q03529106KJ/H第一中段回流取热20QC11411106KJ/H第二中段回流取热30QC22117106KJ/H439侧线及塔顶温度的校核校核应自上而下进行。1重柴油抽出板（第27层）温度按附录图3中隔离体系作第27层以下塔段的热平衡如下表6表311第27层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG物料流率HKG/密度3/CM压力MPA温度气相液相热量610HKJ/进料31565708896017235031322汽提蒸气4242403042033171407入方内回流L08445017308580418041L重整原料1325807342017320108271435航空煤油2967207909017320106063147轻柴油4261408406017320103044391重柴油179920845001732082421483重油212121092000175343891118902水蒸气42424017320311021319出方内回流L084450173201016310163L由热平衡入方热量等于出方热量，则LHKJLHKJ3106/7306184/10293766所以内回流KGGJ95/KMOL2815重柴油抽出板上方气相总量为HKOL/1703409713重柴油（即内回流）蒸汽分压为MPA5由重柴油常压恩氏蒸馏数据换算成0050MPA下的平衡汽化0点温度。可以用石油炼制工程图II131，II132，II143先换算成常压下平衡汽化数据，再换算成0050MPA下的平衡汽化数据2。其结果如下表3120050MPA下的平衡汽化数据项目0103050恩氏蒸馏温度307324329331恩氏蒸馏温差17529平衡汽化温差652514常压平衡汽化温度34134753503510050MPA下平衡汽化温度3203265329331以上求得0050MPA下重柴油的泡点温度为320，等于假设温度，可认为以上原假设温度正确。2轻柴油抽出板（第18层）温度按附录图4中隔离体系作第18层以下塔段的热平衡如下表6。由热平衡LL387410924510963286所以内回流LHKG/537HKMOL/620轻柴油抽出板上方气相总量为L/1428735419735轻柴油蒸气（即内回流）分压为MPA09260表313第18层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG物料流率HKG/密度3/CM压力MPA温度气相液相热量610HKJ/进料31565708896017235031322汽提蒸气4746203042033171574入方内回流L083150165524059045924L重整原料13258073420165525091691216航空煤油29672079090165525090122674轻柴油42614084060165525062162649重柴油1799208450017032082881491出方重油212121092000175343836217738水蒸气4746201655250297561412内回流L083150165525087438743L二段回流2117由轻柴油常压恩氏蒸馏数据换算成0079MPA下的平衡汽化0点温度。可以用石油炼制工程图II131，II132，II143先换算成常压下平衡汽化数据，再换算成0079MPA下的平衡汽化数据2。其结果如下表3140079MPA下的平衡汽化数据项目0103050恩氏蒸馏温度225238255262恩氏蒸馏温差1317712平衡汽化温差45103050常压平衡汽化温度25152562662690079MPA下平衡汽化温度2495254264273以上求得0079MPA下轻柴油的泡点温度为2495，近似假设温度，可认为以上原假设温度正确。3航空煤油抽出板（第9层）温度校核按附录图5中隔离体系作第9层以下塔段的热平衡如下表6。由热平衡LL96017258361023所以内回流HKGL/3806HKMOL/7146航空煤油抽出板上方气相总量为HKOL/124035028753航空煤油蒸气（即内回流）分压为MPA71460表315第9层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG物料流率HKG/密度3/CM压力温度气相液相热量610HKJ/MPA进料31565708896017235031322汽提蒸气5939403042033171970入方内回流L0784601610154536183618L重整原料1325807342016102507101941航空煤油29672079090161025040251194轻柴油42614084060165525062172649重柴油1799208450017032084021512重油212121092000175343852418081水蒸气5939401610250279821662内回流L078460161025069096909L一段回流1411出方二段回流2117由航空煤油常压恩氏蒸馏数据换算成01007MPA下的平衡汽化0点温度。可以用石油炼制工程图II131，II132，II143先换算成常压下平衡汽化数据，再换算成01007MPA下的平衡汽化数据2。其结果如下表31601007MPA下的平衡汽化数据项目0103050恩氏蒸馏温度142162180192恩氏蒸馏温差20181213平衡汽化温差81166常压平衡汽化温度164517251835189501007MPA下平衡汽化温度1595167517851845以上求得01007MPA下航空煤油的泡点温度为1595，近似假设温度，可认为以上计算结果有效，原假设温度正确。4塔顶温度校核塔顶冷回流温度60，其焓值H为1633KJ/KG。塔顶温度110，重整原料的焓值5904KJ/K