100万吨年常压炼油生产工艺设计本科毕业设计

毕业设计题目年产100万吨常压炼油生产工艺设计姓名学号学校东营职业学院系别工业工程系年级完成日期年月日目录1前言12选题背景221研究目的和意义222国内外现状、发展趋势及研究的主攻方向23方案论证431方案选择432工艺原理633设计方案的确定84原油有关性质参数的计算841常压蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换842恩氏蒸馏数据与平衡汽化温度之间的转换1043平均沸点的计算1144比重系数API。1345临界温度和临界压力1446焦点温度145原油常压塔的工艺计算1651产品切割方案及有关性质1652常压塔的物料平衡1653汽提蒸汽用量1754塔板板型和塔板数1755操作压力的确定1856精馏塔计算草图1857全塔汽液相负荷分布图2758浮阀数及排列方式4159塔板流体力验算426塔的机械设计4561按设计压力计算塔体和封头厚度4662自振周期计算4963地震载荷及弯矩计算见表4964风弯矩计算5365各种载荷引起的走向应力5365筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校核5466筒体和去做水压试验校核5567基础环设计5768基础环厚度5869地脚螺栓设计58610常压塔装配图607工艺流程设计6271工艺流程简述6272工艺流程图638总结65参考文献65致谢66诚信声明66附录67100万吨/年常压炼油生产工艺设计1前言石油是极其复杂的化合物。原油是由挥发度不同的多种组分构成的液体混合物目前工业上采用的原油蒸馏技术与普通化工装置中采用的精馏技术不同。要从原油中提炼出多种多样的燃料和润滑油产品，基本的途径是将原油分割成不同沸程的馏分，然后按油品的使用要求，除去这些馏分中的非理想成分，或者经化学转化形成所需要的组分，从而获得一系列的石油产品。基于这个原因，炼油厂必须解决原油的分割和各种石油馏分在加工、精制过程中的分离问题。蒸馏正是一种合适的手前言第1页共67页段。它能将液体混合物按其所含组分的沸点和蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分16。正因为这样，几乎在所有的炼油厂中，原油的第一个加工装置就是蒸馏装置，如常压蒸馏等。所谓原油的一次加工，就是指原油蒸馏。借助蒸馏过程，可以将所处理的原油按所制定的产品方案分割成相应的汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等。这些半成品经过适当的精制和调配便成为合格的产品。在蒸馏装置中，也可以按不同的生产方案，除生产直馏汽油、煤油、柴油馏分外，再分割出一些二次加工过程的原料，如催化裂化原料、加氢裂解原料等等。由于经过蒸馏取得的各种馏分基本上不含胶质、沥青质和其它杂质，故随后的精制过程比较省事，用作二次加工的原料质量也比较高，为原油的深度加工打好基础16。本设计的目的是核算或设计出一套对石油进行初步分离的常压装置。该装置是炼油厂和许多石油化工企业的龙头装置。它的意义在于，通过常压蒸馏对原油的处理，可以按所指定的产品方案将原油分割得到汽油、煤油、轻柴油、重柴油馏分以重油馏分等。可以减少渣油量，提高原油总拔出率。不仅能获得更多的轻质油品，也可为二次加工、三次加工提供更多的原料油。2选题背景21研究目的和意义当今全球的能源危机原油价格飚升的局面严重的冲击着世界范围炼油的石化生产。我国的两大超大型炼油和石化企业（中国石油和中国石化）不仅需要适应这种全球的原油市场形式也必须要应对严重的政策性亏本燃油的升级换代和越来越高的环保要求等巨大的压力节能降能提高经济效益已经成为企业生存发展的重要手段。常压蒸馏作为原油的一次加工装置在原油加工总流程中占有重要的作用近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新装置节能降耗显著产品质量提高。与国外先进水平相比是仍存在较大的差距装置耗能较大分馏和减压拔出深度偏低对含硫原油的适应性较差等。进一步的提高常减压装置的操作水平和运行水平显得日益重要对提高炼油企业的经济效益也具有非常重要的意义。22国内外现状、发展趋势及研究的主攻方向25106T/A常压炼油生产工艺设计第2页共67页国内现状2008年4季度全球金融动荡可能加剧世界经济增速将进一步放缓行业经济运行的外部环境可能继续恶化但石油和化工行业应对风险的能力明显增强。在目前世界经济不太好2008年前三季度我国石油和化工行业经济运行基本保持平稳态势。全行业预计销售收入49万亿元同比的情况下国际原油价格已进入惯性下跌的轨道很可能维持在每桶90美元或以下位置。2008年4季度中国石油和化工行业生产仍将保持较为稳定的增长态势。全行业总产值增速可能减缓全年增幅在28左右；销售收入增长约27；进出口贸易将继续保持较快的增长态势增幅约为35；固定资产投资增幅在27左右；主要化工产品产量增幅在520之间。2008年四季度考虑到国家可能继续加大成品油价格接轨力度预计炼油行业利润全年增长6左右。如果国际油价进入下行轨道炼油行业10月份或能走出困境实现扭亏为盈。当前只要认真落实中央的调控政策采取积极的应对措施我们有理由对前景持审慎乐观。统计显示2008年年底至2009年年初国内将有5400余万吨的新建原油加工能力投产如已投产1000万吨的中石化青岛大炼化以及即将投产的1200万吨的中海油惠州炼厂、中石油1000万吨中石油钦州石化等。保守估计至少将会形成每月200余万吨的汽柴油新增产量而在正常情况下2009年国内汽柴油消费能力不会形成每月200余万吨的新增量。因此汽柴油供不应求的失衡状态将结束并可能形成一段时期供大于求的局面。国际方面2005年以来宣布、并将在未来2至7年内完工的160个炼油厂建设项目中如今只有30个将继续推进。全球逾五分之四炼油厂建设项目面临下马。目前我国已成为世界第三大炼油国我国石化工业将面临不可多得的历史发展机遇振兴石油化工建设支柱产业的初步设想是第一步到2000年原油加工能力超过2亿T/A乙烯生产能力达到500万T/A左右基本形成支柱产业的框架；第二步到2010年原油加工能力达到3亿T/A以上乙烯生产能力达到8001000万T/A使我国石化工业有一个更大的发展在技术上达到世界水平。经过近半个世纪的建设和经营特别是进入80年代以来由于发挥了油化纤的联合优势我国石化工业得到了高速发展为国民经济作出了巨大的贡献。1为市场提供了比较充足的石油和石化产品；选题背景第3页共67页2取得了一批重大科技成果；3石化科研和设计水平有很大提高。我国石化工业在生产和技术上虽然取得了长足的进步但和国民经济的发展需要相比和世界先进水平相比还存在着较大的差距主要表现在8个方面。1产品增长率跟不上需要；2质量品种不能适应国内外市场需要；3加工成本高；4生产装置多数没有达到经济规模；5原料适应能力差；6关键部件可靠性差；7装置加工能力过剩开工率较低；8企业特色不鲜明产品雷同。国民经济的持续、快速、健康发展对石化产品的需求日益增加。可以预计石化工业在本世纪末以至2010年都将保持较快的发展速度。国家已经确定要把石化工业建成为国民经济的支柱产业。当前我国石油化工既有很好的发展机遇也面临着严峻形势的挑战。形势严峻主要表现在两个方面。一是化工产品的价格无论是国内还是国际市场都不象过去那样坚挺呈下滑趋势对企业的销售额和利润影响很大。二是国际间竞争加剧。国外一些大型石化公司在产品上、技术上都纷纷进入我国市场抢占地盘润滑油市场的竞争尤为突出。世界各大石化企业在与我国进行产品竞争的同时还利用名牌、专利等方面的优势正在我国市场上进行知识产权的激烈竞争。过去10年来国外在我国申请的专利已达7万件覆盖了很大的技术领域。世界石油化工科学技术的迅猛发展也对我国现有的一些科技优势构成新的威胁。发展趋势面对有限的能源资源人类应该采用理性的做法。应当将石油加工看作是一个在生产过程当中需要消耗大量能源的加工行业要求我们不断的追求最佳的生产工艺参数、最合理的能源利用和最大的经济效益。我国炼油和石油化学加工技术的研究不25106T/A常压炼油生产工艺设计第4页共67页仅需要继续加大石油和化工高附加值产品生产新工艺路线投入而且要加强现有生产装置操作水平研究力度。从现有的装置和装备两方面着手开展扩能增效、节能降耗、实现安稳长满优生产的挖潜改造的研究工作。原油蒸馏是石油炼厂中能耗最大的装置近年来采用化工系统工程规划方法使热量利用更为合理。此外利用计算机控制加热炉燃烧时的空气用量以及回收利用烟气余热可使装置能耗显著降。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。最简单的原有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。蒸余的塔低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。塔低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）的方法调节产品的质量。常压方案论证第5页共67页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。塔低用水蒸气汽提塔低重油（或称常压渣油）用泵抽出送减压部分。常压塔低油经减压炉加热到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。塔器设备在炼油、化工、制药等过程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。在炼油厂中二元精馏是罕见的经常遇到的是多组分混合物的分馏即多元精馏。石油精馏是复杂系精馏的主要代表石油精馏和简单的二元、多元精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精馏的计算方法。其次石油精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精馏那么高。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要求石油精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显而易见对于生产过程的安全可靠性有着严格的要求。所有这一切为石油精馏规定了一系列的特点。石油精馏毕竟还是一个精馏过程精馏的基本原理和规律对它无列外的适用。因此应该以汽液平衡和精馏理论基本规律作指导来分析石油精馏过程。32工艺原理原油常压精馏塔是常减压蒸馏装置的的重要组成部分在讨论常压精馏塔之前先对减压蒸馏装置的工艺流程作一简要的介绍。所谓工艺流程就是一个生产装置的设备机泵、工艺管线和控制仪表按生产的内在联系而形成的有机组合。有时为了简单25106T/A常压炼油生产工艺设计第6页共67页明了起见在图中只列主要设备、机泵和主要的生产工艺管线这就称为原理流程图。图1是典型的原油常减压蒸馏的原理流程图它是以精馏塔和加热炉为主体而组成的所谓管式蒸馏装置。经过脱盐、脱水的原理由泵输送经一系列换热器与温度较高的蒸馏产品换热再经管式加热炉加热至370C左右此时原油一部分已汽化油气和未汽化的的油一起经过转油线进入一个精馏塔。此塔在接近大气压力之下操作故称常压（精馏）塔相应的加热炉就称为常压（加热）炉。原油在常压塔里进行精馏从塔顶溜出汽油馏分或重整原料油从塔侧煤油和轻、重柴油等侧线馏分。塔底产物称为常压重油一般是原油重沸点高于350C的重组分。图1常压炼油工艺简图前面讨论了精馏过程现在来讨论实现此过程的主要设备精馏塔。石油精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。精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。方案论证第7页共67页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。33设计方案的确定根据上述介绍以及石油精馏的特点我们应选用板式塔作为石油精馏的常压塔比较合理4原油有关性质参数的计算胜利油田原油原始数据见表411表41胜利油田原油的一般性质产品实沸点沸程恩氏蒸馏馏出温度汽油1548密度2001030507090100煤油13162580703734608196109120141轻柴油2209339207994159171179194208225239重柴油2749409308265239258267274283296306重油3125084842893163283413503683760941634441常压蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换这种互换可以利用石油炼制工程中的图110和图111这两张图使用于特性因数K118沸点低于427的油品。换算时凡恩氏蒸馏温度高出246者考虑到裂化的影响须用下式进行温度校正。LOGD0008521436式中D校正值加到T上25106T/A常压炼油生产工艺设计第8页共67页1轻柴油的常压恩氏蒸馏数据见下表42表42轻柴油的常压恩氏蒸馏数据溜出（V）01030507090100温度239258267274283296306由LOGD0008521436得校正恩氏蒸馏数据，见表43表43校正恩氏蒸馏数据溜出（V）01030507090100温度239261227082784288330283142用图110确定实沸点蒸馏50点由查图得到它与恩氏蒸馏50点之差值为124。所以实沸点蒸馏50点27841242908用图111查得实沸点蒸馏曲线各段温差见表44表44实沸点蒸馏曲线温差曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点蒸馏温差010222381030961893050761350709913470901451869010011413由实沸点蒸馏50点（2908）推算出其他各点温度实沸点蒸馏30点290813277810点277818925890点258938220970点2908134304290点30421863228原油有关性质参数的计算第9页共67页100点3228133358同上可以得到其他馏分实沸点蒸馏温度汽油馏分的实沸点蒸馏数据见下表45表45汽油馏分的实沸点蒸馏数据溜出体01030507090100温度11312669012910714582煤油的实沸点蒸馏数据见下表46表46煤油馏分的实沸点蒸馏数据溜出（V）01030507090100温度1295153516951935213723522514重柴油的实沸点蒸馏数据见下表47表47重柴油馏分的实沸点蒸馏数据溜出（V）01030507090100温度23912689297535053717410553042恩氏蒸馏数据与平衡汽化温度之间的转换这类换算可借助与113和114来进行。计算方法与恩氏蒸馏数据与实沸点蒸馏数据换算类似只是换算时要用到恩氏蒸馏曲线1070的斜率。1轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据见下表48表48轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据溜出（V）01030507090100温度239261227082784288330283142按石油炼制工程中的113换算50点温度恩氏蒸馏1070的斜率（28832612）/（7010）045/由图查得25106T/A常压炼油生产工艺设计第10页共67页平衡汽化50点恩氏蒸馏50点95平衡汽化温度50点2784952879由图114查的平衡汽化温差见表49表49平衡汽化温差曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点蒸馏温差010222941030965030507638507099457090145629010011432由50点及各段温差推算平衡汽化曲线的各点温度。30点287938284110点28415027910点279194269770点287945292490点2924622986100点2986323018同上可以计算出其它馏分的平衡汽化温度2汽油的平衡汽化温度见下表410表410汽油的平衡汽化温度溜出体01030507090100温度512624746828895810023煤油的平衡汽化温度见下表411表411煤油的平衡汽化温度原油有关性质参数的计算第11页共67页溜出体01030507090100温度1749179918331911972204420844重柴油的平衡汽化温度见下表412表412重柴油的平衡汽化温度溜出体01030507090100温度358537433835393540034163472743平均沸点的计算（1）体积平均沸点TV汽油TV（608196109126）/59445/90750310T煤油TV（171179194208225）/51954T轻柴油TV（258267274283296）/52756/90750310T重柴油TV（316328341350368）/534285T（2）恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率汽油S（90馏出温度10馏出温度）/（9010）0825同理有煤油S（225171）/（9010）0675轻柴油S（296258）/（9010）0475重柴油S（368316）/（9010）0653立方平均沸点TW根据TW和S由石油炼制工程图27查得的校正值见下表413。表413立方平均沸点名称TVSTC校正值TCTVTC校正值汽油944082522922煤油19540675121942轻柴油27560475082748重柴油3428065113417同上25106T/A常压炼油生产工艺设计第12页共67页4质量平均沸点T见下表414M表414质量平均沸点名称TVSTC校正值TMTVTC校正值汽油944082522966煤油19540675121966轻柴油27560475062762重柴油34280650434325中平均沸点见下表415MET表315中平均沸点名称TVSTC校正值TMETVTC校正值汽油94408255894煤油19540675381917轻柴油27560475182748重柴油34280651634126实分子平均沸点见下表416表416实分子平均沸点名称TVSTC校正值TMTVTC校正值汽油944082572872煤油19540675581896轻柴油27560475382718重柴油34280652834044比重系数API。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4水TD4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见表417表417各馏分的密度校正值名称DD615204513/5146DAPI汽油00055707037000557070927681煤油0079940079494445轻柴油002640826500344原油有关性质参数的计算第13页共67页重柴油00965084140096520182重油0005040941600926632特性因数K和平均相对分子质量M由比重指数API和中平均沸点根据石。MET油炼制工程图I210查得结果见表418表418各馏分比重汽油122795煤油1174152轻柴油1197218重柴油121290重油11945临界温度和临界压力1临界温度1查石油炼制工程图I226由和得真临界温度；由和得假临615DWTCT615DWT界温度见表419CT表419各馏分临界温度名称615D/WT/KCT/MT/KC汽油070927966540872530煤油07949419666541896645轻柴油027627402718730重柴油034328183408122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615DMETCP根据石油炼制工程2000版图312由和/查得真临界压力CPTCC表420临界压力名称615D/MET/MPAC/C/MPA汽油07092789427101360煤油0794941917231014272轻柴油02748197101320525106T/A常压炼油生产工艺设计第14页共67页重柴油0341218100915846焦点温度由恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率S和体积平均沸点根据石油炼制工VT程图II141查得焦点温度临界温度从而求得焦点温度1见表421。表421各馏分焦点温度名称S/VT焦点温度汽油08259443285煤油067519544134轻柴油047527564752重柴油06534285296焦点压力由恩氏蒸馏1090馏分的曲线斜率S和体积平均沸点根据石油炼制工VT程图II142查得焦点温度临界温度从而求得焦点压力1见表422。表422各馏分焦点压力名称S/VT焦点压力临界压力/MPA焦点压力/MPA汽油08259441280101591煤油06751954880101326轻柴油04752756440101217重柴油0653428190101189计算结果汇总见表423和表424表423馏分平衡汽化温度表平衡汽化温度/油品01030507090100汽油51262474682889581002第15页共67页煤油174917991833191197220442084轻柴油2209258927782908304232283358重柴油3585374338353935400341634727重油表424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070375991199526753343285591航空煤油079944641181523834254134326轻柴油0826536011621846161844752217重柴油0848435112129051661625296189重油09416217119原油086022681185原油常压塔的工艺计算可以根据产品的馏分组成和原油的实沸点蒸馏曲线来确定馏分的分割温度。相邻两个产品是相互重叠的即实沸点蒸馏TT是负值。通常相邻两个馏分的切割温H01度就在这个重叠值的一半之处因此可取TT之间的中间温度作为这两个馏分之间的分割温度。由馏分的实沸点曲线可以确定馏分的产率此次设计采用的是胜利油田原油的基本性质按每年开工330天计算不考虑损失。51产品切割方案及有关性质产品的切割方案1表51产品的切割方案收率产品实沸点切割实沸点沸程体积重量汽油154843351煤油145239613162587266725106T/A常压炼油生产工艺设计第16页共67页轻柴油2209339272691重柴油2749409398964重油30163603125715732752常压塔的物料平衡工艺流程设计第17页共67页物料衡算见表5252物料衡算产产量名称VW104T/AT/DKG/HKMOL/H汽油1001002507576煤油4335187726611100117轻柴油72667166950521040139重柴油72691173052421800100重油98964241473030400105汽油715732718314555153汽提蒸汽用量侧线产品及塔底重油都用过热蒸汽汽提使用的是温度420、压力294巴的过热水蒸汽。参考图220和表27取汽提水蒸气量见表53【1】53汽提水蒸汽用量油品（重对油）公斤/时千摩/时一线煤油3631350二线轻柴油3654363三线重柴油28851473塔底重油24627257合计6763375654塔板板型和塔板数选用浮阀塔板1参照石油炼制工程表II43和II44选定塔板数如下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25106T/A常压炼油生产工艺设计第18页共67页塔底汽提段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。55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1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MPA20735172056精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见下图所示。工艺流程设计第19页共67页在以后的计算各个塔板的物热平衡时，计算中都有相应的图形，标注有进料量、各段温度、压力、汽提蒸汽、各侧线产品的产量等相应的物量，以便于计算和核对各量。561汽化段温度1汽化段中进料气化率与过汽化度取过汽化度为进料的2（重）或203（体）即过汽化量为6314公斤/时。要求进料在汽化段中的汽化率E为FE437772982033053F2汽化段油气分压汽化段中各物料的流量如下汽油117千摩/时煤油139轻柴油100重柴油105过汽化油21油气量合计482其中过汽化油的分子量取300。还有水蒸气257千摩/时由此计算得汽化段的油气分压为172482/（482257）112大气压3汽化段温度的初步求定汽化段温度应该是在汽化段油气分压在112大气压之下的企划3053体温度。为此需要作出在112大气压下的原油平衡汽化曲线见图中的曲线4。在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油的PTE相图的情况下曲线4可以用以下的简化方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291。利用烃类与石油的窄馏分的蒸汽图将此交点温度291换25106T/A常压炼油生产工艺设计第20页共67页算为112大气压下的温度得299。从此交点作垂直于横坐标的直线A在A线上找到299之点过此点作平行于原油常压平衡曲线2的线4即原油在112大气压下的平衡曲线。用曲线4可以查得当3053（体）时的温度为3535此即欲求的汽化段温度T。F此T是由相平衡关系求得还需要对它进行校核。4T的校核F校核的主要目的是看由T要求的加F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口温度。图4当气化率为3053（体）T3535时进料在汽化段中的焓值H计算如表。FF汽油在3535时特性因数1227时相对密度为07037时的汽相焓的计算方法如下由石油炼制工程第三版图317中可查得汽油在3535密度为07037时的汽相焓为280KCAL气体的焓对K的校正值为02气体的焓对压力的校正值为可忽略汽油在3535时特性因数1227时相对密度为07037时的汽相焓为H280KCAL11704KJF同理可以计算出原油中其他馏分完全汽化时的焓值见下表54表54进料带入汽化段的热量Q（P172大气压T3535）F焓千摩/时油料汽相液相热量千摩/时汽油1170411704111001299106煤油114061140621040239910轻柴油11301130218002463106重柴油1120112030400340810过汽化油111811186314706106工艺流程设计第21页共67页重油878687862033106合计Q3060410F所以H3060410/9694千焦/公斤F6再求出原油在加热炉出口的条件下的焓H。按前面的方法作出在原油在炉出口压力0207大气压下的平衡曲线3这里忽略了原油中的水分若原油中含有水则应当作炉出口处油气分压下的平衡汽化曲线。应考虑到生产航空煤油限定炉出口温度不超过360曲线3可读在360成都气化率为255体。显然EE,即在炉出口条件下0F过汽化油和部分重油处于液相。重柴油中未汽化的部分为306304009306公斤/时据此可算出进料在炉出口条件下的焓值H。0各馏分在P207大气压T360下的焓值计算方法同上，携带的热量见下表5555进料在大炉出口处携带的热量（P207大气压T360）焓千摩/时油料汽相液相热量千摩/时汽油1191311913111001322106煤油1162116221040244510轻柴油11491149218002502106重柴油114397133210重油907111320910106合计Q3078810F所以H3078810/975千焦/公斤校核结果表明H略高于H所以设计的汽化温度0603535之下既能保证所需的拔出率炉口温度也不至于超多允许限度。562塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7。则塔底温度3535734651假设塔顶及各侧线温度见表5656塔顶及各侧线温度塔顶温度10725106T/A常压炼油生产工艺设计第22页共67页煤油抽出板（第9层）温度180轻柴油抽出板（第18层）温度256重柴油抽出板（第27层）温度3152全塔的热平衡见表5757全塔热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3KPA气相液相热量KJ/H进料08604172353598230604106气提蒸气67633316224310入方合计32405106汽油1110007037157107606673106煤油2104007994161180434791510轻柴油218000862516625663541385106重柴油30400084841703158151247810重油094161753465856919825106水蒸气67631571072700182610出方合计27102106所以全塔的回流热Q（3284727102）1057451066（3）回流方式及回流分配塔顶采用二级冷凝冷却流程塔顶回流温度定为60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）第二个位于轻柴油与重柴油之间（第2022层）。回流分配如下塔顶回流取热50Q287310千焦/时06第一中段回流取热20Q114910千焦/时CI第二段回流热取30Q172410千焦/时2C6（4）侧线及塔顶温度的校核重柴油抽出板（第27层）温度见表58，热平衡图见图1工艺流程设计第23页共67页58第27层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气462729842033161534内回L08461703085794794L合计L32138794L入方汽油11100070371703151071797煤油210400799417031510461263轻柴油218000826517031510371632重柴油304000848417031582422407重油094161723465861929128水蒸气4627170102531072174内回L084617010251025L出方合计L295351025L由热平衡295351025L32138794L所以内回流L公斤/时或/2823996千摩/时重柴油抽出板上方汽相总量为11713910039992571012重柴油蒸汽（即内回流）分压为1703996/101260671大气压由重柴油常压恩氏蒸馏数据换算0671大气压下的平衡汽化0点温度。可以用石油炼25106T/A常压炼油生产工艺设计第24页共67页制工程图124先换算出常压下平衡汽化数据。恩氏蒸馏温度0103050恩氏蒸馏温差289316328341恩氏蒸馏温差271213平衡汽化温差169210常压平衡汽化温度39350671大气压下50点的平衡汽化温度为354所以0671大气压下重柴油的泡点温度为（354161092）3188与原假设315很接近可认为假设温度正确。第18层以下塔段的热平衡见表59，塔平衡图见图259第18层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气547829842033161534内回L08451662476623623L合计L32138L入方汽油111000703716625691961021煤油210400799416625688281858轻柴油2180008265166256636193重柴油304000848417031582422506重油09416172346586191994水蒸气462716625629801378内回L084516625687868786L中回流1724出方合计L工艺流程设计第25页共67页入方合计3219610623L6出方合计303578786L故由热平衡得3219610623L303578786L6L71948KG/H或71948/210342千摩/时轻柴油抽出板上方汽相总量为（117139342257）855轻柴油蒸汽（即内回流）分压为166342/8550661大气压由轻柴油常压恩氏蒸馏数据换算0661大气下平衡汽化0点温度。恩氏蒸馏温度0103050恩氏蒸馏温差239261227082784恩氏蒸馏温差2229676平衡汽化温差945039常压平衡汽化温度2875可以用石油炼制工程图124先换算出常压下平衡汽化数据0661大气压下50点的平衡汽化温度为270所以0661大气压下重柴油的泡点温度为（270943950）2517与原假设256很接近可认为假设温度正确。第9层塔板热平衡见表510，塔热平衡见图3510第9层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气613229842033162033入方内回L0789416117241864186L25106T/A常压炼油生产工艺设计第26页共67页合计L汽油11100070371611809196827煤油210400799416118088281514轻柴油21800082651662566361423重柴油304000848417031582422506重油09416172346586191994水蒸气613216118028191728内回L078941611808786732732L中回流17241149出方合计L入方合计32696104186L6出方合计30811732L由热平衡得32696104186L30811732L6L60147KG/H或60147/146412千摩/时煤油抽出板上方汽相总量为（117139412257）925煤油蒸汽（即内回流）分压为161412/9250717大气压由煤油常压恩氏蒸馏数据换算0717大气压下的平衡汽化0点温度。恩氏蒸馏温度0103050恩氏蒸馏温差159171179194恩氏蒸馏温差12815平衡汽化温差5477常压平衡汽化温度191可以用石油炼制工程图124先换算出常压下平衡汽化数据工艺流程设计第27页共67页0717大气压下50点的平衡汽化温度为189所以0661大气压下重柴油的泡点温度为（1895499）1709与原假设180很接近可认为假设温度正确。塔顶温度校核塔顶冷回流的温度为60其焓值H为1633KJ/KG塔顶温度为107汽油的焓值为H6068KJ/KG，故塔顶冷回流流量为LQ/（HH），L261910/（60681633）59069KG/时6塔顶油汽量为（1110059069）/957386塔顶油汽分压为1573757/（37577386）104大气压由恩氏蒸馏数据换算得汽油常压露点温度为1002已知焦点温度和压力一次为3285和591大气压据此可在平衡汽化坐标纸上做出平衡汽化100点的PT线如附录图1。由该图可读得油汽分压在104大气压的露点温度为1022。这低于塔顶温度108。043大气压的饱和水蒸汽温度为77这低于塔顶温度108故水蒸气处于过热状态不会冷凝。57全塔汽液相负荷分布图选择塔内几个有代表性的部位求出各段汽液相负荷就可以做出全塔汽液相负荷分布图。这里主要计算1、8、9、10、13、17、18、19、22、26、27、30第30层塔板以下热平衡见表511表511第30层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气462429842033161534内回L0910171532488288828L合计入方汽油111000703717153285110881831出方煤油2104007994171532851092229825106T/A常压炼油生产工艺设计第28页共67页轻柴油21800082651715328586191879重柴油3040008484171532858072455重油09416172346586191994水蒸气46273160146内回L084610791079L合计L入方合计32196108828L6出方合计29863101079L故由热平衡得32196108828L29863101079L66LKG/H410KMOL/H液相负荷L/9101306M/H3气相负荷VNRT/P（117139100105410）831（3465273）/（017151000）26114M/H3第1层以下塔段的热平衡见表512512第1层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气613229842033162033内回L0712315711629292929L合计L入方汽油11100070371571166275697煤油21040079941611804435933轻柴油218000826517025665271423重柴油304000848417231582422506重油09416175346586191994水蒸气46271571162702125出方内回L07123157116627627L工艺流程设计第29页共67页中回流11491724合计L入方合计32695102929L6出方合计2962210627L故由热平衡得32695102929L2962210627L66L91979KG/H9681KMOL/H液相负荷L91979/71231306260M/H3气相负荷VNRT/P（37561179681）831（116273）/0157100030075M/H3第8层以下塔段的热平衡见表513513第8层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气676329842033162243内回L078101605162439439L合计L入方汽油1110007037160517457364817煤油21040079941611804477976轻柴油218000826516625665271423重柴油304000848417031582422506重油09416172346586191994水蒸气46272773内回L07810172686686L一回流1149二回流1724出方合计L25106T/A常压炼油生产工艺设计第30页共67页入方合计3290710439L6出方合计304110686L故由热平衡得3290710439L304110686L66LKG/H6645KMOL/H液相负荷L/7811306260M/H3气相负荷VNRT/P（37561176645）831（162273）/（01721000）24320M/H3第10层以下塔段的热平衡见表514514第10层以下塔段的热平衡操作条件焓KJ/KG压力温度物料流率KG/H密度G/CM3大气压气相液相热量、KJ/H106进料10979630662气提蒸气613229842033162033内回L079941615180452452L合计L入方汽油11100070371615188576986855煤油210400799416151885736381549轻柴油218000826516625665271423重柴油304000848417031582422506重油09416172346586191994水蒸气4627161534652801171内回L079941615188574057405L中回流1149172