原油常压塔实用工艺计算

1、设计题目：原油常压塔工艺计算设计任务：根据根底数据，绘制各种曲线根据原料油性质与产品方案确定产品收率作物料平衡根据给定数据进展分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图校核各侧线与塔顶温度设计根底数据：本设计采用某原油问原料进展常压塔工艺计算，原料与产品的根底数据见下表，年开工天数按 8000h计算，侧线产品与塔底重油都使用过热水蒸汽汽提，使用的温度为420C，压力为。原油实沸点蒸馏以与窄馏分性质沸点X 围C占原油m%P0g/cm3特性因数含硫量%凝点C每馏分总收率IBP 122122150150175175200200225225250250275275300300325325350350375375

2、39538395425425450450475项目密度20 C恩氏蒸馏馏出温度C0%10%30%50%70%90%ep汽油75123150164180205210煤油218223230235240250263轻柴油245273285292308321重柴油296316325336340348重油306设计内容：根据根底数据，绘制各种曲线 根据原料油性质与产品方案确定产品收率作物料平衡根据给定数据进展分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线与塔顶温度 主要参考文献：1、林世雄主编，石油炼制工程（第三版），石油工业，2006年;2、李淑培主编，石油加工工艺学第一版，烃加工，1998年；3、侯祥

3、麟，中国炼油技术第一版，某某，1991年。一、生产方案经过计算，此次油品是密度较大的油品，根据经验计算，汽油、煤油、轻柴、重柴的总收率 大于30%，重油是生产优质沥青的好原料，还可以考虑渣油的轻质化， 煤油收率高,适合生产航空煤油，该原油的生产方案是燃料一化型加工方案。二、回流方式确实定本设计的处理量较大，考虑采用塔顶二级冷回流，并采用两个中段回流。三、确定塔板数在原料一定的情况下，塔板的数目越多，精度越好，但压降越大，本钱越高，本设计采用41层塔板。四、塔板形式确实定本设计采用操作弹性大，塔板压降小，造价适中的浮阀塔板。设计说明书：1、根据根底数据绘制各种曲线；2、根据数据，计算并查工艺图表

4、确定产品收率，作物料平衡;3、确定汽提蒸汽用量；4、塔板选型和塔板数确实定；5、确定操作压力；6、确定汽化段温度：、汽化段中进料的汽化率与过汽化度；、汽化段油气分压；、汽化段温度的初步求定；、tF的校核。7、确定塔底温度；8、塔顶与侧线温度的假定与回流热分配：、假设塔顶与各侧线温度；、全塔回流热；、回流方式与回流热分配。9、侧线与塔顶温度的校核；10、精馏塔计算草图。原油常压塔精馏塔工艺计算过程1根据根底数据绘制各种曲线 假设原油=i00g，如此IBP-122V1122-150V2150-175V3175-200V4200-225V5225-250V6250-275V7275-300V8300

5、-325V9325-350V10(11)350-375V11(12)375-395V12(13)395-425V13(14)425-450V14(15)V 总=67.96681450-475cm3进展规一化得：V 15V1% =: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% :=9.44%V15% =:11.31%由上可得绘制实沸点曲线数据:表I温度体积分

6、数温度体积分数122 C%300 C%150 C%325 C%175 C%350 C%200 C18.88%375 C63.17%225 C23.8%395 C68.87%250 C28.85%425 C79.24%275 C33.35%450 C88.68%绘制实沸点蒸馏曲线。见图I查实沸点曲线得以下数据，利用数据求定平衡汽化曲线数据。表.n6.82%10%20%30%40%50%60%70%80%90%122C148C205 C258 C295 C323 C363 C399 C425 C454 Ca.计算实沸点曲线的参考线的斜率与其各点温度由石油炼制工程第三版，图7-17，根据实沸点蒸馏曲

7、线10%至70%点得实沸点蒸馏曲线参考点斜率=(399-148)/(70-10) = C /%，由此计算参考线的各点温度:丨=C 20-10= C30-10= C 40-10= C50-10= C 60-10= 357 C70-10= C 80-10= C90-10= Cb.计算平衡汽化参考线斜率与各点温度用石油炼制工程第三版 7-17上图，根据实沸点蒸馏曲线 10%至70%斜率C /%查得平衡 汽化参考线的斜率为C /%，用图7-17中图查得，故平衡汽化参考线 50% =实沸点蒸馏 参考线50%点-ACC由平衡汽化参考线的50%点和斜率可计算得其他各点温度6.82% =C=C10% :=C5

8、0-10=C20% :=C50-20=C30%:=C50-30=C40%:=C50-40=C60% :=C60-50=C70%:=C70-50=C80% :=C80-50=C90%:=C90-50=CC.计算实沸点蒸馏曲线与其参考线的各点温差厶Fi% F6.82%=122C - C =F10% = 0 C F20%=205C - C=F30% = 258 C -C :=C F40%=295C - C=F50% = 323 C -C :=C F60%= 363 C - 357 C = 6 CA F70% = 399 C - C = C F80%= 425 C - C = CA F90% = 45

9、4 C - C = Cd.求平衡汽化曲线各点温度由图7-17如下图查得各馏出百分数时的温差比值得：6.82%比值，10%比值，20%比值，其余各点比值都是 0.33.平衡汽化曲线各点的温差T等于实沸点蒸馏曲线与其参考线相应各点的温差厶Fi%乘以对应的比值，由此得平衡汽化各点的T。6.82% T :=-12.71 * 0.39 = C10% T=0 C20% T =15.2 * 0.36 =C30% T = 27.2 *0.33 =:C40% T =21.6 * 0.33 =C50% T = 7.8 * 0.33 =C60% T =6 * 0.33 = C70% T=0.2 *0.33 = C8

10、0% T =-15.6 * 0.33 =C90% T = -28.4 * 0.33 =C平衡汽化曲线各点温度等于它的参考各点温度加上相应的厶T值，得平衡汽化温度，见表川表川6.82%10%20%30%40%50%60%70%80%90%182C195C225 C253 C276 C295 C319C342 C361 C382 C根据上表绘制原油常压下的平衡汽化曲线图，见图I。2、根据数据计算，查工艺图表确定产品收率，作出物料平衡、切割点的计算根据常压切割以与产品性质中的恩氏蒸馏馏出温度与石油炼制第三版，P201202图7-12与图7-13进展恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线的转化计算时，凡恩氏蒸馏

11、温度高出246C者，考虑到裂化的影响，须用进展温度校正，如此校正F12的t = t + D，以汽油分馏为例a. 实沸点蒸馏 50%点=164 + t查图 7-12= 164 -2.75 = Cb. 用图7-13查得实沸点蒸馏曲线温差汽油馏分表W曲线线段恩氏蒸馏温差C实沸点蒸馏温差C0% -10%4510% -30%274230% -50%142450% -70%1670% -90%2590% 终馏点5如此实沸点的 30%点30% 点=161.25 -24 =C10% 点=137.25 -24 =C0%点=95.25 -68.5 =C70% 点=161.25 + 16.9=C90% 点=178.

12、15 + 31.4=C100% 点=209.55 + 6.4=C实沸点X围CC同理可得煤油馏分实沸点X围：CC轻柴馏分实沸点 X围：CC重柴馏分实沸点 X围：C405 C重油实沸点X围：C根据石油炼制第二版P239图查得、由上计算得实沸点切割点，再由图实沸点蒸馏曲线查各产品馏分收率得下表 表V产 品实沸 点切 割 点C实沸 点沸 程C收率%密度P0g/cm3恩氏蒸馏温度体 积 分 数质 量 分 数0%10%30%50%70%90%100%汽 油2175123150164180205210煤油218223230235240250213轻 柴 油245273285292308321重柴油40529

13、6316325336340348重 油52306、馏分分子量确实定汽油馏分：90%馏出温度 -10%馏出泊宀205 -123=斜率S =温度=1.025%90- 1080体积平均沸点tvtl0 + t30 + t50 + t70 + t90 tv =5123 + 150 + 164 + 180 + 2055根据周佩正所列得:tme = tv - meIn v + 3.64678 S me = 5.81tme C查工艺图表由P0得API = 45.6d=/cm3tv由馏程测定的10%、30%、50%、70%、90%这五个馏出温度计算得到M = 184.5 + 2.295 T -0.2332 KT

14、 + 1.32910饯KT2式中T为平均沸点K，K为特性因数，p为20C时的密度M = 184.5 + 2.2954373 -0.2332 1X.50 481.73 + 1.329 105XX2其他馏分同理此上API。时通过P20在炼油工艺计算图表集上册，石油加工科学研究院出版，比重换算 图，其他公式来自于石油炼制工程第三版。、馏分的平衡汽化 0%确实定以重柴为例a、按图7-15换算50%点温度340 - 31670 - 10=C /%恩氏蒸馏10%70%点斜率由图查得：平衡汽化 50%点一恩氏蒸馏50%点=C如此平衡汽化 50%点=336 + 18.01 = Cb、由图7-16查得平衡汽化曲

15、线各段温差见表W如此平衡汽化曲线 30% = 50% - t30%-50% C10% = 348.11 -5.1 = C0% = 343.01 -8 = C表切曲线线段恩氏蒸馏温度C平衡汽化温差C0% 10%20810% 30%930% 50%11其他馏分同理、汽油馏分焦点温度焦点压力确实定由，查石油馏分临界压力图：压力查石油馏分临界温度图：温度c查石油馏分焦点温度图C查石油馏分焦点压力图、油品的相关性质参数表四表油品密度P0g/cm3比重指数API 特性因数K相对分子量M平衡汽化温 度C汽油馏分煤油馏分轻柴馏分重柴馏分、产品收率和物料平衡下表所列的物料平衡中没有考虑损失，在实际生产中原油不可

16、能全部转化为产品，通常在常压塔的物料平衡计算中气体+损失约占原油的 0.5%表忸油品产率处理量或产量体积分数质量分数104t/aKg/hKmol/h原油100100487608750汽油2194963煤油37743轻柴99838重柴59663重油523165433、汽提蒸汽用量侧线产品与塔底重油都用过热水蒸气汽提，使用的时温度420C，压力的过热水蒸气，参考图7-52和表7-12,取汽提水蒸气量如表区表区油品质量分数对油%Kg/hKmol/h一线煤油3二线轻柴3三线重柴合计4、塔板形式和塔板数选用浮阀塔板汽油一煤油段煤油一轻柴油段轻柴油一重柴油段重柴油一汽化段塔底汽提段10层考虑到一线生产航空

17、煤油9层6层4层6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 41层。5、精馏塔计算草图将塔体、塔板、进料与产品出口，中段循环回流位置，汽提返塔位置，塔底汽提点等绘成草 图，如图，以后的计算结果如操作条件和物料流量等可以陆续填入图中。这样的计算 草图可使设计计算对象一目了然，便于分析计算结果的规律性，防止漏算重算，容易发现错误，因而是很有用的。6、操作压力取塔顶产品罐压力为。 塔顶采用两级冷凝冷却流程。 取塔顶空冷器压力降为， 使用一个管壳 式制冷器，壳程压力降取，故：塔顶压力绝取每层浮阀塔板压力降为单位为Mpa 塔顶压力：； 一线抽出板第 二线抽出板第 三线抽出板第

18、 汽化段压力第4mmHg，如此推算得常压塔各关键部位的压力如下:10层上压力为：；22层上压力为：;31层上压力为：;35层以下;取转油线压力降为，如此 加热炉出口压力7、汽化段温度、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 2.10%体积分数，即过汽化量为12175Kg/h。要 求进料在汽化段中的汽化率eF为：eF体积分数=21% + 7.5% + 19.5% + 11.5% + 2.10%= 61.6%、汽化段油气分压汽化段中各物料的流量如下单位：Kmol/h汽油煤油轻柴油重柴油过汽化油油气量合计其中过汽化油的相对分子量取360.还有水蒸气塔底汽提由此计算得汽化段的

19、油气分压为：、汽化段温度的初步求法汽化段温度应该是在汽化段油气分压之下汽化61.6%体积分数的温度，为此需要作出在下原油平衡汽化曲线。见原油的实沸点曲线和平衡汽化曲线中的曲线-4.在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油PT e相图情况下，曲线-4可用以下的简化法求定：由原油实沸点曲线和平衡汽化曲线图可得到交点温度为250 C。利用第三章中的烃类与石油窄馏分的蒸汽压图，将此点温度250 C换算为下的温度，得23737 C。从该交点作垂直于横坐标的直线 A，在A线上找到C之 点，过此点作平行于原油常压平衡汽化曲线-2的线-4，即为原油在下的平衡汽化 曲线。由曲线-4可以查得当eF为61.6

20、%体积分数时的温度为310C,此即欲求的汽化段温度为 tF。此tF时由相平衡关系求得，还需对它进展校核。、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=61.6%, tF= 310C时，进料在汽化段中的焓hF计算如表X。表中各物料的焓值可由第三章中介绍的方法和图表求得。所以：hF = 541.68 106再求出原油在加热炉出口条件下的焓ho,按前述方法原油在炉出口压力之下的平衡汽化曲线实沸点与平衡汽化曲线图中的曲线-3。这里忽略了原油所含水分，假如原油含水，如此应当作炉出口处油气分压下的平衡汽化曲线。

21、因考虑到生产航空煤油，限定炉出口温度不超过360 C 由曲线-3可读出在360C时的汽化率eo为58%体积分数。显然eov eF,即在炉出口条件下，过汽化油和局部重柴油处于液相。据 此可计算出进料在炉出口条件下的焓值ho,见表X所以：ho = 583.26 106校核明确ho略高于hF，所以在设计的汽化温度310 C之下，既能保证所需的拔出率体积分数61.6%，炉出口温度也不至于超过允许限度。表X油料焓，KJ/kg热量KJ/h气相液相汽油1029一1029X94963 = 97.72 M06煤油1016一1016X37743 = 38.34 X06轻柴油1003一1003X99838 = 10

22、0.13 X06重柴油992一992X59663 = 59.18 X06过汽化油991一991X12175 = 12.06 X06重油一740740X316543 = 234.24 X06合计一一541.68 XI06 = Qf进料在炉出口出携带的热量，t = 360 C油料焓，KJ/kg热量KJ/h气相气相汽油1159一1159X94963 = 110.06 X06煤油1150一1150X37743 = 43.40 106轻柴油1132一1132X99838 = 113.02 106重柴油气相局部1128一1128 X18723 = 21.2 106重柴油液相局部一950950 X40940

23、 = 11.09 106重油一899899 X316543 = 284.51 M06合计一一Qo = 583.26 1於8、塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7 C，即 310 -7 = 303 C9、塔顶与侧线温度的假设与回流热分配 、假设塔顶与各侧线温度参考同类装置的经验数据，假设塔顶与各侧线温度如下:塔顶温度C煤油抽出板第10层温度C轻柴油抽出板第22层温度C重柴油抽出板 第31层温度C105170249310、全塔回流热按上述假设的温度条件作全塔热平衡见表刘，由此求出全塔回流热。表刘全塔回流热入方物料流率Kg/h密度g/cm3操作条件焓 KJ/kg热量KJ/h压力Mpa温度C气相液相进料

24、608750一310一一541.68 X106汽提蒸汽一4203316一40.22 X106合计一一一一一582.89 X106出方物料流率Kg/h密度g/cm3操作条件焓 KJ/kg热量KJ/h压力Mpa温度C气相液相汽油94963105546一51.85 XI06煤油37743170一40815.40 X106轻柴油99838240一768X106重柴油59663310一79447.37 X106重油31543320一786248.81 X106水蒸汽一1052700一32.75 X106合计一一一一一472.86 X106所以，全塔回流热 Q = X106 = 110.03 106KJ/h、回流方式与回流热分配塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶回流温度定为60C。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11 13层，第二个位于轻柴油侧线与重柴油侧线之间第22 24层。塔顶回流取热50%第中段回流取热 20%第二中段回流取热 30%Q0 = 55.01 1 障KJ/hQc1 = 22.01 106 KJ/hQC2 = 15.7 1胪 KJ/h10、侧线与塔顶温度的校核 校核应自下而上进展、重柴油抽出板第 31层温度