1400万吨年大庆原油常压蒸馏装置工艺设计

本科生毕业论文〔设计〕1400万吨/年大庆原油常压蒸馏装置工艺设计姓名：指导教师：院系：专业：提交日期：2021年4月20日目录中文摘要………………3外文摘要…………4设计说明书…………5第一章文件综述…………………..71.1背景…………………..…...........71.2常减压蒸馏的概述…………………..…....…...71.3石油的用途……………..….......81.4大庆原油……………..…....…...9第二章产品方案及工艺流程………102.1产品方案…………………..…..102.2工艺流程……………………....12第三章工艺设计计算及说明……………………..133.1数据设计……………………....133.2工艺设计计算过程………….....163.3产品收率及物料平衡……….....173.4汽提蒸汽用量……………….....183.5塔板形式和塔板数…………......183.6精馏塔计算图表……………......203.7操作压力……………………......213.8汽化段温度的初步求定……………………......213.9塔底温度……………………......213.10塔顶及侧线温度的假设与回流热分配…………………........22第四章塔板的设计……………......244.1根底数据……………………......244.2塔板设计计算局部…………......244.3塔径初算……………………......244.4塔高计算……………………......254.5溢流装置……………………........254.6浮阀板塔板布置……………......26参考文献…………………….............27致谢……………………......................281400万吨/年大庆原油常压蒸馏装置工艺设计摘要：本次设计主要是针对年处理量1400万吨大庆原油的常压设计。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。设计了一个初馏塔、一个常压塔、一段汽化蒸馏装置，此装置由一台管式加热炉、一个初馏塔，一个常压塔以及假设干台换热器〔完善的换热流程应到达要求：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。本次设计共用40块浮阀塔板，塔距3.36m，塔径22m，塔高154.5m。关键词：大庆原油；常压蒸馏；塔；换热14milliontons/yearofDaqingcrudeoilatmosphericdistillationunitprocessdesignAbstract:ThisdesignmainlyregardstowhichDaqingcrudeoilaredistilledbyaprocesscapacityof1.4×107t/ainnormalpressures.Inordertoimprovetheproductabilityofcrudeoil,Intheprincipleofshoestring,low—energyconsumption,high-efficiency,designingthenormalpressuresdistillionofDaqingcrudeoil.Designadistilliondevicewithaprefractionator，aatmosphericcolumnwithapieceofgasification.Thisdeviceisconsistofatubular-furnace,aprefractionator,aatmosphericcolumn,severalheatexchangers,coolingcondenserandpumps.Thisprocedureissimple;Investmentandoperationfeeisshort.Thisdesignadopts40blockfloatingvalvetrays.Towerdistanceis3.36m.Towerdiameteris22m.Towerlevelis154.5m.Keywords:DaqingcrudeOil;Atmosphericdistillation;Tower;Heatexchange设计说明书本次设计以大庆原油为原料设计常压塔、常压炉及塔板，下面对设计过程中的一些参数确实定加以说明。1、原油性质及产品性质〔1〕按照关键馏分特性分类方法，大庆原油是低硫石蜡基原油，其主要特点是含蜡量高、凝点高、沥青质含量低、重金属含量低、硫含量低。〔2〕直馏汽油的辛烷值低，仅有37。〔3〕直馏航空煤油的密度较小，结晶点高，只能符合2号航空煤油的规格标准。〔4〕直馏柴油的十六烷值高、有良好的燃烧性能，但其收率受凝点的限制。〔5〕煤、柴油馏分含烷烃多，是制取乙烯的良好裂解原料。2、常压塔设计的参数确定〔1〕操作压力确实定确定操作温度和压力条件的主要手段是热平衡和相平衡计算。原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。常压塔顶产品接受罐在1.0～2.5MPa的压力操作时，常压塔顶的压力应稍高于产品接收罐的压力。在确定塔顶产品接收罐或回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流经管线、管件和冷凝冷却设备的压降即可计算得塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换热器壳程的压力降一般约为0.2MPa，使用空冷器时的压力降可能稍低些。塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算得，塔的各部位的操作压力与油汽流经塔盘时所造成的压降有关。本次设计选用浮阀塔板，其压力降在0.4～0.65kPa。由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压力降通常为0.034MPa，因此，由汽化段的压力可推出炉出口压力［1］。〔2〕操作温度确实定确定精馏塔的各部位的操作压力后，就可以确定各点的操作温度。气相温度是该处油汽分压下的露点温度，而液相温度那么是其泡点温度。设计中按塔板上的汽、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。汽化段和炉出口的操作压力，而且产品总收率或常压塔拔出率和过汽化度、汽提蒸汽量等也已确定，就可以算出汽化段油汽分压，于是可以作出进料在常压、在汽化段油汽分压下以及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汽化率eF，查得汽化段温度tF。②塔底温度根据经验原油蒸馏装置的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5～10℃。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汽分压下的泡点温度。然而往往手头所有的是经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据，为简化起见，通常都是按经汽提后的侧线产品在该处油汽分压下的泡点温度来计算。侧线温度的计算要用猜想法。先假设侧线温度tm，作适当的隔离体和热平衡，求出回流量，认为假设正确，否那么，重新假设，直到到达至要求精度为止。④塔顶温度塔顶温度是塔顶产品在其本身油汽分压下的露点温度。原油常压塔塔顶不凝气量很少，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3%，可将计算结果成乘以0.97作为采用的塔顶温度。⑤侧线汽提塔塔底温度当用水蒸气汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低8～10℃。第一章文献综述1.1背景我国是最早发现和使用石油的国家之一。虽然我国发现和应用石油最早，但近代石油工业起步较晚，大量进口石油产品。1949年全国解放时，我国仅延长、玉门等地有小型炼油厂，加工当地产的天然石油。东北地区的大连、锦西建有1500千吨/年处理进口石油装置，在抚顺等地建有局部人造石油装置。到1948年为止，全国累计生产石油仅3.08Mt。全国解放后石油工业得到了飞速的开展，大体开展经历的四个阶段，一是探索成长阶段〔20世纪50年代〕；二是快速开展阶段〔20世纪60-70年代〕；三是稳步开展阶段〔20世纪80年代〕；四是战略转移阶段〔20世纪90年代至今〕：90年代初我国提出了稳定东部、开展西部、开发海洋、开拓国际的战略方针，东部油田成功实现高产稳产，特别是大庆油田连续27年原油产量超过5000万吨，创造了世界奇迹。进入21世纪，特别是我国成为世界贸易组织的正式成员后，按照市场准入、关税减让的相关壁垒协议，国内成品油市场将逐渐融入国际市场，不可防止的要参与世界贸易大环境下的竞争，，根本依靠自有技术开展起来的我国炼油工业面临着严峻挑战。石油是重要的能源之一，我国的工业生产和经济运行都离不开石油，但是又不能直接作为产品使用，必须经过加工炼制过程，连制成多种在质量上符合使用要求的石油产品，才能投入使用。国民经济和国防部门众多的各种应用场合对石油产品提出了许多不同的使用要求。随着我国社会经济情况的变化、科学技术水平以及工业生产水平的大幅度提高，对石油产品质量指标的要求不断严格，所要求的石油产品的品种和数量也不断增加。目前，我国将石油产品分为燃料、润滑剂、石油沥青、石油蜡、石油焦、溶剂和化工原料六大类［2］。1.2常减压蒸馏的概述常压蒸馏是石油加工的“龙头装置〞，后续二次加工装置的原料及产品都是由常减压蒸馏装置提供。常减压蒸馏主要是通过精馏过程，在常压和减压的条件下，根据各组分相对挥发度的不同，在塔盘上汽液两相进行逆向接触、传质传热，经过屡次汽化和屡次冷凝，将原油中的汽、煤、柴馏分切割出来，生产合格的汽油、煤油、柴油及蜡油及渣油等［3］。原油常减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。其中重要的别离设备—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，装置能耗仍然偏高，分馏精度和减压拔出深度偏低，对含硫原油的适应性差等。进一步提高常减压装置的操作水平和运行水平，显著日益重要，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义。常减压蒸馏过程经过一百多年的开展，已成为一个比拟完整成熟的工艺。目前，国内外大致都是采用由初馏塔、常压塔、常压炉、减压炉组成的三塔两炉工艺流程，但是仍存在一些问题。近年来，我国常减压蒸馏装置，呈现了规模大型化，原油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。作为炼油企业的“龙头〞，常减压蒸馏装置技术水平上下，不但关系到原油的有效利用，而且对全厂的质量，产品收率，经济效益都有很大影响，这就要求我们积极应用先进适用技术，继续推动常减压蒸馏技术进步，促进整体炼油水平的不断提高。与国际先进水平相比，我国常减压蒸馏装置仍然存在较大的差距，主要是装置规模小，运行负荷低，运行周期短，关键工艺技术落后，能耗依然偏高等。原油中的汽油馏分含量低，渣油含量高是我国原油馏分组成的一个特点。此次设计的大庆原油属于低硫石蜡基原油，凝固点高，蜡含量高，胶质含量适中，沥青质含量低，金属含量中Ni含量较高。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。设计的根本方案：原油—换热系统—电脱盐系统—加热炉系统—常压系统—仪表控制系统，经常压蒸馏得到汽油、煤油、柴油等燃料出装置及常压重油去催化裂化车间［4］。1.3石油的用途石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物，相对分子质量从几十到几千，相应的沸点从常温到500℃产品方案。确定原油加工方案是炼厂设计和生产的首要任务。炼厂根据所加工原油的性质、市场需求、加工技术的先进性和可靠性以及经济效益等方面的综合考虑，进行全面的分析、研究比照，才能制定出合理的加工方案。石油产品种类繁多，市场上各种牌号的石油产品达1000种以上，大体上可分为以下几类：〔1〕燃料：如各种牌号的汽油、航空煤油、柴油、重质燃料油等；〔2〕润滑油：如各种牌号的内燃机油、机械油等；〔3〕有机化工原料：如生产乙烯的裂解原料、各种芳烃和烯烃等；〔4〕工艺用油：如变压器油、电缆油、液压油等；〔5〕沥青：如各种牌号的铺路沥青、建筑沥青、防腐沥青、特殊用途沥青等；〔6〕蜡：如各种食用、药用化装品用，包装用的石蜡和地蜡；〔7〕石油焦炭：如电极用焦、冶炼用焦、燃料焦等。石油的生成过程大致是：陆地上的动植物死亡后，随着泥沙被河流带到海盘地和湖盘地，与水中的生物一起混淆泥沙沉积在盘地底部，形成有机淤泥。由于地壳的运动，盘地不断下降，有机淤泥就层层沉积下来，并与空气隔绝。在这种缺氧的复原环境下，有机淤泥中的有机物质随着沉积物的成岩过程，通过细菌、压力、温度、催化剂和放射元素等的协同作用，发生复杂的物理化学变化，逐渐变成石油。例如世界上两个最大的石油产地波斯湾和墨西哥就都是与浅海相沉积有关的含油气盆地，属于海相成油；而我国的大庆油田那么是世界上著名的陆相〔湖泊〕含油气盆地，属于陆相成油［5］。

石油不能直接作汽车、飞机、轮船等交通运输工具发动机的燃料，也不能直接作润滑油、溶剂油、工艺用油等产品使用，必须经过各种加工过程，才能获得符合质量要求的各种石油产品。

石油炼制工业生产汽油、煤油、柴油等燃料和化学工业原料，是国民经济最重要的支柱产业之一，关系国家的经济命脉和能源平安，在国民经济、国防和社会开展中具有极其重要的地位和作用。世界经济强国无不是炼油和石化工业强国。1.4大庆原油大庆原油是一种低碳、低胶、高含蜡、高凝点的石蜡基石油。由于含烷烃多，所以，在其各个馏分中，烷烃的相对含量高，生产汽油抗爆性差，马达法辛烷值仅40左右。喷气燃料的相对密度较小，结晶点较高，故只能符合2号喷气燃料规格。由于硫含量很低，轻质燃料油不需精制。同时，在加工过程中，设备腐蚀问题不大［6］。产品方案及工艺流程2.1产品方案确定原油加工方案是炼厂设计和生产的首要任务。炼厂根据所加工原油的性质、市场需求、加工技术的先进性和可靠性以及经济效益等方面的综合考虑，进行全面的分析、研究比照，才能制定出合理的加工方案。大庆原油喷气燃料馏分的密度较小，结晶点高。130-250℃馏分密度为0.7788g/cm3，结晶点-47℃。所以只能生产2号喷气燃料。350—500℃减压馏分的润滑油潜含量约占原油的15%。饱和烃加轻芳烃的粘度指数大于100，参加中芳烃后，粘度指数仍然在100左右。所以，大庆原油350—500℃馏分是生产润滑油的良好原料。根据大庆本身的特性，本次设计产品为燃料—润滑油加工方案。方案如下列图：液化气芳烃别离催化重整芳烃芳烃别离催化重整常减压蒸馏常减压蒸馏精制航空煤油精制原油脱蜡、精制馏分润滑油脱蜡、精制减压馏分油减精制压精制催化裂化渣汽油催化裂化油精制精制煤油丙烷脱沥青丙烷脱沥青脱蜡、精制残渣润滑油脱蜡、精制石油沥青燃料油图2-1大庆原油燃料—润滑油加工方案［7］2.2工艺流程原油在与热源换热后参加水、破乳剂，通过静态混合器到达充分混合后从底部进入脱盐罐。经过严格脱盐脱水的原油换热到230—240℃，进入初馏塔，从初馏塔塔顶分出轻汽油或催化重整原料油，其中一局部返回塔顶作顶回流。初溜塔侧线不出产品，但可抽出组成与重汽油馏分相似的馏分，经换热后，一局部打入常压塔中断回流入口处〔常压塔侧一线、侧二线之间〕；另一局部那么送回初馏塔作循环回流。初馏塔底油经一系列换热后，再经常压炉加热到360—370℃进入常压塔，在塔顶冷回流和中断循环回流作用下，从汽化段至塔顶温度逐渐降低，组分越来越轻，塔顶蒸出汽油。煤油、轻柴油、重柴油和变压器原料油等组分那么呈液相按轻重依次馏出，这些侧线馏分经提塔汽提出轻组分后，经泵升压，与原油换热，回收一局部热量后经冷却才送出装置［8］。常压塔底重油用泵抽出送至减压炉，加热至400℃进入减压塔。塔顶分出不凝气和水蒸气，进入大气冷凝器。经冷凝冷却后，用二级蒸气抽空器抽出不凝气，维持塔内残压0.05MPa。减压塔设有4根侧线和对应的汽提塔，经汽提后与原油换热并冷却到适当温度送出装置。润滑油型减压塔在塔底吹入过热蒸汽汽提对侧线馏出油也设置汽提塔。常压工艺流程如下列图：汽油汽提汽提塔常压塔常压炉初馏塔常压炉初馏塔煤油脱盐罐轻柴油脱盐罐重柴油含盐水蒸汽蒸汽原油常压渣油图2-2大庆原油常压工艺流程图［9］第三章工艺计算及说明3.1设计数据3.1.1数据1〕原油类型：大庆原油2〕处理量：1400万吨/年3〕操作时间：330天/年4〕汽提蒸汽：420℃，0.3MPa〔绝压〕［10］3.1.2大庆原油的性质表3-1大庆原油的一般性质［11］分析工程性质分析工程性质密度〔20℃〕g/cm30.8554硫含量/%0.10运动粘度(50℃)mm2/s20.19氮含量/%0.16蜡含量/%26.2镍含量/mg/kg3.1庚烷沥青质/%0钒含量/mg/kg0.04残炭/%2.9凝点/℃30灰分/%0.00273.1.3大庆原油的馏分组成表3-2大庆原油的馏分组成原油名称馏分组成(质量分数)，%初馏点-200℃200-250℃350-500℃>500℃大庆11.519.726.042.83.1.4原油的实沸点蒸馏数据表3-3大庆原油的实沸点蒸馏及窄馏分性质馏分号沸点范围/℃占原油/%密度(20℃)g/cm3运动粘度/mm2/s凝点/℃闪点〔开〕/℃每馏分累计20℃50℃100℃1初-1122.982.980.7108—————2112-1563.156.130.74610.890.64———3156-1953.229.350.76991.270.89—-65—4195-2253.2512.600.79582.031.26—-41785225-2573.4016.000.80922.811.63—-24—6257-2893.4019.460.81614.142.26—-91257289-3133.4422.900.81735.933.01—4—8313-3353.3726.270.82648.333.841.73131579335-3553.4529.720.8348—4.992.0722—10335-3743.4333.150.8363—6.242.612918411374-3943.3536.500.8396—7.702.8634—12394-4153.5540.050.8479—9.513.333820613415-4353.3943.440.8536—13.34.2243—14435-4563.8847.320.8686—21.95.864523815456-4754.0551.370.8732——7.0548—16475-5004.5255.890.8786——8.925228217500-5254.1560.040.8832——11.555—渣油>52538.598.540.9375———41—损失—1.46100.0——————3.1.5原油实沸点蒸馏曲线和中百分比性质曲线图3-1原油实沸点蒸馏曲线和中百分比性质曲线［12］3.1.6大庆原油产品性质表3-4大庆原油产品性质数据工程相对密度〔d420〕恩氏蒸馏/℃0%10%30%50%70%90%100%常顶0.703547586.798.5108.2118136.5常一0.7782139.2159.2177181205.2218.5225常二0.8151238.3242.5249.2258267.2276.5282.3常三0.8280289305320334345350353常底0.9237340------3.2工艺设计计算过程3.2.1原油的常压平衡汽化曲线由原油的实沸点蒸馏曲线查得汽化体积分数及其相应的汽化温度，如下表所示： 表3-5大庆原油常压实沸点蒸馏数据［13］ 汽化〔体积分数〕，%10305070温度，℃185342.54555703.2.2.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=〔570-185〕/〔70-10〕=6.42〔℃/%〕由此计算参考线的各点温度：30%点=185+6.42×〔30-10〕=313.4(℃)10%点=185+6.42×〔50-10〕=441.8(℃)3.2.3平衡汽化参考线斜率及其各点温度：由实沸点蒸馏曲线10%至70%斜率〔6.42℃/%〕查?石油炼制工程?P208图7-17上图，得平衡汽化参考线的斜率为4.6℃/%；查?石油炼制工程?P208图7-17中图，得△F=22℃。故平衡汽化参考线50%点=实沸点蒸馏参考线50%点-△F=441.8-22=419.8〔℃〕由平衡汽化参考线50%点和斜率可计算得其他各点温度：10%点=419.8-4.6×〔50-10〕=235.8(℃)30%点=419.8-4.6×〔50-30〕=327.8(℃)70%点=419.8+4.6×〔70-50〕=511.8(℃)3.2.4实沸点蒸馏曲线与其参考线的各点温差△Fi%：△F10%=185-185=0(℃)△F30%=342.5-313.4=19.1(℃)△F50%=455-441.8=13.2(℃)△F70%=570-570=0(℃)3.2.5平衡汽化曲线各点温度：由?石油炼制工程?P208图7-17下列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：10%点△T=0×0.4=0(℃)30%点△T=29.1×0.33=9.6(℃)50%点△T=31.2×0.33=4.4(℃)70%点△T=0×0.33=0(℃)平衡汽化曲线各点温度等于它的参考线各点温度加上相应的△T值，得平衡汽化温度：10%点=235.8+0=235.8(℃)30%点=327.8+9.6=337.4(℃)50%点=419.8+4.4=424.2(℃)70%点=511.8+0=511.8(℃)3.3产品收率和物料平衡根据原油的实沸点蒸馏曲线及实沸点切割点得出各产品的体积收率，进而算出重量收率。常压塔的物料平衡如表3-6所示：表3-6物料平衡〔按每年开工330d计算〕油品产率，%处理量或产量体积分数质量分数104t/dt/dKg/hKmol/h原油100100140042425.617677352-产品常顶4.94.00561696.870700640常一线10.59.481334020.8163351080.8常二线6.56.15862609.6108735520.8常三线5.55.2974582.493565323.7常底72.675.08105131852.81327200-3.4汽提蒸汽用量侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提，使用的过热水蒸汽汽提温度为420℃，压力为3.0atm，取汽提蒸汽用量如表3-7：表3-7汽提水蒸汽用量油品质量分数，%㎏/hkmol/h常一线3492．8279.4常二线33264.8181.4常三线2.82620.8145.6常底2265441474.5合计-37458.420813.5塔板形式和塔板数选用浮阀塔板。选定塔板数如表3-8：表3-8常压塔塔板数表［14］被别离馏分塔板数常顶～常一线9层常一线～常二线9层常二线～常三线6层常三线～常底6层常底气提段4层考虑采用两个中段回流，每个用3层换热塔板，共6层。全塔塔板数共计为40层。3.6精馏塔计算图表表3-9精馏塔计算数值工程数值第一中断回流取热113.3×106KJ/h第二中断回流取热75.5×106KJ/h进料17677352kg/h过汽化油35352.8kg/h常顶70700kg/h常顶蒸气回流37458.4KJ/h塔顶冷回流377501.6kg/h塔顶冷回流取热189KJ/h常一线汽提蒸气492．8kg/h常一线16335kg/h常二线汽提蒸汽3264.8kg/h常二线108735kg/h常三线提蒸汽2620.8kg/h常三线93565kg/h塔底汽提蒸汽31847.2kg/h常底重油1592495kg/h3.7操作压力取塔顶产品罐压力为0.13MPa。塔顶采用两级冷凝冷却流程。取塔顶空冷器压力降为0.01MPa，使用一个管壳式后冷器，壳程压力降取0.017MPa。故塔顶压力=0.13+0.01+0.017=0.157MPa(绝)取每层浮阀塔板压力降为0.5kPa(4mmHg)，那么推算得常压塔各关键部位的压力如下(单位MPa)：塔顶压力0.157；常一线抽出板〔第9层〕上压力=0.157+9×0.5×10-3=0.162；常二线抽出板〔第21层〕上压力=0.157+21×0.5×10-3=0.168；常三线抽出板〔第30层〕上压力=0.157+30×0.5×10-3=0.172；汽化段压力〔第36层下〕压力=0.157+36×0.5×10-3=0.175；取转油线压力降为0.035MPa，那么加热炉出口压力为：0.175＋0.035=0.21MPa3.8汽化段温度的初步求定在图中常压实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为330℃，利用?石油炼制工程?P66图3-1将330℃(626℉)换算成0.1191MPa(1.1atm)下的温度为338℃(640℉)，从该交点做垂直于横坐标的直线A，在A线上找到338℃之点，过此点做平行于原油常压平衡汽化曲线2的曲线4，即为原油在0.1191MPa(1.1atm)下的平衡汽化曲线［15］。由曲线4可查得当eF为29.43%时的温度为342.5℃，此即为汽化段的温度tF.3.9塔底温度取塔底温度比汽化段温度低7℃，即342.5-7=335.5〔℃〕3.10塔顶及侧线温度的假设与回流热分配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如表所示：表3-10塔顶及各侧线假设温度表产品出口温度数值常顶温度116℃常一线抽出板〔第9层〕温度150℃常二线抽出板〔第21层〕温度239℃常三线抽出板〔第30层〕温度295℃全塔回流热按上述假设的温度条件作全塔热平衡〔见表3-11〕，由此求出全塔回流热。表3-11全塔回流热物料流率kg/h密度g/cm3操作条件热量kJ/h压力，MPa温度，℃入方进料176773520.86150.175342.59690×106汽提蒸汽37458.4-0.3420124.2×106合计17714810.4---1855×106出方常顶707000.7030.15711643.5×106常一167535.20.77820.16215063×106常二108735.20.81850.16823966.9×106常三93564.80.82800.17229572.1×106常底1327200.92370.177335.51110.9×106水蒸气37458.4-0.15711624×106合计1805193.6---1380.5×106所以全塔回流热Q=〔1855－1380.5〕×106=474.5×106kJ/h回流方式及回流热分配塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶冷回流温度为60℃，采用2个中段回流。第1个回流介于常一线与常二线之间〔第11～13层〕，第2个回流介于常二线与常三线之间〔第23～25层〕。全塔回流热分配如表3-12所示：表3-12全塔回流热分配表塔顶回流取热50%188.94×106kJ/h第一中段回流取热30%113.34×106kJ/h第二中段回流取热20%75.54×106J/h第四章塔板的设计4.1根底数据由气液相负荷图知第25层塔板〔常二中抽出板〕的气液相负荷最大，所以以此来设计塔径及塔板。〔1〕进入塔板的气体Vs=205150m3/h=57m3/s重量流率w=951182.4kg/h密度ρv=951182.4/205150=4.67kg/m3〔2〕进入塔板的液体Ls=767.8m3/h=0.21m3/s密度ρL=0.821g/cm3=821kg/m3由经验式，可知：σ=16.5dyn/cm=0.0165N/m4.2塔板设计计算局部4.2.1塔板间距参考同类型的装置，从以下因素确定：1〕雾沫夹带；2〕物料的起泡性；3〕操作弹性；4〕安装和检修要求［16］。本设计确定的塔板间距为：各侧线抽出板、中段回流抽出板及返还板采用4480mm〔便于施工和检修〕，其他塔板间距均为3360mm。本设计的计算采用板间距为3360mm。4.3塔径初算4.3.1最大允许气速umax=C×〔〔ρL-ρV〕/ρV〕0.2式中C可由史密斯关联图?化工原理?下册P154图3-7查出，横坐标的数据为：〔Ls/Vs〕×〔ρL/ρV〕0.5=〔0.038/56.56〕×〔821/4.67〕0.5=0.009取板间距Ht=3.36m，板上液层高hL=0.5m，那么由图中参数值为：Ht-hL=3.36-0.5=2.86m 根据以上数据，得［17］：C20=0.11C=C20〔σ/0.02〕0.2=0.121〔0.0165/0.02〕0.2=0.106umax=C〔〔ρL-ρV〕/ρV〕0.5=0.106×〔〔821-4.67〕/4.67〕0.5=1.40m/s4.3.2适宜的气体操作速度取平安系数k=0.6u适=kumax=0.6×1.40=0.84m/s4.3.3塔径D=〔4Vs/3.14u〕0.5=〔4×57/3.14×0.84〕0.5=22m圆整后的塔径D=22m塔的截面积AT=0.7×222=338.8m2采用的空塔气速u=57/12.56=4.5m/s4.4塔高的计算计算塔高用下式H=Hd+(n-2)×Ht+Hf+Hb式中H——塔高；Hd——塔顶空间高，取8.4m；Ht——板间距，3.36m；Hf——进料孔处板间距，取10m；Hb——塔底空间高，取8.4m；所以H=Hd+(n-2)×Ht+Hf+Hb=8.4