【《原油蒸馏工艺中常压塔操作条件分析案例》3500字】

原油蒸馏工艺中常压塔操作条件分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u2868原油蒸馏工艺中常压塔操作条件分析案例 1253011.1基础数据计算 1245051.1.1物料平衡 1281381.1.2汽提蒸汽用量 1174551.2确定常压塔操作条件 2206131.2.1塔板形式和塔板数 223041.2.2绘制常压塔草图 4261811.2.3操作压力 573661.2.4汽化段温度 599921.2.5塔底温度 7299231.2.6假设塔顶及侧线温度、分配回流热 791171.2.7校核塔顶温度和侧线温度（校核应该自下而上进行） 81.1基础数据计算1.1.1物料平衡根据处理量以及产品收率情况列出物料平衡表如下：表1.1物料平衡表（年开工按8000h计）油品产率处理量或产量m%v%104t/at/dkg/hkmol/h原油100.00100.00240.007272.73300000—常顶油11.0116.7233.621018.9142030433.30常一线18.0219.3343.251310.5554060348.77常二线13.1816.0331.63958.5539540170.43常三线9.6710.1123.21703.2729010102.87常压渣油45.1237.81108.293281.45135360—1.1.2汽提蒸汽用量查参考文献[4]P240表6-16和图6-49知：常一侧线采用再沸器汽提（若常一线产品采用水蒸汽汽提，产品中势必会带入少许水分，故会影响产品的冰点值）。根据二线、三线、常底渣油油品性质，可用420℃、0.3MPa的过热水蒸汽来汽提。表1.2汽提蒸汽用量油品m%（对油）汽提蒸汽用量kg/hkmol/h常二线常三线常压渣油合计2.52.83.0－988.50812.284060.805861.5851.9245.13225.60325.641.2确定常压塔操作条件1.2.1塔板形式和塔板数原油常压塔塔板类型：F1型浮阀塔板。参照常压塔塔段常用塔板数规格，设计如下：表1.3常压塔各段塔板数塔段塔板数常顶~常一线9层常一线~常二线7层常二线~常三线7层常三线~汽化段3层塔底汽提段4层塔体采用2个中段回流取热，每一个需要3层换热塔板，共为6层，常压塔全塔塔板数共计为36层。1.2.2绘制常压塔草图常顶油：常顶油：42030kg/h常压塔顶冷回流取热：6.10×106kcal/h常一线油：54060kg/h常二线油：39540kg/h常三线油：29010kg/h塔底汽提蒸汽4060.8kJ/h(420℃)进料:221580kg/h过汽化油：4431.47kg/h第二中段回流取热1.06×106kcal/h第一中段回流取热3.39×106kcal/h110℃1186℃91113258℃192123320℃29350℃32343℃360.173MPa0.171MPa0.166MPa0.161MPa0.157MPa总热量Q=13.55×106kcal/h11塔底渣油135360kg/h再沸器供热0.83×106kcal/h三线汽提蒸汽812.28kg/h(420℃)二线汽提蒸汽988.50kg/h(420℃)13图1.1常压塔计算草图1.2.3操作压力常压塔顶产品罐压力经验值为0.13MPa，塔顶一级空冷器压力取0.01MPa，二级管壳式换冷器的壳程压力取0.017MPa，单层浮阀塔盘压力为0.5kPa（4mmHg），取转油线处的压力为0.035MPa，则：塔顶压力为0.13+0.01+0.017=0.157MPa（绝）第9层：一线抽出板上压力为0.157+0.0005×8=0.161MPa第19层：二线抽出板上压力为0.157+0.0005×18=0.166MPa第29层：三线抽出板上压力为0.157+0.0005×28=0.171MPa第32层：汽化段以下压力为0.157+0.0005×32=0.173MPa故加热炉出口压力为0.173+0.035=0.208MPa1.2.4汽化段温度1）进料的汽化率与过汽化度将过汽化度取为进料的2.0%（m%）或1.91%（v%），则过汽化量为：221580×0.02=4431.47kg/h，故原料的汽化率eFeF2）汽化段油气分压汽化段中各物料的流量如下：表1.4物料的流量物流流量（kmol/h）常一线111.00常二线170.43常三线102.87过汽化油15.18油气量合计402.48取过汽化油相对分子量为292。则汽化段油气分压为：0.173×402.48402.48+225.603）汽化段温度的初步求定由3.2.2中的3）和4）可知闪底油的焦点温度（579.3℃），焦点压力（31.62atm）和平衡气化数据，作出闪底油的P-T-e相图。图1.2闪底油的p-T-e图求油气分压0.111MPa和0.208MPa下平衡汽化温度，如表1.5所示。表1.5平衡汽化温度体积收率，%10305070900.111MPa温度，℃250.59299.94355.76417.29481.140.208MPa283.92330.66383.65438.81497.41图1.3闪底油平衡汽化曲线由图1.3可知，当汽化率为49.40%（v%）时，温度tF为350℃。4）校核tF当汽化率eF（v%）=49.40%，tF=350℃时，进料在汽化段中各馏分的焓值计算如下表1.6：所以hF=53.89×106表1.6进料带入汽化段的热量QF（p=0.173MPa，t=350℃）油料流量，kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg热量，kcal/h气相液相常一线油176700.7975270—1.77×106常二线油395400.8115275—10.87×106常三线油290100.8203271—7.86×106过汽化油4431.470.8246268—1.19×106常压渣油130928.530.8872—22329.20×106合计————53.89×106由于航煤的生产，限定了炉出口温度不能超过360℃，按上述方法在闪底油p-T-e图上可查得：压力为0.208MPa，温度为360℃时的汽化率e0=41.6%（v%），显然eF＞e0，故炉出口温度下过汽化油、部分重柴仍然是液相，则计算出进料在炉出口处的焓值h0=51.18×106/221580=241.表1.7进料在炉出口处携带的热量Q0（p=0.208MPa，t=360℃）油料流率kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg热量，（kcal/h）气相液相常一线油176700.7975278—1.92×106常二线油395400.8115281—11.11×106常三线油气相12068.160.8203280—3.38×106常三线油液相16941.840.8246—2381.04×106常压渣油1353600.8872—22730.73×106合计————51.18×106因h0略高于h1.2.5塔底温度塔底温度取343℃（低于汽化段温度7℃）1.2.6假设塔顶及侧线温度、分配回流热1）设出塔顶及各侧线温度表1.8塔顶及各侧线温度塔顶110常一线抽出板（第9层）186常二线抽出板（第19层）258常三线抽出板（第29层）3202）全塔回流热表1.9全塔回流热物料流率（kg/h）ρ20（g/cm3）操作条件焓/（kcal/kg）热量/（kcal/h）压力MPa温度℃气相液相入方闪顶进料784200.77530.164230200—15.68×106闪底进料2215800.86790.173350—21647.86×106汽提蒸气5861.58—0.300420792—1.64×106再沸器——————0.83×106合计——————69.01×106出方常顶油420300.74780.157110143—6.01×106常一线540600.79750.161186—1116.00×106常二线395400.81150.166258—1606.33×106常三线290100.82030.171320—2086.03×106常压渣油1353600.88720.173343—20527.75×106汽提蒸气5861.58—0.157110570—3.34×106合计——————55.46×106则全塔回流热Q=（69.01-55.46）×106=13.55×106kcal/h=56.73×106kJ/h。3）回流方式及回流热分配塔顶采用二级冷凝冷却的方式，回流温度取60℃，一中段回流在常一侧线与常二侧线之间（第11~13层），二中回流在常二侧线与常三侧线之间（第21~23层）。按如下分配回流热：表1.10回流热分配顶回流取热（45%）Q0=6.10×106kcal/h一中段回流取热（25%）Qc1=3.39×106kcal/h二中段回流取热（30%）Qc2=1.06×106kcal/h1.2.7校核塔顶温度和侧线温度（校核应该自下而上进行）1）常三线抽出板（第29层）温度按常压塔草图（图1.1）中的隔离体系作第29层板以下塔段的热平衡，如下表1.11及图1.4。表1.11第29层以下塔段热平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作条件焓/（kcal/kg）热量kcal/h压力MPa温度℃气相液相入方闪底进料2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽4060.8—0.300420792—3.22×106内回流L0.81940.170314—215215L合计——————57.11×106+215L出方常一线540600.79750.171320236—12.70×106常二线395400.81150.171320236—9.23×106常三线290100.82030.171320—1885.45×106常压渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽4060.8—0.171320720—2.91×106内回流L0.81940.171320235—235L合计——————56.01×106+235L热平衡式：57.11×106+215L=56.01×106+235L解得：L=55000kg/h=55000/277=198.56kmol/h三线抽出板上方气相量：V=111.00+170.43+225.60+198.56=708.59kmol/h内回流分压为：p=0.171×198.56/708.59=0.0480MPa=359.40mmHg将常压下常三线油平衡汽化数据换算成该压力下平衡汽化（0%）数据，查参考文献[4]P203图6-24，0.0480MPa下平衡汽化30%的温度为321℃。当分压在5～760mmHg范围内时，则不同压力下的平衡汽化温差可看做是相等的，故由前可知760mmHg下常三线油在10%～30%，0～10%的平衡汽化温差分别为2.6℃、1.8℃，则0.0480MPa下平衡汽化0%的温度为：321-2.6-1.8=316.6℃，与假设相近，所以原假设温度正确。塔底汽提蒸汽4060.80kg/h塔底汽提蒸汽4060.80kg/h（0.3MPa，420℃）常顶油：42030kg/h常一线：54060kg/h常二线：39540kg/h水蒸气：4060.80kg/h2932常三线油：29010kg/ht=325℃

℃常底渣油：135360kg/ht=342℃

汽提蒸汽：5816.9kg/h重油185936.9kg/h0.174MPa进料：221580kg/h热量：13.55×106kcal/h350℃3632图1.4三线抽出板以下塔段热平衡2）常二线抽出板（第19层）温度表1.12第19层以下塔段热平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作条件焓/（kcal/kg）热量kcal/h压力MPa温度℃气相液相入方闪底油2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽4873.08—0.300420792—3.86×106内回流L0.81010.166251—160160L合计——————57.75×106+160L出方常一线540600.79750.166258215—11.62×106常二线395400.81150.166258—1606.33×106常三线290100.82030.171320—1885.45×106常压渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽4873.08—0.166258675—3.29×106内回流L0.81010.166258208—208L二中取热——————1.06×106合计——————56.47×106+208L热平衡式：57.75×106+160L=56.47×106+208L解得：L=2.67×104kg/h=（2.67×104）/224=119.05kmol/h二线抽出板上方气相量：V=111.00+45.13+225.60+119.05=503.78kmol/h内回流分压为：p=0.166×119.05/503.78=0.0392MPa=320.28mmHg将常压下常二线油平衡汽化数据换算成该压力下平衡汽化（0%）数据，查参考文献[4]P203图6-24，0.0392MPa下平衡汽化30%的温度为263℃。当分压在5～760mmHg范围内时，则不同压力下的平衡汽化温差可看做是相等的，故由前可知760mmHg下常二线油在10%～30%，0～10%的平衡汽化温差分别为6.3℃、2.1℃，则0.0392MPa下平衡汽化0%的温度为：263-6.3-2.1=251.6℃，与假设相近，所以原假设温度正确。232136第二中段回流：1.06×106kcal/h三线汽提蒸汽：812.28kg/h（0.3MPa，t232136第二中段回流：1.06×106kcal/h三线汽提蒸汽：812.28kg/h（0.3MPa，t=420℃）进料221580kg/h热量:13.55×106kcal/h塔底汽提蒸汽：4060.80kg/h（0.3MPa，t=420℃）常三线油：29010kg/ht=320℃常四线油：135360kg/ht=343℃1932常顶油：42030kg/h常一线油：54060kg/h水蒸汽：4873.08kg/hP=0.157MPat=110℃29常二线油：39540kg/ht=258℃图1.5二线抽出板以下塔段热平衡3）常一线抽出板（第9层）温度表1.13第9层以下塔段热平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作条件焓/（kcal/kg）热量kcal/h压力MPa温度℃气相液相入方闪顶油784200.77530.164230180—11.12×106闪底油2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽5861.58—0.300420792—1.64×106内回流L0.79200.161177—100100L合计——————72.65×106+100L出方常顶油420300.74780.161186187—7.86×106常一线540600.79750.161186—1186.38×106常二线395400.81150.166258—1606.33×106常三线290100.82030.171320—1885.45×106常压渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽5861.58—0.161186653—3.83×106内回流L0.79200.161186189—189L一中取热——————3.39×106二中取热——————1.06×106合计——————63.02×106+189L热平衡式：72.65×106+100L=62.90×106+189L解得：L=10.82×104kg/h=（10.82×104）/149=726.19kmol/h一线抽出板上方气相量：V=111.00+325.64+726.19=1165.83kmol/h内回流分压为：p=0.161×726.19/1165.83=0.1003MPa=752.21mmHg将常压下常一线油平衡汽化数据换算成该压力下平衡汽化（0%）数据，查参考文献[4]P203图6-24，0.1003MPa下平衡汽