【文章內(nèi)容簡介】 油 269 243 179 295 189 初頂油 常頂油 3航煤 10柴油 重柴油 表 38 油品性質(zhì)參數(shù)（ 3） 項目 分子 量 恩氏蒸餾溫度 ℃ 0% 10% 30% 50% 70% 90% 100% 原 油 137 — — 初頂油 91 常頂油 125 3航煤 159 10柴油 202 重柴油 261 項目 平衡汽化蒸餾溫度 ℃ 臨界溫度， ℃ 臨界壓 力， atm 0% 10% 30% 50% 70% 90% 100% 原 油 — — 471 初頂油 常頂油 3航煤 10柴油 重柴油 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 表 39 油品性質(zhì)參數(shù)（ 4） 項目 比重 焦點溫度， ℃ 焦點壓力， atm 實沸點蒸餾溫度， ℃ 204D 比重指數(shù) 0% 100% 原 油 536 — — 初頂油 39 132 常頂油 128 179 3航煤 171 246 10柴油 25 234 308 重柴油 292 370 初餾塔的工藝設(shè)計計算 初餾塔的主要操作壓力 取塔頂產(chǎn)品罐的操作壓力為 ，使用一個管殼式后冷器，殼程壓降為，故： 塔頂壓力 =+= MPa 取每層浮閥塔壓力降為 ，參照文獻 [2] P239 頁表 77 和表 78，確定塔板數(shù)為 19 塊，在 15 塊板進料，則有 塔頂壓力 MPa 汽化段壓力（第 15 層下） +15103= MPa 塔底壓力為 +19103= MPa 操作溫度 （ 1）汽化段溫度 取過汽化度為進料的 4%（質(zhì)量分數(shù)）或 %（體積分數(shù)）， 為了使重整料的收率在常壓塔達到 4%5%之間，取重整料的收率在初餾塔為 %， 要求進料在汽化段中的汽化率 eF為 ： eF（體積分數(shù)） =+=% 汽化段溫度的求定： 依據(jù)原油的焦點溫度、焦點壓力及其平衡汽化數(shù)據(jù)作出該原油的 pTe 圖，如附錄所示。所以汽化段溫度應(yīng)是在汽化段壓力為 MPa、汽化 %時的溫度，在原油的 pTe 圖上查得在 下原油的平衡汽化數(shù)據(jù)見表 310： 310 汽化段壓力下原油的平衡汽化數(shù)據(jù) 體積收率 /% 10 30 50 70 溫度 /℃ 由此數(shù)據(jù)即可作出汽化段壓力下的平衡汽化曲線，如圖 31。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 圖 31 汽化段壓力下原油平衡汽化曲線 由圖 31 查得當 eF為 %時溫度為 194℃ ，此即所求的汽化段溫度 tF，因此取換熱終溫至 194℃ 。 （ 2）塔頂溫度是塔頂產(chǎn)品在其油氣分壓下的露點溫度。經(jīng)計算，初頂油 露點溫度為 ℃ ，根據(jù) pTe 圖 ， 該油氣分壓 下的露點溫度為 113℃ 。由于有不凝氣的存在，則塔頂溫度為 97%=℃ 。 設(shè)塔底溫度比進料低 7℃ ，則塔底溫度 為 194℃ 7℃ =187℃ 塔頂采用一級冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為 40℃ 。 初餾塔計算草圖如圖 32 所示。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 圖 32 初餾塔計算草圖 ℃ 15 10 187℃ 初 頂 油h 進料 187500kg/h 初底油 19 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 初餾油品性質(zhì) 油品性質(zhì)計算方法同上，并列至下表： 表 311 油品的物性參數(shù) （ 5） 油品 ?20 g/㎝ 3 切割點 ℃ 沸程 ℃ 實沸點蒸餾數(shù)據(jù) /℃ 0% 10% 30% 50% 70% 90% 100% 初頂油 130 ～ 150 39 41 58 78 94 114 150 初底油 — 110～ 110 166 251 314 413 532 — 表 312 油品的物性參數(shù)（ 6） 油品 恩氏蒸餾溫度 ℃ 0% 10% 30% 50% 70% 90% 100% 初頂油 初底油 142 179 255 309 372 476 — 表 313 油品的物性參數(shù)（ 7） 油品 平衡汽化溫度 ℃ 0% 10% 30% 50% 70% 90% 100% 初頂 油 初底油 176 196 254 291 356 427 — 表 314 油品的物性參數(shù) （ 8） 油品 相對分子量 M 比重指數(shù) API176。 平衡汽化溫度/℃ 臨界參數(shù) 焦點參數(shù) 特性因數(shù)K 0%點 100%點 溫度 ℃ 壓力MPa 溫度 ℃ 壓力MPa 初頂油 91 初底油 220 176 物料衡算表： 表 315 物料衡算表 油 品 產(chǎn)率 處理量或產(chǎn)量 v% m% ?104t/a kg/h kmol/h 原 油 100 100 150 187500 初頂油 初底油 673 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 初餾塔全塔回流熱 表 316 全塔回流熱 物料 質(zhì)量 流率kg/h ?20 g/㎝ 3 操作條件 焓 /kJ/kg 熱量 /kJ/h 壓力 /MPa 溫度 /℃ 氣 液 入方 原 油 187500 194 — — 106 出方 初頂油 109 — 106 初底油 187 — 106 合計 — — — — — — 106 所以， 全塔回流熱 Q =106=106kJ/h，回流熱全部由塔頂回流取走。 全塔回流量 L=106/()=40020kg/h=40020/91= 常壓塔的工藝設(shè)計計算 物料平衡 表 317 物料平衡（按每年開工 8000 小時 計） 油品 產(chǎn)率，％ 處理量或產(chǎn)量 體積分數(shù) 質(zhì)量分數(shù) 104t/a t/d kg/h kmol/h 初底油 100 100 673 產(chǎn)品 重整料 116 3航煤 128 10柴油 133 重 柴油 89 重油 207 汽提蒸汽用量 側(cè)線產(chǎn)品和塔底重油都用過熱水蒸汽 汽提，使用是溫度 420℃ ，壓力 的過熱水蒸汽。 表 318 汽提蒸汽用量 油品 質(zhì)量分數(shù)（對油） % 汽提蒸汽用量 kg/h kmol/h 二線 10柴油 3 808 45 三線 重 柴油 3 647 36 塔底重油 1587 88 合計 3042 169 塔板形式和塔板數(shù) 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 選用浮閥塔板，參照文獻 [2] P239 頁表 77 和表 78 選定塔板數(shù)如下： 表 319 汽提蒸汽用量 重整料 航煤段 9 層（考慮一線生產(chǎn)航煤） 航煤 10柴油 段 7 層 10柴油 重 柴油 段 5 層 重 柴油 汽化段 4 層 塔底汽提段 4 層 考慮采用兩個中段回流，每個用三層換熱塔板，共 6 層，全塔塔板數(shù)總計為 35層。 繪制草圖 將塔體塔板進料及產(chǎn)品進出口，中段循環(huán)回流位置，氣體返塔位置，塔底汽提點等繪制成草圖。（如圖 33） 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 圖 33 常壓塔計算草圖 重整料 塔頂冷回流 取熱 106kJ/h 再 沸器 取熱 ：106kJ/h 航煤 10柴油 汽提蒸汽 597kg/h 10柴油 重 柴油 汽 提 蒸 汽833kg/h(420℃ ) 重 柴油 塔底汽提蒸汽 3340kJ/h(420℃ ) 塔底重油 進料 220200kg/h 過汽化油 4404kg/h 第二中段回流 取熱 106kJ/h 第一中段回流 取熱 106kJ/h 141℃ 1 174℃ 9 11 13 18 210℃ 19 21 23 272℃ 27 351℃ 32 344℃ 總熱量 : Q=106 kJ/h 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 操作壓力 取塔頂產(chǎn)品罐壓力為 ，塔頂采用兩級冷凝冷卻流程，取塔頂空冷器壓力降 ，使用一個管殼式后冷器，殼程壓力降 取 ，故 塔頂壓力 =++=（絕） 取每層浮閥塔板壓力降為 （ 4mmHg），推算得常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下（單位為 MPa） 塔頂壓力 一線抽出層（第 9 層）上壓力為 0162MPa 二線抽出層（第 19 層）上壓力為 三線抽出層（第 27 層）上壓力為 汽化段（第 31 層）下壓力為 取轉(zhuǎn)油線壓力降為 ，則 加熱爐出口壓力 =+= 汽 化段溫度 （ 1）汽化段中進料的汽化率與過汽化度 取過氣化度為進料的 2%（質(zhì)量分數(shù)）或 %（體積分數(shù)），即過汽化量為148181*2%=2964kg/h 要求進料在汽化段中的汽化率 eF為 eF（體積分數(shù)） =%+%+% +%=% （ 2）汽化段油氣分壓 汽化段中各物料的流量如下： 表 320 汽化段中各物料的流量 重整料 116 kmol/h 3航煤 128mol/h 10柴油 133kmol/h 重 柴油 89kmol/h 過汽化油 16kmol/h 油氣量合計 482kmol/h 其中過汽化油的相對分子質(zhì)量取 280，還有水蒸汽 88kmol/h（塔底氣提）。 由此計算汽化段油氣分壓為： 482/（ 482+88） = （ 3）汽化段溫度的初步求定 依據(jù)初底油的焦點溫度、焦點壓力及其平衡汽化數(shù)據(jù)作初底油的 pTe 相圖，如附錄，求出油氣分壓 下汽化 %（體積分數(shù)）時的溫度，初底油在汽化段壓力下平衡汽化數(shù)據(jù)如下： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 表 321 汽化段壓力下初底油的平衡汽化數(shù)據(jù) 體積收率 /% 10 30 50 70 溫度 /℃ 240 290 360 405 作出在 下初底油平衡汽化曲線，如圖 34，查得汽化率為 %時，溫度 tF為 350℃ 。 圖 34 初底油平衡汽化曲線 （ 4） tF的校核 作絕熱閃蒸過程中的熱平衡以求得爐出口溫度。 當 汽 化率 eF（體積分數(shù)） = %， tF=350℃ 時，進料在汽化段中的焓 hF計算如表 323 ，所以 hF=106/=再求出初底油在加熱爐出口條件下的焓 h0，計算如表 324，由初底油的 pTe 相圖查得初底油在爐出口壓力下的平衡數(shù)據(jù)為： 表 322 爐出口壓力下初底油的平衡汽化數(shù)據(jù) 體積收率 /% 10 30 50 70 溫度 /℃ 265 325 380 420 由此作出初底油在熱爐出口壓力 下的平衡汽化曲線（忽略初底油所含水分），如圖 34，由于生產(chǎn)航煤，限定爐出口溫度不超過 360℃ ，由圖可讀出在 360℃ ，西安石油大學(xué)