【文章內(nèi)容簡介】 0小時(shí)/年c. 原料規(guī)格：勝利原油。3　 熱量衡算4　 常壓塔工藝設(shè)計(jì)，并繪制常壓塔設(shè)備圖5　 繪制控制點(diǎn)的工藝流程圖和平面圖 設(shè)計(jì)研究意義 在煉油廠中，常減壓裝置處于加工鏈的最上端，常減壓裝置因?yàn)榧庸ち看螅庸し桨负图庸び头N經(jīng)常改變，因此確保常減壓裝置的穩(wěn)定優(yōu)化操作對于煉油企業(yè)總體技術(shù)指標(biāo)以及下游裝置來說意義重大。隨著現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使用軟件來模擬蒸餾過程的技術(shù)也已經(jīng)日益成熟。目前設(shè)計(jì)部門已經(jīng)普遍采用模擬軟件來設(shè)計(jì)常減壓裝置，而生產(chǎn)、計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)檢等部門也逐步開始使用這類工具指導(dǎo)和預(yù)測日常生產(chǎn)，分析和故障排除。軟件模擬技術(shù)在各煉廠得到迅速推廣和應(yīng)用。而對于學(xué)生而言，在平時(shí)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)接觸過常減壓裝置流程，對于流程的基本原理也有了大概的了解，通過這次的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步的深入了解該流程，并通過模擬流程實(shí)現(xiàn)對自己專業(yè)知識(shí)的檢驗(yàn)。對于液態(tài)烴的氣體分離項(xiàng)目，已確定初步的化工工藝和流程以后，開始從定性階段進(jìn)入到定量階段。通過物料衡算，計(jì)算出產(chǎn)品的產(chǎn)量、原材料的消耗定額、“三廢”排放量及組成，以及產(chǎn)品收率等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，從而定量的評述初步設(shè)計(jì)所選擇的工藝路線、生產(chǎn)方法及工藝流程在經(jīng)濟(jì)上是否合理、技術(shù)上是否先進(jìn)，為后一階段的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 Aspen Plus簡介[5]Aspen plus是美國aspen技術(shù)公司80年代初推向市場的、具有準(zhǔn)確單元操作模型和最新計(jì)算方法的大型工藝流程模擬計(jì)算軟件。它用嚴(yán)格和精確的計(jì)算方法進(jìn)行單元和全過程的計(jì)算，為企業(yè)提供準(zhǔn)確的單元操作模型，還可以尋找己有裝置的優(yōu)化操作條件和進(jìn)行新建、改建裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。它還配有較完整的物性數(shù)據(jù)庫，并能自動(dòng)生成計(jì)算順序(sequence)、循環(huán)圈(loop)和撕裂流(tear)，并能進(jìn)行在線前饋反饋控制、靈敏度分析及過程優(yōu)化。鑒于ASPEN PLUS的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且它比較適合于通用性強(qiáng)的復(fù)雜化工流程的模擬和優(yōu)化問題，所以本論文選用了該軟件作為輔助工具。 模擬過程（一）用ASPEN PLUS模擬的過程首先，我們查工廠的資料得到勝利原油的數(shù)據(jù)，如下： 表21 勝利原油的性質(zhì)勝利原油采樣時(shí)間年月 餾程℃v％密度（20℃）,kg/m3初餾103比重指數(shù)1000粘度（50℃），m2/s120凝固點(diǎn)℃30140閃點(diǎn)（閉口）℃7160酸值,mgKoH/g180含蠟,％(m/m)200鹽含量,mgNacl/L220瀝青質(zhì),％(m/m)240膠質(zhì),％(m/m)260殘?zhí)?％(m/m)280重金屬,ug/g300FeNi元素分析CuSPbNV含水,％(V/V)痕跡灰分,％(m/m)特性因數(shù)（k）表22 原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)餾出（體積分?jǐn)?shù)）%01030507080溫度℃32141280388480540表23 我國幾種原油的性質(zhì)原 油大 慶勝 利孤 島遼 河華 北中 原新 疆魯寧管輸原油取樣年份API度密度，克/毫升20℃50℃運(yùn)動(dòng)粘度，毫米2/秒50℃70℃凝點(diǎn)，℃蠟含量，﹪（重）瀝青質(zhì)，﹪（重）膠質(zhì)，﹪（重）殘?zhí)?，﹪（重）灰分，﹪（重）元素組成炭，﹪（重）氫，﹪（重）硫，﹪（重）氮，﹪（重）鎳，ppm釩，ppm餾程初餾點(diǎn)℃餾出率，﹪（體）100℃120℃140℃160℃180℃200℃220℃240℃260℃280℃300℃1979300851975（80℃）28＜19519832198621（傾點(diǎn))01979（80℃）36＜851983330198212701988260然后在上表中查的1975年測得的API=利用ASPEN模擬如下：1) 常減壓流程及常壓塔模型圖21 常減壓流程圖22 常壓塔模型圖 23 ASPEN模擬名稱和選擇的單位制圖 24 設(shè)置我們需要的內(nèi)容（流量和比率）圖25 定義原油性質(zhì)以下是定義原油性質(zhì)的幾張圖片：圖 251 輸入勝利原油API和實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)圖252 定義API變化物性方法我們在石油常減壓工藝過程中一般采用BKPENGPOB、RKSOAVE、GRAYSON等方法。我們查鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院的姚月華等發(fā)表的《原油常減壓蒸餾裝置的流程模擬與參數(shù)優(yōu)化》論文得到其中好用的為BK10。此次模擬采用的就是BK10物性方法。圖 26 物性方法的選擇圖271 初餾塔的基礎(chǔ)模擬參數(shù)圖272 初餾塔的進(jìn)料位置圖273初餾塔壓力圖281 常壓塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖282 常壓塔進(jìn)料位置圖 283 常壓塔的壓力下面幾張是模擬結(jié)果圖：圖291 結(jié)果1圖292 結(jié)果2圖293 結(jié)果3圖294 結(jié)果4結(jié)果5以上就是質(zhì)量流量的，下面的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾流量和摩爾流率就不一一列出，如果衡算時(shí)用到會(huì)單獨(dú)列出。 物料衡算全流程物料衡算表：（針對常壓塔） 在流程圖中，、9線面進(jìn)行物料衡算，如下表：流股狀況流股流量溫度壓力合計(jì)入1610000001000000出1711328104569表24 物料衡算表在上表中我們可以看出，物料不守恒，但是我們看溫度、壓力也不一樣，考慮ASPEN中誤差的干擾，我們認(rèn)為其物料守恒。3. 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算換熱器的選擇：一般在選用和設(shè)計(jì)換熱器需要在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面考慮，主要為流向、冷卻介質(zhì)出口溫度、冷熱流體各走管內(nèi)還是管外、適當(dāng)?shù)奈酃笩嶙韬土魉俚葹橐罁?jù)。離心泵的選擇： 確定輸送系統(tǒng)的流量和壓力。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)確定輸送介質(zhì)的流量，如果流量在一定范圍波動(dòng)，則按最大流量考慮。再根據(jù)輸送系統(tǒng)和管路安排，計(jì)算最大流量下管路所需的壓力，確定系統(tǒng)壓力。 選擇泵的類型和型號(hào)。先根據(jù)被輸送介質(zhì)的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型。再根據(jù)已確定的流量和壓力從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號(hào)，選擇時(shí)要考慮操作條件的變化和備有一定的潛力，所選泵可以稍大一點(diǎn)，但在該條件下泵的效率應(yīng)比較高。塔徑的初算1) 塔板氣相空間截面積上最大的允許氣體速度 塔徑計(jì)算應(yīng)以氣液相負(fù)荷最大的部位進(jìn)行計(jì)算，第一層板下方氣液相負(fù)荷最大，即Lmax=, Vmax=1　 液相平均密度的計(jì)算由文獻(xiàn)得：ρ0/ρ=—P/BT 式中： ρ—溫度T和壓力P下的密度，Kg/dm3； P—壓力，MPa； ρ0—常壓下溫度T時(shí)的密度，Kg/dm3； BT—等溫正割體積模數(shù)。 ρ0=； T=138℃； P=由文獻(xiàn)得：BT=mx+BI其中：x=（138 B ）/ log （138 B） =103（）++ m=++104107p3 BI=+p2+106p3由上述計(jì)算式可求得：=2　 氣相平均密度的計(jì)算a．氣體各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)汽油： 27645/（27645++）=%水汽： （27645++）=%內(nèi)回流：（27645++）=%b．室溫下的密度與操作溫度的換算：由此： 又因?yàn)椋? 故由上式可求得： 液相體積流率： VL=(+27645)/=氣相體積流率： Vv=[27645++]/= m3/h= m3/s3　 塔板間距的計(jì)算塔板間距的數(shù)值應(yīng)按照規(guī)定選取整數(shù)。由文獻(xiàn)得： 計(jì)算得： 2) 適宜的氣體操作速度Wa由文獻(xiàn)得得：Wa=KKsWmax 式中： Ks—系統(tǒng)參數(shù)，～。K—安全參數(shù)，Ht，K=；，或者板間距Ht≤，K=～（Ht大時(shí)K取大值）。故： Wa==(m/s)3) 氣相空間截面積Fa由式Fa=Vv/Wa得： Fa=VV/Wa=（㎡）4) 降液管內(nèi)液體流速Vd液體在降液管內(nèi)的流速按式（51）和式（52A）[或式（52B）]計(jì)算，選兩個(gè)結(jié)果中的較小值。Vd=KKs （51）當(dāng)Ht≤， (52A)當(dāng)Ht， （52B）由式（55）得： Vd==（m/s）由式（55A）得：故取Vd=5) 降液管面積Fd′計(jì)算降液管面積應(yīng)取式（53）或（54）計(jì)算結(jié)果的較大值。Fd=VL/Vd （53）Fd= （54）由式（57）得：Fd′=(m2)由式（58）得：Fd′==（㎡）故取Fd′=（㎡）6) 塔的橫截面Ft和塔徑Dc由式Ft=Fa+ Fd′得： 塔的橫截面積Ft =+=（㎡）由式 得：塔徑圓整后的塔徑Dc=1700mm7) 采用塔徑及相應(yīng)的空塔氣速根據(jù)浮閥塔板直徑系列。采用的塔截面積F按式得：F==（㎡）采用的空塔氣速W按下式得：W=Vv/F=(m/s) 采用的降液管面積按式得。Fd= (㎡)采用的降液管面積Fd占采塔截面積F的百分?jǐn)?shù)為：8) 液相的表面張力：(235℃時(shí)）℃。 由文獻(xiàn)查得=136 故表面張力=136/=(達(dá)因/厘米) 浮閥數(shù)及開孔率的計(jì)算1) 由于塔內(nèi)氣液負(fù)荷變化較大而產(chǎn)品質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，塔板壓力降不是主要因素，所以選用F1型33克浮閥（重閥）。2) 浮閥數(shù)及開孔率的計(jì)算1　 閥孔臨界速度閥孔的臨界速度按式 得： 相應(yīng)的閥孔動(dòng)能因數(shù)為： 2　 塔板的開孔率塔板浮閥的開孔率Ф按式得：Ф=（）100％=％3　 浮閥數(shù)由式Fh=FФ%得閥孔總面積為： Fh=％=（m2） 由式 得浮閥數(shù)N為：（dh為閥孔直徑，一般取39103m) 溢流堰及降液管的設(shè)計(jì)1) 液體在塔板上的流動(dòng)型式雙溢流塔對本操作是最適合的。(目前,一般采用單溢流,.)2) 溢流堰的設(shè)計(jì) 采用弓形溢流堰，因?yàn)镕d/F=%，由文獻(xiàn)查得:L/D=所以：堰長 L==（m）由L和D的比值，查文獻(xiàn)得：Wd/D=所以：堰寬Wd==(m2)3) 溢流堰高度及塔板上清液