【導讀】國能源消費結構面臨極大的挑戰(zhàn)。近幾年來，我國溶劑油產業(yè)得到了迅猛發(fā)展，產品表觀需求量日增，市場前景廣闊。以石腦油為原料，采用連續(xù)蒸餾生產輕烴和溶劑。品總類，提高市場競爭能力。同時石腦油路線工藝技術是成熟的,有現(xiàn)成的工。業(yè)化裝置和工業(yè)化數據可以參考。

　　

【正文】 細的設備模型，嚴格地計算物料和能量平衡 。確定主要設備的大少。 蒸餾塔的模擬計算 根據 aspen plus 工作流程，結合本設計任務石腦油蒸餾，確定石腦油蒸餾的工藝流程是三塔連續(xù)蒸餾。整個設計主要先用 DSTWU 模型（簡單蒸餾）計算處塔板數，回流比等數據；然后根據 DSTWU 模型得到的數據，用 RadFrac（嚴格蒸餾）模擬；接著判斷模擬的餾分是否達到產品評價要求（即實沸點蒸餾曲線或恩氏蒸餾曲線是否達到 %點溫度≥ 30 0C， %點溫度≤ 60 0C）。經過多次的試差調整達到評價要求后，便可得到再沸器 、 冷凝器的熱負荷 、 餾分的流量 、 塔板數 、 回流比等參數。因為產品出蒸餾塔的溫度大于 41℃，故需要用換熱器回收熱量 并降溫。 aspen plus 工作流程，如圖： 圖 石腦油蒸餾 aspen plus工作流程 第四章 設備計算 17 用 DSTWU 模型（簡單蒸餾）計算處塔板數，回流比等數據： 在模擬前先確定關鍵組分，餾分的溫度主要由含量多的組分決定。所以 B1蒸餾塔的輕關鍵組分為 2,2二甲基丁烷，重關鍵組分為 3甲基戊烷； B2 蒸餾塔的輕關鍵組分為 2甲基戊烷，重關鍵組分正己烷； B3 塔的輕關鍵組分為正己烷，重關鍵組分 2甲基己烷。 由于參數中沒有直接給出餾分中各組分的含量，而是只給了合格產品的沸程，這樣只能假設關鍵組分的含量，然后再用 RadFrac 模擬得出餾分的恩氏蒸餾曲線，看是否符合評價要求。如不符合則需要改變 關鍵組分的含量，這樣通過多次的試差最后得到符合產品評價要求的關鍵組分的含量。 ①先假設 B1 塔頂餾分中 輕關鍵組分 2,2二甲基丁烷含量為 ，重關鍵組分 3甲基戊烷為 ，得出相應的回流比 、 進料板數 、 塔板數和塔頂流率等數據。 ②將 DSTWU 模型得到的數據輸入 RadFrac 模型中，便可得到 B1 塔頂餾出物 A 的恩氏蒸餾曲線（ ASTM D86 curve 就是恩氏蒸餾曲線）。 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 10 萬噸 /年石腦油分餾裝置工藝設計 18 由此可見物流 A 的恩 氏 蒸餾并不符合 %點溫度≥ 30 0C， %點溫度≤ 60 0C的評價要求，故需根據溫度的變化來重新假設輕重關鍵組分的含量，經過多次的試差便可模擬出符合評價要求的各條件。如下： 第四章 設備計算 19 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 10 萬噸 /年石腦油分餾裝置工藝設計 20 ③關鍵組分含量確定后，可以從 RadFrac 模型模擬結果界面得到相關的參數。如物流的溫度壓力流量平均分子量換熱器負荷等。 換熱器的模擬設計 Aspen Plus 不僅能模擬出蒸餾塔的相關參數，而 且可以進行后續(xù)的流程模擬，即換熱器的負荷計算。如下： 根據產品出裝置的參數要求，在 Heater 模型中輸入溫度為 40℃或 41℃，壓力為250kPa。 運行后便可得到能量的變化。 第四章 設備計算 21 Aspen Plus 模擬數據匯總 表 物料衡算表 物流號 5 A B C D E F 21 22 23 24 溫度 ℃ 109.7 123 105.8 120.5 41 41 41 41 壓力 bar 3 質量流量kg/hr 12500 2750 9750 6610 3140 413 2727 2750 6610 413 2727 焓流MMkcal/hr 4 氣相分率 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 平均分子量 密度 kg/m179。 656 570 590. 567 621 647 659 669 （注：密度從互聯(lián)網中查閱而得） 表 能量變化表 編號 Δ Q1 Δ Q2 Δ Q3 Δ Q4 Δ Q5 Δ Q6 Δ Q7 Δ Q8 Δ Q9 Δ Q10 能 量 變化 kw 1477.2 2112.7 2318.6 2279.5 142.8 237.8 145.6 （注：Δ QΔ QΔ Q5為塔頂產品在全凝器能量變化，Δ QΔ QΔ Q6為塔底物流在再沸器能量 變化，Δ QΔ QΔ QΔ Q10為產品在換熱器中的能量變化） 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 10 萬噸 /年石腦油分餾裝置工藝設計 22 公用工程用量 低壓蒸汽用量 查得 1Mpa 下水蒸汽飽和溫度為 180℃，而裝置中用到的過熱蒸汽溫度為 250 度，故設水蒸氣出再沸器的溫度為 190℃，取平均比熱容為 4500J/(kg.℃） 。 1 號塔再沸器用熱量： hrkgskgkgJJCt QW p /)190(25 0 / ???????? ?? ℃）（℃℃ 二號塔再沸器用熱量： hrkgskgkgJJCt QW p /)190(25 0 / ???????? ?? ℃）（℃℃ 三號塔再沸器用熱量： hrkgskgkgJJCt QW p /)190(25 0 / ???????? ?? ℃）（℃℃ 冷卻水用量 冷卻劑是常溫水 (25℃ )，常溫下進入換熱器，出換熱器的最高允許溫度為 41℃，設冷卻劑平均質量比熱容為 4180J/(kg.℃ )故 T1 冷凝器用水量： T2 冷凝器用水量： hrkgskgkgJ JCt QW p /12 480 5/)25(41 /s100023 18. 633 ???? ???? ?? ℃）（℃℃ T3 冷凝器用水量： hrkgskgkgJ JCt QW p /11982/)25(41 / ???? ???? ?? ℃）（℃℃ 7 號換熱器用冷量： hrkgskgkgJJCt QW p /)25(40 / ???????? ?? ℃）（℃℃ 8 號換熱器用冷量： 9 號換熱器用冷量： hrkgskgkgJJCt QW p /)25(41 / ???????? ?? ℃）（℃℃ 10 號換熱器用冷量： hrkgskgkgJ JCt QW p /)25(41 / ???? ???? ?? ℃）（℃℃ hrkgskgkgJ JCt QW p /)25(41 /s100014 77 .211 ???? ???? ?? ℃）（℃℃hrkgskgkgJ JCt QW p / 800/)25(41 / ???? ???? ?? ℃）（℃℃第四章 設備計算 23 表 公用工程用量 用量類別 熱量用量 冷量用量 換熱單元 T1再沸器 T2再沸器 T3再沸器 T1冷凝器 T2冷凝器 T3冷凝器 7號換熱器 8號換熱器 9號換熱器 10號換熱器 用量kg/h 28169 30393 1765 79514 124805 11982 3482 12800 958 7837 總量kg/h 60328 241380 換熱器技術說明 假設物料進過換熱后其溫度跟換熱源溫度相同，同時忽略水的潛熱，設水的熱導率為恒定值 750W/M2.℃ , 1T? 為熱源溫差， 2T? 為冷源溫差。 B3 冷凝器的傳熱面積： ? ? 221211 1000161000n7501 ??? ?????????????ITTITTQS B3 再沸器的傳熱面積： ? ?? ?221212 100060n1000n7502 ???????????????ITTITTQS B4 冷凝器的傳熱面積： ? ? 221213 1000161000n7503 ??? ?????????????ITTITTQS B4 再沸器的傳熱面積： ? ?? ?221214 100012319060n123190607501000n7504 ???????????????ITTITTQS B5 冷凝器的傳熱面積： ? ? 221215 1000161000n7505 ??? ?????????????ITTITTQS 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 10 萬噸 /年石腦油分餾裝置工藝設計 24 B5 再沸器的傳熱面積： ? ?? ?221216 100060n1000n7506 ???????????????ITTITTQS H1 換熱器的傳熱面積： ? ? 221217 1000161000n7507 ??? ?????????????ITTITTQS H2 換熱器的傳熱面積： ? ? 221218 1000161000n7508 ??? ?????????????ITTITTQS H3 換熱器的傳熱面積： ? ? 221219 1000161000n7509 ??? ?????????????ITTITTQS H4 換熱器的傳熱面積： ? ? 2212110 1000161000n75010 ??? ?????????????ITTITTQS 表 傳熱溫 差的計算 設備名稱 加熱蒸汽進口溫度 T1 出口溫度 T2 物料進口溫度 T3 物料出口溫度 T4 熱負荷 /KW 計算傳熱面積 /m2 B3再沸器 250 190 190 B4再沸器 250 190 123 190 B5再沸器 250 190 150 冷凝水進口溫度 冷凝水出口溫度 B3冷凝器 41 25 41 B4冷凝器 41 25 41 B5冷凝器 41 25 41 H1 41 25 41 H2 41 25 41 H3 41 25 41 H4 41 25 41 第四章 設備計算 25 塔高的計算 表 提留 +精餾高度 =（全塔搭板數 2）板間距 總塔高 =提留 +精餾高度 +沉降高度 +進料附加 +塔底附加 +人孔附加 精餾塔操作說明 過程經 aspen plus 模擬可得到 1號， 2 號、 3號塔的基 本參數（具體參考 aspen 文件），如表所示。 表 1號塔（ T1） 2號塔（ T2） 3號塔（ T3） 進料狀態(tài) 冷料進量 飽和液體 飽和液體 進料板數 21 18 9 塔板數 31 27 11 回流比 5 塔頂溫度 ℃ 塔底溫度 ℃ 123 塔頂壓力 bar 3 塔底壓力 bar 塔頂餾出量 kg/hr 2750 側線引出數 0 0 0 側線板數 0 側線流出量 kg/hr 0 0 0 塔半徑 m 塔板間距 m 人孔數 4 4 3 塔高 m 名稱 板間距 全塔搭板數 提留 +精餾高度 沉降高度 進料附加 塔底附加 人孔附加 總塔高 B3 31 B4 27 B5 11 廣東石油化工學院 本科畢業(yè) (設計 )論文： 10 萬噸 /年石腦油分餾裝置工藝設計 26 設備匯總表 表 設備名稱（設備代號） 型號規(guī)格 1號分餾塔（ T101） Φ 1530 16100