【導(dǎo)讀】化學(xué)工程與工藝專業(yè)。1．概述；2．文獻(xiàn)綜述；3．設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)；4．主要原材料；5．其他。常壓蒸餾塔汽液負(fù)荷分布圖?；瘜W(xué)工程與工藝課程設(shè)計(jì)。大港原油，204d=；特性因數(shù)K=. 序餾出溫度餾出,%序餾出溫度餾出,%序餾出溫度餾出,%. 號(hào)℃重體號(hào)℃重體號(hào)℃重體。產(chǎn)品沸點(diǎn)范圍產(chǎn)率相對(duì)密度恩氏蒸餾數(shù)據(jù),℃。五.設(shè)計(jì)處理量:250+學(xué)號(hào)×10萬噸/年,開工：8000小時(shí)/年。六.汽提水蒸汽采用過熱水蒸汽:420℃,(表). 七.可考慮采用兩段汽化流程，設(shè)兩個(gè)中段循環(huán)回流,每個(gè)中段循環(huán)回流取熱量為全塔回流

　　

【正文】 列出物料平衡表。如不能取得實(shí)標(biāo)生產(chǎn)數(shù)據(jù) , 可根據(jù)實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)來確定。 如表 1 所示 , 相鄰兩個(gè)產(chǎn)品是互相重疊的 , 即實(shí)沸點(diǎn)蒸餾 (tHtL)是負(fù)值。通常相鄰兩個(gè)產(chǎn)品的實(shí)沸點(diǎn)就在這一重疊值的一半處 , 因此可取 tH 和 tL之間的中點(diǎn)溫度作為這兩個(gè)餾分的切割溫度 , 按切割溫度 , 可以從原油的實(shí)沸點(diǎn)曲線得出各產(chǎn)品的收率。決定年開工天數(shù)后 , 即可作出常壓塔的物料平衡表 , 如表 3 所示。表 3 中沒有考慮到損失 , 在實(shí)標(biāo)生產(chǎn)中通常取 (氣體 +損失 )約占原油的 ％。 注 : tH 為相鄰兩餾分重餾分實(shí)沸點(diǎn)的 0％點(diǎn)溫度 。 tL 為相鄰兩餾分輕餾分實(shí)沸點(diǎn)的 100％點(diǎn)溫度。 處理量為 250+50 10=750 萬噸 /年 物料平衡可參考同一原油、同一產(chǎn)品方案的生產(chǎn)數(shù)據(jù)確定。由于不能取得實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可根據(jù)實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)來確定。 重整原料（體積）：（ ） /(100/) 100%=% 航空煤油（體積）：（ ） /(100/) 100%=% 22 輕質(zhì)柴油（體積）：（ ） /(100/) 100%=% 重質(zhì)柴油（體積）：（ ） /(100/) 100%=% 重 油（體積）：（ ） /(100/) 100%=% 物料平衡表 (按每年開工 333 天計(jì) ) 油 品 產(chǎn)率 % 處 理 量 或 產(chǎn) 量 體積 質(zhì)量 104t/Y t/D kg/h kmol/h 原 油 100 100 750 937500 產(chǎn) 品 重整原料 435 航空煤油 573 輕柴油 101625 466 重柴油 209 重油 1549 側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱水蒸汽汽提 , 使用的是溫度 420℃ , 壓力 的過熱水蒸汽。 汽提水蒸汽用量與需要汽提出來的輕組分含量有關(guān)。在設(shè)計(jì)中可參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇汽提蒸汽用量 表 4 汽提水蒸氣用量 油品 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Kg/h Kmol/h 一線航空煤油 3 二線輕柴油 2 三線重柴油 塔底重油 2 合計(jì) 2 操作條件的確定 1 決定塔板數(shù)、塔頂壓力和塔板壓力降 （ 1） 根據(jù)《塔的工藝計(jì)算》表 13 決定塔板數(shù)如下： 重整原料 ── 航空 煤油段 12 層 (循環(huán)回流 4 塊 ) 煤油──輕柴油段 14 層 （第一中段循環(huán) 4 塊） 23 輕柴油──重柴油段 10 層 （第二中段循環(huán) 4 塊） 重柴油──汽化段 4 層 塔底汽提段 4 層 全塔用兩個(gè)中段回流 , 每個(gè)用 3 層換熱塔板 , 共 6 層 , 全塔塔板總數(shù)為50 層。 （ 2）分餾塔計(jì)算草圖 （ 3） 操作壓力 取塔頂產(chǎn)品罐壓力為 : 。塔頂采用兩級(jí)冷凝冷卻流程圖。取塔頂空冷器壓力降為 , 使用一個(gè)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), 則推算常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下 : (單位為 MPa) 塔頂壓力 一線抽出板 (第 12 層 )上壓力 二線抽出板 (第 29 層 )上壓力 三線抽出板 (第 42 層 )上壓力 汽化段壓力 (第 49 層下 ) 取轉(zhuǎn)油線壓力降為 , 則 加熱爐出口壓力 =+= 24 0 10 20 30 40 50 60 70 80100150200250300350400450500550溫度，0C餾出，%（體）1243圖31 原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線與平衡汽化曲線 1—原油在常壓下的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線；2—原油的常壓平衡汽化曲線； 3—爐出口壓力下的原油平衡汽化曲線； 4—汽化段油氣分壓下的原油平衡汽化曲線 汽化段溫度 （ 1）汽化段中進(jìn)料的汽化率與汽化率（原油相對(duì)密度 ?d ） 取過汽化率為進(jìn)料的 2%（質(zhì)）（經(jīng)驗(yàn)值為 2~4%）或 %（體）則過汽化油量為 937500 2%=18750 kg/h，要求進(jìn)料在汽化段的汽化率為： eF=（ ++++） %=% （ 2）汽化段油氣分壓 汽化段中各物料的流量如下： 重整原料： 435kmol/h 航空煤油： 573 kmol/h 輕質(zhì)柴油： 466 kmol/h 重質(zhì)柴油： 205 kmol/h 過汽化油： k m o l/ ? （假定過汽化油分子量為 300） 油汽量合計(jì)： kmol/h 水蒸汽 ： kmol/h（塔底汽提） 由此計(jì)算得汽化段的油氣分壓為： a1 2 8 2 7 4 1 7 4 11 8 MP??? 分別根據(jù)表 1 和表 2 的數(shù)據(jù)作出原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線和平衡汽化曲線，如下圖所示。 汽化段溫度應(yīng)該是在汽化是在汽化段油氣分壓 之下汽化 25 %（體）的溫度，為此需要作出 下的原油平衡汽化曲線，見上圖中的曲線 4。在不 具備原油的臨界參數(shù)與焦點(diǎn)參數(shù)而無法作出原油的 PTe相圖的情況下 ,曲線 4可用簡化法求定 : 由上圖中曲線 1與曲線 2可得到原油在常壓下的實(shí)沸點(diǎn)曲線與平衡汽化曲線的交點(diǎn)為 306℃。通過蒸氣壓圖表 31，將此交點(diǎn)溫度換算成在 壓力下的溫度為 318℃。過該交點(diǎn)作垂直于橫座標(biāo)的直線 A, 在 A線上找到 318℃之點(diǎn) , 過此點(diǎn)作平行于原油常壓平衡汽化曲線 2 的線 4, 即為原油在 下的平衡汽化曲線。 由曲線 4可查得當(dāng) eF 為 ％ (體 )時(shí)的溫度為 353℃ , 此即欲求的汽化段溫度 tF。此 tF 是由相平衡關(guān)系求得 , 還需對(duì)它進(jìn)行校核。 進(jìn)料在爐出口處攜帶的熱量 Q (P=, t=353℃ ) 物料 焓， Kj/kg 熱量， kJ/h 汽相 液相 重整原料 1166 1166= 106 航空煤油 1159 1159= 106 輕柴油 1136 101625 1136= 106 重柴油（ g） 1131 1131= 106 重柴油（ l） 1100 18750 1100= 106 重油 937 937= 106 合計(jì) QF= 106 再求出原油在加熱爐出口條件下的熱焓 ho，按前述方法作出原油在 爐出口壓力 (即圖 1中的曲線 3)。此處忽略了水分 , 若原油中含有水分 , 則應(yīng)按爐出口處油氣分壓下的平衡汽化曲線計(jì)算。限定爐出口溫度不超過 365℃ , 由曲線 3 可讀出在 365℃時(shí)的汽化率 eo 為 ％ (體 )。顯然 eoeF,即在爐出口條件下 ,過汽化油和部分重柴油處于液相。根據(jù)此可算出進(jìn)料在爐出口條件下的焓值 ho，見表 39。 表 39 進(jìn)料在爐出口處攜帶的熱量 (P=, t=365℃ ) 物料 焓， Kj/kg 熱量， kJ/h 汽相 液相 重整原料 1228 1228 = 106 航空煤油 1206 1206 = 106 輕柴油 1193 1193 101625= 106 26 重柴油 (g) 1180 1180 = 106 重柴油 (l) 963 963 18750= 106 重油 958 958 = 106 合計(jì) 106 kgkj / 2 3 18 0 0 0 0 0 6 ??? 核算結(jié)果表明 ho略高于 hF, 所以在設(shè)計(jì)的汽化段溫度 353℃之下 ,能保證所需的拔出率 (％體 )。爐出口溫度也不致超過充許限度。 3 蒸餾塔各點(diǎn)溫度核算 取塔底溫度比汽化段低 7℃ , 即 : 3537=346℃ 1 塔頂及各側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 （ 1） 假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度 參考同類裝置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) , 假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度如下 : 塔頂溫度 105℃ 煤油抽出板 (第 12 層 ) 180℃ 輕柴油抽出板 (第 29 層 ) 256℃ 重柴油抽出板 (第 42 層 ) 315℃ 則列出全塔熱平衡如表 10 所示。 表 10 全塔熱平衡 物料 流率， kg/h 密 度 d204 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h MPa ℃ 汽相 液相 入 方 進(jìn)料 937500 353 1004 106 汽提蒸汽 18750 420 3362 106 合計(jì) 956250 106 出 方 重整原料 105 610 106 航空煤油 180 457 106 輕柴油 101625 256 651 106 重柴油 315 817 106 重油 346 898 106 水蒸汽 18750 105 2800 106 27 合計(jì) 956250 106 （ 2） 全塔回流熱 Q =(— ) 106= 106kJ/h （ 3） 回流方式及回流熱分配 塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻流程 , 塔頂回流溫度為 60℃。采用兩個(gè)中段循環(huán)回流 , 一中在煤油側(cè)線與輕柴油側(cè)線之間 (第 14~16 層 ), 二中位于輕柴油側(cè)線與重柴油側(cè)線之間 (第 31~33 層 )，三中位于重柴油與重油側(cè)線之間（ 44— 46） 回流熱分配 ％ 熱量 , kJ/h 塔頂 冷回 10 106 塔頂 循環(huán) 15 106 一中 30 106 二中 45 106 （ 4） 側(cè)線及塔頂溫度的校核 校核應(yīng)自下而上進(jìn)行。 ①重柴油抽出板 (第 42 層 ) 圖 4 重柴油抽出板以下塔段的熱平衡 表 11 第 42層以下塔段的熱平衡 物料 流率， kg/h 密 度 d204 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h MPa ℃ 汽相 液相 入 方 進(jìn)料 937500 353 1004 106 汽提蒸汽 18750 420 3362 106 內(nèi)回流 L ～ 309 808 808L 合計(jì) 106+L 106+808L 出 方 重整原油 315 106 航空煤油 315 106 輕柴油 101625 315 106 重柴油 315 106 重油 346 106 水蒸汽 18750 315 106 內(nèi)回流 L ～ 315 合計(jì) 106+L 106+ 由熱平衡得 : 106+808L= 106+ 所以 , 內(nèi)回流 L= kg/h 或 hk mo l/ 1 8 1 2 5 ? （假定內(nèi)回流液的分子量為 283） 重 柴 油 抽 出 板 上 方 汽 相 總 量 為 : 435+573+466++= 28 重柴油蒸汽 (即內(nèi)回流 )分壓為 : a0 6 3 2 0 1 2 41 7 MP?? 由重柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算在 0. 061 MPa 壓力下平衡汽化 0％點(diǎn)溫度 。 可以用《石油煉制工藝學(xué)》圖 512 和圖 513 先換算得常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用圖 523 換算成 下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其結(jié)果如下： 恩氏蒸餾 /%（體） 0 10 30 50 餾出溫度 /℃ 326 331 333 336 恩氏蒸餾溫差 /℃ 5 2 3 平衡蒸發(fā)溫差 /℃ 2 1 平衡蒸發(fā) 50%溫度 /℃ 336+= 平衡蒸發(fā)溫度 /℃ 平衡汽化溫度 /℃ 由上求得的在 下重柴油的泡點(diǎn)溫度為 ℃，與原假設(shè)的 315℃很接近，可認(rèn)為原假設(shè)溫度是正確的。 輕柴油抽出板和煤油抽出板溫度 校核的方法與重柴油的方法相同 ,可通過作第 29 層板以下和第 14 層板以下