【導讀】本次設計主要是針對年處理量100萬噸卡賓達原油的常壓設計。其中重要的分離設備—常壓塔的設計，是能否獲得高收率、高質(zhì)量油的關鍵。近年來常減壓蒸餾技術和管理經(jīng)驗不斷創(chuàng)新，裝置節(jié)。能消耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量提高。但與國外先進水平相比，仍存在較大的差。設計的基本方案是：初餾塔拔出。煤油，輕柴油，重柴油。設計了一個初餾塔、一個常壓塔、一段汽化蒸。常壓塔外側為側線產(chǎn)品設汽提塔。流程簡單，投資和操作費用較少。蒸余的塔底重油可作鋼鐵或其它工業(yè)的燃料。在某些特定的情況下也可以作催化裂化或加氫裂化裝置的原料。計共用34塊浮閥塔板，塔距，塔徑，塔高。共通過20次換熱達到工藝要求，換熱效率是%。

　　

【正文】 ） 塔頂及側線溫度的假設與回流熱的分配 （ 1）假設塔頂及各側線溫度 參考同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，假設塔頂及各側線溫度如下： 塔頂溫度 170 煤油抽出板（第 9層）溫度 200 輕柴油抽出板（第 18層）溫度 255 重柴油抽出板（第 27層）溫度 315 （ 2）全塔熱回流 按上述假設的溫度條件做全塔熱平衡（見表 ），由此求出全塔回流熱。 表 全塔熱回流 物料 流率， kg/h 密度（ 20? ）/g/cm3 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 壓力， Mpa 溫度，℃ 氣相 液相 入方 進料 365 — — 108 汽提蒸汽 — 420 3316 — 6438014 合計 — — — — — 108 出方 汽油 14325 170 — 107 煤油 200 — 106 輕柴 255 — 106 重柴 13025 315 — 107 重油 61050 — 5. 79 107 水蒸氣 — 150 2772 — 106 合計 115283+L — — — — — 107 所以，全塔回流熱 Q= 810 710 = 710 （ kJ/h） (3）回流方式及回流熱的分配 塔頂采用二級冷凝冷卻流程，塔頂回流溫度定為 60℃。采用兩個中段回流，第 一個位于煤油側線和輕柴油側線之間（第 11～ 13層），第二個位于輕柴油側線和重柴油側線之間（第 20～ 22層）。 回流熱分配如下： 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 24 取熱百分數(shù) 取熱量 塔頂回流取熱 50% 107 （ kJ/h） 第一中段回流取熱 20% 106 （ kJ/h） 第二中段回流取熱 30% 10 6 （ kJ/h） 側線及塔頂溫度的校核 校核由下而上進行 (1)重柴油抽出板（第 27層 ）溫度 物料 流率， kg/h 密度（ 20? ）/g/cm3 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 壓力，Mpa 溫度，℃ 氣相 液相 入方 進料 365 — — 108 汽提蒸汽 — 420 3316 — 4048836 內(nèi)回流 L 300 — 合計 +L — — — — — 108 + 出方 汽油 14325 315 — 107 煤油 315 — 10 6 輕柴 315 — 107 重柴 13025 315 — 107 重油 61050 358 — 107 水蒸氣 — 315 3102 — 10 6 內(nèi)回流 L 315 — 合計 113842+L — — — — — 108 + 由熱平衡得 810 + = 810 + L=(kg/h)或 重 柴油抽出板上方的氣相總量 : ++++=（ kmol/h） 重 柴油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓： ＝ （ MPa） 由 重 柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算 0點溫度?？梢杂谩妒蜔捴乒こ獭分袌D 7— 15和圖 7— 16先換算得常壓下平衡汽 化數(shù)據(jù)，再用圖 7— 26換算成 下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結果如下： 項目 0 10% 30% 50% 恩氏蒸餾溫度， ℃ 恩氏蒸餾溫差， ℃ — 平衡汽化溫差， ℃ 6 3 2 — 常壓平衡汽化溫度， ℃ — — — 350 ， ℃ 316 322 325 327 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 25 由上求得的在 ()下 重 柴油的泡點溫度為 316℃ ，與原假設 315℃ 很接近，可認為原假設是正確的 。 (2)輕柴油抽出板（第 18層 ）溫度 由熱平衡得 810 += 810 + L=(kg/h) 或 75663/215=輕 柴油抽出板上方的氣相總量 : ++++=（ kmol/h） 輕 柴油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓： ＝ （ MPa） 由 輕 柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算 0點溫度?？梢杂谩妒蜔捴乒こ獭分袌D 7— 15和圖 7— 16先換算得常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用圖 7— 26換算成 下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結果如下： 項目 0 10% 30% 50% 恩氏蒸餾溫度， ℃ 242 恩氏蒸餾溫差， ℃ — 平衡汽化溫差， ℃ 8 2 3 — 常壓平衡汽化溫度， ℃ — — — 281 ， ℃ 256 264 266 269 由上求得的在 ()下 輕 柴油的泡點溫度為 256℃ ，與原假設的 255℃很接近，可認為原假設是正確的 。 物料 流率， kg/h 密度（ 20? ） /g/cm3 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 壓力， Mpa 溫度，℃ 氣相 液相 入方 進料 365 — — 108 汽提蒸汽 — 420 3316 — 4932550 內(nèi)回流 L 240 — 合計 +L — — — — — 108 + 出方 汽油 14325 255 — 107 煤油 255 — 10 6 輕柴 255 — 10 6 重柴 13025 315 — 107 重油 61050 358 — 107 水蒸氣 — 255 3002 — 10 6 二段取熱 — — — — — — 10 6 內(nèi)回流 L 255 — 合計 114375+L — — — — — 108 + 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 26 (3)煤油抽出板（第 9層 ）溫度 物 料 流率， kg/h 密度（ 20? ）/g/cm3 操作條件 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 壓力，Mpa 溫度，℃ 氣相 液相 入方 進料 365 — — 108 汽提蒸汽 — 420 3316 — 5909941 內(nèi)回流 L 195 — 合計 109230+L — — — — — 108 + 出方 汽油 14325 200 — 107 煤油 200 — 10 6 輕柴 255 — 10 6 重柴 13025 315 — 107 重油 61050 358 — 107 水蒸氣 — 200 2872 — 10 6 一段取熱 — — — — — — 1 06 二段取熱 — — — — — — 10 6 內(nèi)回流 L 200 — 合計 +L — — — — — 810 + 由熱平衡得 : 810 += 810 + L L=(kg/h)或 （ kmol/h） 煤 油抽出板上方的氣相總量 :++++=（ kmol/h） 煤 油蒸汽（即內(nèi)回流）分壓： ＝ (MPa） 由 煤 油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算 0點溫度。可以用《石油煉制工程》中圖 7— 15和圖 7— 16先換算得常壓下平衡汽化數(shù)據(jù)，再用圖 7— 26換算成 的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結果如下： 項目 0 10% 30% 50% 恩氏蒸餾溫度， ℃ 198 209 213 218 恩氏蒸餾溫差， ℃ 11 4 5 — 平衡汽化溫差， ℃ 4 2 3 — 常壓平衡汽化溫度， ℃ — — — 223 ， ℃ 200 205 207 210 由上求得的在 ()下 輕 柴油的泡點溫度為 200℃ ，與原假設的200℃ 很接近，可認為原假設是正確的 。 (4)塔頂溫度 塔頂冷回流溫度 t0 =60℃ 。其焓值 hLt, L00=。 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 27 塔頂溫度 t1 =170℃ ，回流（汽油）蒸汽的焓 hVt, L 10= kJ/kg。 故塔頂冷回流量為 : L0 =Q/（ h Vt, L 10 h Lt, L00） = 710 /（ ）=(kg/h） 塔頂油氣量（汽油 +內(nèi)回流蒸汽）為 （ 14325+） /140=(kmol/h) 塔頂水蒸氣流量為 : /18=(kmol/h) 塔頂油氣分壓為 : /（ +） =（ MPa） 產(chǎn)品的臨界及焦點性質(zhì) 查《石油化工工藝計算圖表》圖 237 得石油餾分真、假臨界溫度， 查《石油化工工藝計算圖表》圖 238 得石油餾分假臨界壓力， 查《石油化工工 藝計算圖表》圖 239 得石油餾分的真臨界壓力， 查《石油化工工藝計算圖表》圖 2219 得石油餾分的焦點溫度。 查《石油化工工藝計算圖表》圖 2218 得石油餾分的焦點壓力。 表 產(chǎn)品的臨界及焦化性質(zhì) 產(chǎn)品 臨界壓力 /106 pa 焦點壓力 /106 pa 臨界溫度 /K 焦點溫度 /K 真 假 真 假 汽油 621 616 塔頂溫度應該是汽油在其油氣分壓下的露點溫 度。 由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得汽油常壓露點溫度為 ℃， 已知其焦點溫度和焦點 壓力依次為 371℃和 ， 在《石油化工工藝計算圖表》圖 2223 作出汽油餾出 100%的平衡蒸發(fā)曲線 ,由該相圖可讀出油氣分壓為 174℃。考慮到不凝氣的存在，該溫度乘以系數(shù) ，則塔頂溫度為 ℃，與原假設溫度 170℃很接近，故原假設正確。 最 后 驗 證 一 下 在 塔 頂 條 件 下 水 蒸 氣 是 否 會 冷 凝 。 塔 頂 水 蒸 氣 分 壓 為(=)。相應于此壓力下的飽和水蒸氣的 溫度為 86℃，遠低于塔頂 170℃，故在塔頂?shù)乃魵馓幱谶^熱狀態(tài)，不會冷凝。 精餾塔計算草圖 : 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 28 全塔氣、液相負荷分布 選取塔內(nèi)幾個有代表性的部位（如塔頂 第一層板下方 各側線抽出板上方 中段回流進出口處 進料 1），求出這些位置的氣、液負荷，就可以作出全塔氣、液相負荷分布圖。 （ 1）塔頂?shù)钠贺摵? 170℃ 1 汽油 14325kg/h 蒸汽 塔頂冷回流取熱 106kJ/h 9 10 14 255℃ 18 20 23 315℃ 27 30 365℃ 31 34 358℃ 200℃ 塔底重油 61050kg/h 輕柴油 重柴油13025kg/h 進料111400kg/h 過汽化油2228kg/h Mpa Mpa Mpa 煤油煤油汽提蒸汽輕柴 油氣提蒸 汽585kg/h 重 柴油汽提 蒸汽塔 底 氣 提 蒸 汽1221kg/h 第二中段回流（取熱 106kJ/h） 第一中段回流（取熱 106kJ/h） 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 工藝計算及說明 29 液相負荷 L = 冷回流L = 氣相回流 V = 油氣V + 水氣V =（ 14325+） /140+ /18=(2)第 1 塊板下的氣液相負荷 已知： 1t =170℃， 2t = 173 ℃ ， M＝ 143， 2p = 查《石油煉制工程》圖 ： VtLh21,=， LtLh11,=。 已知， Q0 = 710 ,則 1L = Q0 /（ VtLh21, LtLh11, ） = 710 /（ ） =1L =2V =14325/140++2V =nR2T / 2p = (+173)/= 3m/h (3)第 8 塊板下 的氣液相負荷 （即煤油抽出板上方） 已知： 8t =194℃， 9t =200℃， M=174 , 9p = 物料 流率， k