【正文】 ．選取塔板型式和塔板數(shù) 塔板采用浮閥塔板，參考《石油煉制工程》表 7—7 和表 7—選定塔板數(shù)如下： 表 15 塔板數(shù) 被分離的餾分 板數(shù) 汽油 ——煤油 9 煤油 ——柴油 1 6 柴油 1——柴油 2 6 柴油 2——汽化段 3 塔底汽提段 4 考慮到采用兩個 中段回流，每個用 3 層換熱塔板，共 6 層。全塔塔板數(shù)總數(shù)為34 層。 側(cè)線產(chǎn)品及塔底重油都采用過熱水蒸氣汽提，使用的是溫度為 420℃ 、壓力位 的過熱水蒸氣，參考《石油煉制工程》圖 7—52 和汽提水蒸氣用量取汽提水蒸氣如下表： 17 表 16 汽提水蒸氣用量 油 品 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（對產(chǎn)品）， % kg/h kmol/h 一線煤油 3 2405 柴油 3 2630 146 塔底重油 2 3894 216 合 計 － 8929 496 精餾塔計算草圖： 圖 2—4 常壓塔計算草圖 160℃ 1 汽油 73083kg/h 蒸汽 8838kg/h 回流 塔頂冷回流取熱106kJ/h 9 10 13 240℃ 19 21 23 310℃ 30 358℃ 31 34 351℃ 190℃ 塔底重油 194708kg/h 柴油 2 h 進(jìn)料441917kg/h 過汽化油8929kg/h 第二中段回流取熱 610 kj/h Mpa Mpa 煤油80167kg/h 煤油汽提蒸汽2405kg/h 柴 油 汽 提 蒸 汽2630kg/h 塔 底 氣 提 蒸 汽3894kg/h 28 柴油 1 kg/h 第一中段回流（取熱 610 kJ/h） 18 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為 ，使用一個管殼式后冷器，殼層壓力降取 。故 塔頂壓力＝ ＋ ＋ ＝ （絕壓） 取每層浮閥塔板壓力降為 （ 4mmHg），則推算得常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力如下（單位為 MPa） : 塔頂壓力位 ； 一線抽出板（第 9 層） 上壓力 ； 二線抽出板（第 18 層）上壓力 ； 汽化段壓力（第 30 層下） ； 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(jìn)料的汽化率與過汽化度 取過汽化度為進(jìn)料的 2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或 %（體積分?jǐn)?shù)），即過汽化量為8838kg/h 要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率 eF，常壓塔中的各餾分的體積分?jǐn)?shù)為： 汽油： % 煤油： % 柴油： % eF（體積分?jǐn)?shù)）＝ %＋ %＋ %＋ %＝ % （ 2）汽化段油氣分壓 汽化段中各物料的流量如下： 表 17 汽化段各物料的流量 汽油 煤油 柴油 過汽化油 21kmol/h 油氣量合計 其中過汽化油的相對分子量取 358，還有水蒸氣 （塔底汽提）。由此可 計算得汽化段的油氣分壓為： （ 216＋ ）＝ （ MPa） （ 3）汽化段溫度的初步確定 汽化段溫度應(yīng)該是在汽化段油氣分壓 下的汽化 %（體積分?jǐn)?shù)）的溫度，為此需要作出 下原油的平衡汽化曲線。 在不具備原油的臨界參數(shù)和焦點參數(shù)而無法作出原油的 p—T—e 相圖的情況下，曲線 4 可以用以下簡化方法求定：由圖 2—3 可得到原油在常壓下的實沸點曲線與平衡汽化曲線的交點為 ℃ 。利用《石油煉制工 程》中烴類與石油窄餾分的蒸汽壓圖，將此交點溫度 ℃ 換算為 下的溫度為 ℃ 。將此交 19 點作垂直于橫坐標(biāo)軸的直線 A，在 A 上找得 304℃ 點，過此點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 可以查得 eF 為 %（體積分?jǐn)?shù)）對應(yīng)的溫度為 358℃ ，此即為欲求的汽化段進(jìn)料溫度 tF。此 tF 是由相平衡關(guān)系求得，還需對它校核。 （ 4） tF的校核 校核的主要目的是看由 tF 要求的加熱爐出口溫度是否合理。校核的方法是 作絕熱閃蒸過程的熱平衡計算以求得爐出口 的溫度。當(dāng)汽化率 eF（體積分?jǐn)?shù)）＝ %，tF＝ 358℃ 時，進(jìn)料在汽化段的焓 hF 計算下表。表中各物料的焓值由《石油煉制工程》中介紹的方法和《石油化工工藝計算圖表》求得。 表 18 進(jìn)料帶入的汽化段熱量 QF （ p＝ ， t＝ 360℃ ） 油料 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 氣相 液相 汽油 1181 — 118173083＝ 106 煤油 1160 — 116080167＝ 106 柴油 1130 — 113093917＝ 106 過汽化油 1100 — 11008838＝ 106 重油 — 988 988194708＝ 106 合計 — — QF＝ 106 所以， hF＝ 106/441917＝ 1103（ kJ/kg） 再求出原油在加熱爐出口條件下的焓 h0。按前述方法作出原油在爐出口壓力 下的平衡汽化曲線（圖中的曲線 3）。此處忽略了原油中所含的水分，若原油含水則要作爐出口處的油氣分壓下的平衡汽化曲線。限定爐出口處溫度不超過365℃ ，由曲線 3 可讀出 365℃ 時的汽化率 e0 為 58%（體積分?jǐn)?shù)）。 顯然 e0＜ eF，即在爐出口條件下，過汽化油和部分重柴油處于液相。據(jù)此可算出進(jìn)料在爐出口條件下的焓值 h0，見表 。 表 19 進(jìn)料在爐出口處攜帶的熱量 （ p＝ ， t＝ 365℃ ） 油料 焓， kJ/kg 熱量， kJ/h 氣相 液相 汽油 1197 — 119773083＝ 106 煤油 1185 — 118580167＝ 106 柴油 1160 — 116093917＝ 106 過氣化油 1135 — 11358838＝ 106 重油 — 992 992194708＝ 106 合計 — — Q0＝ 106 所以， h0＝ 106/441917＝ 1119（ kJ/kg） 校核結(jié)果表明 h0 略高于 hF，所以在設(shè)計的汽化段溫度 358℃ 下，既能保證所需 20 的拔出率（體積分?jǐn)?shù)為 %），爐出口的溫度也不至于超過允許的限度。 塔底溫度 取塔底溫度比汽化段溫度低 7℃ ，即為 358－ 7＝ 351（ ℃ ） 塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱的分配 （ 1） 假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度 參考同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度如下： 塔頂溫度 160℃ 煤油抽出板（第 9 層）溫度 190℃ 輕柴油抽出板（第 18 層）溫度 240℃ 重柴油抽出板（第 27 層）溫度 310℃ （ 2）全塔熱回流 按上述假設(shè)的溫度條件做全塔熱平衡（見表 ），由此求出全塔回流熱。 表 20 全塔熱回流 物料 流率 kg/h 密度（ ρ20） 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(jìn)料 441917 358 — — 106 汽提蒸汽 8929 — 420 3316 — 106 合計 450846 — — — — — 517106 出 方 汽油 73083 160 724 — 106 煤油 80167 190 — 473 106 柴油 93917 240 — 799 106 重油 194708 351 — 913 106 水蒸汽 8929 — 150 2772 — 106 合計 450846 — — — — — 106 所以，全塔回流熱 Q＝ 517106－ 106＝ 106（ 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(cè)線和柴油 1 側(cè)線之間（第 11～ 13 層），第二個位于 柴油 1 側(cè)線和 柴油 2 側(cè)線之間之間（第 20～ 22 層）。 回流熱分配如下： 塔頂回流取熱 50% Q0＝ 106kJ/h 第一中段回流取熱 20% Qc1＝ 106kJ/h 第二中段回流取熱 30% Qc2＝ 106kJ/h 側(cè)線及塔頂溫度的校核 校核由下而上進(jìn)行。 21 （ 1） 柴油 2 抽出板（第 27）溫度 物料 流率 kg/h 密度（ ρ20）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(jìn)料 441917 358 — — 106 汽提蒸汽 3894 — 420 3316 — 106 內(nèi)回流 L 302 — 808 808L 合計 445811＋L — — — — — 106＋ 808L 出 方 汽油 73083 310 1051 — 106 煤油 80167 310 1039 — 106 柴油 93917 310 1005 — 106 重油 194708 351 — 909 177106 水蒸汽 3894 — 310 3093 — 106 內(nèi)回流 L 310 1005 — 1005L 合計 445811＋L — — — — — 106＋ 1005L 由熱平衡得 106＋ 808L＝ 106＋ 1005L 所以，內(nèi)回流 L＝ 291878（ kg/h）或 291878/＝ 1236kmol/h 柴油 2 抽出板上方的氣相總量為： ＋ ＋ ＋ 216＋ 1236＝ 3017（ kmol/h） 柴油 2 蒸汽（即內(nèi)回流）分壓為： 1236/3017＝ （ MPa） 由 柴油 2 常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算 下平衡汽化 0 點溫度?？梢杂谩妒蜔捴乒こ獭? 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 下的平衡汽化數(shù)據(jù)。結(jié)果如下： 項 目 50 70% 90% 100% 恩氏蒸餾溫度， ℃ 273 284 303 316 恩氏蒸餾溫差， ℃ 11 19 13 — 平衡汽化溫差， ℃ 4 6 2 — 常壓下平衡汽化溫度， ℃ — — — 327 下平衡汽化溫度， ℃ 308 312 318 320 由上求得的在 下的 柴油 2 的泡點溫度為 308℃ ，與原假設(shè)的 310℃ 很接近，所以原假設(shè)溫度是正確的。 （ 2） 柴油 1 抽出板和煤油抽出板的溫度 22 校核的方法和校核 柴油 2 抽出板溫度的方法相同，可通過作出第 18 塊板以下和第 9 塊板以下塔段的熱平衡來計算。由于計算過程相同 ，故計算過程從略。計算結(jié)果和假設(shè)值相符，故認(rèn)為原假設(shè) 值是正確的。即 柴油 1 抽出板的溫度為 240℃ ，煤油抽出板的溫度為 190℃ 。 （ 3）塔頂溫度 塔頂冷回流的溫度 t0＝ 60℃ 。其焓值 hL0V,t0＝ 138kJ/kg 塔頂溫度 t1＝ 160℃ ，回流（汽油）蒸汽的焓 hL0V,t1＝ 703kJ/kg。故塔頂冷回流量為 L0＝ Q/（ hL0V,t1－ hL0V,t0）＝ 106/（ 703－ 138）＝ 131504（ kg/h） 塔頂油氣量（汽油＋內(nèi)回流蒸汽）為 （ 73083＋ 131504） /102＝ 2020（ kmol/h） 塔頂水蒸氣流量為 8929/18＝ 496（ kmol/h） 塔頂油氣分壓為 1006/（ 2020＋ 496）＝ （ MPa） 塔頂溫度應(yīng)該是汽油在其油氣分壓下的露點溫度。已知其焦點溫度和壓力依次為 ℃ 和 ，據(jù)此可在平衡汽化坐標(biāo)紙上作出汽油平衡汽化 100%點的 p—t線，由該相圖可讀出油氣分壓為 時的露點溫度為 170℃ 。考慮到不凝氣的存在，該溫度乘以系數(shù) ，則塔頂 溫度為 165℃ ，與原假設(shè)溫度 160℃ 很接近，故原假設(shè)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 － ＝ （ MPa） 相應(yīng)于此壓力下的飽和水蒸氣的溫度為 90℃ ，遠(yuǎn)低于塔頂 160℃ ，故在塔頂，水蒸氣處于過熱狀態(tài)，不會冷凝。 全塔氣、液相負(fù)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(cè)線抽出板上方、中段回流進(jìn)出口處、汽化段及塔底汽提段），求出這些位置的氣、液負(fù)荷，就可以作出全塔氣、液相負(fù)