印尼原油常压蒸馏工艺设计计算

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1、印尼原油常压蒸馏工艺设计计算内容摘要 本次主要是对每年生产150万吨的印尼贝兰纳克原油的常压工艺设计。通过此次设计对原油的根本性质、实沸点蒸馏、窄馏分性质和蒸馏产品性质的分析，熟悉了炼油厂以石油为原料生产各类石油产品的流程。贝兰纳克原油20时的密度为0.8032g/cm3，API度为43.7，盐含量为14.1gNaCl/l，硫含量为178g/g，属于低硫中间基原油。原油是极其复杂的混合物，要从原油提炼出多种多样的燃料、润滑油和其他产品，根本途径是：将原油分割为不同沸程的馏分。然后按照油品的使用要求，除去这些馏分中的非理想组分，或者是经由化学转化形成所需要的组成，进而获得合格的石油产品。由于塔的

2、性质是本次设计采取塔顶出汽油，采用三个侧线，分别出汽油、煤油、轻柴油和重柴油。设计了一个常压塔一段汽化蒸馏装置，此装置由管式加热炉、常压塔、换热器及冷却器构成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作费用少。设计步骤大致分为三大局部：产品方案及流程确实定、常压塔的工艺计算及说明、浮阀塔的设计及水力计算及换热计算。本次设计采用浮阀塔板，全塔共用34快塔板，2段中段回流，分别取热30%和20%，塔顶冷回流取热50%。经过对常压塔的工艺计算、浮阀塔的设计及水力学计算，求出塔径为4.0m,塔板弹性为1.45负荷上限为设计点的1.46倍。经过对常压塔的工艺计算，浮阀塔的设计及水力计算，换热流

3、程三大章的设计和计算。得出： 由原油性质本次设计采取塔顶出汽油，三个侧线，即汽油、煤油、轻柴油、重柴油。各产品质量收率分别为19.3、19.7、15.2、10.3。总拔出率为65.1%。塔底出重油。 选用浮阀塔，常压塔板数为34块，中段回流数为2。 塔顶、一线抽出板、二线抽出板、三线抽出板压力分别为0.157、0.161、0.166、0.170。温度为126、180、252、310。 塔顶冷回流取热50%，第一中段回流取热30%，第二中段回流取热20%。 常压塔的塔径为4.0m,开孔率为31%，塔板数34个，空塔气速为0.958m/s。 浮阀总数为3258个。 溢流堰长度为2.8m，出口堰高度

4、为50mm，降液管停留时间为119s。 塔板弹性为1.45，负荷上限为设计点的1。46倍。换热流程共经过12次换热到达工艺要求。关键词： 原油； 常压蒸馏； 物料衡算； 热量衡算； 塔； 换热目 录内容摘要1前 言1第一章 产品方案及工艺流程41.1产品方案41.2 工艺流程4第二章 工艺计算及说明52.1设计数据52.1.1 数据52.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据52.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制62.3 常压塔工艺计算72.3.1 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算72.3.2 产品的有关数据计算102.3.3 物料衡算112.3.4 确定塔板数和汽提蒸汽用量122.3.5 操作压

5、力142.3.6 汽化段温度152.3.7 塔底温度162.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配172.3.9 侧线及塔顶温度的校核172.4 全塔气、液相负荷分布19第三章 塔的设计及水力学计算283.1塔板的操作条件283.2塔板间距初选283.3塔径初算283.4浮阀数及开孔率的计算303.5溢流堰及降液管的决定303.6水力学计算313.7塔板上的适宜操作区和负荷上下限32第四章 塔的内部工艺结构354.1板式塔的内部工艺结构354.2 塔高H36第五章 换热流程设计385.1换热流程计算38原油一路换热流程385.1.2 一、二路原油同时与重油换热435.2热量利用率计算43常

6、压塔计算结果44讨 论45符号表46前 言背景 我国炼油工业经过50多年的开展，到21世纪初期，已经形成281Mt/a的原油加工能力，生产的汽油、煤油、柴油、润滑油等石油产品根本满足的国民经济的开展和人民生活的需要。但是，进入21世纪，特别是我国成为世界贸易组织的正式成员后，按照市场准入、关税减让的相关壁垒协议，国内成品油市场将逐渐融入国际市场，不可防止的要参与世界贸易大环境下的竞争，根本依靠自有技术开展起来的我国炼油工业面临着严峻挑战。石油是重要的能源之一，我国的工业生产和经济运行都离不开石油，但是又不能直接作为产品使用，必须经过加工炼制过程，连制成多种在质量上符合使用要求的石油产品，才能投

7、入使用。国民经济和国防部门众多的各种应用场合对石油产品提出了许多不同的使用要求。随着我国社会经济情况的变化、科学技术水平以及工业生产水平的大幅度提高，对石油产品质量指标的要求不断严格，所要求的石油产品的品种和数量也不断增加。目前，我国原油的年加工量约为2亿吨。而国内所能提供原油量仅为1.3亿吨，为了满足原油的需求量，那么需要每年从国外二十多个国家和地区进口约6940万吨原油。为了更好的提高石油资源的利用率，增加企业的经济效益，对从国外进口的原油炼制构成进行开发研究也是十分必要的。目前，我国将石油产品分为染料、润滑剂、石油沥青、石油蜡、石油焦、溶剂和化工原料六大类。常减压蒸馏的概述原油精馏装置是

8、炼油企业的“龙头，是炼油工业的第一道工序，为二次加工装置提供原料，是原油加工的根底，其能量的综合利用程度和拔出率上下表达在石化企业的效益上，因此，开展常压精馏装置的研究很有意义。原油常减压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用在炼厂具有举足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的别离设备常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距，装置能耗仍然偏高，分馏精度和减压拔出深度偏低，对含硫原油的适应性差等。进一步提高常减压装置的操作水平和运行水平，

9、显著日益重要，对提高炼油企业的经济效益也具有重要意义。常减压蒸馏过程经过一百多年的开展，已成为一个比拟完整成熟的工艺。目前，国内外大致都是采用由初馏塔、常压塔、压塔，常压炉、减刃压炉组成的三塔两炉工艺流程，但是仍存在一些问题。近年来，我国常减压蒸馏装置，呈现了规模大型化，原油加工品种多样化生产操作智能化等趋势，技术水平有了较大的提高。作为炼油企业的“龙头，常减压蒸馏装置技术水平上下，不但关系到原油的有效利用，而且对全厂的质量，产品收率，经济效益都有很大影响，这就要求我们积极应用先进适用技术，继续推动常减压蒸馏技术进步，促进整体炼油水平的不断提高。与国际先进水平相比，我国常减压蒸馏装置仍然存在较

10、大的差距，主要是装置规模小，运行负荷低，运行周期短，关键工艺技术落后，能耗依然偏高等。原油中的汽油馏分含量低，渣油含量高是我国原油馏分组成的一个特点。此次设计的大庆原油属于低硫石蜡基原油，凝固点高，蜡含量高，胶质含量适中，沥青质含量低，金属含量中Ni含量较高。为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对大庆原油进行常压蒸馏设计。设计的根本方案：原油换热系统电脱盐系统加热炉系统常压系统仪表控制系统，经常压蒸馏得到汽油、煤油、柴油等燃料出装置及常压重油去催化裂化车间。装制设备的考虑因素塔设备是化工，石油化工、炼油厂等厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗

11、定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。据有关材料报道，塔设备的投资费占整个工艺设备投资费的较大比例，它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液；两相能充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑以下的各项要求1.生产能力大。在较大的气夜流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或者液泛等破坏正常操作的现象。2.操作稳定、弹性大。塔设备的气夜负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。3.流体流动的阻

12、力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将有助于节省生产中的动力消耗，用来降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还可以使系统无法维持必要的真空度。4.结构简单、材料用量小、制造和安装容易，这可以减少基建过程中的投资费用。5.耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。石油的用途石油作为一种能流密度高，便于存储、运输、使用的清洁能源已广泛应用于国民经济的方方面面。石油炼制工业是国民经济最重要的支柱产业之一，是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化工原料的最重要的工业。据统计，全世界总能源需求的40依赖于石油产品，汽车，飞机，轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石油产品，有机化工原料主要也是来源

13、于石油炼制工业，世界石油总产量的10%用于生产有机化工原料。石油是十分复杂的烃类非烃类化合物的混合物。石油产品种类繁多，市场上各种牌号的石油产品达1000种以上，大体上可分为以下几类： 燃料：如各种牌号的汽油、航空煤油、柴油、重质燃料油等； 润滑油：如各种牌号的内燃机油、机械油等； 有机化工原料：如生产乙烯的裂解原料、各种芳烃和烯烃等； 工艺用油：如变压器油、电缆油、液压油等； 沥青：如各种牌号的铺路沥青、建筑沥青、防腐沥青、特殊用途沥青等； 蜡：如各种食用、药用化装品用，包装用的石蜡和地蜡； 石油焦炭：如电极用焦、冶炼用焦、燃料焦等。从上述石油产品品种之多和用途之广也可以看到石油炼制工业在国

14、民经济和国防中的重要地位。石油作为一种能流密度高，便于储存、运输、使用的清洁能源已广泛应用于国民经济的方方面面。按2001年中国各行业石油消费构成看，交通运输业占30%以上，是消费石油最多的行业。在交通运输业中，汽车是最大的石油消费用户。在石油产品中，汽油的85%90%和柴油的30%被汽车所消耗。面对中国目前汽车的飞速开展，保有量的迅猛增长，不能不未雨绸缪，以防石油短缺制约汽车工业的正常开展。从世界范围看，汽车的出现把石油工业推向了快速开展的轨道，加快了石油产品的消费和需求。燃料包括汽油、柴油及喷气燃料航空煤油等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占80%，而其中约60%为

15、各种发动机燃料，所产柴油和汽油的比例约为1.3:1；润滑剂包括润滑油和润滑脂，主要用于降底机件之间的磨擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命。其产量不多，仅占石油产品总量的2%左右，但品种达数百种之多；石油沥青用于道路、建筑及防水等方面；其产量约占石油产品总量3%；石油蜡属于石油中固态烃类，是轻工、化工和食品等工业部门的原料，其产量约占石油产品总量的1%；石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等，其产量约为石油产品总量的2%；约有10%的石油产品，是用作石油化工原料和溶剂，其中包括制取乙烯的原料轻油，以及石油芳烃和各种溶剂油。2002年，中国原油生产量位居世界第5位，由2001年的1.649108t

16、，增加到2002年的1.689108t，进口石油1.004108t原油6.94107t，石油产品3.1107t，其中东进口3.89107t，比2001年增加4.7106t，进口国家和地区接近20个。印尼贝兰纳克原油性质和其他原油之间的区别 印尼贝兰纳克原油密度小，仅为0.8032g/cm3，50粘度小，为4.281mm2/s,凝点较高，为32.6，含蜡量高，到达43.88m，采样时在温热的状态下流动性好，放置一晚后于第二天早上已经凝固，采样需要加热，容易融化，因此，在炎热的夏秋季节可以单独输送，闪电13，说明其轻组分含量不少，饱和烃含量高，酸值低，为0.03g/g，含盐较高，为14.1mgNa

17、Cl/L，加工时需要脱盐处理，原油K值为大于12.5，因此，印尼贝兰纳克原油属低硫石蜡基轻质原油。第一章 产品方案及工艺流程1.1产品方案 确定原油加工方案是炼厂设计和生产的首要任务。炼厂根据所加工原油的性质、市场需求、加工技术的先进性和可靠性以及经济效益等方面的综合考虑，进行全面的分析、研究比照，才能制定出合理的加工方案。根据印尼贝兰纳克原油本身的特性1，本次设计产品为燃料型方案。印尼贝兰纳克原油常压塔的塔顶产品调合为燃料汽油。常压塔顶：汽油常压一线：煤油常压二线：轻柴油常压三线：重柴油1.2 工艺流程原油进入厂区后温度为45，进注缄后，由原油泵抽出，分为平衡的两路进行换热。第一路原油与汽油

18、、重柴五次换热、轻柴三次换热、常一中路二次换热和重柴四次换热，至此原油温度升至131左右，进入电脱盐罐，从电脱盐罐出来的一路原油再次与轻柴二次换热、常压一中段一次换热、重柴三次换热、轻柴一次换热、重柴二次换热和重柴一次换热至此原油温度升至268左右，与二路原油混合再次加热；原油二路和煤油三次换热、常二中段四次换热、重油五次换热、煤油二次和常二中段三次换热，原油温度至此升为129左右，进入电脱盐罐，从电脱盐罐出来的二路原油与重油四次换热、煤油换热、常二中段二次换热、重油三次换热、常二中一次换热和重油二次换热，至此原油温度升至269左右，同一路原油混合后同重油一次换热，温度升至298。进入常压加热

19、炉，加热至365左右。从常压炉出来的原油温度在365左右，自常压塔的第30块板进入常压塔。塔顶的油气经过空冷、水冷、一局部作冷回流，经常压塔顶回流泵打回常压塔，另一局部作为产品流出装置。一线煤油与原油换热三次，温度至71左右去产品罐，二线轻柴油与原油换热两次次，温度至70左右去产品罐，常压第一中段回流从常压塔的第13板抽出，经过常压泵与原油换热，温度降至140左右，然后回流至常压塔。常压第二中段回流从常压塔的23板抽出，经过常压泵与原油换热，温度降至197左右，然后回流至常压塔。第二章 工艺计算及说明2.1设计数据 数据(1) 原油类型：印尼贝兰纳克混合原油1#、2#、3#按1:1:2比例混合

20、(2) 处理量： 150万吨/年(3) 操作时间：330天/年(4) 汽提蒸汽：420，0.3MPa绝压 原油的实沸点及窄馏分数据 1. 印尼贝兰纳克混合原油的性质表2.1 印尼贝兰纳克混合原油的一般性质分析工程性质分析工程性质密度20/ g/cm0.8032含蜡量/m%43.88粘度35mm/s13.18硅胶胶质/m%0.6640mm/s6.084总氯/g/g0.0945mm/s5.353沥青质/m%0.0950mm/s4.281元素分析闪点闭口/13N/g/g178凝点/32.6S/g/g13.96灰分/m%0.004C/m%17.5含盐/mg/L14.1H/m%85.26酸值mgKOH/

21、g0.03API43.7机械杂质/%0.008K值12.5水分/m%0.152产品的恩氏蒸馏数据表2.2 产品的恩氏蒸馏数据温度/密度产品初馏点10%30%50%70%90%终馏点/g/cm3汽油47.577.292.1105.1117.2132.2160.50.7103煤油152.4172.6183.6192.2203.8217.4231.30.7722轻柴250.9261.0273.0277.5283.6290.0293.10.7952重柴-297.8302.6318.4331.2345.1353.10.8179重油3243743793863934030.82903.原油的实沸点蒸馏数据表

22、2.3 印尼贝兰纳克混合原油的实沸点蒸馏及窄馏分性质馏分范围占原油%馏分范围占原油%每馏分总收率每馏分总收率HK602.812.813203404.6954.7060801.304.113403603.6558.35801003.267.373603801.7660.111001202.9610.333803952.8662.791201454.8315.163954257.4570.241451652.5117.674254400.6470.881601803.9221.594404605.5276.401802004.7526.344604804.3180.712002203.7530.0

23、94805004.6385.342202301.2231.315005200.8386.172302504.4735.785205300.6786.642502755.5841.365305400.2787.112753005.3646.7254012.89100.003003203.2950.012.2 原油实沸点蒸馏曲线的绘制 由表2.3相关数据绘制下表图2.1 原油实沸点蒸馏曲线体积分数图2.2 原油实沸点蒸馏曲线质量分数2.3 常压塔工艺计算 各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算汽油(1) 由?石油化工工艺计算图表?3图确定50%点实沸点温度，由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点

24、温差为0.5，所以有： 50%点实沸点温度=105.1+0.5=105.6(2) 由?石油化工工艺计算图表?3图查知实沸点曲线温差，结果表如下：表2.4 石脑油恩氏蒸馏温差与实沸点温差 曲线线段恩氏蒸馏温差/实沸点蒸馏温差/010%29.747.110%30%14.926.830%50%1321.050%70%12.118.270%90%1519.290%100%28.330.6(3) 由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度 30%点105.621.084.6 10%点84.626.857.8 0%点57.847.110.7 70%点105.6+18.2123.8 90%点123.8+1

25、9.2143.0 100%点143.0+30.6173.6煤油 (1) 由?石油化工工艺计算图表?3图确定50%点实沸点温度，由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为5.0，所以有： 50%点实沸点温度192.2+5.0197.2(2) 由?石油化工工艺计算图表?3图2.2.1查知实沸点曲线温差，结果表如下：表2.5 汽油恩氏蒸馏温差与实沸点温差 曲线线段恩氏蒸馏温差/实沸点蒸馏温差/010%20.235.210%30%1121.030%50%8.614.450%70%11.618.670%90%13.617.890%100%13.915.6(3) 由50%点及各段曲线温差计算实沸点曲线

26、的各点温度 30%点197.214.4182.8 10%点182.821.0161.8 0%点161.835.2126.6 70%点197.218.6215.8 90%点215.817.8233.6 100%点233.615.6249.2轻柴油(1) 对于恩氏蒸馏温度高出246者需要考虑裂化影响，进行温度校正，公式如下： lgD0.00852t1.691 2.1 式中：D温度校正值加至t上，； t超过246的恩氏蒸馏温度，。校正后的恩氏蒸馏数据如下：表2.8 轻柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度馏出体积分数，%01030507090100温度/253.7264.4277.3282.2288.9296.

27、0299.5 (2) 由?石油化工工艺计算图表?3图确定实沸点蒸馏50%点，由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为12.4，所以有： 50%点实沸点温度282.212.4294.6 (3) 由?石油化工工艺计算图表?3中图查得实沸点蒸馏曲线各段温差： 表2.9 轻柴油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差/实沸点蒸馏温差/010%10.721.210%30%12.923.830%50%4.98.850%70%6.710.470%90%7.19.890%100%3.53.8 (4) 由实沸点50%点温度计算其他实沸点各点温度： 30%点294.68.8285.8 10%点285.823

28、.8262 0%点26221.2240.8 70%点294.610.4305.0 90%点305.09.8314.8 100%点314.83.8318.6 重柴油 (1) 按式2.1对高于246的恩氏蒸馏温度进行裂化校正，校正后的恩氏蒸馏数据如下： 表2.10 重柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度馏出体积分数，%01030507090100温度/-304.8310.3328.9344.7362.9374.7 (2) 由?石油化工工艺计算图表?3图确定实沸点蒸馏50%点，由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为18.8，所以有： 50%点实沸点温度328.918.8347.7 (3)由?石油化工工艺计

29、算图表?3中图2.2.1查得实沸点蒸馏曲线各段温差： 表2.11 重柴油恩氏蒸馏温差与实沸点温差曲线线段恩氏蒸馏温差/实沸点蒸馏温差/10%30%5.511.430%50%18.628.250%70%15.822.270%90%18.222.490%100%11.813.6 (4) 由实沸点50%点温度计算其他实沸点各点温度： 30%点347.728.2319.5 10%点319.511.4308.1 70%点347.722.2369.9 90%点369.922.4392.3 100%点392.313.6405.9 产品的有关数据计算 1体积平均沸点汽油：tvt10t30t50t70t90/5

30、77.2+92.1+105.1+117.2+132.2/5104.8煤油：tvt10t30t50t70t90/5172.6+183.6+192.2+203.8+217.4/5194.0轻柴：tvt10t30t50t70t90/5261.0+273.0+277.5+283.6+290.0/5277.0 重柴：tvt10t30t50t70t90/5297.8+302.6+318.4+331.2+345.1/5319.0 2恩氏蒸馏10%90%馏分的曲线斜率汽油： S132.277.2/90100.6875/%煤油： S217.4172.6/90100.56/%轻柴： S290.0261.0/901

31、00.3625/%重柴： S345.1297.8/90100.5913/% (3) 立方平均沸点 由?石油化工工艺计算图表?3图查得立方平均沸点校正值表2.12 产品的立方平均沸点产品校正值/立方平均沸点/汽油1.6103.2煤油1.2192.8轻柴油1.0276.0重柴油1.0318.0 4中平均沸点 由?石油化工工艺计算图表?3图查得中平均沸点校正值 表2.13 产品的中平均沸点产品校正值/中平均沸点/汽油3.8101.0煤油3.0191.0轻柴油1.4275.6重柴油2.8316.2 5d420与d15.615.6的换算 由公式：d15.615.6d420d，查GB188583表2.14

32、 产品的密度换算产品d/g/cm3汽油0.00450.7148煤油0.00390.7761轻柴油0.00370.7989重柴油0.00350.8232重油0.00330.8612 6产品的分子量M、比重指数API、特性因数K分子量M由?石油化工工艺计算图表?3查得，API由?石油炼制工程?2中公式API141.5/d15.615.6131.5计算表2.15 产品的分子量和API产品分子量比重指数API特性因数K汽油10266.512.2煤油15750.812.1轻柴油23545.612.4重柴油27240.412.4重油44632.812.8 物料衡算 1切割点和产品收率确实定 切割点确实定方

33、法以汽油和煤油之间的切割点确实定为例，由前面的计算可知：汽油的实沸点终馏点是173.6，煤油的实沸点初馏点是126.6。那么：汽油和煤油之间的切割点173.6126.6/2150.1 在图2.1原油实沸点蒸馏曲线上150.1处作一水平线交曲线一点，以此点作垂线交横轴体积分数，此点值为19.3%，按同样方法可找出石脑油和汽油切割点对应的横坐标值为39.0%，由此可确定汽油的体积收率为： 39.0%19.3%10.7% 同样方法在图2.2上确定汽油的质量收率为：33.8%16.2%17.6% 同理可确定各产品的切割点和收率，结果表如下：表2.16 原油常压切割方案及产品性质产品实沸点切割点/实沸点

34、沸程/收率/%密度20/g/cm3恩氏蒸馏温度/体积质量0%10%30%50%70%90%100%汽油150.110.7173.619.316.20.710347.577.292.1105.1117.2132.2160.5煤油245.0126.6249.219.717.60.7722152.4172.6183.6192.2203.8217.4231.3轻柴318.6240.8318.615.216.80.7952250.9261.0273.0277.5283.6290.0293.1重柴373.4318.6405.910.38.50.8197297.8302.6318.4331.2345.135

35、3.1 2.物料衡算表2.17 物料衡算表开工天数330d/年产率%处理量/产量体积质量/104t/a/t/d/kg/h/kmol/h原油1001001504546189420汽油19.316.224.373630667301煤油19.717.626.480033333212轻柴油15.216.825.276431833135重柴油10.38.512.83861608359重油35.540.961.3185977458174 3.初馏塔说明由于印尼贝兰纳克原油中石脑油含量较少，因此本设计不采用初馏塔，原料直接进入常压塔，原油进常压塔的进料量为189420kg/h。原油进入常压塔局部的物料组成为

36、：汽油：19.3%，煤油：19.7%，轻柴油：15.2%，重柴油：10.3%，重油：35.5%各组分均为体积分数。由此可做出初馏塔的原油实沸点蒸馏曲线见图 23。11 初馏塔的原油实沸点蒸馏曲线 2 原油常压下平衡汽化曲线3 0.207MPa下的平衡汽化曲线4 0.139MPa下原油的平衡汽化曲线图2.3 常压塔实沸点蒸馏曲线由此图，可求出原油平衡汽化数据，做出常压下平衡汽化蒸馏曲线2。 确定塔板数和汽提蒸汽用量 1塔板数参考值 表2.18 ?石油炼制工程?表7.7常压塔塔板数国外文献推荐值被别离的馏分推荐板数轻汽油重汽油68汽油煤油68煤油柴油46轻柴油重柴油46进料最低侧线36汽提段或侧线

37、汽提4 表2.19 ?石油炼制工程?中表7.8国内某些炼厂常压塔塔板数被别离的馏分国内炼厂的参考塔板数汽油煤油810煤油轻柴油69轻柴油重柴油47重柴油裂化原料48最低侧线进料34进料塔底462选取塔板型式和塔板数 塔板采用浮阀塔板，参考?石油炼制工程?2表7.7和表7.8选定塔板数如下：表2.20 塔板数被别离的馏分板数汽油煤油9煤油轻柴油6轻柴油重柴油6重柴油汽化段3塔底汽提段4考虑到采用两个中段回流，每个用3层换热塔板，共6层。全塔塔板数总数为34层。3.汽提蒸汽用量 侧线产品及塔底重油都采用过热水蒸气汽提，使用的是温度为420、压力位0.3MPa的过热水蒸气，参考?石油炼制工程?2图7

38、.52和汽提水蒸气用量取汽提水蒸气如下表：表2.21 汽提水蒸气用量油 品质量分数对产品，%kg/hkmol/h一线煤油3100055.6二线轻柴油395653.1三线重柴油2.845025.0塔底重油43098172.1合 计5504305.8精馏塔计算草图：汽油30667kg/h蒸汽5504kg/h回流1261塔顶冷回流取热35.4106kJ/h9101325219212331027303533134353180塔底重油77458kg/h轻柴油31833kg/h重柴油16083kg/h进料189420kg/h过汽化油3845kg/h第一中段回流取热14.2kJ/h第二中段回流取热21.2k

39、J/h0.157Mpa0.161 Mpa0.166 Mpa0.170 Mpa煤油33333kg/h煤油汽提蒸汽1000kg/h轻柴油气提蒸汽956kg/h重柴油汽提蒸汽5450kg/h塔底气提蒸汽3098kg/h图2.4 常压塔计算草图 操作压力 取塔顶产品罐压力为0.13MPa。塔顶采用两级冷凝冷却流程。取塔顶空冷凝器压力降为0.01MPa，使用一个管壳式后冷器，壳层压力降取0.017MPa。故塔顶压力：P顶0.130.010.0170.157MPa绝压 取每层浮阀塔板压力降为0.5kPa4mmHg，那么推算得常压塔各关键部位的压力如下单位为MPa: 塔顶压力位0.157； 一线抽出板第9层

40、上压力0.161； 二线抽出板第18层上压力0.166； 三线抽出板第27层上压力0.170； 汽化段压力第30层下0.172； 取转油线压力降为0.035MPa，那么 加热炉出口压力0.1720.0350.207MPa 汽化段温度 1汽化段中进料的汽化率与过汽化度 取过汽化度为进料的2%质量分数或2.03%体积分数，即过汽化量为3845kg/h。要求进料在汽化段中的汽化率eF，由于采用了初馏塔，所以常压塔中的各馏分的体积分数为： 汽油：19.3% 煤油：19.7% 轻柴油：15.2% 重柴油：10.3% eF体积分数19.3%19.7%15.2% 10.3%2.03%66.5% 2汽化段油气

41、分压 汽化段中各物料的流量如下：表2.22 汽化段各物料的流量物料流量汽油301Kmol/h煤油212Kmol/h轻柴油135kmol/h重柴油59kmol/h过汽化油21kmol/h油气量合计728kmol/h 其中过汽化油的相对分子量取446，还有水蒸气172Kmol/h塔底汽提。由此可计算得汽化段的油气分压为： 0.172728/1281720.139MPa 3汽化段温度的初步确定 汽化段温度应该是在汽化段油气分压0.139MPa下的汽化66.5%体积分数的温度，为此需要作出0.139MPa下原油的平衡汽化曲线。 在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油的pTe相图的情况下，曲线4

42、可以用以下简化方法求定：由图2.3可得到原油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为250。利用?石油炼制工程?2中烃类与石油窄馏分的蒸汽压图，将此交点温度250换算为0.139MPa下的温度，为265。将此交点作垂直于横坐标轴的直线A，在A上找得265点，过此点作平行于原油常压平衡汽化曲线2的线4，即为原油在0.139MPa下的平衡汽化曲线。 由曲线4可以查得eF为66.5%体积分数对应的温度为353，此即为欲求的汽化段进料温度tF。此tF是由相平衡关系求得，还需对它校核。 4tF的校核 校核的主要目的是看由tF要求的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作绝热闪蒸过程的热平衡计算以求得炉出

43、口的温度。 当汽化率eF体积分数66.5%，tF353时，进料在汽化段的焓hF计算下表。表中各物料的焓值由?石油炼制工程?2中介绍的方法和?石油化工工艺计算图表?2求得。表2.23 进料带入的汽化段热量QFp0.172MPa，t353油料焓/kJ/kg热量/kJ/h气相液相汽油115911593066735.5106煤油114211423333338.1106轻柴油113811383183336.2106重柴油112511251608318.1106过汽化油1105110538454.2106重油9719717361371.5106合计QF203.6106 所以，hF203.6106/1894

44、201075kJ/kg再求出原油在加热炉出口条件下的焓h0。按前述方法作出原油在炉出口压力0.207MPa下的平衡汽化曲线图中的曲线3。此处忽略了原油中所含的水分，假设原油含水那么要作炉出口处的油气分压下的平衡汽化曲线。限定炉出口处温度不超过365，由曲线3可读出365时的汽化率e0为65%体积分数。显然e0eF，即在炉出口条件下，过汽化油和局部重柴油处于液相。据此可算出进料在炉出口条件下的焓值h0，见表2.24。表2.24 进料在炉出口处携带的热量p0.207MPa，t365油料焓/kJ/kg热量/kJ/h气相液相汽油119211923066736.6106煤油117211723333339

45、.1106轻柴油116711673183337.1106重柴油气相局部115111511608318.5106液相局部992重油9629627745874.5106合计Q0205.8106所以，h0205.8106/1894201086kJ/kg 校核结果说明h0略高于hF，所以在设计的汽化段温度360下，既能保证所需的拔出率体积分数为66.5%，炉出口的温度也不至于超过允许的限度。 塔底温度 取塔底温度比汽化段温度低7，即为 3537346 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 1假设塔顶及各侧线温度 参考同类装置的经验数据，假设塔顶及各侧线温度如下：塔顶温度126煤油抽出板第9层温度180轻

46、柴油抽出板第18层温度252重柴油抽出板第27层温度310 2全塔热回流 按上述假设的温度条件做全塔热平衡见表2.25，由此求出全塔回流热。表2.25 全塔热回流物料流率/kg/h密度20/g/cm3操作条件焓/kJ/kg热量/kJ/h压力/MPa温度/气相液相入方进料1894200.80320.172353203.6106汽提蒸汽55040.3420331618.3106合计194924221.9106出方汽油306670.71030.15716660718.6106煤油333330.77220.16119343114.4106轻柴油318330.79520.16624663120.1106

47、重柴油160830.81970.17031079912.9106重油774580.85790.17534690470.0106水蒸汽55040.157150277215.3106合计194878151.1106 所以，全塔回流热Q221.9106151.110670.8106kJ/h 3回流方式及回流热的分配 塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶回流温度定为60。采用两个中段回流，第一个位于煤油侧线和轻柴油侧线之间第1113层，第二个位于轻柴油侧线和重柴油侧线之间之间第2022层。 回流热分配如下：塔顶回流取热50%Q035.4106kJ/h第一中段回流取热20%Qc114.2106kJ/h第二中段

48、回流取热30%Qc221.2106kJ/h 侧线及塔顶温度的校核 校核由下而上进行。 1重柴油抽出板第27温度物料流率kg/h密度20g/cm3操作条件焓，kJ/kg热量kJ/h压力，MPa温度，气相液相入方进料1894200.80320.172353203.6106汽提蒸汽30980.3420331610.3106内回流L0.84740.17302766766L合计192518L213.9106766L出方汽油306670.71030.17310102931.6106煤油333330.77220.17310101733.9106轻柴油318330.79520.17310100832.1106

49、重柴油160830.81970.1731079912.9106重油774580.85790.17534690470.0106水蒸汽30980.1731030939.6106内回流L0.84740.1731010021002L合计192472L190.11061002L 由热平衡得 213.9106766L190.11061002L 所以，内回流L100847kg/h或100847/240420kmol/h 重柴油抽出板上方的气相总量为： 301212135172.14201240.1kmol/h 重柴油蒸汽即内回流分压为： 0.17420/1240.10.0576MPa 由重柴油常压恩氏蒸馏数

50、据换算0.0576MPa下平衡汽化0点温度。可以用?石油炼制工程?2中图715和图716先换算得常压下平衡汽化数据，再用图726换算成0.0576MPa下的平衡汽化数据。结果如下：项 目010%30%50%恩氏蒸馏温度，293.1297.8302.6318.4恩氏蒸馏温差，4.74.815.8平衡汽化温差，1.82.17常压下平衡汽化温度，333.40.0738MPa下平衡汽化温度，307.7309.5311.6318.6由上求得的在0.0576MPa下的重柴油的泡点温度为307.7，与原假设的310很接近，所以原假设温度是正确的。2轻柴油抽出板和煤油抽出板的温度校核的方法和校核重柴油抽出板温

51、度的方法相同，可通过作出第18块板以下和第9块板以下塔段的热平衡来计算。由于计算过程相同，故计算过程从略。计算结果和假设值相符，故认为原假设值是正确的。即轻柴油抽出板的温度为252，煤油抽出板的温度为180。3塔顶温度塔顶冷回流的温度t060。其焓值hL0V,t0161.8kJ/kg塔顶温度t1166，回流汽油蒸汽的焓hL0V,t1607kJ/kg。故塔顶冷回流量为： L0Q/hL0V,t1hL0V,t035.4106/607161.879515kg/h塔顶油气量汽油内回流蒸汽为 7951530667/1021080kmol/h塔顶水蒸气流量为 5504/18306kmol/h塔顶油气分压为

52、0.1571080/10803060.122MPa塔顶温度应该是汽油在其油气分压下的露点温度。其焦点温度和压力依次为326和4.59MPa，据此可在平衡汽化坐标纸上作出汽油平衡汽化100%点的pt线，由该相图可读出油气分压为0.122MPa时的露点温度为135。考虑到不凝气的存在，该温度乘以系数0.97，那么塔顶温度为130.9，与原假设温度126很接近，故原假设正确。最后验证一下在塔顶条件下水蒸气是否会冷凝。塔顶水蒸气分压为0.033MPa。相应于此压力下的饱和水蒸气的温度为52，远低于塔顶126，故在塔顶，水蒸气处于过热状态，不会冷凝。2.4 全塔气、液相负荷分布 选取塔内几个有代表性的部位如塔顶、第一层板下方、各侧线抽出板上方、中段回流进出口处、汽化段及塔底汽提段，求出这些位置的气、液负荷，就可以作出全塔气、液相负荷分布图。 1、第1块板下的气液相负荷 ：t1126，t2133，M107，P21.57atm查?石油炼制工程?图317得： hvL1，t2615kJ/kg，hLL1，t1295k