原油常壓蒸餾的物料平衡及常壓塔操作條件的確定計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18122原油常壓蒸餾的物料平衡及常壓塔操作條件的確定計算案例 130441.1產(chǎn)品收率和物料平衡 1271561.1.1物料平衡 1102511.1.2汽提水蒸汽用量 298471.2常壓塔操作條件的確定 2275441.2.1塔板形式以及塔板數(shù) 2220691.2.3操作壓力 5140291.2.4汽化段的溫度 521571.2.5塔底溫度 7315571.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設與回流熱分配 7260501.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核 81.1產(chǎn)品收率和物料平衡1.1.1物料平衡表1.1物料平衡（按每年開工330d 計）油品產(chǎn)率處理量或產(chǎn)量m%v%104t/at/dkg/hkmol/h原油100.0100.00380.0015151.154750001696.43常頂油13.4415.9851.072036.363840638.4常一線11.1712.2342.4461692.3853057.5353.72常二線13.8411.3752.5922096.965740302.95常三線11.4811.5443.6241739.3354530239.17常壓渣油50.0745.88190.2667586.18237832.5-合計10010038015151.15475000閃頂油從閃蒸塔頂部餾出，閃底油進入常壓塔。閃底油在常壓塔中，進料閃底油的體積分率為100%，質(zhì)量分率為100%。閃底油處理量為395960kg/h。M=280g/mol。摩爾流率為395960280=1411.14Kmol/h。閃頂油占原油的質(zhì)量分率為16.64%，航煤占閃底油的質(zhì)量分率=13.44+11.17?16.64100?16.64×100%=9.56%、常二線占閃底油的質(zhì)量分率=13.84100?16.64×100%=16.6%、常三線占閃底油的質(zhì)量分率=11.48100?16.64×100%表1.2各餾分占閃底油的收率于產(chǎn)量油品收率/%產(chǎn)量體積分數(shù)質(zhì)量分數(shù)Kg/hKmol/h閃底油1001003959601411.14產(chǎn)品航煤10.469.5637857.5252.36常二線17.2416.665740302.95常三線13.8413.7754530239.17常壓渣油58.4660.07237832.5-合計100100395960-1.1.2汽提水蒸汽用量參考《石油煉制工程》P240表6-16選取質(zhì)量分數(shù)表1.3汽提水蒸氣的用量油品質(zhì)量分數(shù)(對油)%汽提蒸汽用量kg/hkmol/h常二線2.71765.9898.11常三線3.92119.18117.73常壓渣油24756.65265.25合計—8641.81480.11.2常壓塔操作條件的確定1.2.1塔板形式以及塔板數(shù)常壓塔選用F1浮閥塔板，在課本《石油煉制工程》[1]第227頁表6-10和表6-11確定塔板數(shù)見下表。表1.4塔板數(shù)選取抽出范圍所需板數(shù)常頂—常一線9（考慮一線生產(chǎn)航煤）常一線—常二線5常二線—常三線5常三線—汽化段4塔底汽提段4采用兩個中段回流（11-13以及19-21）共6層，所以全塔的塔板數(shù)總計為33層。1.2.3操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.13MPa，取塔頂空冷器壓力降0.01MPa，使用一個管殼式后冷器，殼程壓力降取0.017MPa，故塔頂壓力為：0.13+0.01+0.017=0.157MPa（絕）。取每層浮閥塔板壓力降為0.5KPa(4mmHg)，則：常一線抽出層（第9層）上的壓力為：MPa常二線抽出層（第17層）上的壓力為：MPa常三線抽出層（第25層）上的壓力為：MPa汽化段（第29層）壓力為：MPa取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035MPa，則：加熱爐出口壓力=MPa1.2.4汽化段的溫度（1）汽化段中進料的氣化率與過汽化度先取餾分密度為0.8746，取過汽化度為進料的(m%)或(v%)過汽化的量為3959602.0%=7919.2kg/h汽化段中進料的汽化率eF：eF(體積分數(shù))=（10.46+17.24+13.84+2.05）=43.59%（2）汽化段油氣的分壓汽化段中各物料的流量如下：表1.5氣化段流量物料流量,kmol/h常一線252.36常二線302.95常三線239.17過汽化油25.96油氣量合計820.44過汽化油的相對分子質(zhì)量比常三線稍大，憑借經(jīng)驗取過氣化油的M=305，還有水蒸汽265.2kmol/h（塔底的汽提）由此計算汽化段油氣分壓為：（3）初步求定氣化段溫度根據(jù)閃底油的焦點溫度、焦點壓力和平衡氣化數(shù)據(jù)作閃底油的p-T-e相圖圖1.2閃底油的p-T-e圖在上圖中讀出在0.13MPa以及0.206MPa時的各汽化點溫度并列入下表表1.6汽化點溫度體積收率10%30%50%70%0.13MPa257.2328.9360.7401.70.206MPa278.4339.0365.6411.510%點為257.2℃，30%點為310.9℃，50%點為328.7℃，70%點為401.7℃，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出閃底油在0.13MPa時的平衡氣化曲線，如下圖 圖1.30.13MPa以及0.206MPa下閃底油的平衡汽化曲線由上圖可知，當ef=43.59%時，溫度tF為352℃<360℃，符合設計要求。（4）溫度的校核進料在汽化段中的焓hF計算如下表：表1.7進料帶入汽化段的熱量QF（P=0.13MPa,t=352℃）油料流量，kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg熱量×106，kcal/h氣相液相常一線油37857.50.79427111.38常二線油657400.83726717.55常三線油545300.864626411.39過汽化油7919.20.87462612.07常壓渣油237832.50.94817942.68合計419077.891.07所以h因為需要生產(chǎn)航煤，所以爐出口溫度不超過360℃，可由上圖查得：當P=0.206MPa，t=360℃時的汽化率e0=42.6%（體積分數(shù)），顯然ef>e0重柴油的液相流率=進料汽化率（m%）—爐出口汽化率（m%）＋過汽化度（m%）］×閃底油=（43.59-42.6+2）%×395960=11839.204kg/h表1.8進料在爐出口處攜帶的熱量Q0（P=0.206MPa,t=360℃）油料流量，kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg熱量×106，kcal/h氣相液相常一線油37857.50.79427511.43常二線油657400.83727017.60常三線油氣相42690.7960.864626711.4常三線油液相11839.2040.86462402.84過汽化油7919.20.87462652.1常壓渣油237832.50.94818042.95合計419077.891.34所以h計算得h0略高于hF，所以在汽化段溫度為352℃是合理的，也沒大于360℃，也能夠保證拔出率。1.2.5塔底溫度取汽化段的溫度比塔底溫度高7℃，即塔底的溫度為℃。1.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設與回流熱分配（1）設塔頂及側(cè)線溫度塔頂溫度取常頂油恩氏蒸餾60%溫度，其他溫度取各側(cè)線恩氏蒸餾5%溫度，可推算塔頂和各個測線的溫度如下表所示：表1.9塔頂及各側(cè)線溫度的假設塔板數(shù)溫度，℃塔頂溫度115常一線抽出板溫度172常二線抽出板溫度250常三線抽出板溫度320（2）全塔回流熱按照塔頂溫度（115℃）、第九塊板（172℃）、第十七塊板（250℃）二十五塊板（320℃）作全塔熱平衡衡算。表1.10全塔回流熱物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓，kcal/kg熱量×106kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃頂進料790400.76500.16422519415.33閃底進料3959600.89100.17135291.07汽提蒸氣8641.810.34207926.85合計113.25出方重整原料638400.731024常一線53057.50.7940.1611721005.3常二線657400.8370.1652501449.47常三線545300.86460.1703201829.92常壓渣油237832.50.94803汽提蒸氣8641.810.1571156475.59合計-95.82所以，全塔回流熱。（3）熱回流方式及回流熱分配塔頂?shù)臒峄亓鳒囟燃俣?0℃，采用兩個中段回流，第一個位于常一線側(cè)線與常二線側(cè)線之間(第11~13層)，第二個位于常二線側(cè)線與常三線側(cè)線之間(第19~21層)。取熱比例如下：表1.11回流熱分配項目熱量，kcal/h塔頂回流熱占全塔一半Q0=8.715×106kcal/h第一中段回流熱占全塔20%Qc1=3.486×106kcal/h第二中段回流熱占全塔30％Qc2=5.229×106kcal/h1.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核自常三線至常一線進行校核。（1）常三線抽出板(第25層)溫度按常三線柴油抽出板以下塔板段的熱平衡作第25層以下塔段的熱平衡，見下表。表1.12第25層以下塔段的熱平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓，kcal/kg熱量×106kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽4756.65—0.300420792—3.77內(nèi)回流L0.860.169309—178178L合計91.84+178L出方常一線37857.50.7940.169320245—9.27常二線657400.8370.169320234—15.38常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽4756.65—0.169320744—3.54內(nèi)回流L0.860.169320240—240L合計86.94+240L由熱平衡得：91.84×106+178L=86.94×106+240L所以L=127419.3kg/h/290=439.37kmol/h則柴油抽出板上方氣相總量為：V=252.36+302.95+265.2+439.37=1259.88kmol/h常三線柴油蒸汽分壓為：P=0.170×439.37/1259.88=0.059MPa表1.13常三線柴油平衡汽化溫度項目體積分數(shù)0%10%30%50%常壓平衡汽化溫差/℃2.279.5—常壓平衡汽化溫度/℃323.6325.8332.8342.30.059MPa平衡汽化溫度/℃319.5319.7321.4325.1常三線油品0%的溫度為319.5℃，與原來假設的320℃差別不大，所以滿足誤差要求，即可以認為原來的假設溫度是正確的。進料：進料：395960kg/h汽提蒸汽：4756.65kg/hP=0.3MPat=420℃常一線：37857.5kg/h常二線：65740kg/h水蒸氣：4756.65kg/h，t=320℃常三線：54530kg/ht=320℃常壓渣油：237832kg/ht=345℃253033圖1.4常三線油抽出板以下塔段的熱平衡（2）常二線油抽出板（第17層）溫度表1.14第17層以下塔段的熱平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓，kcal/kg熱量×106kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃底進料3959600.89100.171352--91.07汽提蒸汽6875.83-0.300420792-5.45內(nèi)回流L0.830.165239-141141L合計96.52+141L出方常一線37857.50.7940.165250210-7.95常二線657400.8370.165250-17811.7常三線545300.86460.165320-19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345-20348.28汽提蒸汽6875.83-0.165250715-1.92內(nèi)回流L0.830.165250211-211L二中回流46687.55.229合計88.549+211L按常二線油抽出板以下塔板段的熱平衡作第17層以下塔段的熱平衡，見表1.13。第17塊板上的回流量計算：96.52×106+141L=88.549×106+211LL=113871.43kg/h=113871.43/217=521.75kmol/hV=252.36+117.73+265.2+521.75=1160.04kmol/h常二線柴油蒸汽分壓為：P=0.165×521.75/1160.04=0.0746MPa表1.15常二線柴油平衡汽化溫度項目0%10%30%50%平衡汽化溫度，℃255.0258.6261.7271.9平衡汽化溫差，℃3.66.17.2—0.0746MPa平衡汽化溫度，℃249.1251.9255.9260常二線柴油的泡點溫度為249.1℃與原假設250℃接近，所以滿足誤差的要求，即認為原來的假設溫度是正確的。進料：進料：395960kg/h汽提蒸汽：6875.83kg/hP=0.3MPat=420℃常一線：37857.5kg/h常二線：65740kg/h水蒸氣：6875.83kg/h，t=250℃常三線：54530kg/ht=320℃常壓渣油：237832.5kg/ht=345℃253033圖1.5常二線油抽出板以下塔段的熱平衡（3）常一線油抽出板（第9層）溫度表1.16第9層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20（g/cm3）操作條件焓/（kcal/kg）熱量×106kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86閃底進料3959600.89100.171352—23091.07汽提蒸氣8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.79120.161161—106106L合計——————113.77+106L重整料638400.7310.161170170—10.85常一線53057.50.7940.161170168—8.91常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.161170650—5.62內(nèi)回流L0.79120.161170165—165L一中取熱——————3.486二中取熱——————5.229合計——————106.65+165L按常一線油抽出板以下塔板段的熱平衡作第8層以下塔段的熱平衡，見上表。第9塊板上回流量的計算：113.77×106+106L=106.65×106+165LL=120677.96/150=801.52kmol/h則航煤抽出板上方汽相總量為：V=801.52+480.1+638.4=1923.02kmol/h航煤蒸汽分壓為：0.161×801.52/1923.02=0.067MPa表1.170.067MPa下航煤泡點的計算項目0%10%30%50%平衡汽化溫差/℃178.2180.1186.8189.9平衡汽化溫度/℃1.96.73.1—0.067MPa平衡汽化溫度173.2175.1181.6181.5常一線油的泡點溫度為173.2℃與原假設172℃很接近，所以可以認為原來假設溫度是正確的。閃底進料：閃底進料：395960kg/ht=352℃汽提蒸汽：8641.81kg/hP=0.3MPat=420℃常頂油：63840k