原油常壓蒸餾的常壓塔工藝設(shè)計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7424原油常壓蒸餾的常壓塔工藝設(shè)計計算案例 1193091.1產(chǎn)品收率和物料平衡 2274281.1.1物料平衡 2212011.1.2汽提水蒸汽用量 3311681.2常壓塔操作條件的確定 3276751.2.1塔板形式以及塔板數(shù) 3179251.2.3操作壓力 5128061.2.4汽化段的溫度 568411.2.5塔底溫度 7196281.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 7235851.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核 8167781.3全塔氣液相負荷 14254101.4塔板水力學計算 2864831.4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 28256801.4.2塔板的結(jié)構(gòu)計算 28316751.4.3溢流堰及降流管的確定 30195881.4.4計算塔高 31216291.4.5塔板壓力降 32202931.4.6驗算漏液 32250311.4.7計算淹塔 32125141.4.8霧沫夾帶線 33169231.4.9降液管的負荷 3470431.5負荷性能圖 3435921.5.1霧沫夾帶上限線 3421581.5.2液泛線 35309201.5.3液相負荷下限線 35186311.5.4液相負荷上限線 36303591.5.5漏液線 36207181.5.6操作彈性 3779401.5.7常壓塔計算結(jié)果匯總 37174451.5.8常壓塔水力學匯總 381.1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=11.48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(shè)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(shè)與回流熱分配（1）設(shè)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(shè)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(shè)的320℃差別不大，所以滿足誤差要求，即可以認為原來的假設(shè)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(shè)250℃接近，所以滿足誤差的要求，即認為原來的假設(shè)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(shè)172℃很接近，所以可以認為原來假設(shè)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：63840kg/h水蒸汽：8641.81kg/hP=0.161MPa，t=160℃常一線：53057.5kg/ht=140℃常壓渣油：237832.5kg/ht=348℃93033閃頂進料：79040kg/h1725常二線：65740kg/ht=235℃常三線：54530kg/ht=290℃圖1.6常一線油抽出板以下塔段的熱平衡（4）塔頂溫度塔頂回流溫度t0=60℃，按塔頂查得其焓值=40kcal/kg；塔頂溫度t1=115℃，回流蒸氣的焓值=144kcal/kg。故塔頂冷回流量為：=17.43×106/(144-40)=167596.15kg/h塔頂油氣量(汽油+內(nèi)回流蒸汽)為：(63840+167596.15)/100=2311.36kmol/h塔頂水蒸汽流量：8641.81/18=480.1kmol/h塔頂油氣分壓：P=0.157×2311.36/（2311.36+480.1）=0.13MPa塔頂溫度應(yīng)該是汽油在其油氣分壓下的露點溫度，而常壓下汽油的露點溫度為130.7℃，常頂油的焦點溫度和壓力分別為318.8℃和52.87atm。據(jù)此可以作出常頂油平衡汽化100%時的p-T線，如下圖。再根據(jù)該相圖可讀得油氣分壓為0.13MPa時的露點溫度為118℃?？紤]到不凝氣的存在，對該溫度乘以系數(shù)0.97，則塔頂溫度為：118×0.97=111.46℃與假設(shè)115℃很接近，故假設(shè)溫度正確。還需要在塔條件下，驗證水蒸氣是否會冷凝。0.157-0.13=0.027MPa查圖1-3-7可知，0.027MPa下飽和水蒸氣溫度為66.7℃，遠遠低于塔頂溫度115℃，因此塔頂水蒸氣處于過熱狀態(tài)，不會冷凝。所以，塔頂溫度為115℃。圖1.7常頂油的露點線相圖1.3全塔氣液相負荷中段回流量見下表：表1.18中段回流流率項目密度20℃g/cm3取熱量×106kcal/h抽出溫度℃返塔溫度℃抽出溫度焓kcal/kg返塔溫度焓kcal/kg焓差kcal/kg流率kg/h塔頂回流取熱0.7318.715115651454010583000第一中段回流取熱0.82093.4862111211877711031690.91第二中段回流取熱0.85235.22928519522611411246687.5選擇常壓塔塔頂、第一塊板下方、各側(cè)線抽出板上下方、中段回流進出口處、中段回流抽出板的下一塊板、汽化段及塔底汽提段等。氣液相負荷需要計算的塔板數(shù)為：第1，2，8，9，10，11，13，14，16，17，18，19，21，22，24，25，26，31，33（1）作第33塊板的氣液相負荷第33塊板的液相負荷等于常壓渣油的量（237832.5kg/h），而氣相負荷近似等于渣油汽提水蒸氣的量（4756.65kg/h），液相負荷的溫度為塔底溫度（345℃）。查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ（膨脹系數(shù)）=0.00061，ρ20=0.948g/cm3，代入式=0.948-0.00061×（345-20）=0.75g/cm3L=237832.5/750=317.11m3/h氣相負荷的溫度：t=345℃，P=0.171MPa265.2×8.314×（345+273.15）÷171=7970.42m3/h（2）作第30塊板的氣液相負荷液相負荷為過汽化油的用量L=7919.2kg/h=7919.2/270kmol/h=29.33kmol/h液相負荷溫度t=352℃，ρ20=0.8746g/cm3，查石油密度溫度系數(shù)表[4]得γ=0.00063=0.8746-0.00063×（352-20）=0.6522g/cm3L=7919.2/652.2=12.14m3/hn=252.36+302.95+239.17+265.2=1059.68kmol/h1059.68×8.314×(352+273.15)/171=32208.6m3/h（3）作第26塊板的氣液相負荷表1.19第26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L0.86580.170320—183183L合計91.84+183L出方常一線37857.50.7940.170323246—9.31常二線657400.8370.170323235—15.45常三線545300.86460.170323221—12.05常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽4756.65—0.170323745—3.54內(nèi)回流L0.86580.170323241—241L合計88.63+241L由熱平衡得：91.84×106+183L=88.63×106+241L所以L=107068.97kh/h==107068.97/295=411.8kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00064=0.8658-0.00064×(320-20)=0.6488g/cm3L=107068.97/648.8=165.03m3/hn=252.36+302.95+239.17+265.2+411.8=1471.48kmol/h1471.48×8.314×(323+273.15)/170=42901.355m3/h（4）作第25塊板的氣液相負荷表1.20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+240LL=127419.3kg/h/245=439.37kmol/h則柴油抽出板上方氣相總量為：n=252.36+302.95+265.2+439.37=1259.88kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00064=0.86-0.00064×（309-20）=0.6577g/cm3L=127419.3/657.7=193.73m3/h1259.88×8.314×(320+273.15)/169=43763.52m3/h（5）作第24塊板的氣液相負荷第24塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8474g/cm3，t=305℃，M=281，P=0.157+23×0.0005=0.1685MPa表1.21第24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L0.84740.1685295—172172L合計——————96.52+172L出方常一線37857.50.7940.1685305243—9.2常二線657400.8370.1685305232—15.25常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽6875.83—0.1685305740—5.1內(nèi)回流L0.84740.1685305238—238L合計——————88.3+238L由熱平衡得：96.52×106+172L=88.3×106+238L所以L=124545.45/281=443.22kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00064=0.8474-0.00064×(295-20)=0.6714g/cm3L=124545.45/671.4=185.5m3/h氣相n=117.73+265.2+252.36+302.95+443.22=1459.34kmol/h1459.34×8.314×(305+273.15)/168.5=41630.1m3/h（6）作第22塊板的氣液相負荷第22塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8443g/cm3，t=294℃，M=263，P=0.157+21×0.0005=0.1675MPa表1.22第22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L0.84430.1675282—168168L合計——————96.52+168L出方常一線37857.50.7940.1675294239—9.05常二線657400.8370.1675294228—15常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽6875.83—0.1675294735—5.1內(nèi)回流L0.84430.1685294234—234L合計——————87.9+238L由熱平衡得：96.52×106+168L=87.9×106+234LL=130606.06/263=496.6kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00065=0.8443-0.00065×(282-20)=0.674g/cm3L=130606.06/674=193.78m3/h氣相：n=117.73+265.2+252.36+302.95+496.6=1496.38kmol/h1496.38×8.314×(294+273.15)/167.5=42121.53m3/h（7）作第21塊板的氣液相負荷第21塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.841g/cm3，t=283℃，M=254，P=0.157+20×0.0005=0.167MPa表1.23第21塊塔板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℃氣相液相閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸氣6875.83—0.300420792—3.1內(nèi)回流L0.8410.167271—166166L二中回流46687.50.85230.167271—16710.28合計——————101.45+166L常一線37857.50.7940.167283236—8.93常二線657400.8370.167283225—11.79常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸氣6875.83—0.167283720—1.95內(nèi)回流L0.8410.167283226226L二中回流46687.50.85230.16728322210.4合計——————97.82+226L由熱平衡得：101.45×106+166L=97.82×106+226LL=110500kg/h=110500/254=435.04kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00066=0.841-0.00066×(271-20)=0.67534g/cm3L=110500/675.34=163.62m3/h氣相：n=117.73+265.2+252.36+302.95+435.04=1427.18kmol/h1427.18×8.314×(283+273.15)/167=39515.2m3/h（8）作第19塊板的氣液相負荷第19塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.835g/cm3，t=272℃，M=236，P=0.157+18×0.0005=0.166MPa表1.24第19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—3.1內(nèi)回流L0.8350.166260—163163L合計——————91.17+163L出方常一線37857.50.7940.166272232—8.78常二線657400.8370.166272222—11.59常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽6875.83—0.166272715—1.91內(nèi)回流L0.8350.166272224—224L二中回流46687.5—————5.229合計——————92.259+224L由熱平衡得：91.17×106+163L=92.259×106+224LL=31327.87/236=132.75kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00067=0.837-0.00068×(260-20)=0.6770g/cm3L=31327.87/677.0=46.27m3/h氣相：n=117.73+265.2+252.36+302.95+132.75=1083.24kmol/h1083.24×8.314×(272+273.15)/166=29576.21m3/h（9）作第18塊板的氣液相負荷第18塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.83g/cm3，t=261℃，M=227，P=0.157+17×0.0005=0.1655MPa表1.25第18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—3.1內(nèi)回流L0.830.166249—159159L合計——————91.17+159L出方常一線37857.50.7940.1655261228—8.63常二線657400.8370.166261218—11.33常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.175345—20348.28汽提蒸汽6875.83—0.1655261709—1.87內(nèi)回流L0.830.1655261219—219L二中回流46687.5—————5.229合計——————91.809+219L由熱平衡得：91.17×106+159L=91.809×106+219LL=39350/227=173.35kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00067=0.83-0.00067×（249-20）=0.64553g/cm3L=39350/645.53=60.96m3/h氣相：n=117.73+265.2+252.36+302.95+173.35=1126.54kmol/h1126.54×8.314×(261+273.15)/165.5=30228.86m3/h（10）作第17塊板的氣液相負荷由熱平衡得：96.52×106+141L=88.549×106+211LL=113871.43kg/h=113871.43/217=521.75kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00067=0.825-0.00067×(239-20)=0.6709g/cm3L=113871.43/670.9=169.73m3/h氣相：n=252.36+117.73+265.2+521.75=1160.04kmol/h1160.04×8.314×(250+273.15)/165=31955.01m3/h（11）作第16塊板的氣液相負荷第16塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8199g/cm3，t=239℃，M=209，P=0.157+15×0.0005=0.1645MPa表1.26第16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8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.81990.1645230—148148L合計——————97.91+148L出方常一線37857.50.7940.1645239219—8.29常二線657400.8370.1645250—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—0.1645239699—6.4內(nèi)回流L0.81990.1645239207—207L二中回流46687.5—————5.229合計——————92.469+207L由熱平衡得：97.91×106+148L=92.469×106+207LL=92220.34/209=441.245kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00068=0.8199-0.00068×(230-20)=0.67098g/cm3L=92220.34/670.98=137.44m3/h氣相：n=252.36+441.245+480.1=1230.96kmol/h1230.96×8.314×(239+273.15)/161.5=31862.9m3/h（12）作第14塊板的氣液相負荷第14塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8098g/cm3，t=217℃，M=193，P=0.157+13×0.0005=0.1635MPa表1.27第14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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225200—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.80980.1635206—125125L合計——————113.77+125L重整原料638400.7310.1635217201—12.83出方常一線53057.50.7940.1635217199—11.23常二線65729.360.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.540.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.1635217682—5.89內(nèi)回流L0.80980.1635217200—200L二中回流——————5.229合計——————105.5+200L由熱平衡得：113.77×106+125L=105.5×106+200LL=110266.67/193=571.33kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00069=0.8098-0.00069×(206-20)=0.67939g/cm3L=110266.67/679.39=162.3m3/h氣相：n=638.4+252.36+480.1+571.33=2012.36kmol/h2012.36×8.314×(217+273.15)/163.5=50156.47m3/h（13）作第13塊板的氣液相負荷第13塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8042g/cm3，t=206℃，M=185，P=0.157+12×0.0005=0.163MPa表1.28第13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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.18入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.80420.163200—121121L一中回流31690.910.80420.163200—1215.1合計——————118.19+121L重整原料638400.7310.163206195—12.45出方常一線53057.50.7940.163206192—10.19常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.163206676—5.84內(nèi)回流L0.80420.163206192—192L一中回流31690.910.80420.163206—1243.486二中取熱——————5.229合計——————109.745+192L由熱平衡得：118.19×106+121L=109.745×106+192LL=118943.662/185=642.94kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.0007=0.8042-0.0007×(200-20)=0.6782g/cm3L=118943.662/678.2=175.38m3/h氣相：n=638.4+252.36+480.1+642.94=2111.26kmol/h2111.26×8.314×(206+273.15)/163=51671.65m3/h（14）作第11塊板的氣液相負荷第11塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7980g/cm3，t=184℃，M=169，P=0.157+10×0.0005=0.162MPa表1.29第11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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.79800.162178—114114L合計——————113.77+114L重整原料638400.7310.162184182—11.62出方常一線53057.50.7940.162184179—9.5常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.540.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.162184660—5.7內(nèi)回流L0.79800.162184174—174L一中回流——————3.486二中回流——————5.229合計——————108.085+174L由熱平衡得：113.77×106+114L=108.085×106+174LL=94750/169=560.65kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.0007=0.7980-0.0007×(178-20)=0.6874g/cm3L=94750/687.4=137.83m3/h氣相：n=638.4+252.36+480.1+560.65=2021.31kmol/h2021.31×8.314×(184+273.15)/162=47493.12m3/h（15）作第10塊板的氣液相負荷第10塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7949g/cm3，t=178℃，M=160，P=0.157+9×0.0005=0.1615MPa表1.30第10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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.79490.1615170—110110L合計——————113.77+110L重整原料638400.7310.1615178176—11.24出方常一線53057.50.7940.1615178174—9.23常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.540.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.1615178655—5.66內(nèi)回流L0.79490.1615178170—170L一中回流——————3.486二中回流——————5.229合計——————107.395+170L由熱平衡得：113.77×106+110L=107.395×106+170LL=106250/160=661.06kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.0007=0.7949-0.0007×(170-20)=0.6899g/cm3L=106250/689.9=154m3/h氣相：n=638.4+252.36+480.1+661.06=2129.79kmol/h2129.79×8.314×(178+273.15)/161.5=49461.68m3/h（16）作第9塊板的氣液相負荷第9塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7912g/cm3，t=170℃，M=130，P=0.157+8×0.0005=0.161MPa表1.31第9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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.79120.161161—106106L合計——————113.77+106L重整原料638400.7310.161170170—10.85出方常一線53057.50.7940.161170168—8.9常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.540.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.161170650—5.62內(nèi)回流L0.79120.161170165—165L一中回流——————3.486二中回流——————5.229合計——————106.635+165L由熱平衡得：113.77×106+106L=106.635×106+165LL=120932.2/150=930.25kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.0007=0.7812-0.0007×(161-20)=0.6825g/cm3L=120932.2/695.2=173.95m3/h氣相：n=638.4+252.36+480.1+930.25=2301.11kmol/h2301.11×8.314×(170+273.15)/161=52658.96m3/h（17）作第8塊板的氣液相負荷第8塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7874g/cm3，t=161℃，M=140，P=0.157+7×0.0005=0.1605MPa表1.32第8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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.78740.1605150—9999L合計——————113.77+99L重整原料638400.7310.1605161165—10.5出方常一線53057.50.7940.1605161163—8.65常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.540.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.1605161645—5.57內(nèi)回流L0.78740.1605161160—160L一中回流——————3.486二中回流——————5.229合計——————105.985+160L由熱平衡得：113.77×106+99L=105.985×106+160LL=127622.95/140=911.59kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.0007=0.7874-0.0007×(150-20)=0.6964g/cm3L=127622.95/696.4=183.26m3/h氣相：n=638.4+911.59+480.1+252.36=2391.84kmol/h2391.84×8.314×(161+273.15)/160.5=53790.66m3/h（18）作第2塊板的氣液相負荷第2塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7491g/cm3，t=126℃，M=101，P=0.157+1×0.0005=0.1575MPa表1.33第2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℃氣相液相閃頂進料790400.76500.164225192—15.86入方閃底進料3959600.89100.171352——91.07汽提蒸汽8641.81—0.300420792—6.84內(nèi)回流L0.74910.1575115—8888L合計——————113.77+88L重整原料638400.7310.1575126150—9.576出方常一線53057.50.7940.1575126146—7.75常二線657400.8370.166250—21013.8常三線545300.86460.169320—19210.47常壓渣油237832.50.9480.171345—20348.28汽提蒸汽8641.81—0.1575126620—5.36內(nèi)回流L0.74910.1575126130—130L一中回流——————3.486二中回流——————5.229合計——————103.945+130L由熱平衡得：113.77×106+88L=103.945×106+130LL=233928.57/101=2316.12kmol/h查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00071=0.7491-0.00071×(111-20)=0.68449g/cm3L=233928.57/681.49=341.76m3/h氣相：n=638.4+2316.12+311.9=3269.42kmol/h3269.42×8.314×(116+273.15)/157.5=67161m3/h（19）作塔頂（第一塊板）的氣液相負荷L=83000kg/h=83000/95=873.7kmol/h液相ρ20=0.731g/cm3，t=115℃，查石油密度溫度系數(shù)表[4]得：γ=0.00071=0.731-0.00071×(110-20)=0.6671g/cm3L=83000/667.1=121.44m3/h氣相：n=638.4+873.7+480.1=1992.2kmol/h1992.2×8.314×(90+273.15)/157=38311.52m3/h1.3.2塔板氣液相負荷數(shù)據(jù)匯總與氣液相負荷圖表1.35全塔氣液相負荷板數(shù)溫度/℃液相負荷/(m3/h)氣相負荷/(m3/h)1115121.4438311.522126341.76671618161183.2653790.669170173.9552658.961017815449461.6811184137.8347493.1213206175.3851671.6514217162.350156.4716239137.4431862.917250169.7331955.011826160.9630228.861927246.2729576.2121283163.6239515.222294193.7842121.5324305185.541630.125320193.7343763.5226323165.0342901.3553035212.1432208.633345317.117970.431.4塔板水力學計算1.4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)該用氣相負荷最大的板（第2層板）上的氣相物性等數(shù)據(jù)進行塔板設(shè)計計算。第2層板上的氣液相物性等數(shù)據(jù)如下：操作溫度T=116℃操作壓力P=0.1575MPa液相流率Vl=341.76m3/h=0.095m3/s氣相流率Vv=67161m3/h=18.65m3/s液相密度ρl=681.49kg/m3氣相密度ρv=65740+54530+237832.5+8641.81/67161=5.46kg/m31.4.2塔板的結(jié)構(gòu)計算（1）選擇塔板間距Ht選Ht=0.7m（2）最大的允許氣體速度Wmax0.055×9.81×（3）適宜的氣體操作速度Wa其實KS—因為系統(tǒng)輕微起泡，取K為安全系數(shù)，取K=0.82（直徑大于0.9m，Ht>0.5m）=0.82×0.95×1.88=1.46m/s氣相空間截面積Fa=18.65/1.46=12.77m2（4）降液管內(nèi)液體流速Vda.Vb.當Ht<0.75m時，0.7×（684.49-5.46）=0.13m/s取a和b中間的最大值，所以我們應(yīng)該選擇Vd=0.132m/s（5）降液管面積Fd’=0.095/0.13=0.731m2=0.11×12.77=1.4047m2取以上最大的值Fd’=1.4047m2（6）塔橫截面積Ft及塔徑Dc=12.77+1.4047=11.175m214.175/0.785=1.25m（7）塔徑D及設(shè)計空塔氣速W根據(jù)計算得來塔徑Dc，圓整后,得塔徑D=5.9m。塔截面積為=0.785×5.92=27.33m2空塔氣速為=18.65/27.33=0.68m/s降液管面積為’=(27.33/11.175)×1.4047=2.788m2降液管面積Fd在塔截面積F所占的百分數(shù)為(2.788/27.33)×100%=10.2%還需要對浮閥進行計算：（1）浮閥的選取選則F1型33g重型閥（dh=0.039m），并且是三角形叉排方式。（2）φ和(Wh)c及浮閥數(shù)量的計算a.臨界速度(Wh)c=1.6m/sb.開孔率=0.68/1.6％=11.78％因為開孔率在0.1-0.15內(nèi)，符合經(jīng)驗值，故合理。c.浮閥個數(shù)N閥孔總面積=27.33×0.1478=1.04m2N==1.04÷0.785×0.0392=3383個1.4.3溢流堰及降流管的確定（1）確定液體在塔板上的流動形式由D=5.9m,VL=341.76m3/h,應(yīng)選雙溢流塔板（雙號板為兩側(cè)降液，單號板為中間降液），故采用平直溢流堰及弓形降液管。（2）確定溢流堰a.兩側(cè)降液：0.5×F查圖5-8弓形降液管的參數(shù)關(guān)系圖得：0.587，0.587×5.9=3.4633m0.09，0.09×5.9=0.531mb.中間降液：由幾何計算將自己的數(shù)據(jù)代入可算出θ=170.075。則中間堰長：2×=5.88m中間堰寬：2×=0.5133m（3）溢流堰高hw及板上清液層高度取堰高hw=0.050m。堰上液頭高度how=0.00284E×（VL兩側(cè)：hw1=0.00284×1.02×（341.76/3.4633）0.6667=0.0378m中間：hw2=0.00284×1.015×（170.88/5.88）0.6667=0.0264m塔板上清液層高度分別為：0.050+0.0378=0.0878m0.050+0.0264=0.0764m（4）停留時間τ及其降液管流速Vd2.788×0.7/0.095=20.54s，因停留時間大于5秒，故合理。0.095/2.788=0.034m/s（5）進口受液盤綜合多種因素，應(yīng)選凹槽受液盤。（6）降液管底隙高度h0及底隙流速取降液管底隙流速則降液管底隙高度為：h0=h01=0.095/(2×3.4633×0.2)=0.0686m（兩側(cè)降液）h02=0.095/(2×5.88×0.2)=0.0404m（中間降液）1.4.4計算塔高（1）塔頂空間取Hd=1.5m。既能減少氣體攜帶的液體量，又能利于氣體中液滴自由下沉。（2）塔底部高（塔底第一塊塔板與塔底切線的距離）考慮到塔底部需要留有一定量的儲液，取t=10min，則：=10×341.76/(60×0.785×5.92)=2.08m，取Hb=2.1m（3）汽化段高度Hl閃頂油進料板高HF=Ht=0.70m。結(jié)合經(jīng)驗，應(yīng)取汽化段高度Hl=1.5m。（4）設(shè)計人孔個數(shù)：現(xiàn)在設(shè)定工藝為每6塊板開設(shè)一個人孔（一般情況下每6~8塊塔板開設(shè)一個人孔，），共有33層塔板，可在塔板間開5個人孔，開孔處的板間距Hp=0.80m，人孔直徑Ht=0.50m。（5）裙座高度H2根據(jù)以往經(jīng)驗，取裙座高度H2為3米。（6）塔體高度H所有高度H=H1+Hd+（n-6）Ht+nHp+Hb+H2=1.5+1.5+27×0.7+5×0.8+2.1+3.0=28.3m圓整取塔高為29米。1.4.5塔板壓力降（1）氣體通過干板壓降ΔPdΔpd=5.37×（W（2）氣體通過塔上液層的壓降ΔPl兩側(cè)降液：=0.0467m(液柱)中間降液：=0.0377m(液柱)加入忽略液層表面張力造成壓降的影響，可求氣體通過塔板的壓降為：=0.04+0.0467=0.0867m(液柱)=0.04+0.0377=0.0777m(液柱)1.4.6驗算漏液取閥孔動能因數(shù)作為塔操作負荷下限值，則閥孔動能因數(shù)為：=1.6×5.460.5=10.75m/s?(kg?m-3)1/2閥孔動能因數(shù)大于下限5,故在正常范圍內(nèi)。1.4.7計算淹塔其中，為氣體通過一塊塔板的總壓力降，m液柱。為不設(shè)進口堰時液相通過降液管壓力降，m液柱。為氣體通過一塊塔板的總壓力降，m液柱。=0.0061m(液柱)=0.0867+0.0878+0.0061=0.1801m(液柱)=0.0777+0.0764+0.0061=0.1597m(液柱)=0.5×(0.7+0.05)=0.375m(液柱)所以不會發(fā)生淹塔。1.4.8霧沫夾帶線當時，，，其中，ε=F-2Fd/F=27.33-2×2.788/27.33=0.796參數(shù)1）求取δL已知d420=0.7491，d15.615.6=0.7491+0.0048=0.7539，K=11.3，tMe=116℃，第2層板上液相內(nèi)回流的恩氏蒸餾10%～90%的餾分的曲線斜率內(nèi)插結(jié)果為假設(shè)tv=118℃，查文獻P56圖2-1-1得tMe′=115.65℃，與tMe接近，則假設(shè)正確，由P127圖4-2-2查得臨界溫度Tc=245.9℃，則：（Tc-T）/Tc