原油蒸餾工藝中常壓塔操作條件分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2868原油蒸餾工藝中常壓塔操作條件分析案例 1253011.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算 1245051.1.1物料平衡 1281381.1.2汽提蒸汽用量 1174551.2確定常壓塔操作條件 2206131.2.1塔板形式和塔板數(shù) 223041.2.2繪制常壓塔草圖 4261811.2.3操作壓力 573661.2.4汽化段溫度 599921.2.5塔底溫度 7299231.2.6假設(shè)塔頂及側(cè)線溫度、分配回流熱 791171.2.7校核塔頂溫度和側(cè)線溫度（校核應(yīng)該自下而上進(jìn)行） 81.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算1.1.1物料平衡根據(jù)處理量以及產(chǎn)品收率情況列出物料平衡表如下：表1.1物料平衡表（年開工按8000h計(jì)）油品產(chǎn)率處理量或產(chǎn)量m%v%104t/at/dkg/hkmol/h原油100.00100.00240.007272.73300000—常頂油11.0116.7233.621018.9142030433.30常一線18.0219.3343.251310.5554060348.77常二線13.1816.0331.63958.5539540170.43常三線9.6710.1123.21703.2729010102.87常壓渣油45.1237.81108.293281.45135360—1.1.2汽提蒸汽用量查參考文獻(xiàn)[4]P240表6-16和圖6-49知：常一側(cè)線采用再沸器汽提（若常一線產(chǎn)品采用水蒸汽汽提，產(chǎn)品中勢(shì)必會(huì)帶入少許水分，故會(huì)影響產(chǎn)品的冰點(diǎn)值）。根據(jù)二線、三線、常底渣油油品性質(zhì)，可用420℃、0.3MPa的過(guò)熱水蒸汽來(lái)汽提。表1.2汽提蒸汽用量油品m%（對(duì)油）汽提蒸汽用量kg/hkmol/h常二線常三線常壓渣油合計(jì)2.52.83.0－988.50812.284060.805861.5851.9245.13225.60325.641.2確定常壓塔操作條件1.2.1塔板形式和塔板數(shù)原油常壓塔塔板類型：F1型浮閥塔板。參照常壓塔塔段常用塔板數(shù)規(guī)格，設(shè)計(jì)如下：表1.3常壓塔各段塔板數(shù)塔段塔板數(shù)常頂~常一線9層常一線~常二線7層常二線~常三線7層常三線~汽化段3層塔底汽提段4層塔體采用2個(gè)中段回流取熱，每一個(gè)需要3層換熱塔板，共為6層，常壓塔全塔塔板數(shù)共計(jì)為36層。1.2.2繪制常壓塔草圖常頂油：常頂油：42030kg/h常壓塔頂冷回流取熱：6.10×106kcal/h常一線油：54060kg/h常二線油：39540kg/h常三線油：29010kg/h塔底汽提蒸汽4060.8kJ/h(420℃)進(jìn)料:221580kg/h過(guò)汽化油：4431.47kg/h第二中段回流取熱1.06×106kcal/h第一中段回流取熱3.39×106kcal/h110℃1186℃91113258℃192123320℃29350℃32343℃360.173MPa0.171MPa0.166MPa0.161MPa0.157MPa總熱量Q=13.55×106kcal/h11塔底渣油135360kg/h再沸器供熱0.83×106kcal/h三線汽提蒸汽812.28kg/h(420℃)二線汽提蒸汽988.50kg/h(420℃)13圖1.1常壓塔計(jì)算草圖1.2.3操作壓力常壓塔頂產(chǎn)品罐壓力經(jīng)驗(yàn)值為0.13MPa，塔頂一級(jí)空冷器壓力取0.01MPa，二級(jí)管殼式換冷器的殼程壓力取0.017MPa，單層浮閥塔盤壓力為0.5kPa（4mmHg），取轉(zhuǎn)油線處的壓力為0.035MPa，則：塔頂壓力為0.13+0.01+0.017=0.157MPa（絕）第9層：一線抽出板上壓力為0.157+0.0005×8=0.161MPa第19層：二線抽出板上壓力為0.157+0.0005×18=0.166MPa第29層：三線抽出板上壓力為0.157+0.0005×28=0.171MPa第32層：汽化段以下壓力為0.157+0.0005×32=0.173MPa故加熱爐出口壓力為0.173+0.035=0.208MPa1.2.4汽化段溫度1）進(jìn)料的汽化率與過(guò)汽化度將過(guò)汽化度取為進(jìn)料的2.0%（m%）或1.91%（v%），則過(guò)汽化量為：221580×0.02=4431.47kg/h，故原料的汽化率eFeF2）汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下：表1.4物料的流量物流流量（kmol/h）常一線111.00常二線170.43常三線102.87過(guò)汽化油15.18油氣量合計(jì)402.48取過(guò)汽化油相對(duì)分子量為292。則汽化段油氣分壓為：0.173×402.48402.48+225.603）汽化段溫度的初步求定由3.2.2中的3）和4）可知閃底油的焦點(diǎn)溫度（579.3℃），焦點(diǎn)壓力（31.62atm）和平衡氣化數(shù)據(jù)，作出閃底油的P-T-e相圖。圖1.2閃底油的p-T-e圖求油氣分壓0.111MPa和0.208MPa下平衡汽化溫度，如表1.5所示。表1.5平衡汽化溫度體積收率，%10305070900.111MPa溫度，℃250.59299.94355.76417.29481.140.208MPa283.92330.66383.65438.81497.41圖1.3閃底油平衡汽化曲線由圖1.3可知，當(dāng)汽化率為49.40%（v%）時(shí)，溫度tF為350℃。4）校核tF當(dāng)汽化率eF（v%）=49.40%，tF=350℃時(shí)，進(jìn)料在汽化段中各餾分的焓值計(jì)算如下表1.6：所以hF=53.89×106表1.6進(jìn)料帶入汽化段的熱量QF（p=0.173MPa，t=350℃）油料流量，kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg熱量，kcal/h氣相液相常一線油176700.7975270—1.77×106常二線油395400.8115275—10.87×106常三線油290100.8203271—7.86×106過(guò)汽化油4431.470.8246268—1.19×106常壓渣油130928.530.8872—22329.20×106合計(jì)————53.89×106由于航煤的生產(chǎn)，限定了爐出口溫度不能超過(guò)360℃，按上述方法在閃底油p-T-e圖上可查得：壓力為0.208MPa，溫度為360℃時(shí)的汽化率e0=41.6%（v%），顯然eF＞e0，故爐出口溫度下過(guò)汽化油、部分重柴仍然是液相，則計(jì)算出進(jìn)料在爐出口處的焓值h0=51.18×106/221580=241.表1.7進(jìn)料在爐出口處攜帶的熱量Q0（p=0.208MPa，t=360℃）油料流率kg/h密度ρ20，g/cm3焓，kcal/kg熱量，（kcal/h）氣相液相常一線油176700.7975278—1.92×106常二線油395400.8115281—11.11×106常三線油氣相12068.160.8203280—3.38×106常三線油液相16941.840.8246—2381.04×106常壓渣油1353600.8872—22730.73×106合計(jì)————51.18×106因h0略高于h1.2.5塔底溫度塔底溫度取343℃（低于汽化段溫度7℃）1.2.6假設(shè)塔頂及側(cè)線溫度、分配回流熱1）設(shè)出塔頂及各側(cè)線溫度表1.8塔頂及各側(cè)線溫度塔頂110常一線抽出板（第9層）186常二線抽出板（第19層）258常三線抽出板（第29層）3202）全塔回流熱表1.9全塔回流熱物料流率（kg/h）ρ20（g/cm3）操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kcal/h）壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料784200.77530.164230200—15.68×106閃底進(jìn)料2215800.86790.173350—21647.86×106汽提蒸氣5861.58—0.300420792—1.64×106再沸器——————0.83×106合計(jì)——————69.01×106出方常頂油420300.74780.157110143—6.01×106常一線540600.79750.161186—1116.00×106常二線395400.81150.166258—1606.33×106常三線290100.82030.171320—2086.03×106常壓渣油1353600.88720.173343—20527.75×106汽提蒸氣5861.58—0.157110570—3.34×106合計(jì)——————55.46×106則全塔回流熱Q=（69.01-55.46）×106=13.55×106kcal/h=56.73×106kJ/h。3）回流方式及回流熱分配塔頂采用二級(jí)冷凝冷卻的方式，回流溫度取60℃，一中段回流在常一側(cè)線與常二側(cè)線之間（第11~13層），二中回流在常二側(cè)線與常三側(cè)線之間（第21~23層）。按如下分配回流熱：表1.10回流熱分配頂回流取熱（45%）Q0=6.10×106kcal/h一中段回流取熱（25%）Qc1=3.39×106kcal/h二中段回流取熱（30%）Qc2=1.06×106kcal/h1.2.7校核塔頂溫度和側(cè)線溫度（校核應(yīng)該自下而上進(jìn)行）1）常三線抽出板（第29層）溫度按常壓塔草圖（圖1.1）中的隔離體系作第29層板以下塔段的熱平衡，如下表1.11及圖1.4。表1.11第29層以下塔段熱平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓/（kcal/kg）熱量kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃底進(jìn)料2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽4060.8—0.300420792—3.22×106內(nèi)回流L0.81940.170314—215215L合計(jì)——————57.11×106+215L出方常一線540600.79750.171320236—12.70×106常二線395400.81150.171320236—9.23×106常三線290100.82030.171320—1885.45×106常壓渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽4060.8—0.171320720—2.91×106內(nèi)回流L0.81940.171320235—235L合計(jì)——————56.01×106+235L熱平衡式：57.11×106+215L=56.01×106+235L解得：L=55000kg/h=55000/277=198.56kmol/h三線抽出板上方氣相量：V=111.00+170.43+225.60+198.56=708.59kmol/h內(nèi)回流分壓為：p=0.171×198.56/708.59=0.0480MPa=359.40mmHg將常壓下常三線油平衡汽化數(shù)據(jù)換算成該壓力下平衡汽化（0%）數(shù)據(jù)，查參考文獻(xiàn)[4]P203圖6-24，0.0480MPa下平衡汽化30%的溫度為321℃。當(dāng)分壓在5～760mmHg范圍內(nèi)時(shí)，則不同壓力下的平衡汽化溫差可看做是相等的，故由前可知760mmHg下常三線油在10%～30%，0～10%的平衡汽化溫差分別為2.6℃、1.8℃，則0.0480MPa下平衡汽化0%的溫度為：321-2.6-1.8=316.6℃，與假設(shè)相近，所以原假設(shè)溫度正確。塔底汽提蒸汽4060.80kg/h塔底汽提蒸汽4060.80kg/h（0.3MPa，420℃）常頂油：42030kg/h常一線：54060kg/h常二線：39540kg/h水蒸氣：4060.80kg/h2932常三線油：29010kg/ht=325℃

℃常底渣油：135360kg/ht=342℃

汽提蒸汽：5816.9kg/h重油185936.9kg/h0.174MPa進(jìn)料：221580kg/h熱量：13.55×106kcal/h350℃3632圖1.4三線抽出板以下塔段熱平衡2）常二線抽出板（第19層）溫度表1.12第19層以下塔段熱平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓/（kcal/kg）熱量kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃底油2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽4873.08—0.300420792—3.86×106內(nèi)回流L0.81010.166251—160160L合計(jì)——————57.75×106+160L出方常一線540600.79750.166258215—11.62×106常二線395400.81150.166258—1606.33×106常三線290100.82030.171320—1885.45×106常壓渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽4873.08—0.166258675—3.29×106內(nèi)回流L0.81010.166258208—208L二中取熱——————1.06×106合計(jì)——————56.47×106+208L熱平衡式：57.75×106+160L=56.47×106+208L解得：L=2.67×104kg/h=（2.67×104）/224=119.05kmol/h二線抽出板上方氣相量：V=111.00+45.13+225.60+119.05=503.78kmol/h內(nèi)回流分壓為：p=0.166×119.05/503.78=0.0392MPa=320.28mmHg將常壓下常二線油平衡汽化數(shù)據(jù)換算成該壓力下平衡汽化（0%）數(shù)據(jù)，查參考文獻(xiàn)[4]P203圖6-24，0.0392MPa下平衡汽化30%的溫度為263℃。當(dāng)分壓在5～760mmHg范圍內(nèi)時(shí)，則不同壓力下的平衡汽化溫差可看做是相等的，故由前可知760mmHg下常二線油在10%～30%，0～10%的平衡汽化溫差分別為6.3℃、2.1℃，則0.0392MPa下平衡汽化0%的溫度為：263-6.3-2.1=251.6℃，與假設(shè)相近，所以原假設(shè)溫度正確。232136第二中段回流：1.06×106kcal/h三線汽提蒸汽：812.28kg/h（0.3MPa，t232136第二中段回流：1.06×106kcal/h三線汽提蒸汽：812.28kg/h（0.3MPa，t=420℃）進(jìn)料221580kg/h熱量:13.55×106kcal/h塔底汽提蒸汽：4060.80kg/h（0.3MPa，t=420℃）常三線油：29010kg/ht=320℃常四線油：135360kg/ht=343℃1932常頂油：42030kg/h常一線油：54060kg/h水蒸汽：4873.08kg/hP=0.157MPat=110℃29常二線油：39540kg/ht=258℃圖1.5二線抽出板以下塔段熱平衡3）常一線抽出板（第9層）溫度表1.13第9層以下塔段熱平衡物料流率kg/hρ20g/cm3操作條件焓/（kcal/kg）熱量kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方閃頂油784200.77530.164230180—11.12×106閃底油2215800.86790.173350——53.89×106汽提蒸汽5861.58—0.300420792—1.64×106內(nèi)回流L0.79200.161177—100100L合計(jì)——————72.65×106+100L出方常頂油420300.74780.161186187—7.86×106常一線540600.79750.161186—1186.38×106常二線395400.81150.166258—1606.33×106常三線290100.82030.171320—1885.45×106常壓渣油1353600.88720.173343—19025.72×106汽提蒸汽5861.58—0.161186653—3.83×106內(nèi)回流L0.79200.161186189—189L一中取熱——————3.39×106二中取熱——————1.06×106合計(jì)——————63.02×106+189L熱平衡式：72.65×106+100L=62.90×106+189L解得：L=10.82×104kg/h=（10.82×104）/149=726.19kmol/h一線抽出板上方氣相量：V=111.00+325.64+726.19=1165.83kmol/h內(nèi)回流分壓為：p=0.161×726.19/1165.83=0.1003MPa=752.21mmHg將常壓下常一線油平衡汽化數(shù)據(jù)換算成該壓力下平衡汽化（0%）數(shù)據(jù)，查參考文獻(xiàn)[4]P203圖6-24，0.1003MPa下平衡汽