原油蒸餾常壓塔操作條件確定計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2854原油蒸餾常壓塔操作條件確定計算案例 1313011.1塔板型式和塔板數(shù) 195061.2繪制草圖 1178701.3操作壓力 287541.4汽化段溫度 3110711.5塔底溫度 6269081.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱的分配 6187911.7校核塔頂溫度和側(cè)線溫度 71.1塔板型式和塔板數(shù)選用F1型浮閥塔板，查P227[5]表6-10、6-11選定塔板如下：根據(jù)原油性質(zhì)和塔板條件，采用兩個中段回流，其中每個要用三層換熱塔板，共計6層，計算全塔的塔板數(shù)為35層。1.2繪制草圖將常壓塔的塔體、塔板、閃頂進料、閃底進料及產(chǎn)品出口、中段循環(huán)回流位置、氣體返塔位置和塔底汽提等繪制成草圖，并在相應的位置標注上進出口流量，塔板溫度、熱量以及壓力等。（如下圖1.1）1.3操作壓力當常壓塔的塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.13MPa時，常壓塔的塔頂采用兩級冷凝冷卻裝置流程，取塔頂?shù)目绽淦鲏毫禐?.01MPa，使用一個管殼式后冷器，取殼程壓力降為0.017MPa，每層浮閥塔板壓力降取0.5kPa（4mmHg），轉(zhuǎn)油線壓力降取0.035MPa，則：1.2.3.1.5.6.取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035MPa，則：1.4汽化段溫度（1）汽化段中進料的汽化率與過汽化度取過汽化度的質(zhì)量分數(shù)為進料的2%；體積分數(shù)為進料的2.03%，即過汽化量為1000002.0%=2000kg/h.由于最低側(cè)線油密度為0.8602g/cm3（即常三線的密度）M=268，故取過汽化油密度為0.8690g/cm3，，M=268因為原油氣化率(29.86%)>常頂油質(zhì)量收率（21.78%），所以常頂油在閃蒸塔中完全汽化，常一線油則會被部分汽化。即常一線（M=155kg/kmol）中未汽化的量為：所以，進料在汽化段中的汽化率eF（2）汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下：，還有水蒸氣為43.63kmol/h（塔底汽提），汽化段（第32層）下壓力為0.172MPa。則汽化段油氣分壓為：（3）汽化段溫度的初步求定由閃底油的焦點溫度，焦點壓力和平衡氣化數(shù)據(jù)，做出閃底油的P-T-e相圖（如下圖1.2）。做出油氣分壓0.147MPa，汽化率為58.32％（體積分數(shù)）下各汽化點的溫度，數(shù)據(jù)如表1.5所示。表1.5平衡汽化溫度（P=0.147MPa,eF=58.32%）體積收率，%10305070900.147MPa溫度，℃251.1280.4317.6355.4409.20.207MPa291.4320.8352.6380.2438.6作出在0.147MPa下閃底油的平衡汽化曲線，如圖1.3所示。由圖1.3可知，汽化率為58.32%時，溫度tF為332℃（4）tF的校核計算如表1.6：表1.6進料帶入汽化段的熱量QF（p=0.172MPa，tF各位置進料流量，kg/h密度ρ20，g/cm3焓值kcal/kg熱量，kcal/h氣相液相常一線油159300.798260—1.14×10常二線油144500.8315256—3.70×10常三線油153000.8602253—3.87×10過汽化油20000.869250—5.00×10常壓渣油325400.889—2026.57×10合計————18.78×10同理求出原油在加熱爐出口條件下的焓h0，考慮到生產(chǎn)航煤的要求比較苛刻，要使爐出口溫度不超過360℃，按前述方法在閃底油p-T-e圖（圖1.2）中查得：當P=0.207MPa，t=360℃時的汽化率e0=51.32%（體積分數(shù)），顯然ef>e0，即在爐出口溫度下過汽化油和部分重柴油處于液相，由此可知出進料在爐出口條件下的焓值h0。如表1.7所示。表1.7進料在爐出口處攜帶的熱量Q0（p=0.207MPa，t=360℃）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159300.798272—1.33×常二線油144500.8315268—3.87×常三線油153000.8602265—1.05×過汽化油20000.869263—5.26×常壓渣油325400.889—2207.16×合計————19.945×由上表歸納可算出進料在爐出口條件下的焓值h0：根據(jù)校核的結(jié)果得：h0＞1.5塔底溫度：332-6=326℃1.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱的分配（1）設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度借鑒同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，假設(shè)塔頂以及各側(cè)線溫度如下所示：表1.8塔頂及各側(cè)線溫度的假設(shè)塔頂溫度，℃130常一線抽出板（第9層）溫度，℃176常二線抽出板（第19層）溫度，℃238常三線抽出板（第27層）溫度，℃291.5（2）全塔回流熱在上述的假設(shè)溫度條件計算全塔的熱平衡衡算。表1.9全塔回流熱物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kcal/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1601.15—0.3420792—1.27×106再沸器——————1.02×106合計101601.15—————27.51×106出方常頂油217800.71950.157106145—3.16×106常一線159300.7980.161176—1051.67×106常二線144500.83150.166238—1552.24×106常三線153000.86020.17291.5—1902.91×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1601.15—0.157106560—0.90×106合計101601.15—————17.19×106所以，全塔回流熱（3）回流方式及回流熱分配上述中提到，塔頂采用二級冷凝冷卻流程，采用兩個中段回流，且塔頂回流溫度定為60℃，則第一個中段回流位于常一側(cè)線與常二側(cè)線之間（第11~13層），第二個中段回流位于常二側(cè)線與常三側(cè)線之間（第21~23層）?；亓鳠岱峙淙缦卤?.9：表1.10回流熱分配塔頂回流取熱占50%Q0=1.28×106kcal/h第一中段回流取熱占20%Qc1=1.71×106kcal/h第二中段回流取熱占30%Qc2=2.57×106kcal/h1.7校核塔頂溫度和側(cè)線溫度校核應該自下而上進行（1）常三線抽出板（第27層）溫度按圖1.1中的隔離體系作第27層板以下塔段的熱平衡，見下表1.11及圖1.4。表1.11第27層以下塔段的熱平衡物料流率ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量kg/hg/cm3壓力MPa溫度氣相液相kcal/h℃入方閃底進料701400.90300.172332—23516.48×106汽提蒸汽748.2—0.3420792—0.59×106內(nèi)回流L0.86000.17308—195195L合計——————17.07×106+195L出方常一線88500.79800.17291.5246—2.18×106常二線144500.83150.17291.5240—3.47×106常三線153000.86020.17291.5—1752.68×106常壓渣油325400.88900.175326—1946.31×106汽提蒸汽748.2—0.17291.5735—0.54×106內(nèi)回流L0.85980.17291.5236—236L合計——————15.19×106+236L由熱平衡得：，所以解得：即：則常三線抽出板上方氣相總量：常三線蒸汽分壓為：由常三線常壓下的平衡汽化溫度轉(zhuǎn)化為585.05mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結(jié)果如下：表1.120.0780MPa下常三線平衡汽化項目0%10%30%50%平衡氣化溫度，℃307308.8313318平衡汽化溫差，℃1.81.25—0.0780MPa下平衡汽化溫度，℃291.7296.5300.7305.7根據(jù)表1.12可知在0.0780MPa下，常三線油品的泡點溫度為291.7℃，與原來假設(shè)的291.5℃相差不大，滿足誤差要求，即可認為原來的假設(shè)溫度是正確的。（2）常二線抽出板（第19層）溫度同理，做第19層及其以下的塔段熱平衡如下表1.12及圖1.5。表1.13第19層以下塔段的熱平衡物料流量密度20℃操作條件焓，kcal/kg熱量kg/hg/cm3壓力MPa溫度氣相液相kcal/h℃入方進料701400.9030.173332－23516.48×106汽提水蒸氣1176.6－0.3420792－0.93×106內(nèi)回流L0.8230.166235－140140L合計242649.00+L－－－－－17.41×106+140L出方常一線88500.7980.166238203－1.80×106常二線144500.83150.166238201－2.90×106常三線153000.86020.166291.5－1752.68×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1176.6－0.166238700.1－0.82×106內(nèi)回流L0.82270.166238200.8－200.8L二中回流－－－－－－2.57×106合計－－－－－－16.83×106同理由熱平衡得：，所以解得：則常二線抽出板上方氣相總量為：常二線蒸汽分壓為：求出在0.0287MPa下常二線柴油的泡點溫度，見表1.14。表1.140.0287MPa下常二線平衡汽化溫度項目0%10%30%50%平衡汽化溫度，℃250.4252253.8256.8平衡汽化溫差，℃1.61.83—0.0287平衡汽化溫度，℃238.6240.2242245由上求得在0.0287MPa下，常二線柴油的泡點溫度為238.6℃與原假設(shè)238℃接近，滿足誤差的要求，即認為原來的假設(shè)溫度是正確的（3）常一線抽出板（第9層）溫度同理，做第9層及其以下的塔段熱平衡如下表1.13及圖1.6。表1.15第9層以下塔段的熱平衡物料流率ρ20操作條件焓/kcal/kg熱量×106kg/hg/cm3壓力MPa溫度氣相液相kcal/h℃入方閃頂進料298600.77030.164215192—5.73閃底進料701400.9030.172332—23516.48汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28內(nèi)回流L0.7908161176—102102L合計——————23.49+102L出方常頂油217800.71950.161176174—3.79常一線159300.7980.161176—1051.67常二線144500.83150.166238—1341.94常三線153000.86020.17291.5—1752.68常壓渣油325400.8890.175326—1946.31汽提蒸氣1610.32—0.161176663—1.07內(nèi)回流L0.79060.161176152—152L一中取熱——————1.71二中取熱——————2.57合計——————21.74+152L根據(jù)熱平衡得：，所以得：則常一線抽出板上方氣相總量：常一線蒸汽分壓為：表1.160.0883MPa下航煤泡點的計算項目0%10%30%50%平衡汽化溫度/℃187188.6191.6195.4平衡汽化溫差/℃1.633.8—0.041MPa平衡汽化溫度187.6189.2192.2196由上求得在0.0883MPa下，常一線油的泡點溫度為187.6℃，和原假設(shè)187℃差別不大，即可認為原假設(shè)溫度是正確的。（4）塔頂溫度塔頂冷回流溫度t0=60℃，按塔頂查得其焓值=38.6kJ/kg；塔頂溫度t1=130℃，回流蒸氣的焓值=153.6kcal/kg故塔頂冷回流量為：塔頂油氣量（常頂油+內(nèi)回流量）為：塔頂水蒸汽流量：塔頂油氣分壓：已知塔頂溫度是常頂油在其油氣分壓下的露點溫度。