第頁(yè)共20頁(yè)蘇丹原油常壓蒸餾常壓塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u25275蘇丹原油常壓蒸餾常壓塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1201041.1基本數(shù)據(jù)計(jì)算 2287671.1.1物料平衡 2165941.1.2汽提水蒸汽用量 2154921.2常壓塔操作條件確定 254991.2.1塔板型式和塔板數(shù) 2114821.2.2繪制草圖 3114281.2.3操作壓力 455081.2.4汽化段溫度 4134021.2.5塔底溫度 7217411.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱的分配 781001.2.7校核塔頂溫度和側(cè)線溫度 938691.3全塔氣液相負(fù)荷 1648721.3.1需要計(jì)算的塔板 1632571.3.2塔板氣液相負(fù)荷計(jì)算 17230351.3.3塔板氣液相負(fù)荷數(shù)據(jù)匯總 3689921.3.4塔板氣液相負(fù)荷圖 37217941.4塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算 37302651.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 3739181.1.2塔板的結(jié)構(gòu)計(jì)算 38107371.1.3溢流堰和降流管的確定 39224191.1.4塔高的計(jì)算 4121761.5塔板的水力學(xué)計(jì)算 41289121.5.1總壓降ΣΔp 4130461.5.2驗(yàn)算漏液 42113621.5.3淹塔 42277141.5.4霧沫夾帶 42103261.5.5降液管超負(fù)荷 4386891.6負(fù)荷性能圖 4422551.6.1霧沫夾帶上限線 444061.6.2液泛線 45219631.6.3液相負(fù)荷下限線 4524311.6.4液相負(fù)荷上限線 45229431.6.5漏液線 46294341.6.6常壓塔板的負(fù)荷性能圖 46264681.6.7操作彈性 46285751.6.8常壓塔計(jì)算結(jié)果匯總 471.1基本數(shù)據(jù)計(jì)算1.1.1物料平衡表1.1物料平衡（按每年開(kāi)工8000h計(jì)）油品產(chǎn)率處理量或產(chǎn)量v%m%104t/at/dkg/hkmol/h原油100100802400100000—常頂油21.8121.7817.42522.7221780199.82常一線16.9315.9312.74382.3215930102.77常二線15.4511.4511.56346.801445072.25常三線17.315.312.24367.201530059.30常壓渣油28.5132.5426.03780.9632540—1.1.2汽提水蒸汽用量為了提高直餾輕質(zhì)油品的收率，則要降低塔底重油中350℃以前餾分的含量。故常二線、常三線及常壓渣油都要用過(guò)熱水蒸汽汽提。其中過(guò)熱水蒸汽的溫度、壓力分別為420℃、0.3MPa。表1.2汽提蒸汽用量油品質(zhì)量分?jǐn)?shù)（對(duì)油）%汽提水蒸汽用量kg/hkmol/h常二線3433.521.08常三線2.8428.423.8常壓渣油2.3748.241.57合計(jì)－1610.3289.451.2常壓塔操作條件確定1.2.1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(gè)中段回流，其中每個(gè)要用三層換熱塔板，共計(jì)6層，計(jì)算全塔的塔板數(shù)為35層。1.2.2繪制草圖將常壓塔的塔體、塔板、閃頂進(jìn)料、閃底進(jìn)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(yīng)的位置標(biāo)注上進(jìn)出口流量，塔板溫度、熱量以及壓力等。（如下圖1.1）1.2.3操作壓力當(dāng)常壓塔的塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.13MPa時(shí)，常壓塔的塔頂采用兩級(jí)冷凝冷卻裝置流程，取塔頂?shù)目绽淦鲏毫禐?.01MPa，使用一個(gè)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：1.2.4汽化段溫度（1）汽化段中進(jìn)料的汽化率與過(guò)汽化度取過(guò)汽化度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為進(jìn)料的2%；體積分?jǐn)?shù)為進(jìn)料的2.03%，即過(guò)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(guò)汽化油密度為0.8690g/cm3，，M=268因?yàn)樵蜌饣?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(huì)被部分汽化。即常一線（M=155kg/kmol）中未汽化的量為：所以，進(jìn)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(diǎn)溫度，焦點(diǎn)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?jǐn)?shù)）下各汽化點(diǎn)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(shí)，溫度tF為332℃（4）tF的校核計(jì)算如表1.6：表1.6進(jìn)料帶入汽化段的熱量QF（p=0.172MPa，tF=332℃各位置進(jìn)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(guò)汽化油20000.869250—5.00×10常壓渣油325400.889—2026.57×10合計(jì)————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?fàn)t出口溫度不超過(guò)360℃，按前述方法在閃底油p-T-e圖（圖1.2）中查得：當(dāng)P=0.207MPa，t=360℃時(shí)的汽化率e0=51.32%（體積分?jǐn)?shù)），顯然ef>e0，即在爐出口溫度下過(guò)汽化油和部分重柴油處于液相，由此可知出進(jìn)料在爐出口條件下的焓值h0。如表1.7所示。表1.7進(jìn)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(guò)汽化油20000.869263—5.26×常壓渣油325400.889—2207.16×合計(jì)————19.945×由上表歸納可算出進(jìn)料在爐出口條件下的焓值h0：根據(jù)校核的結(jié)果得：h0＞hF1.2.5塔底溫度：332-6=326℃1.2.6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(yàn)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(jì)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(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)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(jì)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(jì)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(jí)冷凝冷卻流程，采用兩個(gè)中段回流，且塔頂回流溫度定為60℃，則第一個(gè)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(gè)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/h1.2.7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(jiàn)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(jìn)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(jì)——————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(jì)——————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(jì)算結(jié)果如下：表1.120.0780MPa下常三線平衡汽化項(xiàng)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(diǎn)溫度為291.7℃，與原來(lái)假設(shè)的291.5℃相差不大，滿足誤差要求，即可認(rèn)為原來(lái)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(jìn)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(jì)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(jì)－－－－－－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(diǎn)溫度，見(jiàn)表1.14。表1.140.0287MPa下常二線平衡汽化溫度項(xiàng)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(diǎn)溫度為238.6℃與原假設(shè)238℃接近，滿足誤差的要求，即認(rèn)為原來(lái)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(jìn)料298600.77030.164215192—5.73閃底進(jìn)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(jì)——————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(jì)——————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(diǎn)的計(jì)算項(xiàng)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(diǎn)溫度為187.6℃，和原假設(shè)187℃差別不大，即可認(rèn)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(diǎn)溫度。當(dāng)常頂油在常壓下的露點(diǎn)溫度為129.4℃時(shí)，根據(jù)其焦點(diǎn)溫度、壓力分別為327.87℃和52.62atm時(shí)。在平衡汽化坐標(biāo)紙上作出常頂油平衡汽化100%點(diǎn)的p-T-e線，如圖1.6。由該相圖可知油氣分壓為0.1347MPa時(shí)的露點(diǎn)溫度為134℃。考慮到不凝氣的存在，該溫度乘以系數(shù)0.97，則塔頂溫度為：與假設(shè)130℃很接近，故假設(shè)溫度正確。最后驗(yàn)證一下在塔條件下，水蒸氣是否會(huì)冷凝塔頂水蒸氣分壓為：在此壓力下的飽和水蒸氣的溫度為52℃，低于塔頂溫度130℃，故水蒸氣在塔頂時(shí)處于過(guò)熱狀態(tài)，不會(huì)冷凝。圖1.6常頂油的露點(diǎn)線p-T-e相圖1.3全塔氣液相負(fù)荷全塔中段回流量見(jiàn)表1.16：1.3.1需要計(jì)算的塔板根據(jù)要求，需要計(jì)算的塔板有：1，2，8，9，10，11，13，14，15，16，18，19，20，21，23，26，27，28，29，351.3.2塔板氣液相負(fù)荷計(jì)算（1）作第35塊板的氣液相負(fù)荷第35塊板的液相負(fù)荷等于常壓渣油的流量L=32540kg/h，而氣相負(fù)荷近似等于渣油汽提水蒸氣的流量V=748.2kg/h。液相負(fù)荷的溫度t=326℃，壓力0.175MPa，查石油密度溫度系數(shù)表得：γ（溫度系數(shù)）=0.00062，ρ20=0.8890g/cm3，代入公式計(jì)算：液相負(fù)荷體積流率：氣相負(fù)荷的溫度：t=326℃，p=0.175Mpa氣相總量：氣相負(fù)荷體積流率：（2）作第29塊板（汽化段）氣液負(fù)荷液相負(fù)荷為過(guò)汽化油用量：L=2000kg/h。汽化段溫度：332℃；壓力：0.173MPa，查得：γ=0.00065，ρ20=0.8690g/cm3，代入公式計(jì)算：則液相負(fù)荷體積流率為：氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：氣相負(fù)荷體積流率：（3）作第28塊板的氣液相負(fù)荷第28塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8688m3，t=302℃表1.17第28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(jìn)料701400.9030.172332－23516.48×106汽提水蒸氣748.2－0.3420792－0.59×106內(nèi)回流L0.86880.1705291.5－200200L合計(jì)－－－－－－17.07×106+200L出方常一線88500.7980.1705302250－2.21×106常二線144500.83150.1705302245－3.54×106常三線153000.86020.1705302－1782.72×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣748.2－0.1705302737－0.55×106內(nèi)回流L0.86860.1705302238－238L合計(jì)－－－－－－15.34×106+238L由熱平衡得：則內(nèi)回流為：液相：ρ20=0.8688m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00065，t=291.5則液相負(fù)荷體積流率為：氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：氣相負(fù)荷體積流率：（4）作第27塊板的氣液相負(fù)荷液相流量：L=15300kg/h=15300/258=59.30kmol/h27層溫度：291.5℃；壓力：0.170MPa，查得：γ=0.00066，ρ20=0.8602g/cm3，代入公式計(jì)算：則液相負(fù)荷體積流率為：L=15300/679.0=22.53m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+41.57+59.30=339.64kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（5）作第26塊板的氣液相負(fù)荷第26塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8566m3，t=287.5℃表1.18第26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(jìn)料701400.9030.172332－23516.48×106汽提水蒸氣1176.6－0.3420792－0.93×106內(nèi)回流L0.85660.1695280.5－190190L合計(jì)－－－－－17.41×106+190L出方常一線88500.7980.1695287.5243－2.15×106常二線144500.83150.1695287.5238－3.44×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1176.6－0.1695287.5733－0.86×106內(nèi)回流L0.85640.1695287.5234－234L合計(jì)－－－－－15.41×106+234L由熱平衡得：17.41×106+190L=15.41×106+234L，則內(nèi)回流為：L=45451.55kg/h=451.51.55/255=178.25kmol/h液相：ρ20=0.8566m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00066，t=287.5則液相負(fù)荷體積流率為：L=45451.55/680.1=66.84m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+65.37+178.25=477.94kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（6）作第23塊板的氣液相負(fù)荷第23塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8459m3，t=266℃表1.19第23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(jìn)料701400.9030.172332－23516.48×106汽提水蒸氣1176.6－0.3420792－0.93×106內(nèi)回流L0.84490.168259－158158L二中取熱45087.720.84590.168259－1567.03×106合計(jì)－－－－－－21.45×106+158L出方常一線88500.7980.168266223－1.97×106常二線144500.83150.168266220－3.18×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1176.6－0.168266718－0.84×106內(nèi)回流L0.84470.168266216－216L二中取熱45087.720.84590.168266－1657.44×106合計(jì)－－－－－－22.40×106+216L由熱平衡得：21.45×106+158L=22.40×106+216L，則內(nèi)回流為：L=35341.83kg/h=35341.83/229=151.34kmol/h液相：ρ20=0.8459m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00067，t=266則液相負(fù)荷體積流率為：L=35341.83/681.1=51.89m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+65.37+151.34=451.03kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（7）作第21塊板的氣液相負(fù)荷第21塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8387m3，t=252℃表1.20第21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(jìn)料701400.9030.172332－23516.45×106汽提水蒸氣1176.6－0.3420792－0.93×106內(nèi)回流L0.83850.167245－159159L合計(jì)－－－－－－17.41×106+159L出方常一線88500.7980.167252214－1.89×106常二線144500.83150.167252209－3.02×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1176.6－0.167252711－0.84×106內(nèi)回流L0.83870.167252209－209L二中取熱－－－－－－2.57×106合計(jì)－－－－－－17.28×106+209L由熱平衡得：17.41×106+159L=17.28×106+209L，則內(nèi)回流為：L=2600.00kg/h=2600.00/215=12.09kmol/h液相：ρ20=0.8387m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00068，t=252則液相負(fù)荷體積流率為：L=2600/680.9=3.82m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+65.37+12.09=311.78kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（8）作第20塊板的氣液相負(fù)荷第20塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8351m3，t=245℃，M=207表1.21第20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(jìn)料701400.9030.172332－23516.45×106汽提水蒸氣1176.6－0.3420792－0.93×106內(nèi)回流L0.83530.1665238－147147L合計(jì)－－－－－－17.41×106+147L出方常一線88500.7980.1665245209－1.85×106常二線144500.83150.1665245205－2.96×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1176.6－0.1665245705－0.83×106內(nèi)回流L0.83510.1665245204－204L二中取熱－－－－－－2.57×106合計(jì)－－－－－－17.17×106+204L由熱平衡得：17.41×106+147L=17.17×106+204L，則內(nèi)回流為：L=4210.53kg/h=4210.53/207=20.34kmol/h液相：ρ20=0.8351m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00069，t=245則液相負(fù)荷體積流率為：L=4210.53/679.9=6.19m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+65.37+20.34=320.03kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（9）作第19塊板的氣液相負(fù)荷液相流量：L=14450kg/h=14450/200=72.25kmol/h19層溫度：238.0℃；壓力：0.1660MPa，查得：γ=0.00069，ρ20=0.8315g/cm3，代入公式計(jì)算：則液相負(fù)荷體積流率為：L=14450/681.1=21.22m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+65.37+72.25=371.94kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（10）作第18塊板的氣液相負(fù)荷第18塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8282m3，t=232℃表1.22第18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(jìn)料701400.9030.172332－23516.45×106汽提水蒸氣1610.32－0.3420792－1.28×106內(nèi)回流L0.82840.1655225－138138L合計(jì)－－－－－－17.76×106+138L出方常一線88500.7980.1655232201－1.78×106常二線144500.83150.1660238－1402.02×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1610.32－0.1655232698－1.12×106內(nèi)回流L0.82820.1655232195－195L二中取熱－－－－－－2.57×106合計(jì)－－－－－－16.46×106+195L由熱平衡得：17.76×106+138L=16.46×106+195L，則內(nèi)回流為：L=22807.02kg/h=22807.02/196=116.36kmol/h液相：ρ20=0.8282m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.0007，t=232則液相負(fù)荷體積流率為：L=22807.02/679.8=33.55m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+116.36=440.13kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（11）作第16塊板的氣液相負(fù)荷第16塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8215m3，t=220℃表1.23第16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(jìn)料701400.9030.172332－23516.45×106汽提水蒸氣1610.32－0.3420792－1.28×106內(nèi)回流L0.82170.1645213－130130L合計(jì)－－－－－－17.76×106+130L出方常一線88500.7980.1645220190－1.68×106常二線144500.83150.166238－1402.02×106常三線153000.86020.17287.5－1732.65×106渣油325400.8890.175326－1946.31×106水蒸氣1610.32－0.1645220690－1.11×106內(nèi)回流L0.82150.1645220190－190L二中取熱－－－－－－2.57×106合計(jì)－－－－－－16.35×106+190L由熱平衡得：17.76×106+130L=16.35×106+190L，則內(nèi)回流為：L=23500.00kg/h=23500/187=125.67kmol/h液相：ρ20=0.8215m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.0007，t=220則液相負(fù)荷體積流率為：L=23500/681.5=31.48m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+125.67=449.44kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（11）作第15塊板的氣液相負(fù)荷第15塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8182m3，t=213℃表1.24第15層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.81840.164206—128128L合計(jì)101610.32+L—————23.49×106+128L出方常頂油217800.72950.164213188—1.09×106常一線88500.7980.164213—1251.11×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.164213680—1.10×106內(nèi)回流L0.81820.164213188—188L二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————19.85×106+188L由熱平衡得：23.49×106+128L=19.85×106+188L，則內(nèi)回流為：L=60666.67kg/h=60666.67/182=333.33kmol/h液相：ρ20=0.8182m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00071，t=213則液相負(fù)荷體積流率為：L=60666.67/681.2=89.06m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+333.33=657.10kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（12）作第14塊板的氣液相負(fù)荷第14塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8148m3，t=207℃表1.25第14層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.8150.1635200—125125L合計(jì)101610.32+L—————23.49×106+125L出方常頂油217800.72950.1635207185—1.03×106常一線88500.7980.1635207—1231.09×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.1635207675—1.09×106內(nèi)回流L0.81480.1635207185—185L二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————19.76×106+185L由熱平衡得：23.49×106+125L=19.76×106+185L，則內(nèi)回流為：L=62166.67kg/h=62166.67/178=349.25kmol/h液相：ρ20=0.8148m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00071，t=207則液相負(fù)荷體積流率為：L=62166.67/682.0=91.15m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+349.25=673.02kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（13）作第13塊板的氣液相負(fù)荷第13塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8115m3，t=201℃表1.26第13層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.81170.163194—115115L一中取熱380000.81140.163194—1161.41×106合計(jì)101610.32+L—————27.90×106+115L出方常頂油217800.72950.163201180—3.92×106常一線88500.7980.163201176—1.56×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.163201668—1.08×106內(nèi)回流L0.81150.163201180—180L一中取熱380000.81140.163201—1201.56×106二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————21.67×106+180L由熱平衡得：27.90×106+115L=21.67×106+180L，則內(nèi)回流為：L=49692.31kg/h=49692.31/175=283.96kmol/h液相：ρ20=0.8115m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00072，t=201則液相負(fù)荷體積流率為：L=49692.31/681.2=72.95m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+283.96=607.73kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（14）作第11塊板的氣液相負(fù)荷第11塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8048m3，t=188℃表1.26第11層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.8050.162181—112112L合計(jì)101610.32+L—————23.50×106+112L出方常頂油217800.72950.162188177—3.86×106常一線88500.7980.162188173—1.53×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.162188661—1.06×106內(nèi)回流L0.80480.162188174—174L一中取熱——————1.71×106二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————21.71×106+174L由熱平衡得：23.50×106+112L=21.71×106+174L，則內(nèi)回流為：L=28870.97kg/h=28870.97/166=173.92kmol/h液相：ρ20=0.8048m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00073，t=188則液相負(fù)荷體積流率為：L=28870.97/682.2=42.32m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+173.92=497.69kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（15）作第10塊板的氣液相負(fù)荷第10塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8015m3，t=182℃表1.26第10層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.80170.1615175—102102L合計(jì)101610.32+L—————23.50×106+102L出方常頂油217800.72950.1615182173—3.77×106常一線88500.7980.1615182168—1.49×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.1615182654—1.05×106內(nèi)回流L0.80150.1615182166—166L一中取熱——————1.71×106二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————21.57×106+166L由熱平衡得：23.50×106+102L=21.57×106+166L，則內(nèi)回流為：L=30156.25kg/h=30156.25/160=188.48kmol/h液相：ρ20=0.8015m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00073，t=182則液相負(fù)荷體積流率為：L=30156.25/683.2=41.14m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+188.48=512.25kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（16）作第9塊板的氣液相負(fù)荷液相流量：L=8850kg/h=8850/155=57.10kmol/h第9層溫度：176℃；壓力：0.1610MPa，查得：γ=0.00074，ρ20=0.7980g/cm3，代入公式計(jì)算：則液相負(fù)荷體積流率為：L=8850/682.6=12.97m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.75+57.10=380.87kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（17）作第8塊板的氣液相負(fù)荷第8塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.7882m3，t=170℃表1.27第8層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.78840.1605163—8484L合計(jì)101610.32+L—————23.50×106+84L出方常頂油217800.72950.1605170166—3.62×106常一線88500.7980.161176—970.86×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.1605170640—1.03×106內(nèi)回流L0.78820.1605170150—150L一中取熱——————1.71×106二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————20.77×106+150L由熱平衡得：23.50×106+84L=20.77×106+150L，則內(nèi)回流為：L=41363.64kg/h=41363.64/149=277.61kmol/h液相：ρ20=0.7882m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00075，t=170則液相負(fù)荷體積流率為：L=41363.64/675.7=61.22m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+277.61=601.38kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（18）作第2塊板的氣液相負(fù)荷第2塊板的物料性質(zhì)：ρ20=0.8015m3，t=182℃表1.28第2層以下塔段的熱平衡物料流率（kg/h）ρ20操作條件焓/（kcal/kg）熱量/（kJ/h）（g/cm3）壓力MPa溫度氣相液相℃入方閃頂進(jìn)料298600.77030.164215192—5.73×106閃底進(jìn)料701400.9030.172332—23516.48×106汽提蒸氣1610.32—0.3420792—1.28×106內(nèi)回流L0.72950.1575129—2828L合計(jì)101610.32+L—————23.50×106+28L出方常頂油217800.72950.1575136145—3.16×106常一線88500.7980.161176—970.86×106常二線144500.83150.166238—1402.02×106常三線153000.86020.17287.5—1732.65×106常壓渣油325400.8890.175326—1946.31×106汽提蒸氣1610.32－0.1575136591—0.95×106內(nèi)回流L0.72930.1575136101—101L一中取熱——————1.71×106二中取熱——————2.57×106合計(jì)101610.32+L—————20.23×106+101L由熱平衡得：23.50×106+28L=20.23×106+101L，則內(nèi)回流為：L=44791.52kg/h=44791.52/115=389.52kmol/h液相：ρ20=0.7293m3,查石油密度溫度系數(shù)表得：γ=0.00084，t=136則液相負(fù)荷體積流率為：L=44791.52/631.9=70.89m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+389.52=713.29kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：（19）作第1塊板的氣液相負(fù)荷液相流量：L=21780kg/h=21780/109=199.82kmol/h第1層溫度：130℃；壓力：0.157MPa，查得：γ=0.00086，ρ20=0.7159g/cm3，代入公式計(jì)算：則液相負(fù)荷體積流率為：L=21780/621.3=35.06m3/h氣相負(fù)荷為進(jìn)料后汽化的量加塔底氣體蒸汽的量：n=102.77+72.25+59.30+89.45+199.82=523.59kmol/h氣相負(fù)荷體積流率：1.3.3塔板氣液相負(fù)荷數(shù)據(jù)匯總表1.29全塔氣液相負(fù)荷塔板液相負(fù)荷/（m3/h）氣相負(fù)荷/（m3/h）135.0611178.11270.8915405.58861.2213801.95912.978833.901041.1412002.561142.3211778.671372.9514697.681491.1516432.261589.0616191.511631.4811201.981833.5511168.981921.229521.89206.198280.22213.828151.272351.8912111.202666.8413501.792722.539428.892865.9512648.34293.008247.123546.531183.281.3.4塔板氣液相負(fù)荷圖氣液負(fù)荷圖如下所示：圖1.7氣液相負(fù)荷分布圖1.4塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算1.1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由圖1.7可知，第14層板的氣液相負(fù)荷是最大的，其物性數(shù)據(jù)如下：T=207℃力P=0.1635MPa液VL=91.15m3/h=0.025m3/s率Vv=16432.26m3/h=1.56m3/s液度ρL=682.00kg/m3度ρv=（14450+1610.32+15300+32540）/16432.26=3.88kg/m31.1.2塔板的結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）初選塔板間距Ht因?yàn)橐紤]到塔板間的霧沫夾帶、物料起泡性、操作彈性及安裝檢修等因素，所以初步選定塔板間距Ht為0.6m。即塔氣相空間截面積最大允許氣體速度WmaxWmax代值計(jì)算可得：Wmax=1.54m/s（2）適宜的氣體操作速度WaWa=KKSWmax故Wa（3）氣相空間截面積FaFa=Vv/Wa=1.56/1.20=3.80m2（4）降液管內(nèi)液體流速Vd(取以下兩式最小值)a.Vd=0.17KKS=0.17×0.82×0.95=0.132m/sb.當(dāng)Ht<0.75m時(shí)，Vd=7.98×取Vd=0.125m/s（5）降液管面積Fd’(取以下兩式最大值)Fd’=Vl/Vd=0.025/0.125=0.2m2Fd’=0.11Fa=0.11×3.80=0.418m2取Fd’=0.418m2（6）塔橫截面積Ft及塔徑DcFt=Fa+Fd′=3.80+0.418=1.218m24.218/0.785=2.318m（7）采用的塔徑D及相應(yīng)的設(shè)計(jì)空塔氣速W根據(jù)計(jì)算求得塔徑Dc，按照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)浮閥塔板系列進(jìn)行圓整后,得塔徑D=3.0m。:F=0.785D2=0.785×3.02=7.065m2：W=Vv/F=1.56/7.065=0.65m/s:Fd=(F/Ft)×Fd’=(7.065/1.218)×0.418=0.70m2Fd/F=(0.70/7.065)×100%=9.91%下面進(jìn)行有關(guān)浮閥的計(jì)算：（1）浮閥的選取考慮到各種因素，選取的型號(hào)為：F1（2）浮閥數(shù)及開(kāi)孔率φ的計(jì)算(Wh)ca.閥孔的臨界速度(Wh)c(Wh)c=(72.8/v)0.548=(72.8/3.88)0.548=1.99m/sb.計(jì)算塔的開(kāi)孔率φ=此值在經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)（10%~15%），符合要求。c.浮閥個(gè)數(shù)N閥孔總面積=7.065×13.03%=0.92m2N=個(gè)1.1.3溢流堰和降流管的確定（1）溢流形式由文獻(xiàn)[11]P149頁(yè)表9-3，由D=3.0m,VL=91.15m3/h,綜合塔徑以及液相負(fù)荷，此設(shè)計(jì)選用雙溢流塔板（單號(hào)板為）。采用（2）溢流堰a.兩側(cè)降液：=0.5×0.70/7.065=0.0495（兩側(cè)降液的單側(cè)）查圖5-8[4]得：lw1/D=0.56，lw1=1.68mWd1/D=0.092，Wd1=0.276mb.中間降液：由幾何計(jì)算代入數(shù)據(jù)試差，可得θ=161.3。則中間堰長(zhǎng)：lw2=2×=2.96m中間堰寬：Wd2=2×=0.49m（3）溢流堰高h(yuǎn)w、堰上液堰上液頭高度計(jì)算式：how=2.84兩側(cè)降液：查文獻(xiàn)[5]圖5-8可得，式中E一般近似取1how1=2.84×10-3×1×(91.15/2/1.68)2/3=0.026m中間降液：查文獻(xiàn)[5]圖5-8可得，式中E=1how2=2.84×10-3×1×(91.15/2/2.96)2/3=0.018m塔板上清液層高度分別為：hl=+howh1=hw+how1=0.050+0.026=0.076mh2=hw+how2=0.050+0.018=0.068m（4）液體在降液管中停留時(shí)間及流速a.停留時(shí)間τ=Fd·Ht/VL=0.70×0.6/0.025=16.8s>5sb.降液管流速Vd=VL/Fd=0.025/0.70=0.036m/s（5）進(jìn)口受液盤(pán)采用凹槽受液盤(pán)。（6）降液管底隙高度h0及底隙流速取降液管底隙流速=0.3m/s則降液管底隙高度為：h0=兩側(cè)降液：h01=0.025/(2×1.68×0.3)=0.025m中間降液：h02=0.025/(2×2.96×0.3)=0.014m1.1.4塔高的計(jì)算（1）塔頂空間塔頂高度Hd（距離為從塔頂?shù)牡谝粔K塔板到塔頂切線）。為了使塔頂出口氣體中攜帶較少的液體量，取塔頂高度為1.5m，以利于氣體中液滴的自由沉降。（2）塔底部高（塔底第一塊塔板到塔底切線的距離）為了使塔底擁有較大的儲(chǔ)液空間，取停留時(shí)間為10min，則：=2.12m，故取Hb=2.12m（3）取汽化段高度Hl為1.5m。（4）設(shè)計(jì)人孔個(gè)數(shù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得：一般為6~8塊塔板開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，現(xiàn)開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔取每7塊板，共計(jì)有35層塔板，在塔板間開(kāi)5個(gè)人孔，人孔直徑Ht取0.60m，人孔處板間距H（5）設(shè)計(jì)裙座高度H2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，取H2=3.0m。（6）塔頂H1=1.5m（7）由以上各個(gè)部分相加得到塔體高度H=H1+Hd+（n-5-2）Ht+nHp+Hb+H2=1.5+1.5+28×0.6+5×0.8+2.12+3.0=28.92m故取塔高H=29m。1.5塔板的水力學(xué)計(jì)算1.5.1總壓降ΣΔp（1）干板壓降Δpd[10]=5.37×1.992×3.88/（2×9.81×682）=0.0388m（液柱）（2）塔上液層的壓降Δpl代值得：兩側(cè)液柱之壓降：Δpl1=0.0410m中間液柱之壓降：Δpl2=0.0344m，則氣體通過(guò)塔板的壓降等于Δpt=Δpd+Δpl，代值得：兩側(cè)液柱之壓降：Δpt1=Δpd+Δpl1=0.0388+0.0410=0.0798m中間液柱之壓降：Δpt2=Δpd+Δpl2=0.0388+0.0344=0.0732m1.5.2驗(yàn)算漏液??；則閥動(dòng)因數(shù)F0=（W?）c因?yàn)?gt;5，因此是在合理范圍之內(nèi)的。1.5.3淹塔氣體每通過(guò)一塊板的總壓力降為：Δpl=Δpt+hl+Δpdk。=0.153