共頁第28頁澳大利亞庫帕原油初餾塔工藝計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14785澳大利亞庫帕原油初餾塔工藝計算案例 1103441.1操作壓力 1135541.2操作溫度 2121671.3計算草圖 387311.4油品性質(zhì)計算 468041.4.1初底油的恩氏蒸餾曲線 469081.4.2初底油的平衡汽化曲線 533211.4.3初底油的平均溫度 629061.4.4初底油的d15.615.6、比重指數(shù)API°、分子量M、特性因數(shù)K 7187821.4.5初底油的臨界性質(zhì) 73291.4.6初底油的焦點(diǎn)性質(zhì) 7274781.4.7初餾油品性質(zhì)匯總 71821.5初餾塔工藝計算 9274401.5.1物料衡算 9318451.5.2全塔回流熱 996091.5.3塔的尺寸計算 10265611.5.4初餾塔性質(zhì)匯總 111.1操作壓力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值[2]，塔頂?shù)牟僮鲏毫θ?.35MPa，塔頂空冷器的壓降0.01MPa，使用一個殼程壓降為0.020MPa的管殼式冷凝器，因此塔頂?shù)膲毫?.35+0.020+0.01=0.380MPa。由[2]每層浮閥塔壓力降取0.6KPa，參考文獻(xiàn)P227表10和表11[2]，選取21塊塔板，在進(jìn)料板為第17塊板，則有表4-1初餾塔壓力1.2操作溫度（Ⅰ）汽化段溫度進(jìn)料量:2.5×由經(jīng)驗(yàn)值[2]，初餾塔的過汽化量為6250kg/h（取過汽化度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為進(jìn)料的2%）。取過汽化油密度為0.7837g/cm3，過汽化度的體積分?jǐn)?shù)V%=進(jìn)料在汽化段中的汽化率eFe作出原油的P-T-e圖，如圖4-1所示。圖4-1原油的P-T-e相圖由圖4-1，在0.390MPa（3.85atm）下原油的平衡汽化數(shù)據(jù)見下表。表4-2原油的平衡汽化數(shù)據(jù)（汽化段壓力下）體積收率10%30%50%7090%溫度，℃112.1181.4227.5278.8338.5再作出汽化段壓力下的平衡汽化曲線，如下圖所示。圖1.2原油的平衡汽化曲線（汽化段壓力下）由上圖查得汽化段溫度tF即為e（Ⅱ）塔頂溫度初頂油露點(diǎn)溫度為93.5℃。由文獻(xiàn)P215圖6-1-17[1]，初頂油在油氣分壓為0.380MPa（3.75atm）下的露點(diǎn)溫度為82.4℃。則塔頂溫度在有不凝氣存在的情況下為82.4×97%=79.9℃。（Ⅲ）塔底溫度由經(jīng)驗(yàn)值[2]，取塔底溫度比進(jìn)料低8℃，則塔底溫度為166.2-（Ⅳ）塔頂回流溫度塔頂選用一級冷凝冷卻，塔頂回流溫度定為40℃。1.3計算草圖如下圖所示。圖4-3初餾塔計算草圖1.4油品性質(zhì)計算1.4.1初底油的恩氏蒸餾曲線初底油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)如下，餾出體積分?jǐn)?shù)，ψ%01030507090100初底油餾出溫度，℃130175236296361459假設(shè)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾與恩氏蒸餾50%點(diǎn)的溫度差值為13.8℃，由圖3-2-2[1]查得恩式蒸餾50%點(diǎn)的溫度為282.2℃。則實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)為282.2+13.8=296℃，假設(shè)正確。即恩氏蒸餾50%點(diǎn)為282.2℃。由圖3-2-1[1]查得恩氏蒸餾曲線各段溫差：表4-3恩氏蒸餾曲線溫差由恩氏蒸餾50%點(diǎn)溫度（282.2℃）計算其他點(diǎn)的恩氏蒸餾溫度有：0%點(diǎn)=182.1-28.1=151.0℃10%點(diǎn)=231.3-49.2=182.1℃30%點(diǎn)=282.2-50.9=231.3℃70%點(diǎn)=282.2+58.7=340.9℃90%點(diǎn)=340.9+92.2=433.1℃1.4.2初底油的平衡汽化曲線初底油的常壓實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)見下表，餾出體積分?jǐn)?shù)，ψ%01030507090100初底油餾出溫度，℃130175236296361459實(shí)沸點(diǎn)蒸餾30%點(diǎn)-10%點(diǎn)=61℃，50%點(diǎn)溫度296℃，由圖3-2-6[1]查得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾50%點(diǎn)與平衡汽化50%點(diǎn)之差值為-10.6℃。所以，平衡汽化50%點(diǎn)為296-10.6=285.4℃。由圖3-2-5[1]可以查得平衡汽化曲線的各段溫差如下：表4-4平衡汽化曲線溫差由平衡汽化50%點(diǎn)（285.4℃）計算得其他點(diǎn)的平衡汽化溫度有，0%點(diǎn)=218.5-13.0=205.5℃10%點(diǎn)=252.0-33.5=218.5℃30%點(diǎn)=285.4-33.4=252.0℃70%點(diǎn)=285.4+40.0=325.4℃90%點(diǎn)=325.4+62.7=388.1℃1.4.3初底油的平均溫度產(chǎn)品恩氏蒸餾數(shù)據(jù)℃0%10%30%50%70%90%100%初底油151.0182.1231.3282.2340.9433.1（1）體積平均沸點(diǎn)tv（℃）；tv=（t10%+t30%+t50%+t70%+t90%）/5=（182.1+231.3+282.2+340.9+433.1）/5=293.92℃（2）恩氏蒸餾曲線10%~90%的斜率S（℃/%）；S=t90-t10/（90-10）=（433.1-182.1）/80=3.1375℃/%（3）質(zhì)量平均沸點(diǎn)tw（℃）tw=tv+exp（-3.64991-0.027060tv0.6667+5.16388S0.25）=293.92+exp（-3.64991-0.027060293.920.6667+5.163883.13750.25）=301.51（4）實(shí)分子平均沸點(diǎn)tm（℃）tm=tv-exp（-1.15158-0.011810tv0.6667+3.70684S0.3333）=293.92-exp（-1.15158-0.011810293.920.6667+3.706843.13750.3333）=251.28（5）立方平均沸點(diǎn)tcu（℃）tcu=tv-exp（-0.82368-0.089970tv0.45+2.45679S0.45）=293.92-exp（-0.82368-0.089970293.920.45+2.456793.13750.45）=285.54（6）中平均沸點(diǎn)tMe（℃）tMe=tv-exp（-1.53181-0.012800tv0.6667）+3.64678S0.3333）=293.92-exp（-1.53181-0.012800293.920.6667+3.646783.13750.3333）=268.371.4.4初底油的d15.615.6、比重指數(shù)API°、分子量M、特性因數(shù)K由初底油d420則初底油d比重指數(shù)API°=由API°=41.04，tMe=268.37℃=515.07℉，查圖2-2-1分子量M=222.00特性因數(shù)K=12.091.4.5初底油的臨界性質(zhì)（1）真臨界溫度tc、假臨界溫度由d15.615.6=0.8201g/cm3，ttc=875℉（2）求真臨界壓力pc、假臨界壓力由d15.615.p由tctcp1.4.6初底油的焦點(diǎn)性質(zhì)（1）焦點(diǎn)溫度t由tv=293.92℃，S=3.1375℃tt（2）焦點(diǎn)壓力p由tv=293.92℃，S=3.1375℃pp1.4.7初餾油品性質(zhì)匯總表4-5油品性質(zhì)（表1）油品恩氏蒸餾溫度，℃0%10%30%50%70%90%100%初頂油33.640.156.078.993.2108.2122.0初底油151.0182.1231.3282.2340.9433.1表4-6油品性質(zhì)（表2）油品平衡汽化溫度，℃0%10%30%50%70%90%100%初頂油53.255.363.875.882.589.593.5初底油205.5218.5252.0285.4325.4388.1表4-7油品性質(zhì)（表3）項目體積平均沸點(diǎn)tv恩氏蒸餾10%-90%斜率S（℃/%）質(zhì)量平均沸點(diǎn)tw實(shí)分子平均沸點(diǎn)tm立方平均沸點(diǎn)tcu中平均沸點(diǎn)tMe初頂油75.280.851377.5766.6972.9869.83初底油293.923.1375301.51251.28285.54268.37表4-8油品性質(zhì)（表4）項目dd比重指數(shù)API°分子量M特性因數(shù)K初頂油0.71100.716066.1388.0011.91初底油0.81560.820141.04222.0012.09表4-9油品性質(zhì)（表5）項目臨界溫度/℃臨界壓力/atm焦點(diǎn)溫度t0焦點(diǎn)壓力p0實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度真t假t真p假p0%100%初頂油253.33242.7846.4131.36327.6377.814135初底油468.33431.6728.5816.94516.3338.881301.5初餾塔工藝計算1.5.1物料衡算表4-10初餾塔物料衡算表油品收率處理量/產(chǎn)量V%m%104t/at/dkg/h原油100.0100.02507500312500初頂油23.020.050150062500初底油77.080.020060002500001.5.2全塔回流熱表4-11汽化段的熱量（P=0.390MPa，T=166.2℃）油品流量，kg/h密度（20℃）g/cm3焓，kcal/kg熱量×106kcal/h氣相液相初頂油625000.7110173.810.86過汽化油62500.7837165.31.03初底油2437500.815698.223.94總計31250035.83表4-12全塔回流熱物料流量kg/h密度20℃g/cm3操作條件焓,kcal/kg熱量×106kcal/h壓力,MPa溫度,℃氣相液相入方原油3125000.78490.390166.235.83出方初頂油625000.71100.38079.9132.58.28初底油2500000.81560.393158.293.223.30合計31250031.58全塔回流熱Q=（入方-出方）=(35.83-31.58)×106=1.25×106kcal/h，回流熱全部被塔頂回流取走。由[2]設(shè)塔頂冷回流到40℃，查得[3]初頂油的焓為27.8kcal/kg，所以回流量是L=Q入R的校核：塔板數(shù)為21，除去3層破沫網(wǎng)，塔頂與塔底間實(shí)際為18塊板，則F=RN=0.65×18=11.7。塔頂與塔底油品的恩氏蒸餾50%點(diǎn)的溫差為282.2-78.9=203.3℃。查文獻(xiàn)圖6-38[3]，t1.5.3塔的尺寸計算（1）塔徑表4-13第2塊板以下的熱平衡物料流量kg/h密度20℃g/cm3操作條件焓，kcal/kg熱量×106kcal/h壓力MPa溫度℃氣相液相入方進(jìn)料3125000.78490.390166.235.83內(nèi)回流L0.71610.380186.953.853.8L合計312500+L35.83+53.8L出方初頂油625000.71100.380083.6133.68.35初底油2500000.81560.3930158.293.223.30內(nèi)回流L0.71590.380287.6131.1131.1L合計312500+L31.65+131.1L由熱平衡：35.83×106+53.8L=31.65×106+131.1L內(nèi)回流L=52051.8kg/h，內(nèi)回流分子量取90.00kg/kmol。有n第二塊板上氣相總量n=578.4+當(dāng)氣相負(fù)荷溫度為83.6℃，氣相負(fù)荷壓力為0.3800MPa下，氣相負(fù)荷體