蘇丹黑格里格原油加工的常壓塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7808蘇丹黑格里格原油加工的常壓塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例 1318241.1物料平衡 1144561.2汽提蒸汽用量 2220571.3確定常壓塔操作條件 2199161.3.1塔板形式和塔板數(shù) 2243641.3.2操作壓力 3171221.3.3汽化段溫度 336281.3.4繪制草圖 6202851.3.5塔底溫度 8206601.3.6塔頂和側(cè)線溫度的假設(shè)及回流熱分配 8138231.4溫度校核 9250811.4.1常三線抽出板的溫度 9162971.4.2常二線抽出板的溫度 11251361.4.3常一線抽出板的溫度 13262431.4.4塔頂溫度 15311691.5全塔氣液相負(fù)荷分布 16295861.1.1回流量 16284011.1.2需要計(jì)算的塔板 17307341.1.3全塔各板氣液分布 1725501.6含中段回流的塔板計(jì)算 30122111.7塔板汽液相負(fù)荷數(shù)據(jù)匯總 30170421.8氣液相負(fù)荷分布圖 31313261.9塔板水力學(xué)計(jì)算 32193731.9.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 32204411.9.2塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算 32298221.9.3塔板壓力降的計(jì)算 37263071.9.4漏液的驗(yàn)算 38215751.9.5霧沫夾帶 38204681.9.6降液管的負(fù)荷 4073461.9.7塔板上適宜操作區(qū)和負(fù)荷上下限 4045631.9.8操作彈性 4441761.9.9驗(yàn)算 44275021.10常壓塔計(jì)算結(jié)果匯總 451.1物料平衡表1.1物料平衡（按每年開工8000小時(shí)計(jì)）油品產(chǎn)率處理量ψ%ω%104t/at/dkg/hkmol/h閃頂進(jìn)料10.047.7227.02810.633775242.64閃底進(jìn)料89.9692.28322.989689.44037251303.18合計(jì)100.0100.0350105004375001541.82原油100.0100.0350105004375001531.33重整原料6.311.3218.62558.623275242.093號航煤7.151.9320.755622.6525943.75161.46-10號柴油6.356.0721.245637.3526556.25132.68重柴油9.329.1031.85951.539812.5158.68常壓渣油70.8773.58257.537721.9321912.5504.571.2汽提蒸汽用量常二線、常三線及常壓渣油都采用過熱水蒸汽（420℃，0.3MPa）汽提。表1.2汽提水蒸氣用量油品質(zhì)量分?jǐn)?shù)(對油)%汽提蒸汽用量kg/hkmol/h-10號柴油2.2548.2430.42重柴油2.3911.6950.82常壓渣油2.58047.81446.60合計(jì)—9511.74527.841.3確定常壓塔操作條件1.3.1塔板形式和塔板數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選用型浮閥塔板。根據(jù)表6-10[11]和表6-11[11]確定塔板數(shù)，并匯總于表1.3中。表1.3塔板數(shù)選取重整原料—常一線8層常一線—常二線5層常二線—常三線5層常三線—汽化段5層塔底汽提段4層塔側(cè)采用兩個(gè)中段回流，每個(gè)用3層換熱塔板，則總塔板數(shù)為：8+5+5+5+4+2×3=33層。1.3.2操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.14MPa，塔頂采用二級冷凝冷卻。取塔頂空冷器壓力降為0.01MPa，塔頂使用一個(gè)管殼式后冷器，取殼程壓力降0.017MPa，故塔頂絕壓為0.14+0.01+0.017=0.167MPa每層浮閥塔板的壓力降取0.5kPa，則常壓塔各關(guān)鍵部位的壓力為：(1)塔頂壓力0.167MPa(2)常一線抽出板(第8層)上壓力為：0.167+0.0005×7=0.171MPa(3)常二線抽出板(第16層)上壓力為：0.167+0.0005×15=0.175MPa(4)常三線抽出板(第24層)上壓力為：0.167+0.0005×23=0.178MPa(5)汽化段(第28層)上壓力為：0.167+0.0005×27=0.181MPa(6)取轉(zhuǎn)油線壓力降為0.035MPa，則：加熱爐出口壓力=0.181+0.035=0.216MPa1.3.3汽化段溫度（1）進(jìn)料汽化率與過汽化度取過汽化油的分子量為260，過汽化度為進(jìn)料的4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或體積分?jǐn)?shù)為4.03%，所以，過汽化量為：4037250.04=16149kg/h因?yàn)樵蜌饣蕿?.72%，大于重整原料油的氣化率（1.32%），所以閃蒸塔中的重整原料油完全汽化，航煤部分汽化。所以可求出未汽化的航煤在閃底油中的所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：ω%=(1.32+1.93-7.72)/(100-7.72)=3.83%未汽化的航煤的量為403725×0.0383=15462.67kg/h為使每個(gè)餾分在常壓塔內(nèi)全部汽化，要求進(jìn)料在汽化段中的汽化率為：（體積分?jǐn)?shù)）=(6.31+7.15+6.35+9.32-10.04)/(100-10.04)+4.03%=21.25%（2）汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下：表1.4氣化段流量物料流量kmol/h常一線（3號航煤）161.46常二線（-10號柴油）132.68常三線（重柴油）158.68過汽化油62.11油氣合計(jì)518.93因塔底所需的汽提水蒸汽的量為446.60koml/h，則汽化段油氣分壓為：0.181×518.93/（518.93+446.60）=0.111MPa（3）汽化段溫度的初步求定作閃底油的P-T-e相圖，如圖1.1所示。當(dāng)壓力為0.111MPa時(shí)，作出此壓力下閃底油的平衡汽化曲線，如圖1.2所示：圖1.1閃底油的P-T-e相圖圖1.20.111MPa下閃底油的平衡汽化曲線由圖1.2可知：當(dāng)汽化率為21.25%時(shí)，進(jìn)料溫度（4）的校核1）當(dāng)時(shí)，進(jìn)料帶入的熱量QF如下表所示：表1.5進(jìn)料帶入汽化段的熱量QF油料ρ20g/cm3流率kg/h焓，kcal/kgQF:熱量×106，kcal/h氣相液相常一線0.817025943.75266—25943.75×266=6.90常二線0.844826556.25262—26556.25×262=6.96常三線0.863639812.5261—39812.5×261=10.39過汽化油0.875312111.75256—12111.75×256=3.10常壓渣油0.8846321912.5—211321912.5×211=67.92合計(jì)——91.27所以進(jìn)料在汽化段中的焓常一線為航煤餾分，且有規(guī)定：爐出口溫度不超過360℃。作0.216MPa下閃底油的平衡汽化曲線，如圖1.3所示。查圖可得e0=23.57%<eF=21.25%，二者差值小于所取過汽化度4%，所以過汽化油和柴油全部處于氣相。圖1.3閃底油的平衡汽化曲線（0.216MPa）2）閃底油在爐出口溫度最大限制下（360℃）的h0表1.6閃底油在爐出口處攜帶的熱量Q0油料ρ20g/cm3流量kg/h焓，kcal/kgQ0:熱量×106，kcal/h氣相液相常一線0.817025943.75274—25943.75×274=7.11常二線0.844826556.25271—26556.25×271=7.20常三線0.863639812.5269—39812.5×269=10.71常壓渣油0.8846321912.5—220321912.5×220=70.82合計(jì)——91.84則可得在爐出口條件下，閃底油的焓值為：>所以：在設(shè)計(jì)的汽化段溫度（350.2℃）下，既能保證拔出率（體積分?jǐn)?shù)為21.25%），同時(shí)爐出口溫度也不會(huì)超出范圍。1.3.4繪制草圖將塔體；塔板層數(shù)；側(cè)線抽出位置、返塔位置；中段循環(huán)回流位置；塔底汽提點(diǎn)以及操作條件等繪制成草圖，如圖1.4所示：重整原料重整原料23275kg/h塔頂冷回流取熱8.435×106kcal/h再沸器熱量：1.5×105kcal/h常一線：25943.75kg/h168℃0.171MPa常二線汽提蒸汽548.24kg/h（420℃）常二線：26556.25kg/h233℃0.175MPa常三線汽提蒸汽911.69kg/h(420℃)常三線39812.5kg/h282℃0.178MPa塔底汽提蒸汽8047.81kg/h(420℃)常壓渣油321912.5kg/h閃底進(jìn)料403725kg/h過汽化油44.86kmol/h二中回流取熱1.061×106kcal/h一中回流取熱3.374×106kcal/h閃頂進(jìn)料33775kg/h128℃181012141618202428343.2℃0.181MPa0.167MPa總熱量:Q=16.87×106kcal/h圖1.4常壓塔計(jì)算草圖1.3.5塔底溫度取塔底溫度低于汽化段溫度7℃，則塔底溫度為：350.2-7=343.2℃。1.3.6塔頂和側(cè)線溫度的假設(shè)及回流熱分配（1）假設(shè)塔頂和側(cè)線溫度參考同類裝置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)的溫度如表1.7所示：表1.7塔頂及各側(cè)線溫度的假設(shè)塔頂溫度，℃128常一線抽出板(第8層)溫度，℃168常二線抽出板（第16層）溫度，℃233常三線抽出板（第24層）溫度，℃282（2）全塔回流熱根據(jù)表1.7中假設(shè)的溫度作全塔熱量衡算，可得全塔回流熱，如表1.8所示:表1.8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℃氣相液相入閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提水蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54再沸器—0.15合計(jì)—102.93出重整原料232750.76280.167128145—3.37常一線25943.750.81700.171168—1002.59常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20561.99汽提蒸氣9511.74—0.177125389.9—3.71合計(jì)—86.06則全塔回流熱為（3）回流熱分配塔頂冷回流溫度定為60℃，采用二級冷凝冷卻。全塔設(shè)兩個(gè)中段循環(huán)回流，一中回流位于第10~12層，二中回流位于第18~20層。回流熱分配如下表1.9所示：表1.9回流熱分配塔頂回流取熱：50%Q0=8.435×106kcal/h一中回流取熱：20％Qc1=3.374×106kcal/h二中回流取熱：30％Qc2=1.061×106kcal/h1.4溫度校核自下而上的順序進(jìn)行校核。1.4.1常三線抽出板的溫度按照如下的隔離體系作第23層以下塔段的熱平衡。以下油品的焓值均由圖3-14[11]查得，汽提蒸汽的焓值由水蒸氣焓值表查得。圖1.5第23塊塔板以下塔段的熱平衡表1.10第23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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸汽8047.81—0.300420792.5—6.38內(nèi)回流L0.85250.178275—178178L合計(jì)—93.65+178L出常一線25943.750.81700.178282230—1.97常二線26556.250.84480.178282225—1.98常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20561.99汽提蒸汽8047.81—0.178282716.1—1.76內(nèi)回流L0.86260.178282225—225L合計(jì)—90.51+225L由熱平衡關(guān)系可得：93.65×106+178L=90.51×106+225L則可得L=66808.51kg/h=66808.51/244.56=273.18kmol/h，所以常三線抽出板上方氣相總量為：V=161.46+132.68+446.60+273.18+158.68=1176.6kmol/h所以常三線的蒸汽分壓為：P=0.178×273.18/1176.6=0.041MPa表1.110.041MPa下常三線的平衡汽化數(shù)據(jù)項(xiàng)目0%10%30%50%實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度，℃283.0297.7311.4321.0實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差，℃14.713.713.6—平衡汽化溫差，℃3.64.24.5—常壓下平衡汽化溫度，℃—328.20.041MPa下平衡汽化溫度，℃281.7——294由表1.11可知：常壓下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為328.2℃，查圖3-5-5[10]可得：0.041MPa下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為294℃，則常三線油品的泡點(diǎn)溫度為281.7℃，與原假設(shè)282℃非常接近，所以原假設(shè)溫度正確。1.4.2常二線抽出板的溫度按照如下的隔離體系作第15層以下塔段的熱平衡。以下油品的焓值均由圖3-14[11]查得，汽提蒸汽的焓值由水蒸氣焓值表查得。圖1.6第15塊塔板以下塔段的熱平衡表1.12第15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，℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸汽8963.5—0.300420792.5—7.10內(nèi)回流L0.84130.175225—137137L合計(jì)—94.37+137L出常一線25943.750.81700.175233197—1.11常二線26556.250.84480.175233—1343.56常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20561.99汽提蒸汽8963.5—0.175233602.3—1.40內(nèi)回流L0.84480.175233193—193L二中取熱—4.497合計(jì)—91.367+193L根據(jù)熱平衡：94.37×106+137L=91.367×106+193L，則可得L=53625kg/h=53625/194.73=271.38kmol/h則常二線抽出板上方氣相總量為：V=161.46+497.42+271.38=938.26kmol/h所以常二線的蒸汽分壓為：P=0.175×271.38/938.26=0.051MPa表1.130.051MPa下常二線平衡汽化數(shù)據(jù)項(xiàng)目0%10%30%50%實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度，℃235241.4256.0261.9實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差，℃10.410.69.9—平衡汽化溫差，℃2.23.53.8—常壓下平衡汽化溫度，℃—269.10.051MPa下平衡汽化溫度，℃232.6——242.1由表1.13可知：常壓下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為269.1℃，查圖3-5-5[10]可得：0.051MPa下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為242.1℃，則常二線油品的泡點(diǎn)溫度為232.6℃，與原假設(shè)233℃非常接近，所以可知原假設(shè)溫度正確。1.4.3常一線抽出板的溫度按照如下的隔離體系作第7塊塔板以下塔段的熱平衡。以下油品的焓值均由圖3-14[11]查得，汽提蒸汽的焓值由水蒸氣焓值表查得。圖1.7第7塊塔板以下塔段的熱平衡表1.14第7塊塔板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℃氣相液相入閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.171420792.5—7.54內(nèi)回流L0.80930.171162—9494L合計(jì)—102.78+94L出重整原料232750.76280.167168170—3.96常一線25943.750.81700.171168—1002.59常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.171168668.44—6.36內(nèi)回流L0.81700.171168168—168L一中取熱—2.998二中取熱—4.497合計(jì)—96.475+168L根據(jù)熱平衡可得：102.78×106+94L=96.475×106+168L所以L=85202.70kg/h=85202.70/148.13=571.19kmol/h則常一線抽出板上方氣相總量為：V=242.09+527.84+571.19=1341.12kmol/h所以常一線的蒸汽分壓為：P=0.171×571.19/1341.12=0.073MPa表1.150.073MPa下常一線的平衡汽化數(shù)據(jù)項(xiàng)目0%10%30%50%實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫度，℃162173.7192.2208實(shí)沸點(diǎn)蒸餾溫差，℃11.718.511.8—平衡汽化溫差，℃2.71.71.6—常壓下平衡汽化溫度，℃—210.10.073MPa下平衡汽化溫度，℃168.5——182.5由上表可知：常壓下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為210.1℃，查圖3-5-5[10]可得：0.073MPa下平衡汽化50%點(diǎn)的溫度為182.5℃，則常一線油品的泡點(diǎn)溫度為168.5℃，與原假設(shè)168℃非常接近，所以可知原假設(shè)溫度正確。1.4.4塔頂溫度設(shè)塔頂冷回流溫度t0=60℃，用重整原料油的密度=0.7628g/cm3，查焓圖3-14[11]，可得其焓值=36kcal/kg；當(dāng)塔頂溫度t1=128℃時(shí)，回流蒸氣的焓值。所以塔頂冷回流量為=7.495×106/(146-36)=68136.36kg/h則塔頂油氣量，即內(nèi)回流蒸氣+重整原料油量為：（68136.36+23275）/96.14=950.82kmol/h所以塔頂?shù)挠蜌夥謮簽椋篜=0.167×950.82/（950.82+527.84）=0.1074MPa因塔頂溫度是重整原料在其油氣分壓下的露點(diǎn)溫度。則：重整原料油在常壓下的平衡汽化100%點(diǎn)的溫度（露點(diǎn)溫度）為128.3℃。根據(jù)重整原料油的焦點(diǎn)溫度（344.72℃）和焦點(diǎn)壓力（1.8758MPa）以及常壓下的泡點(diǎn)溫度（15℃）作出其平衡汽化100%的P-t曲線。圖1.8重整原料油平衡汽化100%的P-t曲線由圖1.8可得，油氣分壓為0.1074MPa時(shí)的露點(diǎn)溫度為132.1℃?？紤]到存在不凝氣，所以還需乘以系數(shù)0.97，以此作為實(shí)際溫度。則塔頂溫度為：132.1×0.97=128.1℃，與假設(shè)的128℃非常相近，所以假設(shè)正確。而塔頂水蒸氣分壓P=0.167-0.1074=0.0596MPa，在此壓力下，飽和水蒸氣溫度為81.9℃<塔頂溫度128℃。所以，即使水蒸汽在塔頂處于過熱狀態(tài)，也不會(huì)冷凝。所以塔頂溫度假設(shè)正確。1.5全塔氣液相負(fù)荷分布1.1.1回流量（1）塔頂回流密度取，分子量取M=96.14，抽出溫度取塔頂溫度為128℃，返塔溫度即塔頂冷回流溫度為60℃。焓值由圖3-14[11]查得，則回流量為8.435×106/112=75312.5kg/h（2）第一中段回流（10~12塊板）通過內(nèi)插法，密度取，分子量取M=173.06，抽出溫度取中段回流最下面那塊板的溫度為200.5℃，返塔溫度取200.5-100=100.5℃。焓值由圖3-14[11]查得，則回流量為3.374×106/59=57186.44kg/h（3）第二中段回流（18~20塊板）通過內(nèi)插法，密度取，分子量取M=219.18，抽出溫度取中段回流最下面那塊板的溫度為257.5℃，返塔溫度取257.5-100=157.5℃。焓值由圖3-14[11]查得，則回流量為1.061×106/66=76681.82kg/h表1.16回流量項(xiàng)目ρ20g/cm3分子量抽出溫度℃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0.762896.14128601503811275312.5一中回流0.8247173.06200.5100.5116575957186.44二中回流0.8529221.9261161157916676681.821.1.2需要計(jì)算的塔板繪制全塔氣液相負(fù)荷圖需要計(jì)算的塔板有：1、2、7、8、9、10、12、15、16、17、18、20、23、24、25、28、321.1.3全塔各板氣液分布密度需用校正后的值，密度校正公式為：（1）塔底段氣液相負(fù)荷（第33塊塔板）第33塊塔板的液相負(fù)荷即為常壓渣油的流量L=321912.5kg/h，汽相負(fù)荷約等于常壓渣油汽提水蒸氣的量V=8047.81kg/h。液相溫度t=336.4℃ρ20=0.8846g/cm3查文獻(xiàn)[12]可得：γ=0.00063所以=0.8846-0.00063×（336.4-20）=0.6853g/cm3則液相負(fù)荷為：VL=321912.5/（0.6853×1000）=469.74m3/h氣相溫度t=343.2℃壓力P=0.167+0.0005×31=0.1825MPa氣相負(fù)荷約為塔底汽提蒸汽用量：n=8047.81/18.02=446.60kmol/h則氣相負(fù)荷為：（2）作第28塊板的氣液相負(fù)荷液相負(fù)荷即為過汽化油的量：L=16149kg/h液相溫度為t=341.2℃ρ20=0.8727g/cm3查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00064所以：=0.8727-0.00064×(341.2-20)=0.6646g/cm3則液相負(fù)荷為：=16149/（0.6646×1000）=24.30m3/h氣相溫度為t=350.2℃壓力P=0.181MPa氣相負(fù)荷即為進(jìn)料后氣化量加塔底汽提水蒸汽量：n=161.46+132.68+158.68+74.76+446.60=978.18kmol/h則氣相負(fù)荷為：作第25塊板的氣液相負(fù)荷第24塊板的一些必要參數(shù)：M=250.9t=282℃表1.17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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸汽8047.81—0.300420792.5—6.38內(nèi)回流L0.86360.178282—172172L合計(jì)—93.65+172L出常一線25943.750.81700.1786289.58237—6.15常二線26556.250.84480.1786289.58235—6.24常三線39812.50.86360.1786289.58—1807.17常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20361.34汽提蒸氣8047.81—0.1786289.58733.18—1.90內(nèi)回流L0.86780.1786289.58230—230L合計(jì)—90.8+230L由熱平衡可得：93.65×106+172L=90.8×106+230L則L=49137.93kg/h=49137.93/250.9=191.85kmol/h液相密度為ρ20=0.8636g/cm3，溫度為t=282℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00065，所以：=0.8636-0.00065×(282-20)=0.6933g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=49137.93/（0.6933×1000）=70.88m3/h氣相溫度為t=291.64℃，壓力P=0.1786MPan=161.46+132.68+158.68+191.85+446.60=1099.27kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（4）作第24塊板的汽液相負(fù)荷液相流量L=66808.51kg/h=66808.51/244.56=273.18kmol/h液相溫度t=271.88℃，密度ρ20=0.8613g/cm3查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00066所以：=0.8613-0.00066×(271.88-20)=0.6924g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=66808.51/（0.6926×1000）=96.46m3/h氣相溫度t=282℃，壓力P=0.178MPan=161.46+132.68+273.18+446.60+158.68=1176.6kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（5）作第23塊板的汽液相負(fù)荷第22塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8589g/cm3t=269.75℃M=238.2表1.18第22塊板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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣8963.5—0.3420792.5—7.10內(nèi)回流L0.85890.1773269.75—163163L合計(jì)—94.37+163L出常一線25943.750.81700.1776271.88224—1.81常二線26556.250.84480.1776271.88220—1.84常三線39812.50.86360.178282—1736.89常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣8963.5—0.1776271.88722.1—6.47內(nèi)回流L0.86130.1776271.88220—220L合計(jì)—90.68+220L由熱平衡得：94.37×106+163L=90.68×106+220L則L=64736.84kg/h=64736.84/238.2=271.78kmol/h液相密度ρ20=0.8589g/cm3溫度t=269.75℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00066所以：=0.8589-0.00066×(269.75-20)=0.6941g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=64736.84/（0.6941×1000）=93.27m3/h氣相溫度t=271.88℃壓力P=0.1776MPan=161.46+132.68+271.78+497.42=1067.34kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（6）作第20塊板的汽液相負(fù)荷第19塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8519g/cm3t=251.38℃M=219.18表1.19第19塊板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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣8963.5—0.300420792.5—6.54內(nèi)回流L0.85190.1761251.38—153153L二中回流76681.820.85190.1761251.38—15211.66合計(jì)—101.47+153L出常一線25943.750.81700.1765257.5215—1.58常二線26556.250.84480.1765257.5212—1.63常三線39812.50.86360.178282—1706.77常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣8963.5—0.1765257.5711.73—6.42內(nèi)回流L0.85420.1765257.5210—210L二中回流76681.820.85420.1765257.5—15111.58合計(jì)—101.65+210L由熱平衡可得：101.47×106+153L=101.65×106+210L所以L=67017.54kg/h=67017.54/219.18=301.76kmol/h液相密度ρ20=0.8519g/cm3溫度t=251.38℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00067所以：=0.8519-0.00067×(251.38-20)=0.6969g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=67017.54/（0.6969×1000）=96.17m3/h氣相溫度t=257.5℃壓力P=0.1765MPan=161.46+132.68+301.76+497.42=1101.32kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（7）作第18塊板的汽液相負(fù)荷第17塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8472g/cm3t=239.13℃M=206.49表1.20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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣8963.5—0.300420792.5—7.10內(nèi)回流L0.84720.1754239.13—142142L合計(jì)—94.37+142L出常一線25943.750.81700.1758241.25208—1.40常二線26556.250.84480.1758241.25204—1.42常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20261.03汽提蒸氣8963.5—0.1758241.25701.8—6.33內(nèi)回流L0.84950.1758241.25205—205L二中取熱—1.061合計(jì)—94.051+205L根據(jù)熱平衡：94.37×106+142L=94.051×106+205L所以L=5063.49kg/h=5063.49/206.49=24.52kmol/h液相密度ρ20=0.8472g/cm3溫度t=239.13℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00067所以：=0.8472-0.00067×(239.13-20)=0.7004g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=5063.49/（0.7004×1000）=7.23m3/h氣相溫度t=241.25℃壓力P=0.1758MPan=161.46+132.68+24.52+497.42=820.08kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（8）作第17塊板的汽液相負(fù)荷第16塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8448g/cm3t=233℃M=200.15表1.21第16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℃氣相液相入閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣8963.5—0.300420792.5—7.10內(nèi)回流L0.84480.175233—136136L合計(jì)—94.37+136L出常一線25943.750.81700.1754240200—1.19常二線26556.250.84480.1754240198—1.26常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20361.35汽提蒸氣8963.5—0.1754240700.2—6.28內(nèi)回流L0.84750.1754240199—199L二中取熱—1.061合計(jì)—93.951+199L根據(jù)熱平衡可得：94.37×106+136L=93.951×106+199L所以L=6650.79kg/h=6650.79/200.15=33.23kmol/h液相密度ρ20=0.8448g/cm3溫度t=233℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00068所以：=0.8448-0.00068×(233-20)=0.7000g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=6650.79/（0.7000×1000）=9.50m3/h氣相溫度t=240℃壓力P=0.1754MPan=161.46+132.68+33.23+497.42=828.79kmol/h所以氣相負(fù)荷為：作第16塊板的汽液相液相流量L=53625kg/h=53625/194.73=271.38kmol/h液相密度ρ20=0.8413g/cm3溫度t=224.875℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00068所以：=0.8413-0.00068×(224.875-20)=0.7020g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=38089.29/（0.7020×1000）=27.85m3/h氣相溫度t=233℃壓力P=0.175MPan=161.46+271.38+497.42=938.26kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（10）作第15塊板的汽液相負(fù)荷第14塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8379g/cm3t=216.75℃M=189.31表1.22第14塊板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(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54內(nèi)回流L0.83790.174216.75—129129L合計(jì)—94.81+129L出方常一線25943.750.81700.1745224.88196—1.08常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.1745224.88691.3—6.56內(nèi)回流L0.84130.1745224.88191—191L二中取熱—1.061合計(jì)—92.771+191L由熱平衡可得：94.81×106+129L=92.771×106+191L所以L=32887.10kg/h=32887.10/189.31=173.72kmol/h液相密度ρ20=0.8379g/cm3溫度t=216.75℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00068所以：=0.8379-0.00068×(216.75-20)=0.7041g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=32887.10/（0.7041×1000）=46.71m3/h氣相溫度t=224.88℃壓力P=0.1745MPan=161.46+173.72+527.84=867.02kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（11）作第12塊板的汽液相負(fù)荷第11塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8274g/cm3t=192.38℃M=173.06表1.23第11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℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54內(nèi)回流L0.82740.1725192.38—113113L一中回流57186.440.82740.1725192.38—1126.40合計(jì)—109.18+113L出方重整原料232750.76280.173200.5186—4.33常一線25943.750.81700.173200.5182—4.72常二線26556.250.84480.175233—1363.61常三線39812.50.86360.178282—1736.89常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.173200.5686.8—6.53內(nèi)回流L0.83090.173200.5178—178L一中回流57186.440.83090.173200.5—1186.75二中取熱—1.061合計(jì)—104.561+178L由熱平衡可得：109.18×106+111L=104.561×106+178L則L=71061.54kg/h=71061.54/173.06=410.62kmol/h液相密度ρ20=0.8274g/cm3溫度t=192.38℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.0007所以：=0.8274-0.0007×(192.38-20)=0.7067g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=71061.54/（0.7067×1000）=100.55m3/h氣相溫度t=200.5℃壓力P=0.173MPan=242.09+161.46+410.62+527.84=1346.01kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（12）作第10塊板的汽液相負(fù)荷第9塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8205g/cm3t=176.13℃M=162.22表1.24第9塊塔板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℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54內(nèi)回流L0.82050.1715176.13—9494L合計(jì)—102.78+94L出方重整原料232750.76280.172184.25176—4.10常一線25943.750.81700.172184.25173—4.49常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.172184.25679.1—6.46內(nèi)回流L0.82400.172184.25171—171L一中取熱—3.374二中取熱—1.061合計(jì)—99.555+171L由熱平衡得：102.78×106+94L=99.555×106+171L則L=41883.12kg/h=41883.12/162.22=258.19kmol/h液相密度ρ20=0.8205g/cm3溫度t=176.13℃查石油密度溫度系數(shù)表[12]可得γ=0.00071所以：=0.8205-0.00071×(176.13-20)=0.7096g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=41883.12/（0.7096×1000）=59.02m3/h氣相溫度t=184.25℃壓力P=0.172MPan=242.09+161.46+258.19+527.84=1193.58kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（13）作第9塊板的汽液相負(fù)荷第8塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8170g/cm3t=168℃M=156.80表1.25第8塊板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℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54內(nèi)回流L0.81700.171168—100100L合計(jì)—102.78+100L出方重整原料232750.76280.1715176.13172—4.00常一線25943.750.81700.1715176.13168—4.36常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.1715176.13671.4—6.42內(nèi)回流L0.82050.1715176.13166—166L一中取熱—3.374二中取熱—1.061合計(jì)—99.285+166L由熱平衡可得：102.78×106+100L=99.285×106+166L所以L=52954.55kg/h=52954.55/156.80=337.72kmol/h液相密度ρ20=0.8170g/cm3溫度t=168℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00071所以：=0.8170-0.00071×(168-20)=0.7119g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=52954.55/（0.7119×1000）=74.38m3/h氣相溫度t=176.13℃壓力P=0.1715MPan=242.09+161.46+337.72+527.84=1273.11kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（14）作第8塊板的氣液相負(fù)荷L=85202.7kg/h=85202.7/148.13=571.19kmol/h液相密度ρ20=0.8093g/cm3溫度t=162.29℃查石油密度溫度系數(shù)表[12]可得γ=0.00072所以：=0.8093-0.00072×(162.29-20)=0.7069g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=85202.7/（0.7069×1000）=101.3m3/h氣相溫度t=168℃壓力P=0.171MPan=242.09+571.19+527.84=1341.12kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（15）作第7塊板的汽液相負(fù)荷第6塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.8015g/cm3t=156.57℃M=139.47表1.26第6塊板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℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54再沸器—0.15內(nèi)回流L0.80150.1699156.57—9191L合計(jì)—102.93+91L出方重整原料232750.76280.1704162.29166—3.86常一線25943.750.81700.171168—1002.59常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.1704162.29672.4—6.40內(nèi)回流L0.80930.1704162.29163—163L一中取熱—3.374二中取熱—1.061合計(jì)—97.355+163L由熱平衡可得：102.93×106+91L=97.355×106+163L則L=77430.56kg/h=77430.56/139.47=551.18kmol/h液相密度ρ20=0.8015g/cm3溫度t=156.57℃查石油密度溫度系數(shù)表[12]可得γ=0.00073所以：=0.8015-0.00073×(156.57-20)=0.7018g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=77430.56/（0.7018×1000）=110.33m3/h氣相溫度t=162.29℃壓力P=0.1704MPan=242.09+551.18+527.84=1321.11kmol/h所以氣相負(fù)荷為：（16）第2塊板的汽液相負(fù)荷第1塊板的一些必要參數(shù)：ρ20=0.7628g/cm3t=128℃M=96.14表1.27第1塊板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℃氣相液相入方閃頂進(jìn)料337750.67670.174275236—7.97閃底進(jìn)料4037250.91880.179350.225421387.27汽提蒸氣9511.74—0.300420792.5—7.54再沸器—0.15內(nèi)回流L0.76280.167128—7979L合計(jì)—102.93+79L出方重整原料232750.76280.1676133.71153—3.56常一線25943.750.81700.171168—1002.59常二線26556.250.84480.175233—1353.59常三線39812.50.86360.178282—1716.81常壓渣油321912.50.88460.181343.2—20461.67汽提蒸氣9511.74—0.1676133.71651.7—6.24內(nèi)回流L0.77050.1676133.71152—152L一中取熱—3.374二中取熱—1.061合計(jì)—96.895+152L由熱平衡得：102.93×106+79L=96.895×106+152L則L=82901.41kg/h=82901.41/96.14=862.34kmol/h液相密度ρ20=0.7628g/cm3溫度t=128℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00079所以：=0.7628-0.00079×(128-20)=0.6775g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=82901.41/（0.6775×1000）=122.37m3/h氣相溫度t=133.71℃壓力P=0.1676MPan=242.09+862.34+527.84=1632.27kmol/h所以氣相負(fù)荷為：作第1塊板的汽液相負(fù)荷液相流量L=75312.5kg/h=75312.5/96.14=783.36kmol/h液相密度ρ20=0.7628g/cm3溫度t=128℃查文獻(xiàn)[12]可得γ=0.00079所以：=0.7628-0.00079×(128-20)=0.6775g/cm3所以液相負(fù)荷為：VL=75312.5/（0.6775×1000）=111.16m3/h氣相溫度t=128℃壓力P=0.167MPan=242.09+783.36+527.84=1553.29kmol/h所以氣相負(fù)荷為：1.6含中段回流的塔板計(jì)算（1）作第20塊板的液相負(fù)荷液相流率L=67017.54kg/h二中回流流率L0=76681.82kg/h所以總流率L=67017.54+76681.82=143789.36kg/h=143789.36/696.9=206.33m3/h（2）作第18塊板的液相負(fù)荷液相流率L=5063.49kg/h二中回流流率L0=76681.82kg/h所以總流率L=5063.49+76681.82=81741.31kg/h=81741.31/700.1=116.76m3/h（3）作第12塊板的液相負(fù)荷液相流率L=71061.54kg/h一中回流流率L0=57186.44kg/h所以總流率L=71061.54+57186.44=128247.98kg/h=128247.98/706.7=181.47m3/h（4）作第10塊板的汽液相負(fù)荷液相流率L=41883.12kg/h一中回流流率L0=57186.44kg/h所以總流率L=41883.12+57186.44=99069.56kg/h=99069.56/709.6=139.61m3/h1.7塔板汽液相負(fù)荷數(shù)據(jù)匯總表1.28全塔氣液相負(fù)荷分布數(shù)據(jù)匯總塔板數(shù)操作條件氣相負(fù)荷液相負(fù)荷ρ20/溫度/℃壓力/MPa體積流率m3/h體積流率m3/h10.76281280.16731020.79111.1620.7705133.710.167632943.75122.3770.8093162.290.170428893.21110.3380.81701680.17128851.02101.3090.8205176.130.171527728.6674.38100.8240184.250.17226389.3859.02120.8309200.50.17330638.66100.55150.8413224.880.174523897.3446.71160.84482330.17522561.8327.85170.84752400.175420159.019.50180.8495241.250.175820101.387.23200.8542257.50.176527528.7896.17230.8613271.880.177629673.4593.27240.86362820.17830509.0996.46250.8678291.640.178629106.1670.88280.8727350.20.18128008.0124.30330.8846343.20.182512539.88469.741.8氣液相負(fù)荷分布圖圖1.9氣液相負(fù)荷分布圖1.9塔板水力學(xué)計(jì)算1.9.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由圖1.9可知：第2塊板的氣液相負(fù)荷最大，所以用第2塊板的氣液相物性參數(shù)進(jìn)行塔板水力學(xué)計(jì)算，以確定塔板結(jié)構(gòu)尺寸。第2塊板的物性參數(shù)如下：操作溫度：t=133.71℃操作壓力：P=0.1676MPa液相流率VL=122.37m3/h=0.034m3/s氣相流率VV=32943.75m3/h=9.15m3/s液相密度=0.6775g/cm3=677.5kg/m3氣相密度=3.51kg/m31.9.2塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）初選塔板間距根據(jù)文獻(xiàn)[13]P130可知：塔板間距為0.3-1.2米。塔運(yùn)行時(shí)時(shí)會(huì)有霧沫夾帶，結(jié)合物料的起泡性、塔的操作彈性以及安裝檢修等因素，初步選定Ht=0.6m。（2）塔徑初算1)塔的最大空塔氣速Wmax（此式見文獻(xiàn)[13]P129式5-1）2)適宜的氣體操作速度Wa（見文獻(xiàn)[13]P130式5-2）KS——系統(tǒng)因數(shù)，系統(tǒng)輕微起泡，取KS=0.95K——安全系數(shù)，對直徑大于0.9m，Ht>0.5m的常壓和加壓操作塔，K=0.82。所以：Wa=0.82×0.95×1.68=1.309m/s汽相空間截面積FaFa=Vv/Wa=9.15/1.309=6.99m2降液管內(nèi)液體流速Vd(取以下兩式取小值)（見文獻(xiàn)[13]P130）a.（見文獻(xiàn)[13]P130式5-4）=0.17×0.82×0.95=0.132m/sb.當(dāng)Ht<0.75m時(shí)，所以取Vd=0.125m/s5)降液管面積(取以下兩式取大值)（見文獻(xiàn)[13]P131）a.=0.034/0.125=0.27m2b.=0.11×6.99=0.77m2所以：取=0.77m26)塔橫截面積及塔徑所以塔徑采用的塔徑D、設(shè)計(jì)空塔氣速W根據(jù)上述計(jì)算得到的得塔徑，按照“國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)浮閥塔板系列”進(jìn)行圓整，得出采用的塔徑D=4.2m。所以：采用的塔截面積空塔氣速絳液管面積降液管面積占塔截面積F的百分?jǐn)?shù)為（3）浮閥的計(jì)算1）浮閥的選取根據(jù)文獻(xiàn)[13]P132，當(dāng)塔內(nèi)氣液相負(fù)荷變化大且產(chǎn)品質(zhì)量要求較嚴(yán)時(shí)，宜采用F1型33g重型閥（），且采用三角形叉排方式。2）浮閥數(shù)及開孔率的計(jì)算a.閥孔的臨界速度(Wh)c（見文獻(xiàn)[13]P133式5-14）b.相應(yīng)的閥動(dòng)能因數(shù)c.計(jì)算塔的開孔率（見文獻(xiàn)[13]P133式5-13），在經(jīng)驗(yàn)值范圍10%~15%范圍內(nèi)，符合要求。d.浮閥個(gè)數(shù)N閥孔總面積為：則浮閥個(gè)數(shù)為：個(gè)——（為閥孔直徑，m）（3）溢流堰及降流管尺寸的確定根據(jù)塔徑、氣液相負(fù)荷數(shù)據(jù)，選擇雙溢流塔板。由于塔徑D=4.2m＞2.4m（根據(jù)文獻(xiàn)[13]P134），塔徑較大，所以采用平直溢流堰、弓形降液管。1）確定溢流堰a兩側(cè)降液：由于（兩側(cè)降液的單側(cè)）查圖5-8[13]：弓形降液管的參數(shù)關(guān)系圖，選取則兩側(cè)堰長兩側(cè)堰寬b中間降液：中間降液管由幾何計(jì)算得出，如下圖所示：θθθθθD圖1.10中間降液管計(jì)算示意圖因，代入數(shù)據(jù)，試差可得試差時(shí)：左=6.24，右=6.247則中間堰長：4.19m中間堰寬：=0.32m2）溢流堰高h(yuǎn)w及板上清液層