布倫特原油常壓蒸餾常壓塔工藝設(shè)計計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u19224布倫特原油常壓蒸餾常壓塔工藝設(shè)計計算過程案例 127381.1產(chǎn)品收率及物料平衡 288811.1.1物料衡算 2115531.1.2汽提蒸汽用量 3312791.2常壓塔的工藝設(shè)計計算 322751.2.1塔板形式和塔板數(shù) 392501.2.2精餾塔計算草圖 436501.2.3操作壓力 698511.2.4汽化段溫度 631604（2）汽化段油氣分壓 632592（3）汽化段溫度的初步求定 662311.2.5塔底溫度 963001.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配 918989（1）假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度。 98456 94543（2）全塔回流熱 930706（3）回流方式及回流熱分配 1250591.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核 1211969（1））重柴油抽出板（第27層）溫度 1217766（2）-20號柴油抽出板（第19層）溫度 14291281.3全塔汽液相負荷 19261471.3.1中段回流量 19310541.3.2需要計算的塔板 19100241.3.3塔板氣液相負荷計算 19176591.3.4塔板氣液相負荷數(shù)據(jù)匯總 321.1產(chǎn)品收率及物料平衡1.1.1物料衡算表5-1常壓塔物料衡算表1.1.2汽提蒸汽用量側(cè)線產(chǎn)品和塔底渣油使用420℃、壓力為0.3MPa的過熱水蒸氣。參考文獻[1]P240圖6-49和表6-16。表5-2汽提水蒸氣用量1.2常壓塔的工藝設(shè)計計算1.2.1塔板形式和塔板數(shù)選用F1型浮閥塔板。參照文獻[1]P227表6-10和表6-11選定塔板數(shù)如下：表5-3常壓塔塔板數(shù)選定本次設(shè)計常壓塔考慮采用兩個中段回流，每個中段回流用3層換熱塔板，共6層，則全塔塔板數(shù)總計為35層。1.2.2精餾塔計算草圖重整重整原料3450.0kg/h塔頂冷回流取熱1.15×106kcal/h再沸器供熱0.10×106kcal/h3號噴氣燃料：29900.0kg/h二線汽提蒸汽866.25kg/h(420℃)-20號柴油：28871.0kg/h三線汽提蒸汽771.75kg/h(420℃)重柴油：27562.5kg/h塔底汽提蒸汽3760.75kJ/h(420℃)塔底渣油106137.5kg/h進料195921.0kg/h過汽化油4898.12kg/h第二中段回流取熱3.69×106kcal/h第一中段回流取熱3.69×106kcal/h134.2℃1191.1℃91113263.3℃192123304.2℃27352.7℃34341.7℃0.172MPa0.170MPa0.166MPa0.161MPa0.157MPa總熱量Q=12.30×106kcal/h3533圖1.1常壓塔的計算草圖1.2.3操作壓力取常壓塔塔頂產(chǎn)品罐壓力為0.13MPa，塔頂采用兩級冷凝冷卻工藝。取塔頂空冷器壓降為0.01MPa，采用管殼式后冷器，殼程壓降取0.017MPa。塔頂壓力=0.13+0.01+0.017=0.157MPa（絕）取每層浮閥塔板平均壓降為0.5kpa（4mmHg），則推算得各部分壓力如下：1.2.4汽化段溫度（1）汽化段中進料的氣化率與過汽化度取過汽化度為進料的2.5%（質(zhì)量分數(shù)），即過汽化量為1959252.5%=4898.12kg/h最低側(cè)線油ρ為0.8567g/cm3，M=236，取過汽化油的ρ為0.8667g/cm3，，M=250。初底油ρ為0.8706g/cm3，則過汽化率為:進料在汽化段中的汽化率為：（2）汽化段油氣分壓表5-4汽化段中各物料的流量塔底汽提水蒸氣117.9kmol/h。汽化段油氣分壓為：0.160×488.21/（488.21+117.9）=0.129MPa（3）汽化段溫度的初步求定a.初底油的p-T-e相圖是根據(jù)初底油的焦點溫度、焦點壓力和平衡汽化數(shù)據(jù)繪制的（如圖5-2）。初底油：焦點溫度t0=567.05圖5-2初底油的p-T-e相圖由上圖得油氣分壓0.129MPa下初底油的平衡汽化數(shù)據(jù)整理如下：表5-5初底油的平衡汽化數(shù)據(jù)由上表數(shù)據(jù)繪出在0.129MPa下初底油的平衡汽化曲線，如圖5-3所示。圖5-3初底油平衡汽化曲線如圖所示，當汽化率為50.39%（體積分數(shù)）時，汽化段溫度為352.74℃。（4）的校核當汽化率,時，計算進料在汽化段中的焓表5-6進料帶入汽化段的熱量QF（p=0.172MPa，t=352.74℃）所以hF=198.16×106/195925=1011.41kJ/kg同樣求出原油在加熱爐出口條件下的焓h0，由于考慮到生產(chǎn)航煤，限定爐出口溫度不超過350℃，繪制出初底油在爐出口壓力0.207MPa下的平衡汽化曲線（圖5-3）。當P=0.207MPa時的各點汽化溫度，數(shù)據(jù)如下：表5-7爐出口壓力下初底油的平衡汽化數(shù)據(jù)（P=0.207MPa）考慮到煤油的生產(chǎn)，出口爐溫很小，不超過350℃，由圖5-3可知在350℃時的汽化率e0=41.99%（體積分數(shù)）。顯然e0＜eF,，即在爐膛出口處，過汽化油和一部分重柴油處于液相。據(jù)此可算出在爐出口狀態(tài)下進料的焓值h0，見表5-8。表5-8進料在爐出口處攜帶的熱量Q0（p=0.207MPa，t=350℃）所以h0=216.74×106/195925=1106.24kJ/kg。校核結(jié)果顯示h0略高于hF，如果在汽化段溫度352.74℃下，則可達到要求的拔出率（體積分數(shù)50.39%），爐出口溫度不超過允許限度。1.2.5塔底溫度取塔底溫度比汽化段溫度低7℃，即352.74-7=341.74℃。1.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設(shè)與回流熱分配（1）假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度。假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度如下：表5-9假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度（2）全塔回流熱按上述假設(shè)的溫度計算求出全塔回流熱各值，整理列于表5-10。表5-10全塔回流熱全塔回流熱Q=(50.31-38.01)×106=12.30×106kcal/h入方：①進料：進料為初底油，密度0.8706g/cm3，溫度352.74℃。由表5-10可得，進料初底油的熱量為199.54×106kg/h。②再沸器供熱：0.42×106kJ/h②汽提水蒸氣：由設(shè)計任務書，采用的是0.3MPa，420℃的水蒸氣。查文獻[8]P49可知：0.3MPa、420℃水蒸氣的焓值為792.2kcal/kg，即792.2×4.1868=3316.8kJ/kg。熱量為：3316.8×3760.75=12.47×106kJ/h合計：199.54+0.42+12.47=212.43×106kJ/h出方：①重整料：重整料從塔頂餾出，為氣相，密度為0.7366g/cm3，壓力為0.157MPa，溫度為134.2℃，查文獻[1]P84圖3-14得：由t和密度查得：密度為0.7366g/cm3，特性因數(shù)K為11.8的氣相餾分在常壓、134.2℃時的焓值為151.6kcal/kg。由氣相的焓對K的校正圖可查得K=11.93時的校正值為-2kcal/kg，再由氣相的焓對壓力的校正圖可查得壓力為0.157MPa即1.55atm時的校正值為1kcal/kg。故校正后在134.2℃、1.55atm下的焓值為151.6+2-1=152.6kcal/kg，即152.6×4.1868=638.9kJ/kg熱量為638.9×3450=2.20×106kJ/h②航煤：航煤從第9層采出，為液相，密度為0.8218g/cm3，壓力為0.161MPa，溫度為191.1℃，查文獻[1]P84圖3-14得：由t和密度查得：密度為0.8218g/cm3，特性因數(shù)K為11.8的液相餾分在191.1℃時的焓值為114kcal/kg。由液相的焓對K的校正圖可查得K=11.42時的校正因子為1.005，故校正后在200℃下的焓值為114×1.005=114.57kcal/kg，即114.57×4.1868=479.7kJ/kg熱量為479.7×29900=14.34×106kJ/h③輕柴油：輕柴油從19層采出，為液相，密度為0.8369g/cm3，壓力為0.166MPa，溫度為263.3℃，查文獻[1]P84圖3-14得：由t和密度查得：密度為0.8369g/cm3，特性因數(shù)K為11.8的液相餾分在265℃時的焓值為160.3kcal/kg。由液相的焓對K的校正圖可查得K=11.67時的校正因子為1.018，故校正后在265℃下的焓值為160.3×1.018=163.2kcal/kg，即163.2×4.1868=683.3kJ/kg熱量為683.3×28875=19.73×106kJ/h④重柴油：重柴油從27層采出，為液相，密度為0.8567g/cm3，壓力為0.170MPa，溫度為304.2℃，查文獻[1]P84圖3-14得：由t和密度查得：密度為0.8567g/cm3，特性因數(shù)K為11.8的液相餾分在315℃時的焓值為181.4kcal/kg。由液相的焓對K的校正圖可查得K=11.62時的校正因子為1.021，故校正后在315℃下的焓值為181.4×1.021=189.3kcal/kg，即189.3×4.1868=792.6kJ/kg熱量為792.6×27562.5=21.85×106kJ/h⑤重油：重油從塔底餾出，為液相，密度為0.9048g/cm3，壓力為0.175MPa，溫度為341.74℃，K取11.79，查文獻[1]P84圖3-14得：由t和密度查得：密度為0.9059g/cm3，特性因數(shù)K為11.8的液相餾分在341.74℃時的焓值為206.2kcal/kg。由液相的焓對K的校正圖可查得K=11.79時的校正因子為1.040，故校正后在341.74℃下的焓值為206.2×1.040=214.4kcal/kg，即214.4×4.1868=897.6kJ/kg熱量為897.6×106137.5=91.27×106kJ/h⑥汽提水蒸氣：水蒸氣從塔頂餾出，壓力為0.157MPa，溫度134.2℃，查文獻[1]P84圖3-14得水蒸氣的焓值為654.4kcal/kg即654.4×4.1868=2739.8kJ/kg熱量為2739.8×3760.75=10.30×106kJ/h合計：2.20+14.34+19.73+21.85+91.27+10.30=163.69×106kJ/h（3）回流方式及回流熱分配采用塔頂兩級冷凝冷卻工藝，塔頂回流溫度設(shè)為60℃。采用兩個中段回流，第一個位于3#噴氣燃料側(cè)線與-20#柴油側(cè)線之間（11-13層），第二個位于-20號柴油側(cè)線與重柴油側(cè)線之間（21-23層）。回流熱分配如下：塔頂回流取熱40%:Q0=4.92×106kcal/h第一中段回流取熱30%:Qc1=3.69×106kcal/h第二中段回流取熱30%:Qc2=3.69×106kcal/h1.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核（1））重柴油抽出板（第27層）溫度按圖5-4中的隔離體系作第27層板以下塔段的熱平衡，見表5-11。表5-11重柴油抽出板以下塔段的熱平衡由熱平衡得：49.01×106+181.6L=43.53×106+231.7L所以內(nèi)回流L=101293.9kg/h=101293.9/231=438.5kmol/h重柴油抽出板上方氣相總量為：33.17+196.71+141.54+438.50+117.90=927.82kmo/h重柴油蒸氣分壓為0.170×438.50/927.82=0.0803MPa=602.4mmHg由重柴油常壓下的平衡汽化溫度轉(zhuǎn)化為602.4mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結(jié)果如下：表5-12重柴油在602.4mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)由上得出在602.4mmHg下重柴油的泡點溫度為301.1℃，與原假設(shè)的304.2℃非常接近，即原假設(shè)溫度是正確的。進料進料195921.0kg/h熱量12.30×106kcal/h汽提蒸汽2122.75kg/hP=0.3MPat=420℃重整原料:3450.0kg/h3號噴氣燃料:29900.0kg/h-20號柴油:28871.0kg/h水蒸氣:2122.75kg/h，（P=0.170MPa，t=304.2℃）重柴油27562.5kg/ht=304.2℃渣油106137.5kg/ht=341.7℃2733圖5-4柴油抽出板以下塔段的熱平衡（2）-20號柴油抽出板（第19層）溫度作第19層板以下塔段的熱平衡，見表5-13及圖5-5。表5-13-20號柴油抽出板以下塔段的熱平衡由熱平衡得：49.62×106+156.0L=44.43×106+208.8L所以內(nèi)回流L=95071.76kg/h=95071.76/204=466.06kmol/h-20號柴油抽出板上方氣相總量為：33.17+196.71+466.06+42.80+117.90=856.64kmo/h-20號柴油蒸氣分壓為0.166×471.40/856.64=0.0911MPa=683.4mmHg由-20號柴油常壓下的平衡汽化溫度轉(zhuǎn)化為683.4mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結(jié)果如下：表5-14-20號柴油在683.4mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)由上得出的在683.4mmHg下-20號柴油的泡點溫度為262.7℃，與原假設(shè)的263.3℃非常接近，即原假設(shè)溫度是正確的。進料進料195921.0kg/h熱量12.30×106kcal/h汽提蒸汽2122.75kg/hP=0.3MPat=420℃重整原料：3450.0kg/h3號噴氣燃料：29900.0kg/h水蒸氣：2894.5kg/h（P=0.166MPa，t=263.3℃）-20號柴油28871.0kg/ht=263.3℃渣油106137.5kg/ht=341.74℃1933三線汽提蒸汽771.75kg/h(420℃)重柴油：27562.5kg/h二中回流取熱3.69×106kcal/h

圖5-5-20號柴油抽出板以下塔段的熱平衡

（3）3號噴氣燃料抽出板（第9層）溫度作第9層板以下塔段的熱平衡，見表5-15及圖5-6。表5-153號噴氣燃料抽出板以下塔段的熱平衡由熱平衡得：50.31×106+110.2L=41.62×106+173.3L所以內(nèi)回流L=74326.46kg/h=74326.46/150=491.5kmol/h3號噴氣燃料抽出板上方氣相總量為：33.17+491.5+48.1+42.8+117.9=737.5kmo/h3號噴氣燃料分壓為0.161×491.5/737.5=0.108MPa=810.2mmHg由3號噴氣燃料常壓下的平衡汽化溫度轉(zhuǎn)化為810.2mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)。其計算結(jié)果如下：表5-163號柴油在810.2mmHg下的平衡汽化數(shù)據(jù)項目0%10%30%50%溫度，%191.6198.4201.6204.6由上得出的在810.2mmHg下3號噴氣燃料的泡點溫度為191.6℃，與原假設(shè)的191.1℃非常接近，即原假設(shè)溫度是正確的。進料進料195921.0kg/h熱量12.30×106kcal/h汽提蒸汽2122.75kg/hP=0.3MPat=420℃重整原料：3450.0kg/h水蒸氣：3760.75kg/h（P=0.161MPa，t=191.1℃）3號噴氣燃料29900.0kg/ht=191.1℃渣油106137.5kg/ht=341.7℃933二線汽提蒸汽866.25kg/h三線汽提蒸汽771.75kg/h-20號柴油：28871.0kg/h重柴油：27562.5kg/h一中回流取熱3.69×106kcal/h二中回流取熱3.69×106kcal/h圖5-63號噴氣燃料抽出板以下塔段的熱平衡（4）塔頂溫度塔頂冷回流溫度t0=60℃，其焓值為160kJ/kg。塔頂溫度t1=134.2℃，回流蒸汽的為634.7kJ/kg。故塔頂冷回流量為：43394kg/h塔頂油氣量為：(43394+3450)/104=450.4kmol/h塔頂水蒸氣流量為：3760.75/18=208.9kmol/h塔頂油氣分壓為：0.157×450.4/(450.4+208.9)=0.1072MPa塔頂溫度應與重整原料在油氣分壓下的露點溫度相對應。文獻[8]P215圖6-1-17所示重整原料在常壓下的露點溫度為134.2℃，該油氣分壓下的露點溫度為139℃?？紤]到不凝氣的存在，則塔頂溫度為139×97%=134.8℃。與假設(shè)的134.2℃很接近，故原假設(shè)溫度正確。最后，在塔頂條件下檢查水蒸氣是否冷凝。塔頂水蒸氣分壓為：0.157-0.1073=0.0497MPa該壓力對應的飽和水蒸氣的溫度為81.2℃，遠低于塔頂溫度134.2℃，使過熱時蒸汽不會在塔頂凝結(jié)。1.3全塔汽液相負荷1.3.1中段回流量表5-17中段回流流率1.3.2需要計算的塔板需要計算的塔板為1，2，8，9，10，11，13，18，19，20，21，23，26，27，28，31，351.3.3塔板氣液相負荷計算（1）作第35塊板的氣液相負荷第35板的液相負荷約對應于常壓重油的氣提流速106137.5kg/h，氣相負荷約對應于常壓重油的氣提流速2122.75kg/h。液相=0.9048g/cm3t=341.7℃查文獻[9]=0.00061。=0.9048-0.00061×(341.7-20)=0.7061g/cm3L=106137.5/706.1=150.3m3/h氣相n=2122.75/18=117.9kmol/ht=341.7℃P=0.174MPaVG=nRT/P=117.9×8.314×(341.7+273.15)/174=3486m3/h（2）作第31塊板的氣液相負荷ρ20=0.8808g/cm3t=324.9℃M=279表5-18第30層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：201.2×106+831L=187.85×106+1046LL=80698kg/h=80698/279=289kmol/h液相ρ20=0.8808g/cm3t=314.9℃查文獻[9]r=0.00063=0.8808-0.00063×(314.9-20)=0.6950g/cm3L=80698/691.0=116.1m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+116.79+117.9+289=895kmol/hV=nRT/P=895×8.314×(314.9+273.15)/171.5=22385m3/h（3）作第28塊板的氣液相負荷ρ20=0.8627g/cm3t=309.4℃M=247表5-19第27層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：201.2+760L=189.2+1003LL=65844kg/h=64844/247=267kmol/h液相ρ20=0.8627g/cm3t=304.2℃查文獻[9]r=0.00065=0.8627-0.00065(304.2-20)=0.6780g/cm3L=65844/678.0=97.1m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+116.79+117.9+267=873kmol/V=nRT/P=873×8.314×(309.4+273.15)/170.5=24799m3/h（4）作第27塊板的氣液相負荷L=101293.9kg/h=101293.9/231=438.5kmol/h液相ρ20=0.8577g/cm3t=298.8℃查文獻[9]r=0.00066=0.8577-00066(298.8-20)=0.6737g/cm3L=101293.9/673.7=150.3m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+160.7+438.5=971kmol/hV=nRT/P=971×8.314×(304.2+273.15)/170=27417m3/h作第24塊板的氣液相負荷ρ20=0.8493g/cm3t=288.9℃M=224表5-20第25層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：207.8×106+718L=182.04×106+962LL=105574kg/h=105574/224=471kmol/h液相ρ20=0.8493g/cm3t=282.8℃查文獻[9]r=0.00067=0.8493-0.00067(282.8-20)=0.6732g/cm3L=105574/673.2=157m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+471+160.7=1003kmol/hV=nRT/P=1003×8.314×(288.9+273.15)/168.5=27815m3/h（6）作第23塊板的氣液相負荷ρ20=0.8420g/cm3t=279℃M=216表5-21第22層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：254.48×106+703L=228.29×106+942LL=109581kg/h=109581/216=507kmol/h液相ρ20=0.8420g/cm3t=272.9℃查文獻[9]r=0.00068=0.8420-0.00068(272.9-20)=0.6700g/cm3L=109581/670.0=163.5m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+507+160.7=1039kmol/hV=nRT/P=1039×8.314×(273.15+279)/168=28390m3/h（7）作第21塊板的氣液相負荷ρ20=0.8418g/cm3t=273.5℃M=212表5-22第21層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：207.8×106+683L=194.95×106+924LL=53319kg/h=53319/212=251kmol/h液相ρ20=0.8318t=273.5℃查文獻[9]r=0.00069=0.8318-0.00069(273.5-20)=0.6569g/cm3L=53319/656.9=81.2m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+251+160.7=783kmol/hV=nRT/P=783×8.314×(273.15+273.5)/167=21309m3/h（8）作第20塊板的氣液相負荷ρ20=0.8394g/cm3t=268.4℃M=208表5-23第19層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：207.8×106+666L=194.19×106+911LL=55551kg/h=55551/208=267kmol/h液相ρ20=0.8394g/cm3t=268.4℃查文獻[9]r=0.00068=0.8394-0.00068(268.4-20)=0.6705g/cm3L=55551/670.5=82.8m3/h氣相n=33.17+196.71+141.54+267+160.7=799kmol/hV=nRT/P=799×8.314×(273.15+268.4)/166.5=21606m3/h（9）作第19塊板的氣液相負荷L=95076kg/h=950756/204=466kmol/h液相ρ20=0.8363m3t=263.3℃查文獻[9]r=0.00069=0.8363-0.00069(263.3-20)=0.6684g/cm3L=95076/668.4=122.2m3/h氣相n=33.17+14196.71+466+208.8=905kmol/hV=nRT/P=905×8.314×(263.3+273.15)/166=23315m3/h（10）作第18塊板的氣液相負荷ρ20=0.8354g/cm3t=256.5℃M=199表5-24第17層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：210.7×106+637L=188.71×106+884LL=89028kg/h=89028/199=447kmol/h液相ρ20=0.8354g/cm3t=256.5℃查文獻[9]r=0.00069=0.8354-0.00069(256.5-20)=0.6722g/cm3L=89028/672.2=132.4m3/h氣相n=33.17+196.71+447+208.8=886kmol/hV=nRT/P=886×8.314×(256.5+273.15)/161.5=23574m3/h（11）作第13塊板的氣液相負荷ρ20=0.8263g/cm3t=215℃M=168表5-25第12層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：241.5+518L=217.05×106+785LL=91573kg/h=91573/168=545kmol/h液相ρ20=0.8263g/cm3t=215℃查文獻[9]r=0.0007=0.8263-0.0007(215-20)=0.6898g/cm3L=91573/689.8=132.7m3/h氣相n=33.17+196.71+545+208.8=984kmol/hV=nRT/P=984×8.314×(215+273.15)/164=24351m3/h（12）作第11塊板的氣液相負荷ρ20=0.8248g/cm3t=208.7℃M=162表5-26第10層以下塔段的熱平衡由熱平衡得210.7×106+491L=199.99×106+772LL=38114kg/h=38114/162=235kmol/h液相ρ20=0.8248g/cm3t=208.7℃查文獻[9]r=0.0007=0.8248-0.0007(208.7-20)=0.6927g/cm3L=38114/692.7=55m3/h氣相n=33.17+196.71+235+208.8=674kmol/hV=nRT/P=674×8.314×(208.7+273.15)/163=16565m3/h（13）作第10塊板的氣液相負荷ρ20=0.8218g/cm3t=201.9℃M=157表5-27第9層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：210.7+483L=199.33×106+754LL=41956kg/h=41956/157=267kmol/h液相ρ20=0.8218g/cm3t=201.9℃查文獻[3]r=0.0007=0.8218-0.0007(201.9-20)=0.6945g/cm3L=41956/694.5=60m3/h氣相