安塞混合原油常壓塔工藝設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u222911.1產(chǎn)品收率和物料平衡 2152161.1.1物料守恒計算 2177091.1.2汽提蒸汽用量 2173831.2常壓塔操作條件確定 3293361.2.1塔板形式和塔板數(shù) 3107081.2.2繪制草圖 3118741.2.3操作壓力、 313781.2.4汽化段溫度 4266451.2.5塔底溫度 1120031.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設與回流熱分配 1251891.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核 1488001.2.7.1常三線抽出板(第25層)溫度 14149601.2.7.2常二線抽出板(第17層)溫度 16217711.2.7.3常一線抽出板(第9層)溫度 1979441.2.7.4塔頂溫度（用=0.7155g/cm3查焓圖3-14[2]） 21279231.3全塔氣液相負荷 22211511.3.1中段回流量 22306921.3.2需要計算的塔板 22305971.3.3全塔各板氣液分布 2358251.3.4塔板汽液相負荷數(shù)據(jù)匯總 43228821.3.5塔板汽液相負荷數(shù)據(jù)匯總 441151.3.6氣液相負荷分布 4537261.4塔板水力學計算 45106951.1.1塔板基礎物性數(shù)據(jù) 45228341.1.2進行塔板尺寸結(jié)構(gòu)定型 4547671.1.3塔板的水力學計算 51282861.1.4塔板上適宜操作區(qū)和負荷上下限 531.1產(chǎn)品收率和物料平衡1.1.1物料守恒計算表4-1物料平衡(按每年開工8000小時計)1.1.2汽提蒸汽用量常二線、常三線以及常壓渣油都采用過熱水蒸汽（420℃，0.3MPa）汽提。表4-2汽提水蒸氣用量1.2常壓塔操作條件確定1.2.1塔板形式和塔板數(shù)已知這次設計中的常壓塔塔板選型，然后我們可以參考表6-10[2]和表6-11[2]從而計算踏板數(shù)，匯總。表4-3塔板數(shù)塔板數(shù)總計為：層1.2.2繪制草圖綜上塔的相關信息如塔板層數(shù)、餾分抽出位置等等從而繪制出草圖（如圖4-1）。1.2.3操作壓力、塔頂壓力表4-4常壓塔各關鍵部位壓力加熱爐出口壓力1.2.4汽化段溫度（1）汽化段中進料的氣化率與過汽化度我們因該對塔中物料得狀態(tài)進行判斷。針對氣化率指標，重整原料要小于原油，由此可知，在閃蒸塔中的重整原料應處于完全汽化狀態(tài)，而航空煤油則為部分汽化狀態(tài)。所以未汽化的航煤在閃底油中的質(zhì)量百分數(shù)為：未汽化的航煤的量為（2）汽化段油氣分壓表4-4氣化段流量塔底所需的汽提水蒸汽的量為221.05kmol/h。：（3）汽化段溫度的初步求定根據(jù)閃底油的相關性質(zhì)參數(shù)繪制P-T-e相圖（如圖4-2）。在圖中讀出油氣分壓參考圖4-3可得壓力0.121MPa，氣化率eF為43.02%時的溫度tF為341.4℃。圖4-1常壓塔計算草圖圖4-2閃底油的P-T-e圖圖4-3閃底油汽化段的平衡汽化曲線（4）tF的校核a.當tF=341.4℃時，進料在汽化段中的焓hF及帶入的總熱量（表4-5）。表4-5進料帶入汽化段的熱量QF(P=0.120MPa,t=341.4℃）所以。圖4-4閃底油爐出口的平衡汽化曲線因為常一線產(chǎn)品為航煤餾分，規(guī)定爐出口溫度不超過360℃。壓力為查圖得，因為，所以在下，過汽化油和部分柴油仍處于液相。b.爐出口對于閃低油限制的最高溫度值（360℃）下的焓值h0見表4-6。表4-6閃底油在爐出口處攜帶的熱量Q0(P=0.2045MPa,t=360℃)因此1.2.5塔底溫度取塔底溫度比汽化段溫度7℃，即塔底溫度為。1.2.6塔頂及側(cè)線溫度的假設與回流熱分配（1）設塔頂及側(cè)線溫度表4-7塔頂及各側(cè)線溫度的假設（2）全塔回流熱根據(jù)上述假設條件作全塔熱平衡衡算，由此求出全塔回流熱并列于表4-8。表4-8全塔回流熱因此，全塔回流熱。塔頂采用二級冷凝冷卻，取塔頂熱回流溫度為60℃，塔側(cè)共設有兩個中段回流，于第19層至第21層，即常二線與常三線之間。(3)熱回流方式及回流熱分配回流熱分配如下：表4-9回流熱分配1.2.7側(cè)線及塔頂溫度的校核自下而上進行校核。1.2.7.1常三線抽出板(第25層)溫度按圖4-5所示的隔離體系Ⅰ作第24層以下塔段的熱平衡，見表4-10。表4-10第24層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：所以則該抽出版上方氣相總量為：常三線蒸汽分壓為：圖4-5第24塊板以下塔段的熱平衡表4-110.0717MPa下常三線平衡汽化我們根據(jù)表格可查詢一下常壓平衡汽化50%處得溫度為329℃，然后我們可查圖泡點溫度為291℃，可見于我們最初的加設置是極為相近的，因此我們可以根據(jù)以上得出原假設的溫度很合理1.2.7.2常二線抽出板(第17層)溫度按圖4-6的隔離體系作第16層以下塔段的熱平衡，見表4-12。表4-12第16層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：所以L=72446.15kg/h=72446.15/193=375.37kmol/h則常二線抽出板上方氣相總量為：V=196.4+51.34+221.05+375.37=847.16kmol/h常二線蒸汽分壓為：P=0.165×375.4/847.16=0.0731MPa圖4-6第16塊塔板以下塔段的熱平衡為238.2可見于我們最初的加設置是極為相近的，因此我們可以根據(jù)以上得出原假設的溫度很合理表4-130.0731MPa下常二線平衡汽化1.2.7.3常一線抽出板(第9層)溫度按圖4-7的隔離體系作第8層以下塔段的熱平衡，見表4-14。表4-14第8層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：所以L=148500.00kg/h=148500.00/141=1053.19kmol/h則常一線抽出板上方氣相總量為：V=196.4+160.0+313.09+1053.19=1722.68kmol/h常一線蒸汽分壓為：P=0.161×1053.19/1722.68=0.0984MPa表4-150.0984MPa下常一線的平衡汽化圖4-7第8塊塔板以下塔段的熱平衡由表4-15可知，在常壓平衡汽化50%點溫度為188.8℃，查圖3-5-5[1]查得：與原假設非常接近，即可認為原假設溫度是正確的。1.2.7.4塔頂溫度（用=0.7155g/cm3查焓圖3-14[2]）塔頂油氣量為：塔頂油氣分壓：塔頂溫度應該是重整原料在其油氣分壓下的露點溫度。圖4-8重整原料的露點圖1.3全塔氣液相負荷1.3.1中段回流量表4-16中段回流流率1.3.2需要計算的塔板第層塔板1.3.3全塔各板氣液分布各塊板內(nèi)回流密度需用校正后的值，校正密度查GB1885-83密度校正公式：=-γ(t-20)（1）塔底段氣液相負荷（32塊塔板）氣相溫度壓力氣相負荷為塔底汽提蒸汽用量：氣相負荷:=221.05×8.314×(337.4+273.15)1733（2）作第28塊板的氣液相負荷過汽化油的用量或茶溫縣液相氣相壓力=753.45×8.314×(344.4+273.15)171（3）作第26塊板的氣液相負荷表4-17第25層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：液相查文獻[7]液相負荷：氣相溫度t=297℃壓力P=0.1695MPan=196.4+160.0+157.5+481.39+221.05=1219.34kmol/h氣相負荷：=1219.34×8.314×(297+273.15)169.5=34100.0m3/h氣相密度:29068.4+32312.5+42531.3+3978.9+130784.3134100.0=7.00kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+42531.3+3978.9+130784.311219.34（4）作第25塊板的氣液相負荷液相負荷L=127333.33kg/h=127333.33/261=487.87kmol/h氣相溫度t=289℃壓力P=0.169MPan=196.4+160.0+221.05+487.87=1065.3kmol/h氣相負荷：==1065.3×8.314×（289+273.15）169=29461.0m/h氣相密度:29068.4+32312.5+3978.9+127333.3329461.0=6.54kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+3978.9+127333.331065.3=180.88（5）作第24塊板的氣液相負荷表4-18第23層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：L=131721.1kg/h=131721.1/257=512.5kmol/h氣相溫度t=283℃壓力P=0.1685MPan=196.4+160.0+51.34+221.05+512.5=1141.3kmol/h氣相負荷:==1144.3×8.314×（283+273.15）168.5=31400.9m/h氣相密度:29068.4+32312.5+4957.1+131724.131400.9=6.31kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+4957.1+131724.11144.3（6）作第22塊板的氣液相負荷表4-19第21層以下塔段的熱平衡合計——————57.92+217L由熱平衡得：66.27×106+161L=57.92×106+217L所以L=149107.14kg/h=149107.14/243=506.84kmol/h氣相溫度t=265℃壓力P=0.1675MPan=196.4+160.0+506.84+275.39=1138.18kmol/h氣相負荷：==1138.18×8.314×（265+273.15）167.5=30402.5m/h氣相密度:29068.4+32312.5+4957.1+149107.1430402.5=7.09kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+4957.1+149107.141138.18=189.29（7）作第21塊板的氣液相負荷表4-20第20層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：80.45×106+155L=72.08×106+213L所以L=144310.34kg/h=149107.14/238=606.35kmol/h液相：氣相溫度t=259℃壓力P=0.167MPan=196.4+160.0+606.35+275.39=1238.14kmol/h氣相負荷：==1238.14×8.314×（259+273.15）167=32801.8m/h氣相密度:29068.4+32312.5+4957.1+144310.3432801.8=6.42kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+4957.1+144310.341238.14（8）作第19塊板的氣液相負荷表4-21第18層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：66.27×106+143L=61.151×106+209L所以L=32106.06kg/h=32106.06/219.9=146.00kmol/h氣相溫度t=249℃壓力P=0.166MPan=196.4+160.0+146.0+275.39=777.79kmol/h氣相負荷：==777.79×8.314×（249+273.15）166=20340.4m/h氣相密度:29068.4+32312.5+4957.1+32106.0620340.4=1.84kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+4957.1+32106.06777.79=126.57（9）作第18塊板的氣液相負荷表4-22第17層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：66.27×106+145L=63.891×106+211L所以L=36045.45kg/h=36045.45/209=172.47kmol/h液相ρt=ρ20-r(t-20)液相：氣相溫度t=244℃壓力P=0.1655MPan=196.4+160.0+172.47+275.39=801.26kmol/h氣相負荷：==804.26×8.314×（244+273.15）165.5=20891.2m/h氣相密度:29068.4+32312.5+4957.1+36045.4520894.2=1.90kg/m3氣相分子量:29068.4+32312.5+4957.1+36045.45804.26=127.30（10）作第17塊板的氣液相負荷由熱平衡得：66.27×106+137L=61.561×106+202L所以L=72446.15kg/h=72446.15/193=375.37kmol/h氣相溫度t=238℃壓力P=0.165MPan=196.4+375.37+275.39=847.16kmol/h氣相負荷：==847.16×8.314×（238+273.15）165氣相密度:29068.4+4957.1+72446.1521819.3=1.88kg/m3氣相分子量:29068.4+4957.1+72446.15847.16=125.68（11）作第16塊板的氣液相負荷表4-23第15層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：66.81×106+133L=62.011×106+197L所以L=74981.38kg/h=74981.38/188=398.85kmol/h液像液響負荷：氣相溫度壓力P=0.1645MPan=196.4+313.09+398.85=908.34kmol/h氣相負荷：==908.34×8.314×（228.6+273.15）164.5=23031.56m/h氣相密度:29068.4+5635.7+74984.3823034.56=1.76kg/m3氣相分子量:29068.4+5635.7+74984.38908.34=120.76（12）作第15塊板的氣液相負荷表4-24第14層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：76.35×106+127L=71.691×106+192L所以L=71676.92kg/h=71676.92/180.7=396.66kmol/h液響：氣相溫度t=219.2℃壓力P=0.164MPan=359.2+280.4+396.66+313.09=1349.35kmol/h氣相負荷：==1349.35×8.314×（219.2+273.15）164=33679.4m/h氣相密度:37000+41500.0+5635.7+71676.9233679.4=1.63kg/m3氣相分子量:37000+41500.0+5635.7+71676.921349.35（13）作第14塊板的氣液相負荷表4-25第13層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：76.35×106+121L=71.251×106+187L所以L=77257.58kg/h=77257.58/173.5=445.29kmol/h氣相溫度t=209.7℃壓力P=0.1635MPan=359.2+280.4+445.29+313.09=1397.98kmol/h氣相負荷：==1397.98×8.314×（209.7+273.15）163.5=34321.6m/h氣相密度:37000+41500.0+5635.7+77257.5834324.6=1.70kg/m3氣相分子量:37000+41500.0+5635.7+77257.581397.98=115.45（14）作第13塊板的氣液相負荷表4-26第12層以下塔段的熱平衡入方閃頂進料49437.50.70290.164201.0193—9.54閃底進料263062.50.8679—341.4——62.34汽提蒸氣5635.7—0.3420.0792.5—1.47一中回流73771.20.80760.1625194—1158.48內(nèi)回流L0.80760.1625194—115115L合計——————81.83+115L出方重整原料37000.00.71550.163200.5190—7.03常一線41500.00.78930.163200.5184—7.64常二線32312.50.82550.165238—1421.59常三線42531.30.82720.1690305—1797.61常壓渣油159156.30.87170.173337.4—20933.26汽提蒸氣5635.7—0.163200.5685—3.86內(nèi)回流L0.80640.163200.5176—176L一中回流——————1.574二中取熱——————6.861合計——————75.425+176L由熱平衡得：81.83×106+115L=75.425×106+176L所以L=154180.33kg/h=154180.33/166.7=921.90kmol/h液響：氣像溫度t=200.5℃壓力P=0.163MPan=359.2+280.4+921.90+313.09=1877.59kmol/h氣相負荷：==1877.59×8.314×（200.5+273.15）163=45360.8m/h氣相密度:37000+41500.0+5635.7+154180.3345360.8=5.25kg/m3氣相分子量:37000+41500.0+5635.7+154180.331877.59（15）作第11塊板的氣液相負荷表4-27第10層以下塔段的熱平衡入方閃頂進料49437.50.70290.164201.0193—9.54閃底進料263062.50.8679—341.4——62.34汽提蒸氣5635.7—0.3420.0792.5—1.47內(nèi)回流L0.79900.1615175.5—103103L合計——————76.35+103L出方重整原料37000.00.71550.162182.5178—6.59常一線41500.00.78930.162182.5173—7.18常二線32312.50.82550.165238—1421.59常三線42531.30.82720.1690305—1797.61常壓渣油159156.30.87170.173337.4—20933.26汽提蒸氣5635.7—0.162182.5676—3.81內(nèi)回流L0.79860.162182.5177—178L一中取熱——————1.574二中取熱——————6.861合計——————71.475+178L由熱平衡得：76.35×106+103L=71.475×106+178L所以L=25000kg/h=25000/152.4=161.0kmol/h液相溫度t=175.5℃ρ20=0.7990g/cm3n=359.2+280.4+161.0+313.09=1116.69kmol/h氣相負荷：==1102.66×8.314×（182.5+273.15）162=26113.13m/h氣相密度:37000+41500.0+5635.7+2500025785.1=1.23kg/m3氣相分子量:37000+41500.0+5635.7+250001102.66（16）作第10塊板的氣液相負荷表4-28第9層以下塔段的熱平衡入方閃頂進料49437.50.70290.164201.0193—9.54閃底進料263062.50.8679—341.4——62.34汽提蒸氣5635.7—0.3420.0792.5—1.47內(nèi)回流L0.79510.1610166—9898L合計——————76.35+98L出方重整原料37000.00.71550.1615171.8175—6.48常一線41500.00.78930.1615171.8170—7.06常二線32312.50.82550.165238—1421.59常三線42531.30.82720.1690305—1797.61常壓渣油159156.30.87170.173337.4—20933.26汽提蒸氣5635.7—0.1615171.8673—3.79內(nèi)回流L0.79510.1615171.8169—169L一中取熱——————1.574二中取熱——————6.861合計——————71.225+169L由熱平衡得：76.35×106+98L=71.225×106+169L所以L=29929.58kg/h=29929.58/145.4=205.84kmol/h椰像溫度液相負荷：氣相溫度n=359.2+280.4+205.84+313.09=1158.53kmol/h氣相負荷：==1158.53×8.314×（174.8+273.15）161.5=27175.38m/h氣相密度:37000+41500.0+5635.7+29929.5826748.7=1.26kg/m3氣相分子量:37000+41500.0+5635.7+29929.581140.34（17）作第9塊板的氣液相負荷由熱平衡得：81.35×106+97L=70.955×106+167L所以L=148500.00kg/h=148500.00/141=1053.19kmol/h夜像溫度液相負荷：氣相溫度n=359.2+1053.197+313.09=1725.49kmol/h氣相負荷：==1725.49×8.314×（182.5+273.15）161=39040.8m/h氣相密度:37000+5635.7+148500.0039040.8=1.90kg/m3氣相分子量:37000+5635.7+148500.001725.49=110.77（18）作第8塊板的氣液相負荷表4-29第7層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：76.5×106+90L=70.725×106+163L所以L=79109.59kg/h=79109.59/135.8=582.54kmol/h氣相溫度t=159℃壓力P=0.1605MPan=359.2+582.54+313.09=1251.83kmol/h氣相負荷：==1254.83×8.314×（159+273.15）160.5=28090.2m/h氣相密度:37000+5635.7+79109.5928090.2=1.33kg/m3氣相分子量:37000+5635.7+79109.591254.83（19）作第2塊板的氣液相負荷表4-30第1層以下塔段的熱平衡由熱平衡得：76.5×106+81L=70.02×106+151L所以L=92571.43kg/h=92571.43/103.5=891.41kmol/h液相溫度液相負荷：=92571.43/641.2=141.4m3/h氣相溫度t=125.8℃壓力P=0.1575MPan=359.2+891.41+313.09=1566.7kmol/h氣相負荷：==1566.7×8.314×（125.8+273.15）157.5=32993.9m/h氣相密度:37000+5635.7+92571.4332993.9=1.10kg/m3氣相分子量:37000+5635.7+92571.431566.7（20）作塔頂（第1塊）板的氣液相負荷L=98577.59kg/h=98577.59/103=957.06kmol/h液相溫度t=121℃ρ20=0.7155g/cm3查文獻[3]得r=0.00086ρt=ρ20-r(t-20)=0.7155-0.00086×(121-20)=0.6286g/cm3液相負荷：=98577.59/628.6=156.8m3/h氣相溫度t=121℃壓力P=0.157MPan=359.2+957.06+313.09=1629.35kmol/h氣相負荷：==1629.35×8.314×（121+273.15）157=34008.4m/h氣相密度:37000+5635.7+98577.5934008.4=1.15kg/m3氣相分子量:37000+5635.7+98577.591629.351.3.4塔板汽液相負荷數(shù)據(jù)匯總（1）作第21塊板的液相負荷L1=144310.34g/h二中L0=91480.0kg/hL=L1+L0=235790.34kg/h=235790.34/651.3=360.4m3/h（2）作第19塊板的液相負荷L1=32106.06kg/h二中L0=91480.0kg/hL=L1+L0=123586.06kg/h=123586.06/659.6=187.4m3/h（3）作第15塊板的液相負荷L1=74981.38kg/h一中L0=73771.2kg/hL=L1+L0=148758.58kg/h=148758.58/671.4=221.6m3/h（4）作第13塊板的汽液相負荷L1=29929.58kg/h二中L0=73771.2kg/hL=L1+L0=103703.78kg/h=103703.78/683.9=151，6m3/h1.3.5塔板汽液相負荷數(shù)據(jù)匯總表4-31全塔氣液相負荷數(shù)據(jù)匯總1.3.6氣液相負荷分布圖4-9氣液相負荷分布圖1.4塔板水力學計算1.1.1塔板基礎物性數(shù)據(jù)第13塊板上的氣液相物性數(shù)據(jù)如下：1.1.2進行塔板尺寸結(jié)構(gòu)定型1.1.2.1初選塔板間距1.1.2.2塔徑的初算（1）Wmax式中g(shù)—重力加速度，9.81m/s2。Ht—塔板間距，m。代入數(shù)據(jù)：（2）式中KS—系統(tǒng)因數(shù)；K—安全系數(shù)，由于其直徑>0.9m，所選板間距Ht=0.8m，且塔處于常壓和加壓操條件下，因此取K=0.82則（3）汽相空間截面積Fa（4）a.b.當Ht<0.75m時，因此，取Vd=0.125m/s（5）降液管面積Fd’(取以下兩式最大值)a.b.因此，?。?）塔橫截面積Ft及塔徑Dc（7）采用的塔徑D及相應的設計空塔氣速W塔徑D=5.2m塔截面積選擇為空塔器氣速為=0.5935m/s選擇的降液管面積1.1.2.3浮閥的計算（1）浮閥的選取面落差不明顯，霧沫夾帶也較小，鼓泡明顯。（2）浮閥數(shù)及開孔率φ的計算(Wh)ca.閥孔的臨界速度(Wh)cb.相應的閥動能因數(shù)c.計算塔的開孔率d.浮閥個數(shù)N閥孔總面積=21.23×13.54%=2.87m2N==式中dh—閥孔直徑，m。1.1.2.4溢流堰及降流管尺寸的確定（1）明確塔板上液體的流動形式降液，雙號板為中間降液。由于塔徑D=5.2m＞2.2m，故采用平直溢流堰，弓形降液管。（2）確定溢流堰參數(shù)a.兩側(cè)降液：因為：（兩側(cè)降液的單側(cè)），查圖5-8[4]，選取、因此，兩側(cè)堰長兩側(cè)堰寬b.θθθθθD圖4-10中間降液管計算示意圖試差，可得中間堰長中間堰寬（3）溢流堰高及板上清液層高度較高，取。堰上液層高度：兩側(cè)堰上液層高度：中間堰上液層高度：塔板上的清液層高度為：兩側(cè)降液高度：中間降液高度：（4）液體在降液管中停留時間及流速a.停留時間τb.降液管流速（5）降液管底緣距塔板高度hb取降液管底緣出口流速:兩側(cè)降液：中間降液：0.036m/s兩值均在經(jīng)驗范圍內(nèi)，符合要求。（6）進口受液盤采用凹槽受液盤。1.1.2.5塔高的計算（1）塔頂部高（2）塔底部高=0.89m因此，?。?）取汽化段高度為1.5m。（4）人孔個數(shù)的設計：分別在第7、14、21、28、35塊板處每隔七塊板開一個人孔，其直徑為0.8，合計共五個。（5）設計裙座高度為3m。（6）塔頂封頭的高度選為1.5m。（7）由以上各個部分相加得到塔體高度1.1.3塔板的水力學計算1.1.3.1塔板壓力降（1）氣體通過干板壓降0.0376m(液柱)（2）氣體通過塔上液層的壓降兩側(cè)降液