常减压设计说明书计算部分[共40页]

辽宁石化职业技术学院毕业设计(论文)用纸第一章 设计说明书1.1装置的概况和特点本设计主要以锦州石化公司二套常减压为设计原型，主要数据取自生产实际。所处理的原料为70%辽河原油、20%的江西原油、10%的冠军原油，经过常压塔、减压塔的分离得到合格的产品。辽河原油属于低硫中间基原油，含环烷酸多根据原油的性质、特点和市场的需求主要生产重整汽油、航空煤油、轻柴油、重柴油、混合蜡油、渣油等。装置由原油电脱盐、常减压蒸馏、航煤精制部分组成。根据加工含环烷酸原油的特点，结合加工含环烷酸原油的经验，优化了设备选型及选材，采用了目前最先进技术既初馏塔、常压塔塔盘为ADV高效塔盘。减压塔采用规整填料，处理物料能力大，汽、液接触均匀，传质效果较好。以实现装置长周期运行。高温部位设备和管线全部采用不锈钢材质，以达到防腐的目的。初顶、常顶用空冷代替水冷，节约了用水量，也减少了三废处理量。 常压塔设顶循环回流和二个中段回流，以使塔内汽、液相负荷分布均匀，提高塔的处理能力，减小塔顶冷凝器的负荷。为了降低减压塔内真空高度，提高沸点，减压塔采用二级抽真空器。即蒸汽喷射泵和水环抽真空泵。在采用新工艺新设备的同时优化了工艺流程，为了节能常压系统采用4台空冷器，为增加处理量常压炉四路进料四路出。环烷酸对金属的腐蚀一般发生在介质流速高和涡流状态处，其温度范围为230280和350400。常减压蒸馏装置受环烷酸腐蚀较重的部位常发现在下述几处：常压炉出口部分炉管、减压炉全部炉管、常减压炉转油线和塔汽化段。采取的防护措施除原油住碱外，适当地增加炉子转油线尺寸以降低介质流速，并结合具体条件选用耐腐蚀材质，可以减少有关部位的腐蚀速率。综上所述，在采取了“一脱四注”的综合措施后，常减压蒸馏装置有关系统的腐蚀率大大下降。为使相当数量的中间馏分得到合理利用，因为它们是很多的二次加工原料，又能从中生产国民经济所需的各种润滑油、蜡、沥青的原料。因此本设计采用三段汽化蒸馏，即预汽化常压蒸馏减压蒸馏。1.2生产流程方案的确定辽河原油属于低硫中间基原油,由实际生产数据可知：辽河混合原油的密度为，酸值为，含硫量为%。与大庆原油相比它的密度偏高，酸值偏大，含硫量偏低。根据产品使用性能和当前市场对产品的需求，确定常压塔侧线的数目为三个，即航煤、轻柴、重柴。各个组分切割温度的确定：塔顶为130 原因：因为塔顶的产品为汽油（它的实际切割温度为：初馏点180），而在实际生产中汽油做为重整的原料，针对重整原料的需求所以常压塔顶产品的切割温度为130。航煤为130230、轻柴为230320、重柴为320350原因：都是根据它们各自的物理性质，初馏点到终馏点的温度范围而决定和产品使用的需求。1.3工艺流程概况常减压蒸馏利用精馏原理根据原油中各个组分的挥发度（沸点）不同，在一定的工艺条件下分离出各馏份产品（瓦斯、直馏汽油、直馏柴油、蜡油、渣油）。原油由原油罐区经泵送入常减压装置的原油泵(B-701AB)入口，泵出口经过初馏塔进料控制阀（LI-101）后分成两路，一路经原油-常一线一次换热器H-701AB、原油-常顶循环一次换热器H-702ABCDE、原油-减二中二次换热器H-716AB换热。另一路经原油-减一线一次换热器H-743、原油-减三线四次换热器H-714、原油-常二线二次换热器H-715AB、原油-常三线二次换热器H-703换热。换热后的两路原油混合温度达到130左右进入电脱盐装置。一、二级电脱盐入口注入破乳剂、水，经混合阀与原油充分混合后进入电脱盐罐，在高压交直流电场的作用下，把原油中的大部分盐和水分脱除出来。脱后原油再分成三路换热：一路经减压炉予热器加热到200左右，一路经原油-渣油四次换热器H-704CDAB、原油-常一中一次换热器H-705AB、原油-常三线一次换热器H-706、原油-渣油三次换热器H-707ABC、原油-常二中二次换热器H-709AB换热。一路经原油-渣油四次换热器H-717CDAB、原油-常二线二次换热器H-718AB、原油-减三线二次换热器H-719ABCD、原油-常二线一次换热器H-720AB换热，三路混合后温度达到200左右，进入初馏塔。初馏塔塔顶油气馏出后经空冷H-736A-L、后冷H-737AB冷凝冷却后进入蒸顶回流罐，其中不凝气-瓦斯进入瓦斯罐后分两路：一路去常压炉，一路去火炬。回流罐内汽油经初顶回流泵(B-704AB)抽出后，一路经回流控制阀(FIC-103)做回流返回塔内控制塔顶温度，另一路经出装置控制阀(LIC-103)送入电精制装置碱洗后，去西山贮运厂或重整装置。初馏塔底拔头油由塔底泵(B-702AB)抽出后，分成三路换热，一路经拔头油-渣油三次换热器H-708AB、拔头油-常二中一次换热器H-712AB、拔头油-渣油一次换热器H-713ABC换热，另一路经拔头油-减四线二次换热器H-745、拔头油-渣油二次换热器H-710AB、拔头油-渣油二次换热器H-711ABC、拔头油-减四线一次换热器H-744换热，第三路经拔头油-减三线一次换热器H-721ABCDE、拔头油-渣油一次H-722ABCD换热，换热后的三路拔头油混合温度达到310左右，然后进入常压炉加热。拔头油经常压炉四路进料控制阀（FIC-105、FIC-106、FIC-107、FIC-108）进入常压炉对流室，加热到310出来后进入辐射室，加热到365进入常压塔。常压塔塔顶油气馏出后经空冷H-739A-J、后冷H-740AB冷凝冷却后进入常顶回流罐，其中不凝气-瓦斯进入瓦斯罐后分两路：一路去常压炉，一路去火炬。回流罐内汽油经常顶回流泵(B-706AB)抽出，一路经回流控制阀(FIC-1119)做回流返回塔内控制塔顶温度，另一路经出装置控制阀(LIC-106)送入电精制装置碱洗后去西山贮运厂或重整装置。常顶循环回流从46层塔板抽出，经泵（B-707AB）送至顶循换-原油二次热器H-702ABCDE，换热到70后返回塔顶。常一线从39层或41层塔板抽出后入汽提塔，汽相返回塔内40层，汽提塔底油经航煤重沸器H-738加热后返回汽提塔，液相由常一线泵B-710AB抽出，经氧化锌罐、常一线-原油一次换热器H-701A 换热后，与风经混合阀混合后去脱硫醇反应器，反应后的常一线油与原油一次换热器H-701B 换热后去脱风罐，脱风罐底的油品由泵B-718AB抽出后经过控制阀LICN-101去H-732，经过H-732冷却后，一路走不合格线，一路并常二线，一路补封油，一路经脱水罐、浸酸活性炭罐精制后出装置。常一中由常压塔35层抽出，经泵（B-708AB），送至常一中-原油脱后二次换热器H-705、航煤重沸器H-738、常一中蒸发器H-725，换热到145后返回塔内38层。常二线由常压塔27层抽出后进入汽提塔，汽提塔底吹入蒸汽，汽相返回常压塔28层。液相由常二线泵（B-711AB）抽出经常二线-原油脱后四次换热器H-720AB、常二线-原油脱后二次换热器H-718AB、常二线-原油脱前三次换热器H-715换热经H-733冷却后分成两路，一路去重污油，一路经齿轮表出装置，在齿轮表后可以补封油。常二中由常压塔22层经泵（B-709AB）抽出，送至常二中-拔头油二次换热器H-712AB、常二中-原油脱后四次换热器H-709AB换热，经蒸发器H-727，换热到240后返回塔内26层。常三线由塔15层馏出后进入汽提塔，汽提塔底可吹入蒸汽，汽相返回塔内16层，液相经常三线泵（B-712AB）抽出，送至常三线-原油脱后三次换热器H-706、常三线-软化水换热器H-726换热，经H-728冷却后分成三路，一路并入重污油；一路并入蜡油；一路做为重柴油出装置。常压塔底重油经泵（B-703AB）抽出后分成四路经减压炉四路进料控制阀（FIC-201、FIC-202、FIC-203、FIC-204）进入减压炉对流室，加热到365出来后进入辐射室，加热到385进入减压塔， 在减压系统出现故障时也可以不进入减压炉而直接入渣油系统即甩减压。减压塔塔顶汽相经减顶冷却器H-230ABCD冷却后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相通过一级抽真空器抽出后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相经一级冷却器H-231AB冷却后进入二级抽真空器，经过二级抽真空器抽出后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相经二级冷却器H-232AB冷却后，液相通过大气脚流入水封罐，汽相通过减顶瓦斯罐去加热炉做燃料。汽相经一级冷却器H-231AB冷却后也可以进入真空泵（B-237），经过真空泵抽出后，液相流入地沟，汽相通过减顶瓦斯罐去加热炉做燃料。水封罐内的水通过控制阀排入地沟，减顶油则流入产品罐，再经泵B-231打入脱水罐，一路并蜡油，一路并轻柴。减一线蜡油由一线集油箱抽出，通过泵（B-232AB）送至减一线-原油脱前一次换热器H-743换热、经H-731、H-735C冷却后分成两路，一路经回流控制阀(FI-214)做回流返回塔顶，一路经出装置控制阀(FI-209)并蜡油或轻柴油。减二线蜡油由二线集油箱抽出，通过泵（B-233AB）送至蒸发器H-724，减二线-原油脱前三次换热器H-716AB换热后分成两路，一路经过减二中回流控制阀(FIC-206)做回流返回塔内，另一路经出装置控制阀(FI-210)并蜡油。减三线蜡油由三线集油箱抽出，通过泵(B-234AB) 送出后分成两路，一路经减三线-拔头油一次换热器H-721ABCDE、减三线-原油脱后三次换热器H-719ABCD换热，一部分经过减三中回流控制阀(FIC-208)返回塔内做回流，另一部分再经蒸发器H-723、减三线-原油脱前二次换热器H-714AB换热，然后经出装置控制阀(FI-211)并入蜡油。 减四线蜡油由四线集箱抽出，通过泵(B-235AB) 经出装置控制阀(FI-212)送至减四线-拔头油四-次换热器H-744、减四线-拔头油一次换热器H-745、常三线-原油脱前三次换热器H-703、蒸发器H-727、水箱换热后分成三路，一路并入一常渣油，一路并入蜡油，一路并入燃料油。渣油系统分成两路换热，一路经渣油-拔头油三次换热器H-713ABC、渣油-拔头油二次换热器H-710AB、渣油-原油脱后四次换热器H-707ABC、渣油-原油换热器H-704ABCD换热，另一路经渣油-拔头油二次换热器H-722AB、渣油-拔头油三次换热器H-711ABC、渣油-拔头油一次换热器换热器H-708AB、渣油-原油换热器H-717ABCD换热，两路换热混合后分成两路，一路去沥青，一路经过水箱（正常生产时不投用）分成两路，一路去焦化装置，另一路经H-729AB、H-735AB冷却后去油品。1.4主要原料、工艺及能耗指标从相关数据中表明常减压蒸馏装置能耗约占炼厂总能耗的1/5，是炼油工业中的能耗大户。因此蒸馏装置节能工作的好坏直接影响炼油工业能耗指标。蒸馏装置的节能途径：1. 本装置由于处理量大，所以多采用一个初馏塔形成三段汽化的方式，从而可减少加热炉热负荷降低损耗。2. 由于二中的热量较大，从初底出来的拔头油和二中进行换热达到降低常压炉负荷的目的。3. 采用换热系统，原料油与常压塔侧线、减压塔侧线进行换热，这样即可以提高进料温度降低常压炉的热负荷可以达到节能的目的。4. 减压塔顶增加一台水环真空泵可进一步降低塔顶压力提高减压塔拔出率。表1-1原材料指标原材料名称项 目单 位指 标原 油含 水%2.0脱后原油含 盐Mg/g3含 水%0.3表1-2半成品、成品主要指标汽油质量指标：蒸顶汽油干点170常顶汽油干点170常一线质量指标：98%点260闪点38柴油质量指标：95%点3650#柴油凝固点0±4-10#柴油凝固点-10±4-20#柴油凝固点-20±4注：凝固点与95%点控制其中一项混合蜡油指标：残炭0.3表1-3公用工程（水、电、汽、风等）名 称要 求 指 标循环水温度30循环水压力0.4MPa系统蒸汽压力0.81.0 MPa仪表风压力0.3MPa燃料油压力1.0MPa高压瓦斯压力0.20.5 MPa封 油 压 力2.0MPa循环冷却水：供水温度30回水温度40供水压力0.35MPa回水压力0.20MpaPH值69浑浊度2000mg/l污垢系数0.0004m2·h·/kcal电量：高压电压6000V±10%频率50±1Hz低压电压380V/220V±5%频率50±1Hz仪表压缩空气：0.4MPaG下露点-20温度常温压力0.4MPa表1-4原材料消耗、公用工程消耗及能耗指标序号原料名称单位数量备注1燃料油 + 燃料气kg/h4605.752电KWh/h3673.83循环水t/h17374新鲜水t/h7.1635软化水t/h19.9026污水t/h10.3870.9Mpa蒸汽t/h7.60980.3Mpa蒸汽t/h5.891.5 设备汇总表表1- 5塔的类型序号工艺 编号设备名称规格型号结构形式容积m3操作压力Mpa操作温度1T-701初馏塔3000*54154条形浮阀3750.083002T-702常压塔3800*47758*16/18条形浮阀5300.083503T-203减压塔6400/4200*35145填料908.2-0.0934404T-703常一线汽提塔1200*7502*10浮阀80.083505T-704常二线汽提塔1200*6550*10浮阀80.082506T-705常三线汽提塔1200*6000*12浮阀80.083507T-101A脱水塔1200*6800*16填料8.31.7常温表1-6换热器类序号工艺编号设备名称规格型号壳程介质介质压力 Mpa压力Mpa1H-701A原油/常一线BES1000-4.0-265-6/25-416MnR原油2.31.52H-702A原油/常顶循环FB900-220-25-216MnR原油2.51.53H-703A原油/常三线FB700-125-25-216MnR重柴1.82.34H-704A原油/渣油FB700-125-25-216MnR渣油1.82.35H-705A原油/常一中FB700-125-40-416MnR原油2.326H-706A原油/常三线FB700-125-25-216MnR重柴227H-709A原油/常二中BES800-4.0-160-6/25-416MnR原油1.828H-712A拔头油/常二中BES700-4.0-120-6/25-416MnR拔头油2.529H-714A原油/减三线BES1100-40-365-6/25-216MnR蜡油2.3210H-718A原油/常二线FB700-120-25-416MnR原油21.811H-719A原油/减三线FB1100-330-25-416MnR原油2212H-721A拔头油/减三线RBEU900-4.0-205-6/25-418-8蜡油22.513H-727A减四线蒸发器FB1000-265-40-416MnR软化水20.914H-728A常三线冷却器FB700-125-25-416MnR重柴1.50.515H-730A初侧冷却器FB700-120-25-416MnR汽油0.40.516H-731A减一中冷却器 FB800-160-25-416MnR蜡油1.80.517H-732A常一线冷却器FB600-90-40-416MnR航煤1.50.518H-733A常二线冷却器FB700-120-25-416MnR柴油1.50.519H-735C减一线冷却器FB700-125-25-216MnR蜡油1.8120H-736ABCDEFGH初顶空冷P9×3-4-3020/129-16Ra16MnR初顶油汽0.421H-737A初顶后冷FB1100-330-16-416MnR汽油0.40.422H-739常顶空冷P9×3-4-3020/129-16Ra常顶油汽0.423H-739常顶空冷P9×3-6-196-16S-23.4/Ra常顶油汽0.424H-739常顶空冷P9×3-4-3020/128-16Ra常顶油汽0.425H-740A常顶后冷FLB1100-360-16-416MnR汽油0.40.426H-740B常顶后冷FLB1100-360-16-416MnR汽油0.40.427H-741常三空冷SL9×3-4-2440/129-25Rb1.528H-743减一线/原油BES900-4.0-265-6/25-416MnR原油29H-230A减顶冷却器FLB1100-350-16-416MnR柴油00.430H-231A减顶一级冷却器FLB1100-350-16-416MnR柴油00.431H-232A减顶二级冷却器FLB1100-350-16-416MnR柴油00.4表1-7泵类设备名称规格型号扬程m入口压力MPa出口压力MPa介质温度流量m3/h转速r/m轴功率KW原油泵250Y-150×2A2620.22.1原油504722950488初底泵250AYS150×2A2600.061.8拔头油1604802985430常底泵250YS150×2C1901.45常渣3504002950269初顶泵100Y-1201230.081汽油30100295054.1渣油泵65Y-100×2C125渣油20295020常顶泵80Y100B730.050.6汽油3040295015.3常顶循环泵150Y-1501500.20.64汽油901802950113常一中泵150Y-150B110轻柴155295076常二中泵150Y-150B110轻柴155295076常一线泵100Y120×2C1500.151.39航煤15079295055.5常二线泵100Y120×2C1500.111.1柴油25079295055.5常三线泵100AY120×2C1500.060.65重柴33079295055.7减顶油泵50Y-60×2A1050.110.95减顶油2012.529509.82减一线泵100Y120×2C1050.211.65蜡油8079295055.5减二线泵200AY150150蜡油2703002950减三线泵250AYS150150蜡油3205002985259减四线泵80Y100×2A1750.061.2蜡油37047295044.8减压渣油泵200×150R2DM300渣油3703002980245减粘渣油泵200×150R2DM300渣油3703002950245减粘凝缩油泵50AY-35×519014凝缩油4012.5295015常炉鼓风机G4-73-11No1190 0.35空气常温601001450常炉引风机Y4-73-11No12900.16烟气120895001450减炉引风机Y4-73-11No141350.163烟气120895009601.5 存在的问题和设想1.6.1存在问题对含环烷酸高的原油所引起的环烷酸腐蚀问题，国内外均有经验介绍，一般认为当原油酸值大于0.5mg KOH/g时，就将引起对设备和管线的腐蚀。由任务书给出的原油性质可知原油酸度为3.55mgKOH/g，属于高环烷酸类原油。由于此次设计阶段，条形浮阀塔盘还尚属于专利开发阶段，没有资料根据计算塔盘的开空率、所以这次设计没有作开空率的计算加热炉温度达730，由于设计时间仓促，未能考虑到这部分的能量利用。本次设计完毕，经检查塔盘性能负荷图上的操作点P落在了雾沫夹带上限线和液泛线附近，故本次设计结果是满负荷操作1.6.2设想以前提到加热炉热能的浪费，如果将这部分能源用在给原油的预热上，不仅能减少对能源的消耗，而且还利用了加热炉的热能，减少了能源的浪费。1.7 三废的处理情况及燥声消除目前，为了减少环境污染，在三废处理上大致有以下几点：(1) 尽可能将含硫含酚污水进行闭路循环，或者一水多用，减少污染源。(2) 加强维修减少泄漏，特别是水冷器的泄漏。(3) 装置排水系统要清浊分流。(4) 三个塔顶的气体回收利用。噪音主要来源于空压机，大型鼓风机，加热炉和排气放空等。主要采用的措施是：研制噪音小的机器和设备，在机器的声源周围采取各板，隔音和吸音等措施，操作室的窗户要加双层的玻璃，同时加强绿化，美化环境，保证工人的身心健康。第二章 计算书部分2.1 基础数据的换算2.1.1 原油实沸点数据的计算原油的恩氏蒸馏数据馏程：HK 10% 30% 50% 70% 90% 200 266 342 390 425 450确定实沸点蒸馏50%点由图417（P143）蒸馏50%与恩氏蒸馏50%点的差值为32故：实沸点蒸馏50%点为390+32=422 。再由图418（P143）线各段温度差：曲线线段 恩氏蒸馏温度差 实沸点温度差 0-10% 66 8010-30% 76 8530-50% 48 5250-70% 35 43 由实沸点50%点蒸馏温度（422）推算得其他温度 30%点 422-52=37010%点370-85=2850% 点285-80=20570%点422+43=465实沸点馏程：HK 10% 30 50% 70%205 285 370 422 4652.1.2 平衡汽化数据的计算由恩氏蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线：恩氏蒸馏馏程：HK 10% 30% 50% 70%200 266 342 390 425由图4-19（P145）换算其50%点温度恩氏蒸馏1070%斜率 =2.65由图419查得：平衡汽化50%点-恩氏蒸馏50%=8则平衡汽化50%=390+8=398由图4-20（P145）换算蒸馏曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温差 平衡汽化温差0-10% 66 3910-30% 76 5830-50% 48 4050-70% 35 20根据各段温差，推算平衡汽化各点温度30%点=398-40=35810%点=358-58=3000%点=300-39=26170%点=398+20=418平衡汽化馏程：HK 10% 30% 50% 70%261 300 358 398 4182.1.3 原料及产品的有关参数的计算（1）体积平均沸点t体P21即恩氏蒸馏10%，30%，50%，70%，90%五个馏出温度的平均值t体=主要用来求定其它难以直接测定的平均沸点已知：汽油的恩氏蒸馏数据为10%=94，30%=110，50%=120，70%=12990%=145汽油体积平均沸点=119.6航煤的恩氏蒸馏数据为10%=159，30%=163，50%=167，70%=172，90%=183航煤体积平均沸点= =168.8轻柴油的恩氏蒸馏数据为10%=239，30%=261，50%=281，70%=307，90%=348轻柴油体积平均沸点= =287.2重柴油的恩氏蒸馏数据为10%=321，30%=392，50%=421，70%440，90%=459重柴油的体积平均沸点=406.6渣油的恩氏蒸馏数据为10%=349，30%=428，50%=481，70%=500渣油的体积平均沸点=439.5（2）确定中平均沸点利用体积平均沸点查图17（P22），求出中平均沸点、重量平均沸点、实分子平均沸点。恩氏蒸馏1090%斜率：汽油：=0.637航煤： =0.3轻柴油：=1.36重柴油：=1.725由图查得中平均沸点校正值，则中平均沸点=体积平均沸点+校正值。汽油中平均沸点=119.6-3.8=115.8航煤中平均沸点=168.8-2=166.8轻柴中平均沸点=287.2-7=280.2重柴中平均沸点=406.6-8=398.6（3）重量平均沸点 与上述同样方法查出重量平均沸点的校正值，则重量平均沸点等于体积平均沸点+校正值。汽油重量平均沸点=119.6+1=120.6航煤重量平均沸点=168.8+0.5=169.3轻柴油重量平均沸点=287.2+1.2=288.4重柴油重量平均沸点=406.6+1.1=407.7（4）实分子平均沸点 同理查得实分子平均沸点校正值，实分子平均沸点等于体积平均沸点+校正值。汽油的分子平均沸点=119.6-6=113.6航煤的分子平均沸点=168.8-3=165.8轻柴的分子平均沸点=287.2-11=276.2重柴的分子平均沸点=406.6-14=392.6（5）确定各馏分分子量和特性因素K由P34图1-12，根据介质的密度与中平均沸点来确定。汽油的分子量=109 K=11.8 （=0.75 t中=115.8）航煤的分子量=135 K=11.5 （=0.80 t中=166.8）轻柴的分子量=220 K=11.4 （=0.875 t中=280.2）重柴的分子量=350 K=11.7 （=0.91 t中=398.6）（6）确定临界参数由图127、1-28、1-29（P51）利用、分子平均沸点、重量平均沸点确定各馏分的临界参数。汽油 T真=300 T假=295 =1.02 =34atm =30atm航煤 T真=360 T假=350 =1.03 =31atm =27atm轻柴 T真=480 T假=470 =1.02 =20atm =19atm重柴 T真=575 T假=570 =1.01 =13.5atm =13atm（7）确定焦点参数查图428、4-29（P153）由平均沸点和恩氏蒸馏斜率确定。焦点温度-临界温度差 焦点温度 汽油 40 300+40=340 航煤 17 360+17=377 轻柴 30 480+30=510 重柴 21 575+21=596 焦点压力-临界压力差 焦点压力汽油 15atm 34+15=49atm航煤 5.5atm 31+5.5=36.5atm轻柴 6atm 20+6=26atm重柴 4.5atm 13.5+4.5=18atm（8）产品的有关性质参数汇总表21 原料及产品得有关参数恩氏蒸馏馏出温度%密度Kg/m3体积平均沸点中平均沸点恩氏蒸馏斜率特性因数K分子量临界参数焦点参数温度压力Mpa温度压力0%10%30%50%70%90%Mpa汽油6394110120129145750119.6115.80.6411.81093003.43404.9航煤147159163167172183804168.8166.80.311.51353603.13773.65轻柴201239261281307348875287.2280.21.3611.42204802.35102.6重柴285321394421440459912406.6398.61.7311.73505751.45961.8常渣9602.2 物料的衡算及热量衡算 2.2.1 物料衡算根据前面附表2给出原油实沸点蒸馏各馏分油收率刨除初馏塔的产品算出常压塔各产品的产量。表2-2 原油实沸点蒸馏馏分油收率及累加收率组分号产品切割温度收率%（质量分数）累积收率（质量分数）1汽油HK1302.582.582航煤1302302.55.083轻柴油23032018.2423.324重柴油3203501.0124.335渣油75.699.93初馏塔的物料衡算：入方：原油=460万吨/年=4.6106103/8000=5.75105Kg/h出方：初顶瓦斯=5062Kg/h （按收率=0.09计算）初顶汽油=12656Kg/h （按收率=2.25计算） 进入常压塔的拔头油=5.75105-（5062+12656）=557282Kg/h ，经计算列出常压塔的物料平衡见表2-3表23 常压塔物料平衡项目物料质量分率%质量流率摩尔流率入方拔头油100557282出方常顶汽油2.5814378132常一线2.513932103常二线18.24101648462常三线1.01562916常渣75.6421305损失0.073902.2.2确定塔板数，塔顶压力和板压力降（1）塔板数采用实际数据确定常压塔各产品抽出层的塔板数：汽油航煤： 13层 航煤轻柴： 9层 轻柴重柴： 9层重柴汽化段： 11层 塔底汽提段： 4层取两个中段循环回流，每个中段循环回流用3层换热塔板，则共6层全塔塔板数总计52层。（2）塔顶压力实际装置塔顶采用一级冷凝、冷却（即一台空冷，一台水冷），根据实际塔顶产品罐压力、空冷、后冷及管线总压力，确定塔顶压力=0.163Mpa（3）塔板压力降采用条形浮阀塔板，每块塔板的压力降取0.385Kpa，求得各侧线抽出层及汽化段、炉出口压力如下： 一侧线抽出板：0.163+0.38510-313=0.168Mpa 二侧线抽出板：0.163+0.38510-325=0.173Mpa 三侧线抽出板：0.163+0.38510-337=0.177Mpa汽化段压力： 0.163+0.38510-348=0.182Mpa 炉出口压力： 0.182+0.035（取）=0.216Mpa (注：炉出口压力=转油线压力+汽化段压力)（4）常压塔计算草图图212.2.3 计算各侧线及塔底的总汽提量根据装置实际蒸汽数据计算各段汽提蒸汽量为： 占侧线质量% 汽提的蒸汽量一线航煤： 0.8 0.00813932=110公斤二线轻柴油： 0.59 0.0059101648=600公斤三线重柴油： 0.8 0.0085629=50公斤常渣： 0.4 0.004421305=1690公斤蒸汽总量=110+600+50+1690=2450公斤=136Kmol/h2.2.4 计算汽化段温度和估算塔底温度（1） 计算过汽化油量选用汽化段的过汽化油量占进料油质量的2.3%，则：过汽化油量为5572820.023=12817公斤/小时 =42.7Kmol/h (假设原油分子量为300)那么，进料油在汽化段时的汽化率eF =0.06+2.58+2.5+18.24+1.01+2.328%（注0.06为含少量的瓦斯）。（2）汽化段油气分压已知汽化段各组分摩尔流率如下：汽油=132Kmol/h 航煤=103Kmol/h 轻柴=462Kmol/h 重柴=16Kmol/h 过汽化油=42.7Kmol/h 吹常底油蒸汽量=93.9Kmol/h汽化段油气总摩尔数： 132+103+462+16+42.7=755.7 Kmol/h汽化段油气和水蒸汽的总摩尔数为： 755.7 Kmol/h+93.9Kmol/h=849.6 Kmol/h汽化段油气分子分数为： 755.7/849.6=0.889根据分压定律 Pi=P总·yi ，汽化段油气分压=0.8430.182=0.162 Mpa（3）确定汽化段温度汽化段温度应是在汽化段油气分压下入塔油料达到汽化率eF=28%的平衡汽化温度。为此绘出原油在常压下的实沸点曲线和原油平衡汽化曲线的图见附图1，两曲线交点温度为330，过交点做垂直横坐标垂线A； 利用图18（P24），将此交点温度330换算油气分压为0.162 Mpa 下的温度350，从图2-2垂线A上找到 350之点，过此点作平行于原油平衡汽化曲线的线4，线4即为原油在汽化段油气分压下的平衡汽化曲线，在曲线4上可以查得汽化率为28%时汽化段温度=363。（4）估算塔底温度取塔底温度比汽化段温度低16，塔底温度为：363-16=347。（5）进料油带入汽化段的热量利用图1-40（P67）查出汽化段油品在363的热焓值，计算出进料油带入汽化段的热量见表2-3。表24 进料带入汽化段的热量QF（P=0.153 Mpa，t =363）物料名称流量相态温度热焓 千卡/Kg热量万千卡/时常顶汽油14378气363285409.77航煤13932气363280390.01轻柴油101648气3632762805.49重柴油5629气363269151.42过汽化油12817气363269344.78常底油408488液3632279272.68总计13374.22.2.5 塔顶及侧线温度的假设与回流热分配（1）假设塔顶及各侧线温度参考同类装置数据，假设塔顶及各侧线温度如下：塔顶： 130 航煤抽出层温度： 184轻柴油抽出温度： 277 重柴油抽出层温度： 350（2）确定全塔回流取热按上述假设温度条件，通过图1-40（P67）石油馏分焓图，查出各馏分在不同温度、不同相态的焓值作全塔热平衡见表2-5。表2-5 全塔热平衡物料名称流量公斤/小时温度焓千卡/千克比重d420热量万千卡/时气液入方常顶汽油143783632850.7498409.77航煤139323632800.7968390.10轻柴油1016483632760.8672805.49重柴油56293632690.9105151.42常底油4084883632270.96239272.68过气化油128173632690.9623344.78水蒸气2450390790193.6合计13567.8出方常顶汽油14378130147211.36航煤13932184110153.25轻柴油1016482771911941.48重柴油5629350205115.40常底油4213053472138973.80水蒸气2450130610149.5合计11545则全塔回流取热量为：13567.8×104-11545×104=2022.8万千卡/时（3）回流方式及回流热分配常压塔采用冷回流、顶循环回流和两个中段循环回流。采用实际生产数据回流热分配如下：冷回流取热 25% Q冷=2022.8万千卡/时×0.25=505.7万千卡/时顶循环回流取热 32% Q循=2022.8万千卡/时×0.32=647.3万千卡/时一中取热 13% Q一=2022.8万千卡/时×0.13=263万千卡/时二中取热 30% Q二=2022.8万千卡/时×0.30=606.8万千卡/时2.2.6 线及塔顶温度的校核(1) 重柴油抽出板(15层)的温度按下图中作第15层以下塔段的热平衡，热平衡数据见表2-5图22表2-6 第15层以下塔段的热平衡物料流量kg/h比重d420温度焓 千卡/公斤热量万千卡/时气相液相入方进料13374.2蒸汽1690390790133.5内回流L0.9062344215215L总计13507.7210L出方汽油143780.74350275395.40航煤139320.796350270376.16轻柴油1016480.8673502652693.67重柴油56290.910350222124.96常底油4213050.9623472128931.67水蒸气1690350759128.27内回流L0.9062350260260L总计12650.1260L13507.7×104215L=12650.1×104+260LL=19.1×104kg/h=191000/350=544kmol/h，（重柴油抽出层馏分组成可认为与重柴油相同，故内回流分子量取重柴油分子量350）。重柴油抽出板上方汽相总量为：132+103+462+94（1690/18）+544=1335kmol/h重柴油内回流蒸汽分压为PI =P抽出层·yi 则： 0.177×544/1335=0.072Mpa=540.8mmg由重柴油常压恩式蒸馏数据换算540.8mmg下0%平衡汽化温度。由P145图4-20根据常压恩式蒸馏温差确定出常压平衡汽化温差既：恩式蒸馏温度： 0% 10% 30% 50%285 321 394 421恩式蒸馏温差： 36 73 27平衡汽化温差： 15 55 14利用恩式蒸馏斜率由P145图4-19查出50%平衡汽化与50%恩式蒸馏差值求出常压下50%平衡汽化温度。恩式蒸馏(10-70)斜率=(440321)/60=2，查得差值17常压下50%平衡汽化温度=421+17=438由(P154-图 4-31)查得540.8mmg下50%平衡汽化温度=430 由于5760毫米汞柱范围不同压力下的平衡汽化各段温差相等的。为此推出在527.6mmg下各段平衡汽化温度： 0% 10% 30% 50% 346 361 416 430由以上过程得知在0.072Mpa下重柴油的泡点温度为346，与原假设温度350相近，故原假设温度正确。(2) 轻柴油出板(第27层)的温度 按下图作27层以下得塔段得热平衡，热平衡数据见表2-7图23表2-7 第27层下塔段的热平衡物料流量Kg/h比重温度焓 千卡/公斤热量万千卡/时汽相液相入方进料13374.2蒸汽1740390790137.46内回流L0.8623271162162L总计13511.7+162L出方汽油143780.7498277230330.69航煤139320.796277225316.26轻柴油1016480.8672771661687.36重柴油56290.9105350222124.96常底油4213050.962233472128931.67水蒸气1740277720125.28二中606.8内回流L0.8623277220220L总计12123+220L13511.7×104+162L=12123×104+220LL=24×104lg/h=2470000/220=1091kmol/h， （200为轻柴油分子量代替内回流的分子量）。轻柴油抽出上方汽相总量为：132+103+1091+（1740/18）=1422.7kmol/h轻柴油内回流蒸汽分压为PI =P轻出层·yi则：0.173×1091/1422.7=0.13255MPa=1.308atm由轻柴油常压恩式蒸馏数据换算1.308atm下平衡汽化0%地温度。