化工12-3班 宋戈 29号(原油常减压蒸馏装置设计)(4)

3.2.2操作压力

取塔顶产品罐压力为: 0.131MPa。塔顶采用两级冷凝冷却流程图。取塔顶空冷器压力降为0.01MPa, 使用一个管壳式后冷器, 壳程压力降取0.0171MPa, 故塔顶压力=0.13+0.01+0.017=0.1571MPa (绝)。

取每层浮阀塔板压力降为0.00051MPa (4mmHg), 则推算常压塔各关键部位的压力如下: (单位为MPa)

塔顶压力 0.1571

一线抽出板(第14层)上压力 0.1637

二线抽出板(第29层)上压力 0.1714

三线抽出板(第42层)上压力 0.1780

汽化段压力(第46层下) 0.1806

取转油线压力降为0.035MPa,则

加热炉出口压力=0.1806+0.035=0.2156MPa

3.2.3 汽化段温度

（1）汽化段中进料的汽化率与过汽化率(原油相对密度d20

4=0.8045 )

取过汽化率为进料的2％(质)(经验值为2～4)或2.03％(体), 则过汽化油量为662500?2.0%=13250kg/h, 要求进料在汽化段的汽化率为:

eF=(19.71+18.19+18.44+8.24+2.03 )％=66.61％(体)

( 2）汽化段油气分压

汽化段中各物料的流量如下：

重整原料 1108.25kmol/h

航空煤油 693.01kmol/h

轻 柴 油 487.65kmol/h

重 柴 油 176.67kmol/h

13250过汽化油 =44.17kmol/h(假定过汽化油分子量为300) 300

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油汽量合计 2465.58kmol/h

水 蒸 汽 320.6kmol/h(塔底汽提)

由此计算得汽化段的油气分压为：

2465.580.1806??0.1598MPa 2465.58?320.6

（3）汽化段温度的初步求定

分别根据表1和表2的数据作出原油的实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线，如下图所示。

400

温度T 300 600 500

100 200 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 体积百分数/%

原油实沸点蒸馏曲线 原油平衡汽化曲线

0.1598mpa下的平衡汽化曲线

汽化段温度应该是在汽化段油气分压0.1597MPa之下汽化66.61％(体)的温度,为此需要作出在0.1597MPa下的原油平衡汽化曲线, 见上图中的曲线4。在不具备原油的临界参数与焦点参数而无法作出原油的P-T-e相图的情况下,曲线4可用简化法求定: 由上图中曲线1与曲线2可得到原油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为308℃。通过蒸气压图表3-1，将此交点温度换算成在0.1597MPa压力下的温度为350℃。过该交点作垂直于横座标的直线A, 在A线上找到350℃之点, 过此点作平行于原油常压平衡汽化曲线2的线4, 即为原油在0.1597MPa下的平衡汽化曲线。

由曲线4可查得当eF为66.61％(体)时的温度为408℃, 此即欲求的汽化段温度tF。此tF是由相平衡关系求得, 还需对它进行校核。

（4）tF的校核

校核的目的是看tF要求下的加热炉出口温度是否合理。校核的方法是作绝热闪蒸过程的热平衡计算以求得炉出口温度。

当汽化率eF=66.61％(体), tF=408℃, 按《石油炼制工艺学》P62图2-34 查得各油品的热焓,.进料在汽化段中的焓hF计算如表3-8所示。

表 3-8进料带入汽化段的热量QF(P=0.1806MPa, t=408℃)

???=8.16×

=1231.69kJ/kg

再求出原油在加热炉出口条件下的热焓ho, 按前述方法作出原油在炉出口压力0.2197MPa压力之下平衡汽化曲线(即图1中的曲线3)。此处忽略了水分, 若原油中含有水分, 则应按炉出口处油气分压下的平衡汽化曲线计算。限定炉出口温度不超过360℃, 由曲线3可读出在365℃时的汽化率eo为45.4％(体)。显然eo<eF,即在炉出口条件下,过汽化油和部分重柴油处于液相。根据此可算出进料在炉出口条件下的焓值ho，见表3-9。

表3-9 进料在炉出口处携带的热量(P=0.2197MPa, t=360℃)

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108???=8.19×=1236.22kJ/kg 核算结果表明ho略高于hF, 所以在设计的汽化段温度408℃之下,能保证所需的拔出率(66.61％体)。炉出口温度也不致超过充许限度。

3.2.4塔底温度

取塔底温度比汽化段低7℃, 即: 408-7=401℃

3.2.5塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配

（1）假设塔顶及各侧线温度

参考同类装置的经验数据，假设塔顶及各侧线温度如表3-18所示： 表3-18塔顶及各侧线假设温度表

产品出口温度

常顶温度

航空煤油抽出板（第10层）温度

轻柴油抽出板（第21层）温度

重柴油抽出板（第32层）温度

常四线油抽出板（第38层）温度 数值 118℃ 180℃ 279℃ 320℃ 389℃

（2）全塔的热量平衡

表3-19全塔的热量平衡

物料 流率，kg/h 密度 d204 操作条件 MPa ℃ 焓，kJ/kg 汽相 液相 热量，kJ/h

入方 出方

进料 汽提蒸汽 合计 常顶油 航空煤油 轻柴油 重柴油

662500 21466.5

114150 105338 106795 47700

0.7032 0.7833 0.8398 0.8802 0.9506

0.1775 0.4 0.157 0.1615 0.167 0.1725 0.1805 0.157

408 370 118 180 279 320 401 118

970.52 3362 611 2700

444 641 845 871

602110608 72170373 674280981 16508456.25 39957225 70950687.5 22133718.75

301543509.8 57959550 536960147.3

重油 水蒸汽 合计

288519 21466.5

全塔回流热Q=674280981-536960147.3=137320834 kJ/h 回流方式及回流热分配

塔顶采用二级冷凝冷却流程, 塔顶回流温度为60℃。

采用两个中段循环回流, 一中在航空煤油侧线与轻柴油侧线之间, 二中位于轻柴油侧线与重柴油侧线之间。

表3-20回流热分配

回流热分配 顶冷回 一中 二中 顶循环

％ 15 10 35 40

热量, kJ/h 20598125 13732083 48062292 54928333

3.3常压塔侧线温度的校核

3.3.1常四线抽出板温度的校核

温度校核自上而下进行

按图中的隔离体系Ⅰ作第38层以下塔段的热平衡如表3-21所示。

表3-21第38层以下塔段的热平衡

物料 流率，kg/h 密度 操作条件 焓，kJ/kg 热量

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d204

入方 出方

进料 汽提蒸汽 内回流 合计 常顶油 航空煤油 轻柴油 重柴油 重油 水蒸汽 内回流 合计

662500 21466.5 L 683966.5+L 114150 105338 106795 47700 288519 6806.25 L 669353.8+L

0.7032 0.7833 0.8398 0.8802 0.9506

MPa ℃ 汽相 液相 799.14 871

kJ/h 602110608 72170373 799.14L 674280981+799.14L

29180250 94943406.25 114450875 26796206.25

301543509.8 21147018.75 1025.1L 615481516+1025.1L

0.1775 408 970.52 0.4

370

3362 1080 1055 1034 1023 3107

0.1785 310 0.1755

.9

0.1755 389 0.1755 389 0.1755 389

0.1805 389 0.1755 401

0.1755 389 1025.1

389

所以, 内回流 L=260220.7kg/h或733.016001kmol/h 汽提蒸汽流量:

6806.25/18=378.125kmol/h

常四线抽出板上方汽相总量为:3105.55961kmol/h 重柴油蒸汽(即内回流)分压为:

0.1755*733.016/3105.55961=0.0437Mpa

由常四线油常压恩氏蒸馏数据换算在0.0478MPa压力下平衡汽化0％点温度。 可以用《石油炼制工艺学》[1]书本中图5-12和图5-13先换算得常压下平衡汽化数据在用图换算成0.0478 Mpa下的平衡汽化数据。其结果如下

表3-22 0.0478 Mpa平衡汽化数据

（恩氏蒸馏）体积百分数

常四线

0 195

10% 322.5

30% 392.7

50% 448.1

70% 469

90% 535.5

100% 843.7

恩氏蒸馏10%到70%斜率=2.441667 查图可以得到

平衡汽化50%点-恩氏蒸馏=11.2 平衡汽化50%点=460.1

表3-23 恩氏蒸馏温差对应的平衡汽化温差

曲线线段 0-10% 10%-30% 30%-50% 50%-70% 70%-90% 90%-100%

恩氏蒸馏温差/°

127.5 70.2 55.4 20.9 66.5 308.2

表3-24 不同条件下平衡汽化数据

平衡汽化温差/°

75.5 36.7 92.4

平衡汽化体积百分数 平衡汽化温度/° 0.0133MPa平衡汽化温度/° 0.0478 MPa平衡汽化温度/°

0% 336.5 176.6 387.6

10% 349.6 196.2 435.6

30% 378.9 234.1 489.7

50% 430．2 320.9 564.5

由上面计算可以得到在0.0478Mpa下常四线油的泡点温度为387.6°C与原来假设的389°C很接近可以认为原来假设温度正确。

3.3.2重柴油抽出板温度的校核

表3-25 重柴油抽出板温度的校核

物料

流率，kg/h

密度 d204

操作条件 MPa

℃

焓，kJ/kg 汽相

液相

热量，kJ/h

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入方 出方

进料 汽提蒸汽 内回流 合计 常顶油 航空煤油 轻柴油 重柴油

重油 水蒸汽 内回流 合计

662500 21466.5 L 683966.5+L 114150 105338 106795 47700 288519 6806.25 L 669353.8+L

0.7032 0.7833 0.8398 0.8802 0.9506

0.1775 0.4 0.1785 0.1725 0.1725 0.1725 0.1725 0.1805 0.1725 0.1725

408 370 312 320 320 320 320 401 320 320

970.52 3362 1012 986 964 3006 1010.3

814.24 950 871

602110608 72170373 814.24L 674280981+814.24L

27342975 88733837.5 106702750 24884062.5

301543509.8 20459587.5 1010.3L 597086972+1010.3L

3.3.3塔顶温度的校核

塔顶冷回流温度 t0=60℃ ho=163.3 kJ/kg 塔顶温度 t1=118℃ h1=721 kJ/kg 故塔顶冷回流量 L0为:

L0= Q/(ht1-hto)= 22991938 /（721-163.3）=41226kg/h 塔顶油气量(汽油+内回流蒸汽)为: (41226+ 27018.75) /95=728.70 kmol/h 塔顶水蒸汽流量为:

22247.102/18=124.84kmol/h

塔顶油气分压为：0.157?728.70/(728.70?124.84)=0.134 Mpa 常压露点温度：104.8℃ 常压露点压力：0.102Mpa 焦点温度：327.8℃ 焦点压力: 4.9 Mpa

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