精品辽河原油万吨常减压装置常压塔工艺计算Word下载.docx
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374
398
422
439
常底
9926
400
2。
原油实沸点馏程
d420=0。
9730
馏分℃
0—200
200—300
300—350
350-400
400—450
450—500
〉500
收率v%
1.42
8。
89
9。
10
5.32
13.58
15.74
46。
95
3.设计加工量
150万吨/年
三.内容要求
1.说明部分
(1)蒸馏过程的目的
(2)装置生产方案的确定
(3)流程的确定和特点
计算部分
(1)常压塔参数的确定
(2)塔板的设计
(3)塔板水力学计算
3。
绘图部分
(1)常压塔设备图
(2)常减压装置工艺流程图
第一部分常压塔参数的确定
一、相关计算
1.体积平均沸点
由公式tv=(t10+t30+t50+t70+t90)/5得:
常顶tv=(108+128+140+149+163)/5=137。
6℃
常一tv=(225+240+257+272+289)/5=256℃
常二tv=(301+310+316+321+327)/5=315℃
常三tv=(348+362+374+398+422)/5=380。
8℃
2.恩氏蒸馏曲线斜率
由公式S=(t90—t10)/(90-10)得:
常顶S=(163-108)/(90—10)=0.6875℃/%
常一S=(289—225)/(90—10)=0.8000℃/%
常二S=(327—301)/(90-10)=0.3250℃/%
常三S=(422—348)/(90—10)=0。
9250℃/%
3.立方平均沸点
由公式tcu=tv—△3得:
ln△3=—0.82368-0.089970tv0。
45+2.45679s0。
45
常顶△3=1。
53
tcu=137。
6-1.53=136。
07℃
常一△3=1.36
tcu=256—1.36=254。
6℃
常二△3=0。
18
tcu=315-0。
18=314.82℃
常三△3=1.28
tcu=380.8—1。
28=379.51℃
4.中平均沸点
由公式tmc=tv-△4得:
ln△4=—1.53181-0.0128tv0。
6667+3。
64678s0.3333
常顶△4=3.84
tmc=137。
6-3。
84=133。
75℃
常一△4=1.36
Tmc=256-3.81=252.19℃
常二△4=3。
54
Tmc=315—3。
54=311.46℃
常三△4=3.86
tmc=380。
8-3。
86=376.9℃
5.特性因数K
查《石油化工工艺计算图表》P57图2-1-2
常顶K=11.6
常一K=11.2
常二K=11。
3
常三K=11.2
6.比重指数API
由公式API=141。
5/d15。
6—131。
5得:
常顶API=50.76
常一API=29。
13
常二API=24.01
常三API=18。
79
7.各馏分分子量
查《石油化工工艺计算图表》P57图2—1-2
常顶M=115
常一M=192
常二M=242
常三M=305
8.平衡汽化温度
(1)常顶:
1)换算50%点温度
恩式蒸馏10%-70%斜率=(149—108)/(70-10)=0.68℃/%
查《石油化工工艺计算图表》P77图2-2-4得:
平衡汽化50%—恩氏蒸馏50%点=-8℃
平衡汽化50%=140-8=132℃
2)查平衡汽化曲线各段温差
查《石油化工工艺计算图表》P76图2—2-3得
曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差
50%~70%93
70%~90%143
90%~100%244
3)推算平衡汽化曲线各点温度
70%=132+3=135℃
90%=135+3=138℃
100%=138+4=142℃
(2)常一:
同上步骤查得平衡汽化50%点-恩氏蒸馏50%点=2℃
则平衡汽化50%=257+2=259℃
曲线线段恩氏蒸馏温差平衡汽化温差
0%~10%124
10%~30%158
30%~50%179
各点平衡汽化温度
30%点=259—9=250℃
10%点=250-8=242℃
0%点=242-4=238℃
(3)常二:
同上步骤查得平衡汽化50%点-恩氏蒸馏50%点=12℃
则平衡汽化50%=316+12=328℃
0%~10%156
10%~30%94
30%~50%63
30%点=328—3=325℃
10%点=325-4=321℃
0%点=321-6=315℃
(4)常三:
同上步骤查得平衡汽化50%点-恩氏蒸馏50%点=16℃
则平衡汽化50%=374+16=390℃
0%~10%166
10%~30%148
30%~50%125
30%点=390—5=385℃
10%点=385-8=377℃
0%点=377—6=371℃
9.临界温度
由计算式
tc=85。
66+0。
9259D—0.0003959D2
D=S×
(1。
8tb+132)
式中tc—临界温度℃
tb—体积平均沸点℃
S—相对密度d15.6
常顶D=0.7736×
8×
137.6+132)=293。
7
9259×
293.7-0。
0003959×
293。
72
=323.4℃
常一D=0.8879×
256+132)=526.3
tc=85.66+0。
526.3-0。
526.32
=463.3℃
常二D=0。
9059×
315+132)=633
66+0.9259×
633-0。
6332
=513。
5℃
常三D=0.9377×
(1.8×
380.8+132)=766
tc=85.66+0.9259×
766-0。
7662
=563.5℃
10.临界压力
公式的计算式
Pc=6。
1483×
1012×
—2.3177×
S2.4858/1。
013×
105
式中Pc-临界压力atm
Tb-平均沸点K
S-相对密度d15.6
11。
焦点温度
由已知恩式蒸馏体积平均沸点和恩氏蒸馏10%-90%馏分的曲线斜率查《石油化工工艺计算图表》P89图2—2-19得到焦点温度-临界温度的值,于是:
常顶焦点温度=323。
4+47=370.4℃
常一焦点温度=463.3+24=487。
3℃
12.焦点压力
由已知恩式蒸馏体积平均沸点和恩氏蒸馏10%-90%馏分的曲线斜率查《石油化工工艺计算图表》P88图2-2—18得到焦点压力—临界压力的值,于是:
常顶焦点压力=28。
1+17=45。
1atm
常一焦点压力=21。
6+7=28。
6atm
13.实沸点切割范围
1)换算50%点的温度
查《石油化工工艺计算图表》P76图2—2-2则实沸点50%点温度=140+2=142℃
2)实沸点各段温差
查《石油化工工艺计算图表》P75图2-2—1
曲线线段恩氏蒸馏温差实沸点温差
50%~70%913
70%~90%1519
90%~100%2426
1)推算实沸点100%点温度
70%=142+13=155℃
90%=155+19=174℃
100%=174+26=190℃
(2)常一
查《石油化工工艺计算图表》P76图2-2-2则实沸点50%点温度=257+10=267℃
0%~10%1224
10%~30%1517
30%~50%1726
50%~70%1521
70%~90%1721
90%~100%1315
2)推算实沸点各点温度
0%=224—24=200℃
10%=241-17=224℃
30%=267-26=241℃
50%=267℃
70%=267+21=288℃
90%=288+21=309℃
100%=309+15=324℃
(3)常二
1)换算50%点的温度
查《石油化工工艺计算图表》P76图2—2—2则实沸点50%点温度=316+17=333℃
查《石油化工工艺计算图表》P75图2—2—1
0%~10%1528
10%~30%918
30%~50%610
50%~70%57
70%~90%68
90%~100%78
3)推算实沸点各点温度
0%=305—28=277℃
10%=323—18=305℃
30%=333-10=323℃
50%=333℃
70%=333+7=340℃
90%=340+8=348℃
100%=348+8=356℃
(4)常三
查《石油化工工艺计算图表》P76图2—2-2
则实沸点50%点温度=374+26=400℃
查《石油化工工艺计算图表》P75图2-2-1
0%~10%1630
10%~30%1428
30%~50%1220
50%~70%2432
70%~90%2428
90%~100%1719
4)推算实沸点各点温度
0%=352-30=322℃
10%=380-28=352℃
30%=400—20=380℃
50%=400℃
70%=400+32=432℃
90%=432+28=460℃
100%=460+17=477℃
14。
原油常压平衡汽化曲线
(1)原油实沸点馏程
d420=0.9730
0-200
400-450
>
500
1。
42
5。
12
13。
78
15。
74
46.95
(2)推算每10%点的温度
实沸点v%
20
30
40
50
60
70
温度℃
293
355
419
455
487
521
547
(3)参考线各点参数
S10—70%=(547-293)/60=4.2℃/%
10%=293℃
20%=293+4。
2×
(20—10)=335℃
30%=293+4.2×
(30-10)=377℃
40%=293+4。
(40—10)=419℃
50%=293+4。
(50—10)=461℃
(4)查《石油化工工艺计算图表》P80图2-2—7查得参考线的斜率为2.8℃/%,由图2-2-7查得△F=22℃,所以
参考线平衡汽化50%点=461-22=439℃
由平衡汽化参考线的50%点和斜率可计算得其它点温度:
0%点=439—2.8×
(50—0)=299℃
10%点=439-2.8×
(50-10)=327℃
20%点=439-2.8×
(50-20)=355℃
30%点=439-2.8×
(50-30)=383℃
40%点=439-2.8×
(50—40)=411℃
50%点=439-2。
(50-50)=439℃
(5)计算实沸点曲线与其参考线各点温差FI%
10%点=293—293=0℃
20%点=355-335=20℃
30%点=419-377=42℃
40%点=455—419=36℃
50%点=487-461=26℃
(6)由《石油化工工艺计算图表》P80图2-2-7查出平衡党汽化各点的温差△
T,10%点的比值为0.4,20%点的比值为0。
35,其余各点为0.33
10%点=0×
4=0℃
20%点=20×
35=7℃
30%点=42×
33=14℃
40%点=36×
0.33=12℃
50%点=26×
0.33=8℃
(7)平衡汽化曲线各点的温度为:
10%点=327+0=327℃
20%点=355+7=362℃
30%点=383+14=397℃
40%点=411+12=423℃
50%点=439+8=447℃
将以上数据汇总
原油常压切割方案及产品性质
产品
平衡汽化温度℃
实沸点
馏程℃
切割点℃
10%
30%
70%
132
135
138
142
~190
195
238
242
250
259
200~324
300
315
325
328
277~356
339
371
377
385
390
322~477
油品有关性质参数
油
品
密度
ρ20
g/cm3
比重
指数
API
特性
因数
K
相对
分子量
M
临界参数
焦点参数
温度
℃
压力atm
50.76
11.6
115
323.4
28。
1
370.4
45.1
29.13
2
192
463.3
21.6
487。
6
24.01
11.3
513.5
18.79
11.2
305
563。
5
0.9926
二、产品收率和物料平衡
由上述方案,根据实沸点蒸馏曲线可得到各馏分的体积收率
收率v%
86
8.14
00
8.50
77。
又已知原油的比重d420=0.9730,各馏分的重量收率为:
常顶w=(0。
7688/0.9730)×
86%=0。
68%
常一w=(0.8768/0.9730)×
8.14%=7。
34%
常二w=(0。
9059/0。
9730)×
5.00%=4.65%
常三w=(0.9377/0。
8.50%=8。
19%
底常w=(0。
9926/0。
77.50%=79。
06%
常压塔物料平衡(年加工按8000小时计)
项目
年加工量
104t
小时加工量
t/h
重量收率
w%
体积收率
v%
原油
150
187。
100
1.25
1.56
0.68
01
7。
34
6。
975
4.65
5.00
12。
28
35
19
118。
59
148。
24
79。
06
77.50
塔板形式和塔板数
由于计算的方便,本设计采用33gF1浮阀。
参照《石油炼制工程》(第3版)及部分炼厂的常减压装置,选定的塔板数如下:
常顶~常一段12层(预留增设顶循环回流的换热塔板)
常一~常二段9层
常二~常三段9层
常三~进料段10层
塔底汽提段4层
考虑采用两个中段回流,每个回流用3层换热塔板,共6层,全塔塔板总数为50层。
3.操作压力
取塔顶回流罐的压力为1.20atm(a),塔顶采用一段冷凝冷却流程,4组换热器并联后使用2组并联的管壳式冷却器,冷凝冷却设施的压力降去0.1atm,塔顶的操作压力为1.30atm(a),取每层浮阀塔板的压力降为0.005atm,则推算各关键部位的压力如下:
塔顶1。
常一线抽出板(第12层)1.36
常一中返还板(第13层)1。
37
常一中抽出板(第15层)1.38
常二线抽出板(第24层)1。
常二中返还板(第25层)1.43
常二中抽出板(第27层)1。
44
常三线抽出板(第36层)1.48
进料段压力1.53
取转油线压力降为0。
4atm,则加热炉出口压力为:
53+0。
4=1.93atm
4.汽提蒸汽用量
侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提,使用的过热水蒸汽汽提温度为420℃,压力为3。
0atm,取汽提蒸汽用量如下:
油品
质量分数%
㎏/h
kmol/h
22
260
14
460
25
3.5
5200
合计
6320
351
常压塔计算草图
汽化段温度的确定
(1)取过汽化度为进料量的2%(重量)或2。
03%(体积),即汽化量为3750㎏/h。
要求进料在汽化段的汽化率为eF为:
eF=(0。
86+8.14+5。
00+8.50+2。
03)%=24.53%
(2)汽化段的油汽分压
汽化段各物料量(过汽化分子量取320):
56
1560
13.6
13760
71.7
8.72
8720
36。
15.35
15350
50。
过汽化油
3.75
3750
43。
43140
183。
汽化段的油汽分压为:
1.53×
3/(183。
3+329)=0.547atm
(3)汽化段温度的初步求定
在图中常压实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为371℃,利用《石油炼制工程》图3-1将371℃换算成0。
547atm下的温度为348℃,从该交点做垂直于横坐标的直线A,在A线上找到348℃
点,过此点做平行于原油常压平衡汽化曲线
(2)的曲线(4),即为原油在0.547atm下的平衡汽化曲线。
在曲线(4)查得当eF=24.53%时的温度为356℃,此即为汽化段的温度tF。
(4)汽化段温度tF的校核
当eF=24.53%、tF=356℃时,进料在汽化段的焓计算如下:
进料带入汽化段的热量QF(P=1.53atmt=356℃)
物料
焓kcal/kg
热量
kcal/h
汽相
液相
280
280×
1560=0。
44×
106
267
267×
13760=3.67×
264
264×
8720=2.30×
261
261×
15350=4。
00×
206
206×
148240=30.54×
260×
3750=0。
97×
QF=41。
92×
所以hF=41。
106/187500=223kcal/kg
再按上述方法作出原油在加热炉出口压力1。
93atm下的平衡汽化曲线(3),设定加热炉出口温度为365℃,由曲线(3)读出在365℃时的汽化率为18。
7%(体积)。
显然,e0<
eF,即在加热炉出口条件下过汽化油和部分常三线油处于液相,据此可算出在加热炉出口条件下的焓值h0。
进料在加热炉出口携带的热量(P=1.93atmt=365℃)
288
288×
1560=0.45×
275
275×
13760=3。
78×
272×
8720=2.37×
269
269×
8520=2.29×
225×
6830=1。
54×
214
214×
148240=31.72×
42。
15×
所以h0=42。
106/187500=225kcal/kg
校验结果表明h0略高于hF,所以在设计的汽化温度356℃之下,能保证所需的拔出率,又能防止或减轻因油品裂解对侧线产品质量
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