储罐蒸发损耗工艺计算程序.docx
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储罐蒸发损耗工艺计算程序.docx
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储罐蒸发损耗工艺计算程序
储罐蒸发损耗工艺计算程序(windows版)
用户操作说明书
目次
1、引言
2、软件功能
3、运行环境
4、数据输入和输出说明
5、计算中需要的部分基本参数的确定
6、程序安装与操作
7、算例
1、引言
1.1编制目的
本软件是针对石油化工企业装有多组分烃类混合物(如原油和汽油)或单组分储料(如石油化工品)的固定顶、浮顶和内浮顶储罐蒸发损耗计算而编制的,这样不仅可提高储罐的设计效率及计算效率,而且大大提高计算精度。
1.2编制背景
随着我国石化工业和国民经济的发展及人民生活水平的提高,人们环保和节约能源的意识日益增强,对储油设施的要求也越来越高。
由于石油化工原料和产品多数易挥发,我们在设计中需要根据介质的性质及损耗量,采用不同的设备和方法来减少油品的损耗,且储存过程中的损耗主要是蒸发损耗,就需要计算蒸发损耗。
储罐蒸发损耗计算量大而复杂,手工计算工作量繁重且错误率高,为此编制本软件,为储罐蒸发损耗的计算带来方便并作为工程设计中的依据。
1.3适用范围
本软件给出了固定顶、浮顶、内浮顶储罐蒸发损耗的计算方法。
本软件适用于石油化工企业装有多组分烃类混合物(如原油和汽油)或单组分储料(如石油化工产品)的固定顶、浮顶、内浮顶储罐蒸发损耗的计算。
本软件不适用于:
(1)不稳定的或沸腾的储液、蒸气压是未知的或不容易预测的烃类混合物以及石油化工产品的损耗计算;
(2)边缘密封和罐顶附件、两者之一的材料已损坏或者被储液明显渗透的储罐的损耗计算。
1.4参考资料
(1)《储罐蒸发损耗估算方法》(45YP009-2000);
(2)《油库设计与管理》郭光臣编石油大学出版社;
(3)MathCAD2001软件。
2、软件功能
本软件采用MathCAD2001forwindows2000编制。
储罐蒸发损耗工艺计算包括内浮顶、浮顶、固定顶储罐蒸发损耗的计算,即不同参数条件下,内浮顶、浮顶储罐静止和抽出损耗的计算以及固定顶储罐小呼吸和大呼吸损耗的计算。
本程序的输入、输出结果均为直观易懂的界面显示,在MathCAD下运行。
3、运行环境
本程序可在windows98及windows2000/NT等系统中运行。
由于MathCAD2001是解释程序,不能产生.EXE文件,所以要求必须安装系统程序MathCAD2001才能使用本程序。
本程序对硬件一般没有特殊要求,在一般配置的计算机上都可以运行。
4、数据输入和输出说明
4.1内浮顶罐蒸发损耗计算数据输入
静止储存损耗量
(1)边缘密封损耗系数,kmol/(m·a);
(2)储罐直径,m;
(3)总浮盘附件损耗系数,kmol/a;
(4)浮盘接缝损耗系数,kmol/a;
(5)蒸气压函数,无因次;
(6)油蒸气的平均分子量,kg/kmol;
(7)产品系数,无因次;
周转损耗量
(8)油罐的年周转量(同时伴随有罐内油品液位下降的量),km3/a;
(9)罐壁粘附系数;
(10)平均储存温度下,油品的平均密度,kg/m3;
(11)支柱数量,个;
(12)支柱有效直径,m;
4.2外浮顶罐蒸发损耗计算数据输入
静止储存损耗量
(1)边缘密封损耗系数,kmol/(m·a);
(2)储罐直径,m;
(3)罐顶附件总损耗系数,kmol/a;
(4)蒸气压函数,无因次;
(5)油蒸气的平均分子量,kg/kmol;
(6)产品系数,无因次;
周转损耗量
(7)油罐的年周转量(同时伴随有罐内油品液位下降的量),km3/a;
(8)罐壁粘附系数;
(9)平均储存温度下,油品的平均密度,kg/m3;
4.3固定顶罐蒸发损耗计算数据输入
固定顶油罐的蒸发损耗分为小呼吸损耗和大呼吸损耗,分别对应于不同的公式,在数据输入时应根据不同的公式进行。
4.4输出数据
本程序输出数据直接在屏幕上显示。
输入与计算同时进行,以便修改有关参数,满足设计要求。
5、计算中需要的部分基本参数的确定
5-1油蒸气的分子量μ
(1)当已知油气的摩尔组成时可按下式计算
μ=∑μiyi-----------------------------------(a)
式中:
μi——油气中i组分的摩尔质量,kg/kmol
yi——油气中i组分的分子分数,%
(2)如果没有油气摩尔组成的实测资料,油气的摩尔质量可以按下式计算:
μy=45+0.6t1--------------------------(b)
μy=60+0.3tF+0.001tF2-----------------(c)
μy=50+
--------------------------(d)
式中:
t1——按标准方法蒸馏时,油品的初馏点,℃
tF——油蒸气各馏分的平均沸点,tF=t1-30,℃
P20——20℃时油品的饱和蒸气压,mmHg。
(3)美国石油学会推荐用下面方法计算:
μy=μy15.6+(t-15.6)△μy--------------(e)
式中:
μy15.6——15.6℃时饱和油蒸气的摩尔质量,kg/kmol,见表1;
t——油品的平均储存温度,取t=1.05td,℃
td——大气的日平均温度,℃
△μy——油气摩尔质量的温度修正系数,其与油品的雷特蒸气压无关,只取决于油品的种类,即油品蒸馏曲线10%点斜率,其数值见表2。
粗略估算时,取汽油μy=64kg/kmol,原油μy=50kg/kmol。
表115.6℃时石油产品蒸气的摩尔质量μy15.6
雷特蒸气压
蒸馏曲线10%点斜率
KPa
1bf/in2
0
1
2
3
4
41.37
6
84
74
69
66
63
48.26
7
82
72
67
64
61
55.16
8
80
70
66
63
60
62.05
9
78
69
64
62
58
68.95
10
77
67
63
60
57
75.84
11
76
66
62
59
56
82.74
12
75
65
61
58
55
89.63
13
74
64
60
57
54
96.53
14
73
63
59
56
53
103.42
15
72
62
58
55
52
110.32
16
72
61
57
54
51
表2油气摩尔质量温度修整系数
蒸馏曲线10%点斜率
△μy
Kg/(kmol.℃)
1b/(kmol.°F)
0
0.000
0.000
1
0.061
0.034
2
0.088
0.049
3
0.106
0.059
4
0.122
0.068
5-2蒸气压函数
-----------------(f)
式中:
P*——蒸气压函数,无因次;
P——油品平均储存温度下的真实蒸气压,MPa(绝压);
Pa——储罐所在地的平均大气压,MPa(绝压);
利用已知的油品雷特蒸气压力RVP和平均储存温度Ts,可以由图5-1(a)、5-1(b)和图5-2查得油品的真实蒸气压。
对炼油产品(汽油和石脑油)用图5-1(a)、5-1(b);对于原油用图5-2。
如果油品的平均储存温度Ts是未知的,可以根据年平均环境温度Ts和储罐涂漆颜色,利用表3估计Ts。
表3年平均储存温度Ts和储罐涂漆颜色的关系
储罐颜色
年平均储料储存温度Ts(℃)
Ta为年平均环境温度
白色
Ta+0.6
银灰色
Ta+1.4
灰色
Ta+1.9
黑色
Ta+2.8
蒸气压函数P*也可以从图5-3中查得,图5-3是基于一个大气压即Pa=101.388Kpa(绝压)绘制的。
5-3产品系数Kc
产品系数Kc用来表征各种油品对蒸发损耗的影响,详见表4。
表4产品系数Kc
油品种类
炼油产品
原油
单组分储液
产品系数Kc
1.0
0.4
1.0
5-4罐壁粘附系数C
表5列出的罐壁粘附系数C适用于储存汽油、单组分储液或原油的具有轻度或严重锈蚀或水泥喷浆衬里的钢储罐。
表5平均粘附系数C(单位m3/1000m2)
储存产品
罐壁状况
轻微锈蚀
严重锈蚀
水泥喷浆衬里
汽油
0.00257
0.012835
0.2567
单组分储料
0.00257
0.012835
0.2567
原油
0.01027
0.05134
1.0268
注:
如果没有详细的资料,可以假设表中所列数值代表目前使用的储罐最普遍或典型的工况。
5-5储存油品的平均密度ρ
表6列出了某些石油化学品的密度数值。
汽油的密度,一般可取为731kg/m3。
表6某些石油化学品的密度值
名称
15.6℃下液体密度(kg/m3)
名称
15.6℃下液体密度(kg/m3)
丙酮
794.210
乙醇
792.053
乙氰
785.822
氟里昂11
1495.435
丙烯氰
809.787
正庚烷
686.246
丙烯醇
853.764
正己烷
662.281
氯丙烯
943.315
氢氰酸
691.638
氢氧化铵(28.8%溶液)
896.422
异辛烷
694.275
苯
882.522
异戊烷
622.978
异丁基醇
804.275
异戊二烯
683.850
叔丁基醇
790.256
异丙醇
787.619
正氯丁烷
890.311
甲基丙烯氰
807.391
二硫化碳
1286.723
醋酸甲酯
938.361
四氯化碳
1610.601
丙烯酸甲酯
958.133
氯仿
1496.393
甲醇
794.450
氯丁二烯
964.124
甲基环己烷
771.802
环己烷
781.508
甲基环戊烷
751.791
环戊烷
748.676
二氯甲烷
1332.710
1,1-二氯乙烷
1181.609
甲乙酮
808.469
1,2-二氯乙烷
1258.178
甲基丙烯酸甲酯
947.708
顺1,2-二氯乙烯
1289.692
甲丙醚
738.850
反1,2-二氯乙烯
1261.054
硝基甲烷
1142.905
二乙基胺
707.695
正戊烷
629.449
二乙基醚
717.521
正丙胺
722.554
二异丙醚
727.946
1,1,1-三氯乙烷
1343.974
1,4-二氧杂环乙烷
1037.578
三氯乙烯
1470.511
二丙醚
750.114
甲苯
870.060
醋酸乙酯
904.810
醋酸乙烯酯
936.684
丙烯酸乙酯
928.655
偏二氯乙烯
1244.158
其它需要查看的基本参数详见45YP009-2000第19~27页。
6、程序安装与操作
6.1软件安装
由于源程序需在MathCAD2001环境下才能运行,因此必须首先安装MathCAD2001系统,然后将本程序直接复制到User目录下即可。
使用时,先进入MathCAD2001,然后打开本程序。
修改或输入数据,即可得到计算结果。
6.2数据输入及修改
进入MathCAD2001系统,打开本程序后,直接输入数据,同时开始计算。
全部数据输入完成后,计算结果也就出来了。
修改输入数据,则计算结果同时自动更新。
为保证计算结果正确,应选择:
Saveas…命令将文件另存,直接保存会覆盖原程序。
7、算例
7.1以内浮顶储罐的蒸发损耗为例:
储罐情况:
直径为30m的内浮顶油罐,状况良好,罐体将以绿色油漆,采用支柱支撑的固定顶,浮盘采用螺栓连接,支柱为组合型,典型浮盘附件和普通配合的气托单密封。
储存的油品:
车用汽油雷特蒸汽压为69kPa,油品的平均密度为731kg/m3,年平均净周转量为240km3/a。
环境条件:
年平均温度为16℃,大气压101.39kPa(绝压)
计算该内浮顶油罐的蒸发损耗。
计算步骤:
①打开MathCAD文档(储罐蒸发损耗计算-内浮顶罐),并选择Saveas…命令将文件另存;
②将D=30m(已知)、Kr=22kmol/(ma)(查表1)输入;
③根据罐顶附件总损耗系数的确定,由于该储罐为支柱支撑螺栓浮盘,可直接得出Ff=219.25;
④由已知条件得Kd取1.12,Sd取0.6562;
⑤Ta=16℃(已知)、Ts=16+1.4=17.4℃(查表5-3)、雷特蒸汽压为69kPa(已知)、P=37.24KPa(查图5-1b),取储罐所在地平均大气压为101MPa;
⑥μy=64kmol/kg(汽油)、Kc=1.0(查表),将数据输入后,计算出静止储存损耗Ls=6927kg/a;
⑦将Q=240km3/a(已知)、C=0.00257m3/1000m2、ρ=731kg/m3(已知)、Fc=0.335m(已知)、Nc=6(已知)数据输入;
⑧得出计算结果Lt=2465kg/a。
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