常压蒸馏装置工艺设计计算文档格式.docx
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塔顶采用两级冷凝冷却流程。
取塔顶空冷器压力降为0.01MPa，使用一个管式后冷器，壳程压力降取0.017MPa。
故
塔顶压力=0.13+0.01+0.017=0.157MPa（绝）
取每层浮阀塔板压力降为0.5kPa（4mmHg），则推算得常压塔各关键部位的压力如下
塔顶压力0.157MPa
一线抽出板（第9层）上压力0.1615MPa
二线抽出板（第18层）上压力0.166MPa
三线抽出板（第27层）上压力0.170MPa
汽化段压力（第30层下）压力0.172MPa
取转油线压力降为0.035MPa，则
加热炉出口压力=0.172+0.035=0.207MPa
2.4精馏塔草图
精馏塔草图见附录二。
2.5汽化段温度
2.5.1汽化段中进料的气化率与过气化度
取过气化度为进料的2%（质量分数）或2.03（体积分数）；
要求进料在汽化段的气化率eF为：
eF（体积分数）=（14.3%+15.1%+13.1%+9.8%+2.03%）=54.33%
2.5.2汽化段油气分压
汽化段中的物料流量如下：
汽油375Kmol/h
煤油285Kmol/h
轻柴184Kmol/h
重柴110Kmol/h
过气化油21Kmol/h
油气合计975Kmol/h
其中过气化油的相对分子质量取300，水蒸气取181Kmol/h（塔底汽提），由此计算得汽化段的油气分压为：
0.172×
975/（975+181）=0.145MPa
2.5.3汽化段温度初步求定
汽化段温度是在汽化段油气分压0.145MPa之下气化率54.33%时的温度，为此需要作出在0.145MPa下原油的平衡气化曲线
已知实沸点数据如下：
馏出体积/%
10
30
70
80
温度/℃
115
240
340
470
515
根据《石油炼制工艺学》将常压TBP数据转换为常压EFV数据
计算TBP曲线参考线斜率S10-70=（470-115）/（70-10）=5.92℃/%，查图得EFV参考线斜率4.2℃/%，再查图得ΔF=22.5℃，则EFV参考线50%点=TBP参考线50%点-ΔF=329.5，再由EFV参考线50%点和EFV参考线斜率计算其他各点温度
TBP参考线
233
352
476
EFV参考线
161.5
245.5
329.5
413.5
455.5
TBPΔF/℃
7
-12
39
EFVΔF/℃
2.31
-3.96
12.87
EFV温度
247.8
325.5
468.5
依据常压EFV数据作常压EFV曲线见附录一。
根据《石油炼制工艺学》的方法作0.145MPa下的EFV曲线见附录一。
由汽化段油气分压0.145MPa下的EFV曲线差得eF=54.33%时tF=355℃
2.5.4tF的校核
（1）当气化率eF=54.33%，tF=355℃时进料在汽化段中的焓hF计算如下表
表2-5-4
（1）进料带入汽化段的热量（p=0.172MPat=355℃）
油料
密度/Kg·
m3
流量
/Kg·
h-1
焓/KJ·
kg-1
热量
×
106/KJ·
气相
液相
汽油
719
37875
1171
44.35
煤油
793
44208
1150
50.84
轻柴
829
40083
1134
45.45
重柴
841
30292
1129
34.20
过气化油
853
6314
1117
7.05
重油
930
156928
907
142.3
315700
324.19
所以hF=324.19×
106/315700=1026.9KJ·
（2）原油在加热炉出口条件下的焓h0计算如下表
表2-5-4
（2）进料在炉出口处携带的热量（p=0.207MPat=360℃）
1180
45.00
1159
51.24
1150.6
46.12
重柴（气相）
835
24300
1167
28.36
重柴（液相）
896
5992
941.4
5.64
163242
925
151.0
327.36
所以h0=327.36×
106/315700=1036.9KJ·
校核结果h0略高于hf，所以在设计的汽化段温度355℃之下，既能保证所需的拔出率（体积分数54.33%），炉出口温度也不至于超出允许限度。
2.6塔底温度
取塔底温度比汽化段温度低7℃，即355-7=348℃
2.7塔顶及侧线温度假设与回流分配
2.7.1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下：
塔顶温度110℃
煤油抽出板温度180℃
轻柴抽出板温度250℃
重柴抽出板温度310℃
2.7.2全塔回流热
按以上假设温度作全塔热平衡见下表2-7-2
表2-7-2全塔热平衡
物料
流量
密度
Kg/m3
操作条件
Kg-1
MPa
℃
入方
进料
858.1
0.172
355
汽提蒸汽
0.3
420
3316
22.22
322402
346.41
出
方
0.157
108
607
23.0
0.161
180
443
19.6
0.166
250
665
26.65
0.170
310
826
25.02
0.175
348
887
144.8
水蒸气
2700
18.1
257.02
全塔回流热Q=（346.41-257.2）×
106=89.21×
106KJ·
2.7.3回流方式及回流热分配
塔顶采用二级冷凝冷却流程，塔顶回流温度定为60℃。
采用两个中段回流，第一个位于煤油侧线与轻柴侧线之间（第11-13层），第二个位于轻柴侧线与重柴侧线之间（第20-22层）。
回流热分配如下表2-7-3
表2-7-3回流热分配
回流热分配
塔顶回流
第一中段回流
第二中段回流
取热分配/%
20
热量/×
44.6
17.8
26.81
2.8侧线及塔顶温度校核
校核自下而上依次为重chaiyou抽出板（第27层）、轻chaiyou抽出板（第18层）、煤油抽出板（第9层）、塔顶温度以及验证塔顶条件下水蒸气是否会冷凝。
2.8.1重柴抽出板（第27层）温度校核
做隔离体系第27层以下塔段热平衡见表2-8-1
表2-8-1第27层以下塔段热平衡
10.8
内回流
L
839.7
303.5
795
795L
318965+L
335×
106+795L
1063
40.25
1035
45.75
1024
41.04
823
24.9
3100
10.12
1017
1017L
307×
106+1017L
由热平衡得：
106+795L=307×
106+1017L内回流L=126126Kg/h=470.6Kmol/h
重chaiyou抽出板上方气相总量：
375+285+184+181+470.6=1495.6Kmol/h
重chaiyou蒸汽（即内回流）分压为：
0.17×
470.6/1495.6=0.0535MPa
有重柴EFV数据:
馏出体积
0%
10%
30%
50%
常压EFV
328.8
335.3
338
0.0535MPaEFV
309.8
316.3
319
321
由上求得在0.0535MPa下重chaiyou泡点温度309.8℃与原假设很接近，认为原假设正确。
2.8.2轻chaiyou抽出板（第18层）温度校核
做隔离体系第18层以下塔段热平衡见表2-8-2
表2-8-2第18层以下塔段热平衡
4174
13.8
825
241.6
619
619L
319874+L
338×
106+619L
916.3
34.7
39.2
648
26.0
816
24.7
2970
12.4
870
870L
二中循环
308×
106+870L
106+619L=308.6×
106+870L内回流L=117091Kg/h=537Kmol/h
轻chaiyou抽出板上方气相总量：
375+285+231+537=1428Kmol/h
轻chaiyou蒸汽分压为：
0.166×
537/1428=0.0624MPa
有轻chaiyouEFV数据:
268.2
276.7
279
281
0.0624MPaEFV
250.2
258.7
261
263
由上求得在0.0624MPa下轻chaiyou泡点温度250.2℃与原假设很接近，认为原假设正确。
2.8.3煤油抽出板（第9层）温度校核
做隔离体系第9层以下塔段热平衡见表2-8-3
表2-8-3第9层以下塔段热平衡
5376
785
0.1615
167
418.4
418.4L
321076+L
342×
106+418L
740.6
28.05
447.6
19.8
2820
15.2
711.3
711.3L
一、二中循环
17.8+26.81
302×
106+711L
106+418L=302×
106+711L内回流L=132423Kg/h=854Kmol/h
煤油抽出板上方气相总量：
375+257+854=1486Kmol/h
煤油蒸汽分压为：
0.1615×
854/1486=0.0928MPa
有煤油EFV数据:
180.4
189.4
191.8
194.4
0.0928MPaEFV
188.6
190.4
193
由上求得在0.0928MPa下煤油泡点温度180℃与原假设很接近，认为原假设正确。
2.8.4塔顶温度校核
塔顶冷回流温度t0=40℃,其焓值hll0,t1=180KJ/Kg；
t1=110℃，回流（汽油）蒸汽的焓hvl0,t1=600KJ/Kg；
塔顶回流量L0=Q/（hvl0,t1-hll0,t1）=44.6×
106/（600-180）=106190Kg/h
塔顶油气量（106190+37875）/101=1426Kmlo/h
塔顶水蒸气6702/18=372Kmol/h
塔顶油气分压0.157×
1426/（1426+372）=0.124MPa
作汽油平衡气化100%点的P-T线，查得油气分压0.124MPa下汽油的露点温度115℃，考虑不凝气体存在乘以温度系数0.97，则115×
0.97=111.5℃，与原假设110℃很接近，故认为原假设是正确的。
最后验证一下塔顶条件下水蒸气是否会冷凝。
塔顶水蒸气分压0.157-0.124=0.023MPa
相应于此压力的饱和水蒸气温度为71.6℃，远低于塔顶温度110℃，故在塔顶条件下水蒸气处于过热状态，不会冷凝。
2.9全塔气、液相负荷
选择塔内几个比较有代表性的部位（如塔顶、第一层板下方、各侧线抽出板上下方、中段回流进出口、汽化段及塔底汽提段等），求出这些部位的气、液相负荷，就可以作全塔气、液相负荷分布图。
2.9.1第30块塔板气、液相负荷
表2-9-1第30层以下塔段热平衡
879
0.1715
828
828L
106+828L
326
1096
41.5
1071
47.3
1054
42.2
1046
31.7
3111
10.2
1029
1029L
317×
106+1029L
106+828L=317×
106+1029LL=86070Kg/h=297Kmol/h
液相负荷：
L30=86070/879=98m3/h
气相负荷：
V30=nRT/p=（375+285+184+110+297+181）×
8.31×
（326+273）/
171.5=41563m3/h
2.9.2第1块塔板上气、液相负荷
L1=106190/719=147.7m3/h
V1=nRT/p=（1426+372）×
（110+273）/
157=36447m3/h
2.9.3第1块塔板下气、液相负荷
表2-9-3第1层以下塔段热平衡
22.2
728
40
280
280L
322402+L
346×
106+280L
0.1575
118
611
23.1
448
2200
14.7
611L
298×
106+611L
106+280L=298×
106+611LL=145015Kg/h=1436Kmol/h
L2=145015/728+98=297m3/h
V2=nRT/p=（375+372+1436）×
（118+273）/
157=44254m3/h
2.9.4第8块塔板气、液相负荷
表2-9-4第8层以下塔段热平衡
784
162.5
381
381L
106+381L
171.2
27.6
2811
18.8
669
669L
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