辽宁石油化工大学化工石油加工专业课程设计报告报告常压塔的选型设计文档格式.docx
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193.9
203.9
215
234.8
242.6
252.8
轻柴油
838.1
242.2
260.80
268.5
278.1
286
297.9
315
重柴油
863.8
295.8
318.40
330.4
342.7
352.9
366.1
-
382
重油
928.3
347.90
（2）原油的实沸点蒸馏数据
由此数据做出原油的实沸点蒸馏曲线（见附图1）。
表2原油的实沸点蒸馏数据
沸点范围
馏出温度℃
每馏分%
质量收率%
体积收率%
IBP
65
653.4
80
681.6
2.24
2.86
100
716.3
2.31
4.55
5.54
120
746
2.1
6.65
7.77
140
767.8
2.62
9.27
10.52
165
787.2
3.07
12.34
13.66
180
799.2
2.02
14.36
15.66
200
807.5
2.34
16.7
18.02
220
823.1
19.32
20.46
240
832.3
3.43
22.75
23.82
250
838.5
3.78
26.53
27.57
275
845.6
4.82
31.35
32.31
300
850.1
3.52
34.87
35.75
320
858.9
4.14
39.01
39.58
350
870.5
7.57
46.58
46.63
395
889.1
2.36
48.94
47.97
425
892.6
6.95
55.89
54.57
450
900.2
5.75
61.64
59.67
470
908.7
3.74
65.38
62.7
500
917.3
6.61
71.99
68.4
520
927.4
3.06
75.05
70.53
>
933.6
23.56
98.61
92.05
3工艺计算及说明
3.1产品有关性质参数计算
3.1.1产品的实沸点蒸馏温度计算
1、汽油
（1）由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定50%点实沸点温度，由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为-3℃，所以有：
50%点实沸点温度=113.2-3=110.2℃。
（2）由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.1查知实沸点曲线温差，结果表如下：
表3石脑油恩氏蒸馏温差与实沸点温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差℃
实沸点蒸馏温差℃
0～10％
31.20
49.9
10％～30％
27.80
42.5
30％～50％
15.1
24
50％～70％
15
22.3
70％～90％
16.3
21.9
90％～100％
21.1
21.7
（3）由50%点及各段温差计算实沸点曲线的各点温度
30%点＝110.2-24=86.2℃
10%点＝86.2－42.5＝43.7℃
70%点＝110.2+22.3＝132.5℃
90%点＝132.5+21.9＝154.4℃
100%点＝154.4+21.7＝176.1℃
2、煤油
（1）由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定50%点实沸点温度，由图查得恩氏蒸馏50%点与实沸点50%点温差为0℃，所以有：
50%点实沸点温度＝203.9℃
表4汽油恩氏蒸馏温差与实沸点温差
19.30
35
8.20
17
10.00
17.5
11.10
16.9
19.80
26
20.90
23.8
（3）由50%点及各段曲线温差计算实沸点曲线的各点温度
30%点＝203.9-17.5=186.4℃
10%点＝186.4-17=169.4℃
0%点＝169.4-35＝134.4℃
70%点＝203.9+16.9＝220.8℃
90%点＝220.8+26＝246.8℃
100%点＝246.8+23.8＝270.6℃
3、轻柴油
对于恩氏蒸馏温度高出246℃者需要考虑裂化影响，进行温度校正，公式如下：
lgD＝0.00852t－1.691
式中：
D――温度校正值（加至t上），℃；
t——超过246℃的恩氏蒸馏温度，℃。
（1）按式2.1作裂化校正，校正后的煤油恩氏蒸馏温度数据如下：
表5轻柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度
馏出体积分数%
温度
242.20
264.20
272.45
282.87
291.57
304.93
324.84
（2）由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定实沸点蒸馏50%点，由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为4.13℃，所以有：
50%点实沸点温度＝282.87+4.13＝286.9℃
（3）由《石油化工工艺计算图表》[3]中图2.2.1查得实沸点蒸馏曲线各段温差：
表6煤油恩氏蒸馏温差与实沸点温差
22.00
38.2
8.25
13.8
10.42
17.8
8.70
14.4
13.36
18.8
19.90
21.6
（4）由实沸点50%点温度计算其他实沸点各点温度：
30%点＝286.9－17.8=269.1℃
10%点＝269.1-13.8＝255.3℃
0%点＝255.3－38.2＝217.1℃
70%点＝286.9+14.4＝301.3℃
90%点＝301.3+18.8＝320.1℃
100%点＝320.1+21.6＝340.7℃
4、重柴油
（1）按式2.1对高于246℃的恩氏蒸馏温度进行裂化校正，校正后的恩氏蒸馏数据如下：
表7轻柴油裂化校正后恩氏蒸馏温度
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
302.549
328.914
343.705
359.636
373.587
392.902
418.613
（2）由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.2.2确定实沸点蒸馏50%点，由图查得实沸点50%与恩氏蒸馏50%温差为10.96℃，所以有：
50%点实沸点温度＝359.64+10.94＝370.6℃
表8轻柴油恩氏蒸馏温差与实沸点温差
26.37
45.2
14.79
26.2
15.93
24.4
13.95
20.4
19.31
25.71
27.8
30%点＝370.6－24.4＝346.2℃
10%点＝346.2－26.2＝320℃
0%点＝320－45.2＝274.8℃
70%点＝370.6+20.4＝391℃
90%点＝391+26.2＝417.2℃
100%点＝417.2+27.8＝445℃
3.1.2产品的体积平均沸点计算
1、汽油：
tv＝（t10+t30+t50+t70+t90）/5＝（70.3+98.1+113.2+128.2+144.5）/5=110.86℃
2、煤油：
tv＝（t10+t30+t50+t70+t90）/5＝（186.5+193.9+203.9+215+234.8）/5＝206.66℃
3、轻柴：
tv＝（t10+t30+t50+t70+t90）/5＝（264.2+272.45+282.87+291.57+304.93）/5＝283.8℃
4、重柴：
tv＝（t10+t30+t50+t70+t90）/5＝（328.55+343.7+359.64+373.59+392.9）/5＝359.75℃
3.1.3恩氏蒸馏10%～90%馏分的曲线斜率
汽油：
S＝（144.5－70.3）/（90－10）＝0.93℃/%
煤油：
S＝（246.8－169.4）/（90－10）＝0.61℃/%
轻柴：
S＝（320.1－255.3）/（90－10）＝0.51℃/%
重柴：
S＝（417.2－320）/（90－10）＝0.8℃/%
3.1.4立方平均沸点
由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.1.1查得立方平均沸点校正值
表9产品的立方平均沸点
产品
立方校正
立方沸点
-2.2
108.66
-1.9
204.76
-3.2
280.6
-0.8
358.95
3.1.5中平均沸点
由《石油化工工艺计算图表》[3]图2.1.1查得中平均沸点校正值
表10产品的中平均沸点
中校正
中沸点
-6.1
104.76
-2.8
203.86
-8.4
275.4
-3.8
355.95
3.1.6d420与d15.615.6的换算
由公式：
d15.615.6＝d420+△d，查GB1885—83
表11产品的密度换算
密度校正
密度（15.6℃）/Kg•m-3
0.0049
0.0045
0.00
0.0042
3.1.7产品的分子量M、比重指数API°
、特性因数K
分子量M由《石油化工工艺计算图表》[3]查得，API°
由《石油炼制工程》[2]中公式:
API°
＝141.5/d15.615.6－131.5计算.
表12产品的分子量和API
API0
特性因数K
分子量
58.56
11.81
103
40.58
11.55
158
36.45
11.82
232
31.52
12
314
3.1.8平衡汽化温度
1、汽油
恩氏蒸馏体积分率/%
10
30
50
70
90
馏出温度/℃
70.30
恩氏蒸馏温差/℃
平衡汽化温差/℃
7.5
7.3
7.4
6.9
平衡气化50%温度/℃
113.2℃-20℃=93.2℃
平衡气化温度/℃
68.2
85.7
93.2
100.5
107.9
114.8
185.7
8.2
11.1
19.8
20.9
4.5
4.8
8.8
203.9℃+2℃=205.9℃
196.6
201.1
205.9
210.7
219.5
226.4
3、轻柴油
264.20
272.45
282.87
291.57
304.93
324.84
8.3
10.4
8.7
13.4
19.9
5.6
3.5
5.2
5.8
282.87℃+19.99℃=302.86℃
292.76
297.26
302.86
306.36
311.56
317.36
4、重柴油
328.91
343.70
359.64
373.59
392.90
418.61
14.8
15.9
14.0
19.3
25.7
7.8
7.6
7.1
8.7
9.1
359.6℃+15℃=374.6℃
359.2
367
374.6
381.7
390.4
399.5
3．1.9临界温度、临界压力、焦点温度、焦点压力的求法
分别查《石油炼制工艺学》图2—25、图2-28、图-5-17、图5-18得各产品临界温度、临界压力、焦点温度、焦点压力如下表。
临界参数
焦点参数
温度℃
压力/atm
291
39.9
351
59.9
398
26.1
424.5
32.6
463
18.1
477.7
528
14.3
535.6
17.4
先将产品的相关性质参数汇总列于下表
油品
比重指数（API0）
相对分子质量
0%
100%
原油
871.5
——
184.7
222.4
283.96
346.8
3.2物料衡算
3.2.1切割点和产品收率的确定
切割点的确定方法以汽油和煤油之间的切割点的确定为例，由前面的计算可知：
汽油的实沸点终馏点是176.1℃，煤油的实沸点初馏点是134.4℃。
则：
汽油和煤油之间的切割点＝（176.1+134.4）/2＝155.25℃
在图2.1原油实沸点蒸馏曲线上155.25℃处作一水平线交曲线一点，以此点作垂线交横轴体积分数，此点值为13.4%，按同样方法可找出煤油和轻柴油切割点对应的横坐标值为23.4%，由此可确定煤油的体积收率为：
23.4%－13.4%＝10%。
同理可确定各产品的切割点和收率。
由开工时间及各产品的收率，即可作出常压塔的物料平衡，如下表。
表中的物料平痕忽略了损失，实际生产中常压塔的损失占原油的0.5%。
表20物料衡算表（开工时间8000h/年）
密度
产率
处理量/产量
体积
质量
/104t/a
/kg/h
/kmol/h
685
856250
13.40%
11.37%
77.8845
97355.63
945.2002
9.38%
64.253
80316.25
508307
14.90%
14.33%
98.1605
122700.6
528.882
9.57%
9.49%
65.0065
81258.13
258.7838
52.13%
55.43%
379.6955
474619.4
3.2.2汽提蒸汽用量
侧线产品及塔底重油都采用过热水蒸气汽提，使用的是温度为420℃、压力位0.3MPa的过热水蒸气，参考《石油炼制工程》[2]图7.52和汽提水蒸气用量取汽提水蒸气如下表：
油品处理量（kg/h）
质量分数
kg/h
kmol/h
一线煤油
3.0%
2409.4875
133.86
二线轻柴油
3681.018
204.50
三线重柴油
2.8%
2275.22764
126.40
塔底重油
4.0%
18984.776
1054.71
合计
27350.51
1519.47
3.2.3塔板型式和塔板数
塔板采用浮阀塔板，参考《石油炼制工程》[2]表7.7和表7.8选定塔板数如下：
表22塔板数
塔板形式
浮阀塔板
汽油—煤油段
16
煤油—轻柴油段
轻柴油—重柴油段
重柴油—重油段
4
塔底汽提段
6
考虑到采用两个中段回流，每个用3层换热塔板，共6层。
全塔塔板数总数为52层。
3.2.4操作压力
取塔顶产品罐压力为0.13MPa。
塔顶采用两级冷凝冷却流程。
取塔顶空冷凝器压力降为0.01MPa，使用一个管壳式后冷器，壳层压力降取0.017MPa。
故塔顶压力：
P顶＝0.13+0.01+0.017＝0.157MPa（绝压）
取塔底产品罐压力为0.13Mpa，塔顶采用两级冷凝冷却流程，取塔顶空冷器压力降为0.01Mpa，使用一个管壳式后冷器，壳程压力降取0.017Mpa。
故塔顶压力=0.13+0.01+0.017=0.157Mpa（绝）
取每层浮阀塔压力降为0.25kpa（2mmHg），则推算得常压塔内各关键部位的压力如下：
塔顶压力0.157Mpa
一线抽出板（第16层）上压力0.161Mpa
二线抽出板（第29层）上压力0.164Mpa
三线抽出板（第42层）上压力0.168Mpa
汽化段压力（第46层下）0.169Mpa
取转油线压力降为0.035Mpa，则
加热炉出口压力=0.169+0.035=0.204Mpa
3.2.5汽化段温度
（1）汽化段中进料的气化率和过汽化度。
去过汽化度为进料的2%（质量分数）或2.03%（体积分数），
要求进料在汽化段中的汽化率为
ef（体积分数）=（13.40%+10%+14.90%+9.57%+2.03%）=49.90%
（2）汽化段油气分压
945.2002kmol/h
508.3307kmol/h
528.882kmol/h
258.7838kmol/h
过汽化油
57.08kmol/h
油气量合计
2298.28kmol/h
其中过汽化油的相对分子质量取300。
还有水蒸气1054.71kmol/h（塔底汽提）。
由此计算得汽化段的油气分压为：
0.169*2298.28/（2298.28+1054.71）=0.116Mpa。
（3）汽化段温度的初步求定
汽化段温度应该是在汽化段油气分压0.116Mpa之下49.90%（体）的温度，为此需要做出在0.116Mpa下原油平衡汽化曲线。
在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油的p—T—e相图的情况下，曲线4可以用以下简化方法求定：
由图2
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