胜利原油常压塔工艺设计.doc

辽宁石油化工大学毕业论文（设计）用纸
胜利原油常压塔蒸馏塔工艺设计
1 文献综述
1.1 概述

1.2常压塔装置的优化改造

1.2.1常压蒸馏装置存在问题
1.2.2常压蒸馏装置的优化改造
1.2.3常压塔的改造

2 设计说明书
本次设计以胜利原油为进料设计常压炉、常压塔及塔盘，下面对设计过程中的一些参数的确定加以说明。
2.1 原油性质及评价
按照关键馏分特性分类方法，胜利原油属于含硫中间基原油，其主要特点是密度较大、胶质沥青质含量大、含硫较多，>325℃馏分含蜡多，凝点高，<325℃馏分含蜡少，凝点低。
2.2 产品性质
（1）胜利原油的直馏汽油馏分含量较少。汽油馏分烷烃含量比大庆原油低，芳烃含量比大庆原油高，辛烷值为47，是催化重整良好原料。
（2）喷气燃料馏分的密度大，结晶点低，可以生产1号喷气燃料。
（3）直馏柴油馏分的柴油指数高、凝点不高，可以生产-20号、-10号、0号柴油和舰艇用柴油。由于含硫及酸值超过标准指标，产品须适当精致。
（4）减压渣油的硫、氮、金属含量高，粘温性质不好，不宜用来生产润滑油。胶质沥青质含量47.3%，可以生产沥青产品。由于残炭值和重金属含量较高，只能少量参入减压润滑油中作为催化裂化原料，最好是先加氢处理后再送去催化裂化。渣油加氢处理投资高，一般多用作延迟焦化的原料。胜利减压渣油由于含硫较高，所得石油焦的品级不高。
2.3 常压塔设计的参数确定
2.3.1 操作压力的确定
确定操作温度和压力条件的主要手段是热平衡和相平衡计算。
原油常压精馏塔的最低操作压力最终是受制约于塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。常压塔顶产品接受罐在1.0—2.5巴的压力操作时，常压塔顶的压力应稍高于产品接受罐的压力。
在确定塔顶产品接受罐成回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流径管线、管件、冷凝冷却设备的压降即可计算得塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换热器壳程的压力降一般约0.2巴，使用空冷器时的压降可能稍低些。国内多数常压塔压力大约 在1.3—1.6巴之间。
塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算得。塔的各部位的操作压力与汽油流径塔盘时所造成的压降有关。本次设计选用浮阀塔板，其压力降为400—650巴。
由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压力降通常为0.34巴，因此，由汽化段的压力即可推出炉出口压力。
2.3.2 操作温度的确定
确定精馏塔的各部位的操作压力后，就可以求出各点的操作温度。气相温度是该处油气分压下的露点温度，而液相温度则是其泡点温度。设计中按塔板上的气、液两相处于平衡状态计算。
（1）汽化段温度
汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度。已知汽化段和炉出口的操作压力而且产品总收率或常压塔拔出率和过汽化度、气提蒸汽量等也已确定，就可以短处汽化段油气分压。于是可以作出进料在常压、在汽化段油气分压下以及炉出口压力下的三条平衡汽化曲线，根据预定的汽化段中的总气化率eF,查得汽化段温度tF。
（2）塔底温度
根据经验原油蒸馏专职的初馏塔、常压塔及减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5－10℃。
（3）侧线温度
严格地说，侧线抽出温度应该是未经汽提的侧线产品在该处的油气分压下的泡点温度。然而往往手头所有的事经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据，为简化起见，通常都是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的泡点温度来计算。
侧线温度的计算主要用猜测法,首先假设侧线温度tm，作适当的隔离体和热平衡，求出回流量，算得油气分压，再求得该油气分压下的泡点温度为tm′。若tm与tm′相近，认为假设正确，否则，从新假设，直到达至要求。
（4）塔顶温度
塔顶温度是塔顶产品在其本身有其分压下的露点温度。原油管压塌顶部凝气量很少，可忽略不计，忽略不凝气之后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出3%可将计算结果乘以0.97作为采用的塔顶温度。
（5）侧线汽提塔底温度
当用水蒸气汽提时，汽提塔塔底温度比侧线抽出温度约低8—10℃。
2.4常压塔设计中的一些经验数据
（1） 汽提蒸汽用量
参考石油炼制工程书中图7-52和7-12，取汽提水蒸汽量,如下表。

表2.1 汽提蒸汽用量
产品
蒸汽用量，%重，对产品
煤油
2-3
轻柴油
2-3
重柴油
2-4
塔底重油
2-4
从节能角度来看，在可能的条件下，倾向于减少汽提蒸汽用量。
（2） 中段循环回流进出口温度差，国内多用80—120℃。
（3） 常压塔顶操作压力1.3—1.6巴之间；通过冷凝器或换热器壳程压降一般约为0.2巴；加热炉出口到精馏塔汽化段的压力降通常为0.34巴。
（4） 生产航煤时，原油的最高加热温度为360—365℃

3　工艺计算及说明
3.1设计数据
3.1.1已知数据
1）原油类型：胜利原油
2）处理量：420万吨/年
3）操作时间：330天/年
4）汽提蒸汽：420℃，0.3MPa（绝压）
3.1.2 原油的实沸点及窄馏分数据
(1)原油实沸点蒸馏数据表3.1　原油实沸点蒸馏数据
序号
沸点范围/℃
占原油重量/%
相对密度（d420）
每馏分
总收率
1
HK~128
2.89
2.89
0.7257
2
128~180
2.94
5.83
0.7783
3
180~210
3.05
8.87
0.8161
4
210~255
3.13
12.00
0.8288
5
255~285
3.15
15.15
0.8300
6
285~305
3.23
18.38
0.8320

续表 3.1
序号
沸点范围/℃
占原油重量/%

相对密度（d420）

每馏分
总收率

7
305~325
3.17
21.53
0.8380
8
325~340
3.21
24.74
0.8538
9
340~371
3.20
27.94
0.8586
10
371~392
3.22
31.16
0.8636
11
392~414
3.25
34.41
0.8739
12
414~430
3.41
37.82
0.8909
13
430~450
3.31
41.13
0.8983
14
450~458
3.30
44.43
0.9000
15
458~470
3.30
47.73
0.9068
16
470~494
3.36
51.09
0.9102
17
＞500
48.91
100

(2)各产品性质数据
表3.2　各产品性质数据
项目
相对密度
d420
恩氏蒸馏/℃
HK
10%
30%
50%
70%
90%
KK
常顶
0.7240
34
58
73
90
101
119
126
常一线
0.8120
132
153
167
176
192
208
220
常二线
0.8350
220
241
256
261
275
288
301
常三线
0.8560
282
313
324
340
345
355
364
常底
0.9200
338

原油相对密度d420＝0.9005
汽提蒸汽温度及压力420℃，0.3 MPa
3.2常压塔工艺计算
3.2.1 体积平均沸点
由公式：tv＝（t10＋t30+t50+t70+t90)/5 ℃得
汽油馏分：tv＝（58+73+90+101+119）/5=88.2℃
煤油馏分：tv＝(153+176+167+192+208)/5=179.2℃
轻柴馏分：tv＝(241+256+261+275+288)/5=264.2℃
重柴馏分：tv＝（313+324+340+345+355）/5=335.4℃
3.2.2 恩氏蒸馏曲线斜率S
由公式：斜率S＝（T90-T10)/(90-10) ℃/% 得
汽油馏分：斜率S＝（119-58）/（90-10）＝0.7625℃/%
煤油馏分：斜率S＝(208-153）/(90-10）＝0.6875℃/%
轻柴馏分：斜率S＝(288-241）/(90-10）＝0.5875℃/%
重柴馏分：斜率S＝（355-313）/（90-10）＝0.525℃/%
3.2.3 立方平均沸点tcu
由图2-9查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的校正值分别为+1.7,+1.1,+1.0,+0.25
汽油馏分: t=88.2+1.7=89.9 ℃
煤油馏分:t=179.2+1.1=180.3℃
轻柴馏分:t=264.2+1.0=265.2 ℃
重柴馏分:t=335.4+0.25=335.65 ℃
3.2.4 中平均沸点tMe
由图2-9查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的校正值分别为+4.4,+3.8,+3.0,+1.0
汽油馏分:t=88.2+4.4=92.6℃
煤油馏分:t=179.2+3.8=183℃
轻柴馏分:t=264.2+3.0=267.2℃
重柴馏分:t=335.4+1.0=336. ℃
3.2.5 质量平均沸点
由图2-9查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的校正值分别为+2.6，+1.6，+0.96,+0.78
汽油馏分:t=88.2+2.6=90.8℃
煤油馏分:t=179.2+1.6=180.8℃
轻柴馏分:t=264.2+0.96=265.16℃
重柴馏分:t=335.4+0.78=336.18℃
3.2.6 分子平均沸点
由图2-9查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的校正值分别为-8.1，-5.9，-4.4，-3.4
汽油馏分:t=88.2-8.1=80.1℃
煤油馏分:t=179.2-5.9=173.3℃
轻柴馏分:t=264.2-4.4=259.8℃
重柴馏分:t=335.4-3.4=332℃

3.2.7 特性因数K
由公式 K＝(1. 216T1/3)/d15.615.6，式中T现一般使用中平均沸点，且T为油品平均沸点的绝对温度（K)
由公式d15.615.6 ＝d420+△t查表2-14可得
汽油馏分：d15.615.6 ＝0.7240+0.0050=0.7290
煤油馏分；d15.615.6 ＝0.8120+0.0045=0.8165
轻柴馏分d15.615.6 ＝0.8350+0.0045=0.8394
重柴馏分：d15.615.6 ＝0.8560+0.0042=0.8602
重油馏分：d15.615.6 ＝0.9200+0.0039=0.9239
由APIo＝141.5/d15.615.6-131.5可得
汽油馏分：APIo＝141.5/0.9290-131.5=62.60, K=1.216×(92.6+273.1)1/3/0.7290=11.9
煤油馏分：APIo＝141.5/0.8165-131.5=41.80, K=1.216×(191.96+273.1)1/3/0.8165=11.44
轻柴馏分： APIo＝141.5/0.8394-131.5=37.07, K=1.216×(273.44+273.1)1/3/0.8394=11.77
重柴馏分;APIo＝141.5/0.8602-131.5=33.00, K=1.216×(337.87+273.1)1/30.8602/=11.96
重油馏分;APIo＝141.5/0.9239-131.5=21.66
3.2.8 相对分子质量
由图2-12查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的相对分子质量分别为
汽油馏分;M=94煤油馏分;M=145轻柴馏分：M=215重柴馏分;M=290
3.2.9 平衡汽化温度
已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-3 汽油馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
34
58
73
90
101
119
126
根据图5-8《石油炼制工艺学》换算50％点温度
恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（101-58）/(70-10)=0.717℃/%
由图查得：平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点=-14.6℃
故 平衡汽化50％点＝90-14.6＝75.4℃
查得平衡汽化曲线各段温差：（由《石油炼制工程》，P206，图7-16查得）
表3-4 平衡汽化曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
平衡汽化温差，℃
0～10％
24
10.2
10％～30％
15
8
30％～50％
17
8
50％～70％
11
5
续表3-4
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
平衡汽化温差，℃
70％～90％
18
7
90％～100％
7
2
由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度
30％＝75.4-8=67.40℃
10％＝67.4-8=59.40℃
0％＝59.40-10.2=49.20℃
70％＝75.4+5=80.4℃
90％＝80.4+7=87.4℃
100％＝87.4+2=89.4℃
煤油馏分:
已知恩氏蒸馏数据如下：

表3-5 煤油馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
132
153
167
176
192
208
220
同前面的步骤：
恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（192-153）/(70-10)=0.65℃/%
同前,查得平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝-4.2
故 平衡汽化50％点＝176-4.2＝171.8℃
查得平衡汽化曲线各段温差：

表3-6 平衡汽化曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
平衡汽化温差，℃
0～10％
19
7.8
10％～30％
16
8.7
30％～50％
9
4.5
50％～70％
16
6.4
70％～90％
16
6.3
90％～100％
18
6.1
由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度
30％＝171.8-4.5=167.3℃
10％＝167.3-8.7=158.6℃
0％＝158.6-7.8=150.8℃
70％＝171.8+6.4=178.2℃
90％＝178.2+6.3=184.5℃
100％＝184.5+6.1=190.6℃
轻柴馏分:
已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-7 轻柴馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
220
241
256
261
275
288
301
换算时,凡恩氏蒸馏温度高出246℃时，考虑到裂化的影响，须用下式进行温度校正：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，℃

校正后的恩氏蒸馏数据为：

表3-8 校正后的恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
220
241
259.1
264.4
279.5
293.8
308.5
同前面的步骤：
恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（279,.5-241）/(70-10)=0.64℃/%
查得 平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝5.0
故 平衡汽化50％点＝264.4+5.0＝269.4℃
① 查得平衡汽化曲线各段温差：

表3-9 平衡汽化曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
平衡汽化温差，℃
0～10％
21
8.7
10％～30％
18.1
11
30％～50％
5.3
2.2
50％～70％
15.1
7
70％～90％
14.3
6.2
90％～100％
14.7
4.3
② 由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度为：
30％＝269.4-2.2=267.2℃
10％＝267.2-11=256.2℃
0％＝256.2-8.7=245.5℃
70％＝269.4+7=276.4℃
90％＝276.4+6.2=282.6℃
100％＝282.6+4.3=286.9℃
重柴馏分:
已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-10 重柴馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
282
313
324
340
345
355
364
校正后的恩氏蒸馏数据为：
表3-11 校正后的恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
287.1
322.5
335.7
356.1
362.7
376.6
389.7
① 同前面的步骤：
恩氏蒸馏10％～70％点斜率＝（362.7-322.5）/(70-10)=0.67℃/%
查得 平衡汽化50％点－恩氏蒸馏50％点＝20
故 平衡汽化50％点＝376.1℃
② 查得平衡汽化曲线各段温差：
表3-12 平衡汽化曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
平衡汽化温差，℃
0～10％
35.4
15.6
10％～30％
13.2
8
30％～50％
21.6
11
50％～70％
6.6
3.3
70％～90％
13.9
3.3
90％～100％
13.1
4
③由50％点及各线段温差推算平衡汽化曲线各点温度为：
30％＝376.1-11=365.1℃
10％＝365.1-8=357.1℃
0％＝357.1-15.6=341.5℃
70％＝376.1+3.3=379.4℃
90％＝379.4+3.3=382.7℃
100％＝382.7+4=386.6℃

3.2.10 真假临界温
由图2-25查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的真假临界温度如下表所示
表3-13 临界温度数据
油品
真临界温度/℃
假临界温度/℃
真临界温度（K）/假临界温度（K）
汽油
269
259
1.0188
煤油
373
365
1.0125
轻柴油
452
445
1.0097
重柴油
518
501
1.0097

3.2.11 临界压力
由图2-28和图2-27查得汽油，煤油，轻柴油，重柴油的真假临界压力如下表所示

表3-14 真假临界压力数据
油品
真临界压力/Mpa
假临界压力/Mpa
汽油
3.89
3.44
煤油
2.98
2.76
轻柴油
2.04
1.91
重柴油
1.62
1.50

3.2.12 焦点温度
由图5-17，根据恩氏斜率和恩氏体积平均沸点可得焦点温度值如下表
表3-15 焦点温度数据
油品
恩氏斜率S
体积平均沸点/℃
焦点温度-假临界温度/℃
焦点温度/℃
汽油
0.7625
88.2
61.5
320,5
煤油
0.6875
179.2
34
399
轻柴油
0.5875
264.2
16.7
461.7
重柴油
0.525
335.4
11.1
512.1
3.2.13 焦点压力
由tv和S10-90%可查《石油炼制工艺学》，图5-18得到
焦点压力-假临界压力,× 0.101MPa

表3-16 焦点压力数据
油品
焦点压力-假临界压力/atm
焦点压力/Mpa
汽油馏分
25.5
6.01
煤油馏分
9.9
3.75
轻柴油馏分
4.6
2.37
重柴油馏分
2.8
1.75

3.2.14 实沸点切割范围
汽油馏分：
用工艺图5-6确定实沸点蒸馏50％点
已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-17 汽油馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
34
58
73
90
101
119
126

由图查得实沸点50％点-恩氏蒸馏50％点＝-3.6℃
则实沸点50％点=90-3.6＝86.4℃
1) 查工艺图表2-2-4得实沸点蒸馏曲线各段温差：

表3-18 实沸点蒸馏曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
实沸点蒸馏温差，℃
50％～70％
11
13
70％～90％
18
24.1
90％～100％
7
8.1
2) 根据实沸点蒸馏50％点，推算得其它实沸点蒸馏点温度
70％＝86.4+13=99.4℃
90％＝99.4+24.1=123.5℃
100％＝123.5+8.1=131.6℃
煤油馏分：
1) 已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-19 煤油馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
132
153
167
176
192
208
220

由图查得实沸点50％-恩氏蒸馏50％点＝-1.1℃
则实沸点50％点=176-1.1=174.9℃
2) 查工艺图表2-2-4得实沸点蒸馏曲线各段温差：

表3-20 实沸点蒸馏曲线各段温差
曲线线段
恩氏蒸馏温差，℃
实沸点蒸馏温差，℃
0～10％
19
34.6
10％～30％
16
27.3
30％～50％
9
16.3
50％～70％
16
23.5
70％～90％
16
22.0
90％～100％
18
20.1
3) 推算得实沸点温度
30％＝174.9-16.3=158.6℃
10％＝158.6-27.3=131.3℃
0％＝131.1-34.6=96.7℃
70％＝174.9+23.5=198.4℃
90％＝198.4+22.0=220.4℃
100％＝220.4+20.1=240.5℃
轻柴馏分
已知恩氏蒸馏数据如下：
表3-21 轻柴馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
220
241
256
261
275
288
301
换算时,凡恩氏蒸馏温度高出246℃时，考虑到裂化的影响，须用下式进行温度校正：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，℃
校正后的恩氏蒸馏数据为：
表3-22 校正后的恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
220
241
259.1
264.4
279.5
293.8
308.5

同上面步骤可以推出各实沸点温度
30％点＝259.4
70％点＝292.4℃
10％点＝227.4℃
90％点＝311.3℃
0％点＝190.4℃
100％点＝328.3℃
重柴馏分
已知恩氏蒸馏数据如下：

表3-23 重柴馏分恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
282
313
324
340
345
355
364
根据公式lgD＝0.00852t-1.691校正温度大于246℃的值，校正后的恩氏蒸馏数据为：

表3-24 校正后的恩氏蒸馏数据
馏出（体积分数），％
0
10
30
50
70
90
100
温度，℃
287.1
322.5
335.7
356.1
362.7
376.6
389.7
同上面步骤可以推出各实沸点温度
30％点＝334.2℃
70％点＝377.5℃
10％点＝311.2℃
90％点＝395.5℃
0％点＝257.2℃
100％点＝409.5℃

3.2.15 实沸点切割温度
当产品方案已经确定，同时具备产品的馏分组成和原油的实沸点蒸馏曲线时，可以根据各产品的恩氏蒸馏数据换算得到它们的实沸点蒸馏0％点和100％点，相邻两个产品是互相重叠的，即实沸点蒸馏（t0H-t100L）是负值，通常相邻两个产品的实沸点切割温度就在这个重叠值的一半之处，因此可取t0H和t100L之间的中点温度作为这两个馏分的切割温度。

①汽油馏分
已知t0H＝96.7℃ t100L＝131.6℃
得切割温度为: （96.7+131.6）/2＝114.15℃
②煤油馏分
已知t0H＝190.4℃ t100L＝240.5℃
得切割温度为: （190.4+240.5）/2＝215.45℃
③轻柴馏分
已知t0H＝257.2℃ t100L＝328.3℃
得切割温度为: （257.2+328.3)/2＝292.75℃
④重柴馏分
由石油炼制工程P206图6-26查得塔底重油的t0H＝300℃ t100L＝409.5℃
得切割温度为: （300+409.5）/2＝354.75℃
3.2.16 产品性质数据一览表
将上面所算所有数据制表，如下列表19、表20、表21示

表3-25 各产品物性数据
产品
恩氏蒸馏温度/℃
体积平均沸点tv,℃
立方平均沸点tcu,℃
中平均沸点
tme ,℃
0％
10％
30％
50％
70％
90％
100％
汽油馏分
34
58
81
90
101
119
126
88.2
89.9
92.6
煤油馏分
132
153
167
176
192
208
220
179.2
180.3
183
轻柴馏分
220
241
256
261
275
288
301
264.2
265.2
267.2
重柴馏分
282
313
324
340
345
355
364
335.4
335.65
336.4

表3-26 胜利原油常压切割方案
产品
实沸点沸程/℃
实沸点切割温度/℃
收率
体积分数％
质量分数％
汽油
～131.6
114.15
3.5
2.9
煤油
96.7～240.5
215.45
7.2
6.3
轻柴
190.4～328.3
292.75
7.7
6.9
续表3-26
产品
实沸点沸程/℃
实沸点切割温度/℃

收率

质量分数％
体积分数％
重柴
257.2～409.5
354.75
8.4
9.8
重油
300～

73.2
74.1
表3-27 油品的有关性质参数
产品
密度
d420
比重指数（API）
恩氏蒸馏斜率
特性因数（K）
相对分子量
临界温度/℃
真临界压力/MPa
假临界压力/MPa
焦点温度/℃
焦点压力/MPa
汽油馏 分
0.7240
62.60
0.7625
11.9
94
269
3.89
3.44
320.5
6.01
煤油馏分
0.8120
41.80
0.6875
11.44
145
373
2.98
2.76
399
3.75
轻柴馏分
0.8350
37.70
0.5875
11.77
215
452
2.04
1.91
461.7
2.37
重柴馏分
0.8560
33.00
0.525
11.96
290
518
1.62
1.50
512.2
1.78
3.3 产品收率和物料平衡
根据前面所得数据绘制原油的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线

图1 原油的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线
（1）原油的常压下实沸点蒸馏曲线；（2）原油的常压平衡汽化曲线；
（3）炉出口压力下的原油平衡汽化曲线；（4）汽化段油气分压下原油平衡汽化曲线

已知原油d420＝0.9005
开工330天按8000小时计
按实沸点切割温度，可以从原油的实沸点曲线查得各产品收率如下表
由公式：馏分的体积收率＝馏分重量收率×原油d420/馏分d420
所得结果如表3-22所示
表3-28 物料平衡
油 品
产率
处理量或产量
体％
重％
Mt/a

kg/h
kmol/h
原 油
100
100
420

525000

汽 油
3.5
2.9
12.18

15225
162
煤 油
7.2
6.3
26.46

33075
228
轻 柴
7.7
6.9
28,98

36225
169
重 柴
8.4
9.8
41.16

51450
177
重 油
73.2
74.1
311.22

389025

3.4 汽提水蒸汽用量
侧线产品及塔底重油都用过热水蒸汽汽提，使用的是温度420℃，压力2.98atm的过热水蒸汽。

表3-29 汽提水蒸汽用量
油 品
％（重，对油）
千克/时
千摩/时
一线煤油
3
992
55.1
二线轻柴
3
1087
60.4
三线重柴
2.8
1441
80.0
塔底重油
2
7781
432.3
合计

11301
627.8

3.5 塔板型式和塔板数
选用浮阀塔板
参照《石油炼制工程》P239表7-7和表7-8选定塔板数如下：
汽油--煤油段 11层
煤油--轻柴油段 8层
轻柴油--重柴油段 8层
重柴油－-汽化段 5层
塔底汽提段 6层
考虑采用两个中段回流，每个用3层换热塔板，共6层，全塔塔板数总计为44。

汽油15225kg/h
蒸气11301kg/h
塔顶冷回流88772kg/h

煤油汽提蒸汽992kg/h（420℃）
煤油33075kg/h
轻柴油汽提蒸汽1087kg/h（420℃）
轻柴油36225kg/h
重柴油汽提蒸汽1441kg/h（420℃）
重柴油51450kg/h
塔底汽提水蒸汽7781kg/h

2333332

218

220

38

33

39

进料525000kg/h
热量481.32×106kg/h

44

15

12

11

1

90℃

0.157MPa

352℃

345℃

300℃

230℃

150℃

0.162MPa

0.168MPa

0.173MPa

第一中段回流

QC1=13.626×106KJ/h

第二中段回流

QC2=20.439×106KJ/h

塔底重油389025kg/h

3.6 精馏塔计算草图

3.7 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）
取每层浮阀塔板压力降为0.5kPa，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11层）上压力：0.157+11×0.0005＝0.162MPa
二线抽出板（第22层）上压力：0.157+22×0.0005＝0.168MPa
三线抽出板（第33层）上压力：0.157+32×0.0005＝0.173MPa
汽化段压力（第38层下）0.157+37×0.0005＝0.176MPa
取转油线压力降为0.035Mpa，则
加热炉出口压力＝0.176+0.035＝0.211MPa
3.8汽化段温度
3.8.1 汽化段中进料的汽化率与过汽化度
取过汽化度为进料的2％（质量分数）或2.03％（体积分数），即过汽化量为10657kg/h。
要求进料在汽化段中的汽化率eF为：
eF（体积分数）＝3.5％+7.2％+7.7％+8.4+％+2.03％＝28.83％（体）
3.8.2 汽化段油气分压
汽化段中各物料的物流如下：千摩/时
表3-30汽化段中各物料的物流
汽 油
162kmol/h
煤 油
228kmol/h
轻 柴
169kmol/h
重 柴
177kmol/h
过汽化油
10657/300=38kmol/h(过汽化油相对分子量取300)
油气合计
771kmol/h
水蒸汽（塔底汽提）
7781/18≈432.2kmol/h
由此算得汽化段的油气分压为：0.176×771/(771+432.2)=0.113MPa

3.8.3 汽化段温度的初步求定
汽化段温度应该是在汽化段油气在分压0.113Mpa之下汽化28.83％（体积分数）的温度，为此需要作出在0.113MPa下原油平衡汽化曲线求法如下：

由原油常压下的沸点曲线转化为常压下平衡汽化曲线（2），得到两条曲线的交点温度为335℃，利用烃类与石油窄馏分的蒸汽压图将此交点温度转化为0.113MPa下的温度得340℃。从该交点作垂直于横坐标的直线A，在A线上找到得340℃之点，过此点作平行于原油常压平衡汽化曲线运动

（2）的曲线（4），即为原油在0.113MPa下的平衡汽化曲线。
由曲线（4）可以查得，当eF＝28.83％（体）时的温度为352℃，它即为欲求的汽化段温度tf，由tf是由相平衡求得，还需进行核算。
3.8.4 tF的校核
校核的主要目的是看由tF要求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（体积分数）＝28.83％，tF＝352℃时，进料在汽化段中的焓
根据以上公式可计算进料在汽化段中的焓hF值如表25所示

表3-31 进料带入汽化段的热量 QF(P＝0.176MPa，t＝352℃)
油 料
焓KJ/kg