原油蒸馏塔工艺计算.pdf

第四节第四节 原油蒸馏塔工艺计算原油蒸馏塔工艺计算 The process calculation of crude distillation tower 工艺工艺设计：设计：确定工艺参数、设备结构尺寸等。 工艺计算分为工艺计算分为设计计算设计计算和和标定核算标定核算 工艺工艺核算：核算：考察装置或设备的实际操作状况，如处理量、 转化率、产品收率及质量，操作参数是否达到设计要求？ 存在哪些问题等？提出改进措施或指导性建议。 设计计算：设计计算：针对新装置或设备标定核算：标定核算：针对现有装置或设备 工艺计算的类型及含义工艺计算的类型及含义 （1 1）原油性质原油性质：如密度、粘度、如密度、粘度、K K、相对分子质量、相对分子质量M M、含水量、含水量、 TBPTBP蒸馏数据、平衡气化蒸馏数据蒸馏数据、平衡气化蒸馏数据 （2 2）产品产品方案及产品性质方案及产品性质（如（如2020密度、密度、M M、恩氏蒸馏数据、临界参数、焦点参数等）、恩氏蒸馏数据、临界参数、焦点参数等） （3 3）装置）装置处理量处理量（最大（最大/ /最小）最小）及正常及正常生产时间生产时间（按（按1 1年年350350天计，即天计，即84008400小时）小时） （4 4）汽提水蒸气汽提水蒸气的温度、压力的温度、压力 （5 5）同类型生产装置同类型生产装置及生产方案的实际及生产方案的实际操作数据操作数据（便于参考和比较）（便于参考和比较） 原油蒸馏塔工艺设计计算的依据原油蒸馏塔工艺设计计算的依据-基础数据基础数据 （1 1）整理计算原油及产品的）整理计算原油及产品的性质数据性质数据； （2 2）确定）确定产品收率产品收率（切割温度）（切割温度）和和物料平衡物料平衡（可参考同类型装置（相同原油及产品方案）（可参考同类型装置（相同原油及产品方案）； （3 3）选择合适的）选择合适的汽提方式，汽提方式，确定其用量；确定其用量； （4 4）选择合适的）选择合适的塔板型式及塔板数塔板型式及塔板数； （5 5）画出）画出精馏塔草图精馏塔草图，包括进料、侧线及中段回流位置；，包括进料、侧线及中段回流位置； （6 6）确定）确定各部位压力各部位压力和炉出口压力；和炉出口压力； 原油蒸馏塔工艺设计计算的依据原油蒸馏塔工艺设计计算的依据-计算内容和步骤计算内容和步骤 常常 压压 塔塔 计计 算算 草草 图图 （7 7） 确定进料的过气化率确定进料的过气化率( (一般一般2 24wt%)4wt%)及汽化段及汽化段e eF F，计算，计算汽化段温度汽化段温度； （8 8） 确定确定塔底温度塔底温度； （9 9） 假设假设塔顶温度、各侧线抽出温度，作全塔热平衡，合理分配回流热；塔顶温度、各侧线抽出温度，作全塔热平衡，合理分配回流热； （1010）校核校核塔顶温度、各侧线抽出温度，若与假设值不符，应重新假设并计算；塔顶温度、各侧线抽出温度，若与假设值不符，应重新假设并计算； （1111）作作出全塔气液相负荷分布出全塔气液相负荷分布图图； （1212）确定）确定塔径和塔高塔径和塔高； （1313）作）作塔板水力学核算塔板水力学核算。 原油蒸馏塔工艺设计计算的依据原油蒸馏塔工艺设计计算的依据-计算内容和步骤计算内容和步骤 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 一、操作压力的确定一、操作压力的确定以常压塔为例 计算思路计算思路 Pf0.02MPa 塔板压降塔板压降Pf 转油线压降转油线压降Pf 通常约通常约0.034MPa 塔顶产品罐压力塔顶产品罐压力 塔顶压力塔顶压力 各侧线抽出板上压力各侧线抽出板上压力汽化段压力汽化段压力 炉出口压力炉出口压力 由产品罐温度下塔顶产品的泡点压力决定由产品罐温度下塔顶产品的泡点压力决定 二二、操作温度的确定操作温度的确定 主要包括主要包括: 塔顶温度、侧线温度、汽化段温度、塔底温度 基本方法基本方法 塔顶温度：塔顶温度：塔顶产品在油气分压下的塔顶产品在油气分压下的露点温度露点温度（即平衡气化（即平衡气化t t100% 100% ） 侧线温度：侧线温度：侧线产品在油气分压下的侧线产品在油气分压下的泡点温度泡点温度（即平衡气化（即平衡气化t t0% 0%） ） 汽化段温度：汽化段温度：由由P P- -T T- -e e相图确定相图确定 塔底温度：塔底温度：依依经验估算经验估算，一般比汽化段温度低，一般比汽化段温度低5 51010。 1、汽化段温度汽化段温度tF 汽化段即指进料段，视为绝热闪蒸过程，汽化段即指进料段，视为绝热闪蒸过程，又称绝热闪蒸温度。又称绝热闪蒸温度。 思路：思路：先先由由P P- -t t- -e e 相图确定，相图确定，后后进行校核。进行校核。 要求：要求：设计的设计的t tF F 既能保证所需的拔出率， 既能保证所需的拔出率，t tF F要求的炉出口温度也不会超限。要求的炉出口温度也不会超限。 条件：条件：已知已知汽化段汽化率汽化段汽化率e eF F及油气分压及油气分压P Po, o,汽化段汽化段， ，由原油由原油P P- -t t- -e e 相图得到相图得到t tF F， ， 当缺乏原油当缺乏原油P P- -t t- -e e 相图时可采用相图时可采用简化方法简化方法得得P Po, o,汽化段汽化段压力下平衡汽化曲线。 压力下平衡汽化曲线。 所需数据：所需数据：原油原油TBPTBP蒸馏数据，蒸馏数据， 原油常压平衡气化数据原油常压平衡气化数据 所需图表所需图表: : “烃类与窄馏分蒸汽压图”，该图可进行不同压力下的沸点换算。烃类与窄馏分蒸汽压图”，该图可进行不同压力下的沸点换算。 t1 t2 常压平衡汽化曲线常压平衡汽化曲线 P P0, 0,汽化段汽化段平衡汽化曲线 平衡汽化曲线 与常压平衡与常压平衡 汽化曲线平行汽化曲线平行 TBP曲线曲线 eF 馏出率馏出率 ，v 馏出温度馏出温度 ， tF 简简 化化 方方 法法 求求 tF 加热炉出口加热炉出口最高允许温度最高允许温度 常压塔常压塔减压塔减压塔 生产航煤生产航煤360360365365 其其它它370 370 润滑油型润滑油型395 395 燃料型燃料型400400420 420 加热炉出口温度一般由以上推荐值选定加热炉出口温度一般由以上推荐值选定 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） )/( )/(进料量 )/(总热量进料在炉出口处携带的 0 kgkJ hkg hkJ h ）（ 进料量 量进料入汽化段处的总热 kgkJ hkg hkJ hF/ )/( )/( 汽化段温度汽化段温度t tF F的校核的校核 校核目的：校核目的：考察由相平衡关系得到的考察由相平衡关系得到的t tF F所要求的炉出口温度是否合理所要求的炉出口温度是否合理? ? 基本方法基本方法: :计算并比较计算并比较炉出口和汽化段处进料的焓值炉出口和汽化段处进料的焓值h h0 0和和h hF F ( (若忽略转油线热损失，则若忽略转油线热损失，则h h0 0 = h = hF F， 实际上实际上h h0 0 h hF F) ) 进料在炉出口焓值进料在炉出口焓值h h0 0和汽化段焓值和汽化段焓值h hF F的的比较：比较： 若若h h0 0略略hhF F 则所设计的 则所设计的t tF F合适，合适，既能保证所需拔出率，炉出口温度也不超限。既能保证所需拔出率，炉出口温度也不超限。 若若h h0 0远远 h hF F，则进料在汽化段的汽化率仍有提高的空间；，则进料在汽化段的汽化率仍有提高的空间； 若若h h0 0< h< hF F，有，有两种情况两种情况： 炉出口温度炉出口温度还可提高，则还可提高，则调整调整t t炉出口 炉出口； ； 炉出口温度炉出口温度已受限，则已受限，则调整汽提蒸汽量或过汽化率，通过降低汽化段油气调整汽提蒸汽量或过汽化率，通过降低汽化段油气 分压，保证汽化段的汽化率。分压，保证汽化段的汽化率。 汽化段温度汽化段温度t tF F的校核的校核 2、侧线温度和塔顶温度的确定侧线温度和塔顶温度的确定 设计计算与工艺核算设计计算与工艺核算有区别有区别 设计时，设计时，温度为温度为未知，校核未知，校核假设值。假设值。 核算时，核算时，温度为温度为已知，考察已知，考察操作值。操作值。 关键问题：关键问题：确定各侧线抽出板及塔顶的油气分压确定各侧线抽出板及塔顶的油气分压 对设计而言对设计而言: : 先假设先假设所有温度进行热平计算，所有温度进行热平计算，后校核。后校核。 侧线温度校核的基本方法侧线温度校核的基本方法 从最低侧线温度从最低侧线温度自下而上自下而上开始校核开始校核 比较二者是否接近？比较二者是否接近？ 一般工程允许一般工程允许5%， 否则，重设所有温度否则，重设所有温度 重新进行热平计算。重新进行热平计算。 假设所求侧线温度假设所求侧线温度t t内回流量内回流量nL（即抽出板液相负荷L） 计算内回流蒸汽分压计算内回流蒸汽分压 视为侧线产品蒸汽分压视为侧线产品蒸汽分压P P0 0 求得求得P P0 0下平衡气化下平衡气化EFVEFV数据数据 t t0% 0%，EFV EFV 选隔离体系做热平计算选隔离体系做热平计算 塔顶温度校核的基本方法塔顶温度校核的基本方法 ） 不凝气冷回流汽油 冷回流汽油 塔顶塔顶 nnnn nn PP S ( ,0 由塔顶温度查水的饱和蒸汽压力由塔顶温度查水的饱和蒸汽压力P P0 0s s，要求水蒸汽分压要求水蒸汽分压P Ps s< P t ts s 先计算塔顶油气分压先计算塔顶油气分压P P0 0 求得求得P P0 0下平衡气化下平衡气化EFVEFV数据数据 t t100%,EFV 100%,EFV 是否与假设值接近？是否与假设值接近？ yesyes，则考察水蒸气是否会冷凝？有，则考察水蒸气是否会冷凝？有2 2种方法种方法 NoNo，则重设所有温度，重新进行热平计算。，则重设所有温度，重新进行热平计算。 因量少，常忽略此项导致结果偏高 约3%,故校核后得到的温度,应乘以 系数0.97。 三、汽提水蒸汽用量三、汽提水蒸汽用量 汽提的汽提的种类及目的种类及目的 侧线侧线汽提：汽提：脱除其中的低沸组分，使油品闪点合格，改善产品质量及塔的分馏精确度。脱除其中的低沸组分，使油品闪点合格，改善产品质量及塔的分馏精确度。 常压塔底常压塔底汽提：汽提：代替再沸器，降低气化段油气分压，减少塔底重油中代替再沸器，降低气化段油气分压，减少塔底重油中<350<350轻馏分含量，轻馏分含量， 提高轻质油品收率，减轻减压塔负荷提高轻质油品收率，减轻减压塔负荷。 减压塔底减压塔底汽提汽提: : 代替再沸器，降低汽化段油气分压，提高减压塔拔出率。代替再沸器，降低汽化段油气分压，提高减压塔拔出率。 三、汽提水蒸汽用量三、汽提水蒸汽用量 汽提水蒸气用量汽提水蒸气用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，与需要提馏出来的轻组分含量有关， 在设计计算中，在设计计算中，通常是参考通常是参考 经验值（下表）经验值（下表）选择汽提水蒸气用量，并通过实际生产情况的考察予以调整。选择汽提水蒸气用量，并通过实际生产情况的考察予以调整。 蒸馏塔蒸馏塔产产品品水蒸气用量（对产品），水蒸气用量（对产品），wt%wt% 常压塔常压塔 煤煤油油 轻柴油轻柴油 重柴油重柴油 塔底重油塔底重油 2 23 3 2 23 3 2 24 4 2 24 4 减压塔减压塔 中、重润滑油中、重润滑油 残渣润滑油残渣润滑油 塔底渣油塔底渣油 2 24 4 2 24 4 2 24 4 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 学习要求学习要求 熟练掌握计算步骤和计算方法熟练掌握计算步骤和计算方法 学会分析计算结果的合理性学会分析计算结果的合理性 小小 结结 工艺计算的类型工艺计算的类型 原油蒸馏塔设计计算的准备工作、内容、步骤及方法原油蒸馏塔设计计算的准备工作、内容、步骤及方法 以常压塔为例，学习了各部位操作压力、操作温度的确定方法以常压塔为例，学习了各部位操作压力、操作温度的确定方法