第六节原油蒸馏工艺计算
对于高等职业技术院校的学生，原则上是不要求完全掌握工艺方面的计算过程的。但对于炼油技术专业学生，蒸馏装置是最重要和最基础的一个装置，毕业设计一般多选择蒸馏装置的设计，而学生手头拥有的工具书有限，所以在这里将原油蒸馏工艺计算做一个比较详细的说明。
八：砍了
石油蒸馏工艺计算一般包括两种情形：蒸馏塔工艺设计计算和蒸馏塔的工艺核算。
蒸馏塔工艺设计计算是根据油品性质数据以及工艺要求，设计一个合适的蒸馏塔，并确定有关操作参数，为装置建设设计提供依据。
蒸馏塔的工艺核算是对已有装置的蒸馏塔，根据其塔结构、操作参数和油品性质等数据，核算现有设备是否符合生产要求，为蒸馏塔的操作、改造提供依据。
设计计算和核算的原理、方法和设计的基本一致，只是在步骤上略有差异。这里就（本文主要以）设计计算为例来进行说明。
一、原油分馏塔工艺计算所需的基础数据和设计计算步骤
1. 计算所需基础数据
设计资料是一切设计工作的基础，没有必要的设计资料，设计工作就难于进行。通常一个化工项目的设计或是采用现成的生产实践数据，或是采用科学试验数据，同时还涉及大量的技术资料。因此，设计人员接受设计任务后首先进行的准备工作就是设计基础资料的搜集。设计基础资料搜集得愈全面、愈完整、愈合适，设计就愈能符合生产规律，愈能取得预期的设计效果。
要进行原油分馏塔的计算，必须首先收集整理好以下一些数据：
1）原料油性质，其中主要包括实沸点蒸馏数据、密度、特性因数、平均相对分子量、含水量、粘度和平衡汽化数据等。
2）原料油处理量，包括最大和最小可能的处理量。
3）根据正常生产和检修情况确定的年开工天数。
4）产品方案及产品性质。
5）汽提水蒸气的温度和压力。
上述基本数据通常由设计任务书给定。
此外，应尽可能收集同类型生产装置和生产方案的实际操作数据以资参考。
2. 设计计算步骤
1）根据原料油类型及国家对产品的需要决定产品方案。
2）列出（有的须通过计算求得）有关各油品的性质。根据原料油性质及产品方案确定产品的收率，作出物料平衡。
3）决定汽提方式，并确定汽提蒸汽用量。
4）选择塔板的型式，并按经验数据定出各塔段的塔板数。
2）画出精馏塔的草图，其中包括进料及抽出侧线的位置、中段回流位置等。
6）确定塔内各部位的压力和加热炉出口压力。
7）决定进料过汽化度，计算汽化段温度。
8）确定塔底温度。
9）假设塔顶及各侧线抽出温度，作全塔热平衡，算出全塔回流热，选定回流方式及中段回流的数量和位置，并合理分配回流热。
10）校核各侧线及塔顶温度，若与假设值不符合，应重新假设和计算。
11）作出全塔气、液相负荷分布图，并将上述工艺计算结果填在草图上。
12）计算塔径和塔高。
13）作塔板水力学核算。
14）设计结果分析与结论。
具体进行设计计算时，要按照上面给出的步骤，灵活地运用所学的基本知识，完整地完成设计任务。
二、计算参数
参数包括：恩氏体积平均沸点℃、立方平均沸点、中平均沸点、比重指数0API、特性因数K、相对分子质量、平衡汽化温度、临界温度、临界压力、焦点压力、焦点温度、实沸点切割范围等，可以根据已获得的基本数据（主要是基础评价数据）逐项算出，并将结果列于下表。
表2.6.1 油品的计算参数表
*如油品太重，不能从立方平均沸点数据换算，可让实验室提供。
也可以自己设计简单表格，将计算结果填入。
三、物料平衡计算
蒸馏塔的物料平衡是计算设计蒸馏塔尺寸、操作条件以及决定相关的设备工艺条件的主要依据，是分析生产、找出生产中存在问题的重要手段之一。
原油蒸馏塔的物料平衡，可分为全塔和局部物料平衡。全塔的物料平衡如图2.6.1所示。
图2.6.1 蒸馏塔物料平衡图图2.6.2 蒸馏塔热平衡隔离系统图蒸馏塔的物料平衡计算首先要画好草图，然后取好要求确定物料平衡部位的隔离系统，如图2.6.1 中的虚线为计算全塔物料平衡时的隔离系统。另外，计算前还应确定计算基准，常以每小时的流量作为基准。图中的塔顶回流和汽提塔汽提出的油蒸气属于塔内部循环，其流量大小不计入物料平衡内。最后，可列出物料平衡计算式或列表。
根据物料平衡，总进料量等于总出料，即入方＝出方，故：
G＋G BW十C B1＋G B2＝G D＋G1＋G2＋G W＋G BD
1. 进入隔离系统物料（入方）
式中 G一原油进塔量，kg／h；
G BW一塔底汽提水蒸气量，kg／h；
G B1一第一侧线汽提水蒸气量。kg／h；、
G B2一第二侧线汽提水蒸气量，kg/h。
2. 离开隔离系统物料（出方）
式中 GD一塔顶产品量，kg/h；
G1一第一侧线产品量，kg/h；
G2一第二侧线产品量，kg／h；
G W一塔底产品量，kg/h；
G BD一塔顶冷凝水，kg／h。
蒸馏塔的局部物料平衡也可按以上同样方法求定。
计算数据列于下表。
表2.6.2 物料平衡表
四、全塔热平衡计算
热量平衡也是确定设备工艺条件和工艺尺寸所必须进行的计算内容，同时还是分析生产的重要依据。蒸馏塔的热量平衡，分为全塔热平衡和局部平衡。下面以全塔热平衡为例，介绍确定热平衡的方法。原油蒸馏塔全塔热平衡如图2.6.2所示。
热平衡计算步骤与物料平衡计算步骤基本相同。首先画出草图，其次取好隔离体系，在草图上标出进、出口物料量、温度、压力等已知或未知条件，最后建立热平衡方程式（或列表）。
1. 入塔热量
Q入＝Geh V tG+G（l－e）h tG L＋G BD h tB V＋G R h tR L
式中 Q入——进入蒸馏塔的总热量，kJ/h；
G——原油进塔量，kg/h；
G BD——进入蒸馏塔的水蒸气量，kg／h；
e——原油在进料处的汽化率；
G R——塔顶回流量，kg/h；
t G——原油进料塔温度，℃；
t B——水蒸气的温度，℃；
h tG V——进塔原油中气相的热焓，kJ／kg；
h tG V——进塔原油中液相的热焓，kJ／kg；
h tB V——水蒸气的热焓，kJ／kg；
h tR L——冷回流的热焓，kJ／kg。
2. 出塔热量
G出＝G D h tD V+G R h tD V+G1h t1L+G2h t2L +G W h tW L+G BD h tD
式中Q出——出蒸馏塔的总热量，kg／h；
G D——塔顶汽油量，kg／h
G1——一侧线产品量，kg／h；
C2——二侧线产品量，kg／h；
G W——塔底产品量，kg/h；
t D——汽油馏出温度，℃；
t1——一侧线的温度，℃；
t2——二侧线的温度，℃；
t W——塔底油温度，℃。
h V tD——塔顶汽油的气相热焓，kJ／kg，；
h L t1——一侧线油的液相热焓，kJ／kg；
h t L2——二测线油的液相热焓，kJ／k；
h V tW——塔底油的液相热焓，kJ／kg；
h V tD——塔顶水蒸气的热焓，kJ／kg。
若不考虑塔的散热损失，则Q入＝Q出，整理后得：
「Geh tG V＋G（1－e）h L tG＋G BD h tB V」－（G D h tD V＋G1h t1L十G2h t2V＋ G W h tW L + G BD h tD L）＝G R（h tD V－h tR L）
式中G R（h tD V－h tR L）为全塔剩余的热量，也就是回流应取走总的热量，即全塔回流热。回流热分配大致按以下比例：塔顶回流取热为 40％－50％（包括顶循环回流），中段循环回流取热为 50％－60％，各厂根据实际情况决定。
五、原油分馏塔的主要工艺条件的确定
1. 经验塔板数
石油的组成相当复杂，目前还不能用分析法计算塔，一般采用生产中可行的经验数据，表2.6.3是国内外常压塔板数参考值。
①
②也可用填料代替。
2. 汽提水蒸气用量
石油精馏塔的汽提蒸汽一般都是用温度为400－450℃的过热水蒸气（压力约为0.3MPa），用过热蒸气的主要原因是防止冷凝水带入塔内。侧线产品汽提的目的主要是驱除其中的低沸组分，从而提高产品的闪点和改善分馏精确度；常压塔底汽提主要是为了降低塔底重油中350℃以前馏分的含量，以提高直馏轻质油品的收率，同时也减轻了减压塔的负荷，减压塔底汽提的目的则主要是降低汽化段的油气分压，从而在所能达到的最高温度和真空度之下尽量提高减压塔的拔出率。
汽提蒸汽的用量与需要提馏出来的轻组分含量有关，在设计计算中可以参考表2.6.4所列的经验数据选择汽提蒸汽的用量。
由于原料不同，操作情况多变，适宜的汽提蒸汽用量还应当通过实际生产情况的考察来调整。近年来，由于对节能问题的重视，在可能的条件下，倾向于减少汽提蒸汽的用量。
3. 过汽化油量
当原料油是以部分汽化状态进入塔内，而气体部分的量仅等于塔顶及各侧线产品的量时，最低一侧线至汽化段间的塔板将产生“干板”现象即塔板上无液相回流，从而使此塔板失去精馏作用。因此，要求进料的汽化量除了包括塔顶和各侧线的产品外，还应有一部分多余的量，这就是过汽化油量。过汽化油量应适当，过小影响分离效果，过大将增加加热炉的负荷，提高汽化段温度，同时也增加了外回流量。表2.6.5为国内某些炼厂的蒸馏塔过汽化油量。
4. 操作压力
原油常压蒸馏塔的最低操作压力最终是受制于塔顶产品接受罐的温度下塔顶产品的泡点压力。常压塔顶产品通常是汽油馏分或重整原料，当用水作为冷却介质时，塔顶产品冷至40C左右，产品接受罐（在不使用二级冷凝冷却流程时也就是回流罐）在0.l～0.25MPa的压力操作时，塔顶产品能基本上全部冷凝，不凝气很少。为了克服塔顶馏出物流经管线和设备的流动阻力，常压塔顶的压力应稍高于产品接受罐的压力，或者说稍高于常压。
在确定塔顶产品接受罐或回流罐的操作压力后，加上塔顶馏出物流经管线、管件和冷凝冷却设备的压降即可计算得到塔顶的操作压力。根据经验，通过冷凝器或换热器壳程（包括连接管线在内）的压降一般约为0.02MPa，使用空冷器时的压降可能稍低些。。国内多数常压塔的塔顶操作压力大约在0.13～0.16 MPa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到。塔的各部位的操作压力与油气流经塔板时所造成的压降有关。油气由下而上流动，故塔内压力由下而上逐渐降低。常压塔采用的各种塔板的压降大致如表2.6.6所示。
由加热炉出口经转油线到精馏塔汽化段的压力降通常为0.034MPa，由精馏塔汽化段的压力即可推算出炉出口压力。
5. 操作温度
确定了精馏塔各部位的操作压力后，就可以求定各点的操作温度。
从理论上说，在稳定操作的情况下，可以将精馏塔内离开任一块塔板或汽化段的气、液两相都看成处于相平衡状态。因此，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。虽然在实际中由于塔板上的气、液两相常常未能完全达到相平衡状态而使实际的气相温度稍偏高或液相的温度
稍偏低，但是在设计计算中都是按上述的理论假设来计算各点的温度。
上述的计算方法中要计算油气分压时必须知道该处的回流量。因此，求定各点的温度时需要综合运用热平衡和相平衡两个工具，用试差计算的方法。计算时，先假设某处温度为t，作热平衡以求得该处的回流量和油气分压，再利用相平衡关系一平衡汽化曲线，求得相应的温度t′（泡点、露点或一定汽化率的温度）。t与t′的误差应小于1％，否则须另设温度t，重新计算直至达到要求的精度为止。
为了减小猜算的工作量，应尽可能地参照炼油厂同类设备的操作数据来假设各点的温度值。如果缺乏可靠的经验数据，或为作方案比较而只须作粗略的热平衡时，可以根据以下经验来假设温度的初值：①在塔内有水蒸气存在的情况下，常压塔顶汽油蒸气的温度可以大致定为该油品的恩氏蒸馏60％点温度；②当全塔汽提水蒸气用量不超过进料量的12％时，侧线抽出板温度大致相当于该油品的恩氏蒸馏5％点温度。
下面分别讨论求定各点温度的方法。
图2.6.3进料的平衡汽化曲线
1——常压下的平衡汽化曲线；2——汽化段油气分压下的平衡汽化曲线
3——炉出口压力下的平衡汽化曲线
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、汽提蒸气量等也已确定，就可以算出汽化段的油气分压；进而可以作出进料（在常压塔的情况下即为原油）在常压下、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，如图2.6.3。根据预定的汽化段中的总汽化率e F，由该图查得汽化段温度t F，由 e F和t F可算出汽化段内进料的焓值。
在汽化段内发生的是绝热闪蒸过程。如果忽略转油线的热损失，则加热炉出口处进料的焓h0应等于汽化段内进料的焓h F。加热炉出口温度t0必定高于汽化段温度t F，而炉出口处汽化率e0则必然低于
e F。
前已提及，为了防止进料中不安定组分在高温下发生显著的化学反应，进料被加热的最高温度（即加热炉出口温度）应有所限制。因此，如果由前面求得的t F、e F推算出的t0超出允许的最高加热温度，则应对所规定的操作条件进行适当的调整。
生产航空煤油（喷气燃料）时，原油的最高加热温度一般为 360～365 ℃，而在生产一般石油产品时则可放宽至约 370℃。在设计计算时可以根据此要求选择一个合适的炉出口温度t0，并在图4—5—3上查得炉出口的汽化率e0，从而求出炉出口处油料的焓值h0。考虑到转油线上的热损失，此h0值
应稍大于由汽化段的t F、e F推算出的h F值。如果h0值高出h F值甚多。说明进料在塔内的汽化率还可以提高；反之，若h0值低于h F值而炉出口温度又不允许再提高，则可以调整汽提水蒸气量或过汽化度使汽化段的油气分压适当降低以保证所要求的拔出率。
2）塔底温度
进料在汽化段闪蒸形成的液相部分，汇同精馏段流下的液相回流（相当于过汽化部分），向下流至汽提段。塔底通入过热水蒸气逆流而上与油料接触，不断地将油料中的轻馏分汽提出去。轻馏分汽化需要的热量一部分由过热水蒸气供给，一部分由液相油料本身的显热提供。由于过热水蒸气提供的热量有限，加之又有散热损失。因此油料的温度由上而下逐板下降，塔底温度比汽化段温度低不少。虽然文献资料中有关于计算塔底温度方法的介绍，但计算值与实际情况往往有较大的出入，所以一般均采用经验数据。原油蒸馏装置的初馏塔、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。它比汽提后的产品在同样条件下的泡点温度略低一点。然而往往能够得到的是经汽提后的侧线产品的平衡汽化数据。考虑到在同样条件下汽提前后的侧线产品的泡点温度相差不多，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。
侧线温度的计算要用猜算法。先假设侧线温度t m，作适当的隔离体系及热平衡。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t m′。t m′应与假设的t m相符，否则重新假设t m′，直至达到要求的精度为止。这里要说明两点：
①计算侧线温度时，最好从最低的侧线开始，这样计算比较方便。因为进料段和塔底温度可以先行确定，则自下而上作隔离体和热平衡时，每次只有一个侧线温度是未知数。
②为了计算油气分压，须分析一下侧线抽出板上气相的组成情况。该气相是由下列物料构成的：通过该层塔板上升的塔顶产品和该侧线上方所有侧线产品的蒸气，还有在该层抽出板上汽化的内回流蒸气以及汽提水蒸汽。可以认为内回流的组成与该塔板抽出的侧线产品组成基本相同，因此，所谓的侧线产品的油气分压即是指该处内回流蒸气的分压。国内一般采用以下的方法：一方面把除回流蒸气以外的所有油气都看作和水蒸气一样的起着降低分压的作用，另一方面按汽提后侧线产品的平衡汽化数据来计算泡点温度。
4）塔顶温度
塔顶温度是塔顶产品在其本身油气分压下的露点温度。塔顶馏出物包括塔顶产品、塔顶回流（其组成与塔顶产品相同）蒸气、不凝气（气体烃）和水蒸汽。塔顶回流量须通过假设塔顶温度作全塔热平衡才能求定。算出油气分压后，求出塔顶产品在此油气分压下的露点温度，以此校核所假设的塔顶温度。
原油初馏塔和常压塔的塔顶不凝气量很少，可忽略不计。忽略不凝气以后求得的塔顶温度较实际塔顶温度约高出3％，可将计算所得的塔顶温度乘以系数0.97作为采用的塔顶温度。
在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸汽在塔顶是否会冷凝。若水蒸汽的分压高于塔顶温度下水的饱和蒸气压，则水蒸汽就会冷凝。遇到此情况时应考虑减少水蒸汽用量或降低塔的
操作压力，重新进行全部计算。对于一般的原油常压精馏塔，只要汽提水蒸气用量不是过大，则只有当塔顶温度约低于90℃时才会出现水蒸气冷凝的可能性。
5）侧线汽提塔塔底温度
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℃，有的也可能低得更多些。当需要严格计算时，可以根据汽提出的轻组分的量通过热平衡计算求取。
当用再沸提馏时，其温度为该处压力下侧线产品的泡点温度，此温度有时可高出该侧线抽出板温度十几摄氏度。
六、原油常压分馏塔工艺计算案例
以胜利原油为原料，设计一套处理量为250×104t（年开工日按 33O天计算）的常减压蒸馏装置。该装置的常压蒸馏生产汽油，煤油、轻柴油、重柴油和重油，产品规格如表2.6.7。原油的实沸点蒸馏数据及平衡汽化数据由实验室提供，见图2.6.4。
根据上述条件设计原油常压分馏塔。
工艺设计计算过程及结果如下：
1. 原油切割方案
根据设计任务书及原油、产品性质数据，确定切割方案，见表2.6.8。
表 2.6.7 产品部分规格
表 2.6.8 胜利原油常压切割方案
图2.6.4 原油的实沸点蒸馏曲线与平衡汽化曲线
l一原油常压下实沸点蒸馏曲线；2—原油常压平衡汽化曲线；
3—炉出口压力下原油的平衡汽化曲线； 4—汽化段油气分压下原油的平衡汽化曲线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馏程即0点和100％点，例如在本例中已列于表2.6.8。相邻两个产品是互相重叠的，即实沸点蒸馏（t H0-t1L00）是负值。实沸点切割温度一般就在这个重叠值的一半之处，即：切割点＝(t0H+t L100)/2。
按照切割温度，可以从原油的实沸点曲线查出各产品的收率。
2. 物料平衡
由年开工天数及各产品的收率，即可作出常压塔的物料平衡，如表2.6.9。表中的物料平衡忽略了损失（气体十损失），实际生产中常压塔的损失约占原油的0.5％。
表2.6.9 物料平衡（按330d/a）
3. 产品的有关性质参数
以汽油为例列出详细的计算、换算过程，其他产品仅将计算、换算结果列于表2.6.10中。
表2.6.10 计算结果汇总
计算时，所用到的恩氏蒸馏温度未作裂化校正，工程计算允许这样。 1）体积平均沸点℃
5.945
126
109968160=++++=
体t ℃
2）恩氏蒸馏90％～10％斜率
90%～10%斜率＝
10
9060
126--＝0.825(℃/%)
3）立方平均沸点
由图查得校正值为-2.5℃ t 立＝94.5-2.5＝92℃ 4）中平均沸点
由图查得校正值为-5℃ t 中＝94.5-5＝89.5℃ 5）比重指数0API
由汽油密度查表 0
API ＝68.1 6）特性因数K
由图查得 K ＝12.27 7）相对分子质量
由图查得 M ＝95 8）平衡汽化温度
由图求得汽油平衡汽化100％温度为108.9℃。
恩氏蒸馏／％（体） 10 30 50 70 90 100 馏出温度／℃ 60 81 96 109 126 141 思氏蒸馏温差／℃ 21 15 13 17 15 平衡汽化温差/ ℃ 5.6 7.3 4.5 平衡汽化50％温度/℃ 96-4.5＝91.5℃
平衡汽化温度／℃ 91.5 97.1 104.4 108.9 9）临界温度
由图查得 临界温度＝173＋94.5＝267.5℃ 10）临界压力
由图查得 临界压力＝3.27MPa 11）焦点压力
由图查得焦点压力＝57.9MPa
12）焦点温度
由图查得焦点温度＝61＋267.5＝328.5℃
13）实沸点切割范围
由图查得：
思氏蒸馏／％（体） 50 70 90 100
馏出温度／℃ 96 109 126 141
恩氏蒸馏温差／℃ 13 17 15
实沸点温差／℃ 9 22 16.5
实沸点50％点温度／℃ 96＋0.2＝96.2
实沸点温度／℃ 96.2 115.2 137.2 153.7
塔顶汽油产品，只需查出它的实沸点100％点温度；塔底重油只需查出它的实沸点0％点温度，但塔底重油很重，缺乏常压恩氏蒸馏数据时，可由实验室直接提供该点温度；其他各侧线产品均应求0％及100％点的实沸点温度，即可决定产品切割方案中有关数据，详见表2.6.8。
4. 汽提蒸汽用量
侧线产品及塔底重油均采用温度为420℃、压力为0.3MPa的过热水蒸气汽提，参考表2.6.4取汽提蒸汽量如表2.6.11。
表2.6.11汽提蒸汽用量
5. 塔板形式和塔板数
选用浮阀塔板。
参照表2.6.3选定塔板数如下：
汽油一煤油段9层（考虑一线生产航煤）
煤油一轻柴油段6层
轻柴油一重柴油段6层
重柴油一汽化段3层
塔底汽提段4层
考虑采用两个中段回流，每个中段循环回流用3层换热塔板，共6层。全塔塔板数总计为34层。
6. 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0.0lMPa，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(4mmHg)，则推算得常压塔各关键部位的压力如下（单位为MPa）：塔顶压力0.157 MPa
一线抽出扳（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）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
7. 精馏塔计算草图
将塔体、塔板、进料及产品进出口、中段循环回流位置、汽提返塔位置、塔底汽提点等会成草图，如图2.6.5。以后的计算结果如操作条件和物料流量等可以陆续填入图中。这样由计算草图可使设计计算对象一目了然，便于分析计算结果的规律性，避免漏算重算，容易发现错误，因而是很有用的。
8. 汽化段温度
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）
要求进料在汽化段中的汽化率e f为：
e f（体积分数）＝（4.3％＋7.2％十7.2％十9.8％＋2.03％）＝30.53％
图2.6.5 常压塔的计算草图
2）汽化段油气分压
汽化段中各物料的流量如下：
汽油117kmol/h 重柴油105kmol/h
煤油139kmol/h 过汽化油21kmol/h
轻柴油l00kmol/h 油汽量合计482kmol/h
其中过汽化油的相对分子质量取300，水蒸气取257kmol／h（塔底汽提）.
由此计算得汽化段的油气分压为： 0.172 × 482／（482＋257）＝0.112MPa
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0.112MPa之下汽化 30.53％（体积分数）的温度，为此需要作出在 0.112MPa下原油平衡汽化曲线。见图2.6.4中的曲线4。
在不具备原油的临界参数和焦点参数而无法作出原油p－T－e相图的情况下，曲线4可用以下的简
化法求定：由图2.6.4 可得到原油在常压下的实沸点曲线与平衡汽化曲线的交点为291℃。利用第三章中的烃类与石油窄馏分的蒸气压图，将此交点温度291℃换算为0.112MPa的温度299℃。从该交点作垂直于横坐标的直线 A，在 A线上找得 299℃之点，过此点作平行于原油常压平衡汽化曲线 2的曲线 4，即为原油在 0.112MPa下的平衡汽化曲线。
由曲线 4可以查得当e f；为 30.53％（体积分数）时的温度为 353.5℃，此即欲求的汽化段温度t F。此t F是由相平衡关系求得，还需对它进行校核。
4）t F的校核
核核的主要目的是看由t F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。
当汽化率即e F（体积分数）＝30.53％，t F＝353.3℃时，进料在汽化段中的焓h F计算如表2.6.12。表中各物料的焓值求法是用“原油及其馏分的焓图”求得（参考《化工工艺计算图表集》）。
再求出原油在加热炉出口条件下的焓h0。则按前述方法作出原油在炉出口压力 0.207MPa之下的平衡汽化曲线（图2.6.4中的曲线3）。这里忽略了原油中所含的水分，若原油含水，则应当作炉出口处油气分压下的平衡汽化曲线。因考虑到生产航空煤油，限定炉出口温度不超过360℃。由曲线3可读出在360℃时的汽化率e0为25.5％（体积分数）。显然e0＜e F，即在炉出口条件下，过汽化油和部分重柴油处于液相。据此可算出进料在炉出口条件下的焓值h0，见表2.6.13。
表2.6.12 进料带入汽化段的热量（p＝0.172MPa t＝353.5℃）
所以h F＝301.62×106/315700＝955.4（kJ／kg）
表2.6.13 进料在炉出口处携带的热量（p＝0.207MPa ，t＝360℃）
所以 h0＝305.21×106／315700＝966.77（kJ／kg）
校核结果表明h0略高于h F，所以在设计的汽化段温度353.5℃之下，既能保证所需的拔出率（体积分数 30.53％），炉出口温度也不致于超过允许限度。
9. 塔底温度
取塔底温度比汽化段温度低7℃，即
353.35－7＝346.5℃
10. 塔顶及侧线温度的假设与回流热分配
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 107℃轻柴油抽出层温度256℃
煤油抽出层温度180℃重柴油抽出层温度315℃2）全塔回流热
按上述假设的温度条件作全塔热平衡，见表2.6.14。
全塔回流热Q＝（324.05-271.87）×106＝52.38 ×106（kJ／h）
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油侧线之间（第11～13层），第二个位于轻柴油侧线与重柴油侧线之间（第20—22层）。
表 2.6.14 全塔热平衡
回流热分配如下：
塔顶回流取热50％ Q0＝26.19×106（kJ／h）
一中回流取热20％ Q C1＝10.48×106（kJ／h）
二中回流取热30％ Q C2＝15.71×106（kJ／h）
11. 侧线及塔顶温度的校核
校核应自下而上进行。
图2.6.6 重柴油抽出板以下塔段热平衡
1）重柴油抽出板（第27层）温度
按图2.6.6中的隔离体系Ⅰ作第27层以下塔段的热平衡，见表2.6.15。
由热平衡得：
316.96×106+795L＝293.68×106+1026L
所以，内回流L＝100780（kg／h）
或 100780／282＝357（kmol／h）
重柴油抽出板上方气相总量为:
117+139+100+357+257＝970 (kmol／h）
重柴油蒸气(即内回流）分压为: 0.17×357／970＝0.0626(MPa）
由重柴油常压恩氏蒸馏数据换算0.0626MPa下平衡汽化0%点温度。可以用本节的图:图2.6.17和图2.6.18先换算得常压下平衡汽化数据，再用图2.6.28换算成0.0626MPa下的平衡汽化数据。其结果如下：
恩氏蒸馏/％（体） 0 10 30 50
馏出温度／℃ 289 316 328 341
恩氏蒸馏温差／℃ 27 12 13
平衡汽化温差／℃ 9.5 6.4 6.6
平衡汽化温度／℃ 336.5 346 352.4 359
0.0133MPa平衡汽化温度／℃ 177.5 187 193.4 200
0.0626MPa平衡汽化温度/℃ 315.5 325 331.4 328
表 2.6.15 第27层以下塔段热平衡
由上求得的在0.0626MPa下重柴油的泡点温度为315.5℃与原假设的315℃很接近，可认为原假设温度是正确的。
2）轻柴油抽出板和煤油抽出板温度
校核的方法与核核重柴油抽出板温度的方法相同，可通过作第18层板以下和第9层板以下塔段的热平衡来计算。计算过程从略。计算结果如下：
轻柴油抽出层温度 256℃
煤油抽出层温度 181℃
结果与假设值相符，故认为原假设值是正确的。
3）塔顶温度
塔顶冷回流温度60℃，其焓值h L0，t1L为163.3kJ/kg。
塔顶温度t0＝60℃. 回流（汽油）蒸气的焓h L L0，t1＝611 kJ/kg。故塔顶冷回流量为:
L0＝ Q／（h L0V－h L L0，t1）＝26.19×l06／（611－163.3）＝58500 kJ/h 塔顶油气量（汽油+内回流蒸气）为：（58500＋lll00）／95＝733kmol/h
塔顶水蒸气流量为：6763／18＝376 kmol/h
塔顶油气分压为：0.157×733／（733＋376）＝0.1038MPa
塔顶温度应该是汽油在其油气分压下的露点温度。由恩氏蒸馏数据换算得汽油常压露点温度为l08.9℃。已知其焦点温度和压力依次为328.5℃和5.9MPa，据此可在平衡汽化坐标纸上作出汽油平衡汽化l00％点的p－T线如图2.6.7。由该相图可读得油气分压为 0.1038MPa时的露点温度为 110℃。考虑到不凝气的存在，该温度乘以系数0.97，则塔顶温度为：110×0.97＝106.8℃与假设的 107℃很接近，故原假设温度正确。
最后验证一下在塔顶条件下，水蒸气是否会冷凝。
塔顶水蒸气分压为：0.157－0.1038＝0.0532（MPa），相应于此压力的饱和水蒸气温度为83℃，远低于塔顶温度l07℃，故在塔顶，水蒸气处于过热状态，不会冷凝。
12. 全塔气、液负荷分布图
图2.6.7 汽油的露点线相图 图2.6.8 常压塔全塔气、液负荷分布图
1—第一层下；2—煤油抽出板；3—第一中段回流出口 4—轻柴油抽出板；5—第二中段回流出口；6—重柴油抽出板 7—进料；8—气相负荷；9—液相负荷（不包括中段回流）
选择塔内几个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、中段回流进出口处、汽化段及塔底汽提段等， 求出这些部位的气、液相负荷，就可以作出全塔气、液相负荷分布图。图2.6.8 就是通过计算第l 、8、9、10、13、17、18、19、22、26、27、30各层塔板及塔底气提段的气、液负荷绘制而成，此图的横坐标也可以kmol/h 表示。由图可见，第19层塔板以上塔段内的气、液相负荷是比较均匀的。二中段回流抽出板处的气相负荷和液相回流量最大。请注意在此图中，精馏段的液相负荷分布曲线只是指内回流，并未包括中段循环回流量。
如果要使各塔段的负荷更均匀些，可以适当增加塔顶和一中段回流的取热量，减少二中段回流的取热量。不过二中段回流的温度较高，对换热更为有利，从能量回收的角度来看，二中段回流的取热比例稍大些是合理的。这里存在着一次投资与长期操作费用之间的关系如何处理以达到最优方案的问题。从图中还可看出，汽提段的液相负荷很大，气相负荷却很小，所以在塔板选型和设计时要注意。几层中段回流换热板上把循环回流量算在内的液相负荷也是很可观的，比其他的精馏塔板上的液相负荷要高出很多。所以石油精馏塔的精馏段、汽提段和中段回流换热板往往选用不同的塔板型式，塔板结构也有相应的特点。
七、工艺计算在装置设计过程中的作用
工艺计算是工艺设计的核心。下面是工艺设计的全部内容，由此可以看出工艺计算在装置设计过程中的作用。
1. 设计准备
1）熟悉设计任务书 2）了解工艺设计内容 3）搜集设计基础资料
2. 方案设计
方案设计的任务是确定生产方法和生产流程，这是整个工艺设计的基础。 1）确定生产方案
根据掌握的各种资料和有关的理论知识，对不同的生产方法和生产流程进行技术经济比较，着重评价总投资和成本，从而选择一条技术上先进、经济上合理、安全上可靠、三废得到治理的切实可行的工艺路线。
2）设计生产流程
这一步的工作历程更长，从规划轮廓到完善定型，要经过物料衡算、热量衡算、设备设计和车间布置设计等过程。周期长，涉及面广，需要做细致的分析、计算以及比较工作。其中无论采取手工计算法还是现代化计算方法，都需先做出几种流程方案，然后进行计算与比较，再从中选优。由此可以看出流程设计是十分复杂细致而又富于创造性的工作。
3. 工艺计算
工艺计算是工艺设计的核心。它的主要任务是进行物料衡算、热量衡算及设备选型和计算三项计算，并在此基础之上，绘制物料流程图、主要设备总图和必要部件图，以及带控制点工艺流程图。
4. 车间布置设计
是工艺人员的主要设计任务之一，同时也是决定车间面貌的重要设计项目。
它的主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构型式。
车间布置设计是在完成了化工计算并绘制出工艺流程图之后进行的，最后要绘制车间平面布置图和立面布置图。
5. 管路设计
该项设计是在工艺流程设计与车间布置设计都已完成的基础上进行的，是施工图中最主要的设计内容，工作量非常大，
管路设计的任务是确定装置的全部管线、阀件、管件以及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。
6. 提供设计条件
设计条件是各专业进行具体设计工作的依据。为了正确贯彻执行各项方针政策和已定的设计方案、保证设计质量，工艺专业设计人员，在各项工艺设计的基础上，应认真负责地编制各专业的设计条件，并确保其完整性和正确性。
提供设计条件的内容包括总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排水等非工艺专业的设计条件。
7. 编制概算书及设计文件
1）概算书的编制
概算书是在初步设计阶段的工程投资的大概计算，是国家对基本建设单位拨款的依据。概算主要提供了工程建筑、设备及安装工程费用。
通过编制概算可以帮助判断和促进设计的经济合理性，因为经济是否合理是衡量一项工程设计质量的重要标志。
设计中经常进行分析比较的技术经济指标有产品成本、基建投资、劳动生产率、投资回收率、消耗定额、劳动力需要量和工资总额等等。
2）设计文件的编制
初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件。它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据。内容包括设计说明书、附图(流程图、布置图、设备图等)和附表(设备一览表、材料汇总表等)。对设计文件和图纸要进行认真的自校和复校。对文字说明部分，要求做到内容正确、严谨，重点突出、概念清楚、条理性强、完整易懂；对设计图纸则要求消灭错误，整洁清楚，图面安排合理，考虑了施工、安装、生产和维修的需要，能满足工艺生产要求。
以上是工艺设计的大致内容，介绍的顺序也就是一般的工作程序。但在实际设计过程中，内容可以简化，顺序可以变动，这些工作往往是交错进行的。
石油炼化七种工艺流程 从原油到石油要经过多种工艺流程，不同的工艺流程会将同样的原料生产出不同的产品。 从原油到石油的基本途径一般为： ①将原油先按不同产品的沸点要求，分割成不同的直馏馏分油，然后按照产品的质量标准要求，除去这些馏分油中的非理想组分； ②通过化学反应转化，生成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品。 石油炼化常用的工艺流程为常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、溶剂脱沥青、加氢精制、催化重整。 （一）常减压蒸馏 1.原料： 原油等。 2.产品： 2.石脑油、粗柴油（瓦斯油）、渣油、沥青、减一线。 3.基本概念： 常减压蒸馏是常压蒸馏和减压蒸馏的合称，基本属物理过程：原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料。 常减压蒸馏是炼油厂石油加工的第一道工序，称为原油的一次加工，包括三个工序：a.原油的脱 盐、脱水；b.常压蒸馏；c.减压蒸馏。 4.生产工艺： 原油一般是带有盐份和水，能导致设备的腐蚀，因此原油在进入常减压之前首先进行脱盐脱水预处理，通常是加入破乳剂和水。 原油经过流量计、换热部分、沏馏塔形成两部分，一部分形成塔顶油，经过冷却器、流量计，最后进入罐区，这一部分是化工轻油（即所谓的石脑油）；一部分形成塔底油，再经过换热部分，进入常压炉、常压塔，形成三部分，一部分柴油，一部分蜡油，一部分塔底油；剩余的塔底油在经过减压炉，减压塔，进一步加工，生成减一线、蜡油、渣油和沥青。 各自的收率：石脑油（轻汽油或化工轻油）占1%左右，柴油占20%左右，蜡油占30%左右， 渣油和沥青约占42%左右，减一线约占5%左右。 常减压工序是不生产汽油产品的，其中蜡油和渣油进入催化裂化环节，生产汽油、柴油、煤油等成品油；石脑油直接出售由其他小企业生产溶剂油或者进入下一步的深加工，一般是催化重整生产溶剂油或提取萃类化合物；减一线可以直接进行调剂润滑油。 5.生产设备： 常减压装置是对原油进行一次加工的蒸馏装置，即将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的加工装置。原油蒸馏一般包括常压蒸馏和减压蒸馏两个部分。 a．常压蒸馏塔 所谓原油的常压蒸馏，即为原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油 常压精馏塔(或称常压塔)。 常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高，且在高温下易分解，使馏出的产品变质并生产焦炭，破坏正常生产。因此，为了提取更多的轻质组分，往往通过降低蒸馏压力，使被蒸馏的原料油沸点范围降低。这一在减压下进行的蒸馏过程叫做减压蒸馏。
580万/年原油常减压蒸馏装置工艺设计 (年处理量250+33*10=580万吨/年) 一．总论 1.1概述 石油加工是国民经济的主要产业以及国民经济的支柱产业之一，在国民经济中有着重要的地位。石油产品应用在国民经济中的各行各业，涉及到民用以及军用。石油已是一个国家懒以生存产品，是一个国家能否兴旺发达的有力支柱。 目前，国际原油供不应求，价格高居不下，原油供应紧张，并由原油所引发起不少主要产油地区的不稳定。我国是一个人口大国，石油的需求在近年来尤其紧张，并随着经济的发展，市场需求越来越大，石油产品利润很高。 本设计是以大港原油为加工原油，采用常减压蒸馏装置蒸馏加工（580万吨/年）原油，而分离出以汽油，煤油，轻柴油，重柴油以及重油为主要产品的各种油产品。本方法简单实用，处理量大，技术成熟，是目前国内外处理原油最主要的方法。 1.2文献综述 本设计是以课程设计、化工设计为基础，以课程中指导老师给出的数据为依据，参考《化工原理》、《化工设计》、《石油练制工艺学》、《石油化工工艺计算图表》《工程制图》等资料。采用原油常减压蒸馏装置工艺设计以生产重整原油，煤油，轻柴油，重柴油，重油等产品。所采用的方法是目前国内外最实用，最普遍，最成熟的原油加工方法。适用国内大中小企业等使用。 1.3设计任务依据 所设计任务是以指导老师给出的原油数据为依据。 所设计的设备参数是以一些权威书籍为参考。 1.4主要原材料 本设计主要的原材料主要有大港原油、水、电 1.5其它 本设计应设计应用在一些交通运输方便，市场需求大的附近。同时，生产过程中应与环境相给合，注重“三废”的处理，坚持国家可持续发展的战略，坚持和谐发展的道路，与时俱进。同时应注意到，废品只是一种放在待定时间与空间中的原材料，在另一些场所，它们又是一种原材料，因而，在生产过程中，应把“三废”综合利用。
年处理量500万吨原油常压蒸馏工段工艺设 计毕业论文 目录 摘要................................................................... I Abstact................................................................ II 第一章文献综述 (1) 1.1 前言 (1) 1.1.1 石油概述 (1) 1.1.2 石油工业的发展趋势 (1) 1.2原油评价 (2) 1.2.1原油的一般性质 (2) 1.2.2石油的用途 (2) 1.3 原油蒸馏及发展趋势 (3) 1.3.1 原油蒸馏概述 (3) 1.3.2 原油蒸馏的特点及发展趋势 (4) 1.4 预处理及蒸馏工序 (4) 1.4.1 新型电脱盐脱水技术 (5) 1.4.2 常压蒸馏 (7) 1.5 换热系统 (7) 1.5.1 换热的意义 (8)
1.5.2换热流程 (8) 1.6常压装置节能技术 (11) 1.6.1节能降耗的措施 (12) 第二章常压塔工艺设计 (14) 2.1原料及产品有关参数的计算 (14) 2.1.1 基础数据 (14) 2.1.2原油的实沸点及窄馏分数据 (14) 2.1.3原油实沸点蒸馏曲线的绘制 (17) 2.2原油平衡汽化曲线的绘制 (18) 2.3常压塔工艺设计 (21) 2.3.1各产品的恩氏蒸馏数据和实沸点数据的换算 (21) 2.3.2产品的有关数据计算 (23) 2.3.3物料衡算 (25) 2.3.4确定塔板数和汽提蒸馏用量 (26) 2.3.5操作压力 (27) 2.3.6汽化段温度 (27) 2.3.7塔底温度 (28) 2.3.8 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 (28) 2.3.9 塔顶及侧线温度的假设与回流热的分配 (29) 2.4侧线温度及塔顶温度的校核 (31) 2.4.1柴油抽出板（第22层）温度 (31) 2.4.2煤油抽出板（第10层）温度 (32)
Aspen plus模拟精馏塔说明书 一、设计题目 根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔： 生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w；进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；所有塔板Murphree 效率0.35。 二、设计要求 对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。 (1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； (2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P； (3).回流比R； (4).冷凝器和再沸器温度、热负荷； (5).塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1.物料衡算（手算） 目的:求解 Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1)生产能力:一年按8000 hr计算，进料流量为 100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。 (2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）： 原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w； 产品:甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w。 (3).温度及压降： 进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa； 所有塔板Murphree 效率0.35。 2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算 目的:对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3.灵敏度分析 目的:研究回流比与塔径的关系（N T-R），确定合适的回流比与塔板数；
原油蒸馏的工艺流程精 编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
原油蒸馏的工艺流程 第一节石油及其产品的组成和性质 一、石油的一般性状、元素组成、馏分组成 （一）石油的一般性状 石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。世界各国所产石油的性质、外观都有不同程度的差异。大部分石油是暗色的，通常呈黑色、褐色或浅黄色。石油在常温下多为流动或半流动的粘稠液体。相对密度在0.8～0.98g/cm3之间，个别的如伊朗某石油密度达到1.016，美国加利福尼亚州的石油密度低到0.707。 （二）石油的元素组成 石油的组成虽然及其复杂，不同地区甚至不同油层不同油井所产石油，在组成和性质上也可能有很大的差别。但分析其元素，基本上是由碳、氢、硫、氧、氮五种元素所组成。其中碳、氢两中元素占96%～99%，碳占到83%～87%，氢占11%～14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超过1%～4%。石油中的微量元素包括氯、碘、磷、砷、硅等非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。 （三）石油的馏分组成 石油的沸点范围一般从常温一直到500℃以上，蒸馏也就是根据各组分的沸点差别，将石油切割成不同的馏分。一般把原油从常压蒸馏开始镏出的温度（初馏点）到180℃的轻馏分成为称为汽油馏分，180℃～350℃的中间馏分称为煤柴油馏分，大于350℃的馏分称为常压渣油馏分。 二、石油及石油馏分的烃类组成
石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中一般不含烯烃和炔烃，二次加工产物中常含有一定数量的烯烃。各种烃类根据不同的沸点范围存在与对应的馏分中。 三、石油中的非烃化合物 石油的主要组成使烃类，但石油中还含有相当数量的非烃化合物，尤其在重质馏分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等杂元素总量一般占1%～4%，但石油中的硫、氧、氮不是以元素形态存在而是以化合物的形态存在，这些化合物称为非烃化合物，他们在石油中的含量非常可观，高达10%～20%。 （一）含硫化合物（石油中的含硫量一般低于0.5%） 含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分的沸点升高而增加，其种类和复杂性也随着馏分沸点升高而增加。石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来许多危害。 1、腐蚀设备 在石油炼制过程中，含硫化合物受热分解产生H 2 S、硫醇、元素硫等活性硫化物，对 金属设备造成严重的腐蚀。石油中通常还含有MgCl 2、CaCl 2 等盐类，含硫含盐化合物相互 作用，对金属设备造成的腐蚀将更为严重。石油产品中含有硫化物，在储存和使用过程中 同样腐蚀设备。含硫燃料燃烧产生的SO 2、SO 3 遇水后生成H 2 SO 3 、H 2 SO 4 会强烈的腐蚀金属 机件。 2、影响产品质量 硫化物的存在严重的影响油品的储存安定性，是储存和使用中的油品容易氧化变质，生成胶质，影响发动机的正常工作。
设计题目：原油常压塔工艺计算 设计任务：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 设计基础数据： 本设计采用某原油问原料进行常压塔工艺计算，原料及产品的基础数据见下表，年开工天数按8000h计算，侧线产品及塔底重油都使用过热水蒸汽汽提，使用的温度为420℃，压力为0.3MPa。 设计内容：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 主要参考文献：[1]、林世雄主编，《石油炼制工程》(第三版)，石油工业出版社，2006年； [2]、李淑培主编，《石油加工工艺学》（第一版），烃加工出版社，1998年； [3]、侯祥麟，《中国炼油技术》（第一版），中国石化出版社，1991年。
一、生产方案 经过计算，此次油品是密度较大的油品，根据经验计算，汽油、煤油、轻柴、重柴的总收率大于30%，重油是生产优质沥青的好原料，还可以考虑渣油的轻质化，煤油收率高，适合生产航空煤油，该原油的生产方案是燃料一化型加工方案。 二、回流方式的确定 本设计的处理量较大，考虑采用塔顶二级冷回流，并采用两个中段回流。 三、确定塔板数 在原料一定的情况下，塔板的数目越多，精度越好，但压降越大，成本越高，本设计采用41层塔板。 四、塔板形式的确定 本设计采用操作弹性大，塔板压降小，造价适中的浮阀塔板。 设计说明书： 1、根据基础数据绘制各种曲线； 2、根据已知数据，计算并查工艺图表确定产品收率，作物料平衡； 3、确定汽提蒸汽用量； 4、塔板选型和塔板数的确定； 5、确定操作压力； 6、确定汽化段温度： ⑴、汽化段中进料的汽化率与过汽化度； ⑵、汽化段油气分压； ⑶、汽化段温度的初步求定； ⑷、t F的校核。 7、确定塔底温度； 8、塔顶及侧线温度的假定与回流热分配： ⑴、假设塔顶及各侧线温度； ⑵、全塔回流热； ⑶、回流方式及回流热分配。 9、侧线及塔顶温度的校核； 10、精馏塔计算草图。
第三节原油蒸馏工艺流程 一、原油蒸馏工艺流程的类型 原油蒸馏工艺流程，就是用于原油蒸馏生产的炉、塔、泵、换热设备、工艺管线及控制仪表等按原料生产的流向和加工技术要求的内在联系而形成的有机组合。将此种内在的联系用简单的示意图表达出来，即成为原油蒸馏的流程图。 现以目前燃料一润滑油型炼油厂应用最为广泛的初馏一常压一减压三段汽化式为例，对原油蒸馏的工艺流程加以说明，装置的工艺原则流程如图2.3.1所示。 图2.3.1 三段汽化的常减压蒸馏原理工艺流程图 经过严格脱盐脱水的原油换热到230－240℃，进入初馏塔，从初馏塔塔顶分出轻汽油或催化重整原料油，其中一部分返回塔顶作顶回流。初馏塔侧线不出产品，但可抽出组成与重汽油馏分相似的馏分，经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（常压塔侧一线、侧二线之间），这样，可以减轻常压炉和常压塔的负荷；另一部分则送回初馏塔作循环回流。初馏塔底油称作拔头原油（初底油）经一系列换热后，再经常压炉加热到360－370℃进入常压塔，它是原油的主分馏塔，在塔顶冷回流和中段循环回流作用下，从汽化段至塔顶温度逐渐降低，组分越来越轻，塔顶蒸出汽油。常压塔通常开3－5根侧线，煤油（喷汽燃料与灯煤）、轻柴油、重柴油和变压器原料油等组分则呈液相按轻重依次馏出，这些侧线馏分经汽提塔汽提出轻组分后，经泵抽出，与原油换热，回收一部分热量后经冷却到一定温度才送出装置。 常压塔底重油又称常压渣油，用泵抽出送至减压炉，加热至400℃左右进入减压塔。塔顶分出不凝气和水蒸气，进入冷凝器。经冷凝冷却后，用二至三级蒸气抽空器抽出不凝气，维持塔内残压 0.027－0.1MPa，以利于馏分油充分蒸出。减压塔一般设有 4－5根侧线和对应的汽提塔。经汽提后与原油换热并冷却到适当温度送出装置。减压塔底油又称减压渣油，经泵升压后送出与原油换热回收热量，再经适当冷却后送出装置。 润滑油型减压塔在塔底吹入过热蒸汽汽提，对侧线馏出油也设置汽提塔，因为塔内有水蒸气而称为湿式操作。对塔底不吹过热蒸汽、侧线油也不设汽提塔的燃料型减压塔，因塔内无水蒸气而称为干式操作。它的优点是降低能耗和减少含油污水量，它的缺点是失去了水蒸气汽提降低油气分压的作用，对减少减压渣油＜500℃馏分含量和提高拔出率不利，对这一点
Aspen plus 模拟精馏塔说明书 一、设计题目根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔： 生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w， 水%w，丙醇%w；产品组成：甲醇≥%w；废水组成：水≥%w；进料温度：；全塔压降：；所有塔板Murphree 效率。 二、设计要求对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。 (1) . 进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； (2) . 全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P； (3) . 回流比R； (4) . 冷凝器和再沸器温度、热负荷； (5) . 塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1. 物料衡算(手算) 目的: 求解Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1) 生产能力: 一年按8000 hr 计算，进料流量为100000/(8000*= t/hr 。 (2) 原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出) ：原料组成：甲醇70%w，水%w，丙醇%w；产品: 甲醇≥%w；废水组成：水≥%w。(3) . 温度及压降：进料温度：；全塔压降：；所有塔板Murphree 效率。 2. 用简捷模块( DSTW)U进行设计计算 目的: 对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计 算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3. 灵敏度分析 目的: 研究回流比与塔径的关系 (N T-R)，确定合适的回流比与塔板数；研究加料板位置对产品的影响，确定合适的加料板位置。 方法: 作回流比与塔径的关系曲线( N T-R)，从曲线上找到期望的回流比及塔板数。 4. 用详细计算模块( RadFrac)进行计算目的: 精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。
原油蒸馏工艺流程 原油是一种多种烃的混合物，是粘稠的、深褐色的液体。直接使用原油非常浪费，所以就需要把原油中各组分分离出来，通常是使用精馏的方法，即精确控制温度，使特定沸点的组分挥发出来。工艺过程包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。 原油预处理: 应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。 采用电化学分离时，在原油中要加入几到几十ppm破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场（电场强度1.2～ 1.5kV/cm），使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用（二级脱盐，图1）以提高脱盐效果。 常压蒸馏: 预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置（图2）的初馏塔，蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370℃，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热，蒸发出轻组分，以控制轻组分含量（用产品闪点表示）。通常，侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油（即重油）。 减压蒸馏: 也称真空蒸馏。原油中重馏分沸点约370～535℃， 在常压下要蒸馏出这些馏分，需要加热到420℃以上，而在此温度下，重馏分会发生一定程度的裂化。因此，通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400℃送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油
!!!!!!!!!!!!!!!!" " "" 简报 流程模拟系统初馏塔!常压蒸馏塔联合校正法应用 毛福忠! 黄河清" 兰鸿森! 胡红页! （!#福建炼油化工有限公司，福建泉州$%"!!&；"#华东理工大学信息科学与技术学院，上海"’’"$&） 摘要 针对流程模拟系统无法适应常压蒸馏塔的多路进料结构的问题，提出了初馏塔(常压蒸 馏塔联合校正法。该方法的关键是虚拟物料的处理、虚拟进料点的选择以及双塔联合校正。实际应用结果表明，该方法在保证常压蒸馏塔外特性有足够的模拟精度的前提下，有效地解决了基于)*+,-./0*软件的流程模拟系统中常压蒸馏塔进料数目受限制的问题。关键词：流程模拟 数据校正 常压蒸馏塔 预分馏塔 " 前 言 随着计算机仿真技术的发展，流程模拟技术不仅成为石油化工工艺过程分析、设计与优化的有效手段，而且广泛应用于大型生产企业的计划排产、生产调度以及生产装置的操作分析及优化。自!112年以来， 福建炼化公司（福炼）在工艺流程模拟软件)*+,-./0*的开发平台上，经过二次开发形成了具有特色的“桌面炼油厂”，为公司优化原料资源配置、消除装置瓶颈、提高经济效益作出了贡献。随着福炼生产装置的技术改造和扩大加工能力“桌面炼油厂”也经历了相应的校验与标定，提高了模拟数据的有效性准确性。特别是!11&年常减压蒸馏装置扩能改造为3#’4+56后，常压蒸馏塔的装置结构发生了较大变化，进料数目超出了)*+,-./0*流程模拟软件的限制，因此，必须采用特殊的处理方法，才能拓宽)*+,-./0*流程模拟软件的适用范围。 #双塔联合校正法 装置改造前后初馏塔(常压蒸馏塔进料状况见图!、"。 当初馏塔(常压蒸馏塔改造后，原有的流程模拟系统已不再适用，其根本原因是常压蒸馏塔的进料数目（$路进料）超出了)*+,-./0*流程模拟软件的限制（只能处理二路进料）。双塔联合校正法的基本思路为：（!）将常压蒸馏塔的$路进料处理成两路虚拟进料，并确定一个虚拟进料点，使常压蒸馏塔的虚拟进料数目符合)*+,-./0*流程模拟软件 的要求；（"）不刻意追求常压蒸馏塔内部温度分布的准确性，但要保证常压蒸馏塔外特性（如产品分布质量参数和主要操作条件）的预测精度；（$）对初馏塔和常压蒸馏塔进行双塔联合校正，以回避初馏塔初一线、 初二线油的性质无法获知的难点。 图!初馏塔(常压蒸馏塔装置改造前的进料状况 $联合校正前需处理的问题$%" 常压蒸馏塔$路进料的处理 在进行常压蒸馏塔模型校正前，将$路进料处 理成"路进料，即将初馏塔两侧线的物流用混合器模型混合成一种物流。 收稿日期："’’’(’1("&；修改稿收到日期："’’!(’"(!3。 作者简介：毛福忠（!1%78），工程师，!11’年毕业于抚顺石油学院，"’’’年获石油大学工学硕士学位，现主要从事炼油厂流程模拟及先进控制技术的研究开发工作。 石油炼制与化工 "’’!年%月 )9:;<=9>4);
660万吨原油常压蒸馏课程设计方案
摘要 常压塔是石油加工中重要的流程之一，这次的设计主要就是对660万吨/年处理量的原油常压塔进行设计，其中包括塔板的设计。常压塔的设计主要是依据所给的原油实沸点蒸馏数据及产品的恩氏蒸馏数据，计算产品的相关物性数据从而确定切割方案、计算产品收率。参考同类装置确定塔板数，进料及侧线抽出位置，再假设各主要部位的操作温度及操作压力，进行全塔热平衡计算。采取塔顶二级冷凝冷却和两个中段回流，塔顶取热、第一中段回流取热、第二中段回流取热的比依次为5:2:3。经过校核各主要部位温度都在允许的误差范围内。塔板型式选用F1型重阀浮阀塔板，依据常压塔内最大气、液相负荷算得塔板外径为 5.0m，板间距为0.6m。这部分最主要的是核算塔板流体力学性能及操作性能，使塔板在适宜的操作范围内操作。本次设计的结果表明，参数的校核结果与假设值间的误差在允许范围内，其余均在经验值范围内，因此可以确定，该蒸馏塔的设计是符合要求的。 关键词：常压蒸馏；物料衡算；热量衡算
目录 1.设计背景 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.2 设计技术参数 (2) 2.设计方案 (3) 2.1 设计要求 (3) 2.2 设计计划 (4) 2.3 原油的实沸点切割及产品性质计算 (5) 2.4产品收率和物料平衡 (13) 2.5汽提水蒸汽用量 (15) 2.6塔板型式和塔板数 (16) 2.7常压塔计算草图 (17) 2.8 操作压力 (17) 2.9汽化段温度 (18) 3 塔底温度 (20) 4 塔顶及侧线温度的假设与回流分配 (21) 4.1全塔回流热 (21) 4.2侧线及塔顶温度核算 (22) 4.3全塔汽、液相负荷 (27) 4.4全塔汽液相负荷分布 (36) 5 塔的工艺计算 (36)
年处理量00万吨卡宾达原油常压蒸馏塔 设计本科
沈阳化工大学 本科毕业论文 题目：年处理量100万吨卡宾达原油常压蒸馏塔设计
毕业设计论文任务书 院(系):化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工0707 姓名:刘宽
内容摘要 本次设计主要是针对年处理量100万吨卡宾达原油的常压设计。 原油常压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用，在炼厂具有举足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的分离设备—常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距。 为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对卡宾达原油进行常压蒸馏设计。设计的基本方案是：初馏塔拔出重整料，常压塔采取三侧线，常压塔塔顶生产汽油，三个侧线分别生产煤油，轻柴油，重柴油。设计了一个初馏塔、一个常压塔、一段汽化蒸馏装置，此装置由一台管式加热炉、一个初馏塔，一个常压塔以及若干台换热器（完善的换热流程应达到要求：充分利用各种余热；换热器的换热强度较大；原油流动压力降较小）、冷凝冷却器、机泵等组成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作费用较少。原油在这样的蒸馏装置下，可以得到350-360℃以前的几个馏分，可以用作重整料、汽油、煤油、轻柴油、重柴油产品，也可分别作为重整化工（如轻油裂解）等装置的原料。蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业的燃料。在某些特定的情况下也可以作催化裂化或加氢裂化装置的原料。本次设计共用34块浮阀塔板，塔距0.8m，塔径2.6m，塔高28.22m。换热流程一共通过20次换热达到工艺要求，换热效率是88.31%。 关键词：原油；常压蒸馏；物料衡算；热量衡算；塔；换热
石油炼化常用工艺流程及其设备 从原油到石油的基本途径一般为： ①将原油先按不同产品的沸点要求，分割成不同的直馏馏分油，然后按照产品的质量标准要求，除去这些馏分油中的非理想组分； ②通过化学反应转化，生成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品。 石油炼化常用的工艺流程为常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、溶剂脱沥青、加氢精制、催化重整。 （一）常减压蒸馏 1、基本概念： 常减压蒸馏是常压蒸馏和减压蒸馏的合称，基本属物理过程：原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料。 常减压蒸馏是炼油厂石油加工的第一道工序，称为原油的一次加工，包括三个工序：a.原油的脱盐、脱水；b.常压蒸馏；c.减压蒸馏。 2、生产工艺： 原油一般是带有盐份和水，能导致设备的腐蚀，因此原油在进入常减压之前首先进行脱盐脱水预处理，通常是加入破乳剂和水。 原油经过流量计、换热部分、沏馏塔形成两部分，一部分形成塔顶油，经过冷却器、流量计，最后进入罐区，这一部分是化工轻油（即所谓的石脑油）；一部分形成塔底油，再经过换热部分，进入常压炉、常压塔，形成三部分，一部分柴油，一部分蜡油，一部分塔底油； 剩余的塔底油在经过减压炉，减压塔，进一步加工，生成减一线、蜡油、渣油和沥青。 各自的收率：石脑油（轻汽油或化工轻油）占1%左右，柴油占20%左右，蜡油占30%左右，渣油和沥青约占42%左右，减一线约占5%左右。 常减压工序是不生产汽油产品的，其中蜡油和渣油进入催化裂化环节，生产汽油、柴油、煤油等成品油；石脑油直接出售由其他小企业生产溶剂油或者进入
板式精馏塔实验报告 学院：广州大学化学化工学院 班级：12化工2 姓名：朱志豪 其他组员：陈啸翔、毛勇、冯丹艳、利巧怡学号：1205200018 指导老师：陈胜洲、郑文芝 实验时间：2014.11.19
摘要：本文对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，主要对乙醇正丙醇精馏过程中的不同 实验操作条件进行探讨，得出了回流比、进料流量等与全塔效率的关系，确定了该筛板精塔的最优实验操作条件。 关键词：精馏；回流比；全塔效率 Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine. Key words: Distillation;reflux ratio; the tower efficiency 引言：精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要 章节[2]。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题[4]。这类问题取材于工程实践，是培养工程观念、提高学生解决实际问题能力的好方法，但同时也成为学习的难点。在工业生产中，充分掌握操作条件各类因素的影响，对提高产品的质量稳定生产，提高效益有重要的意义。本研究从塔釜浓度、回流比、进料位置、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察[1]，得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义通过本实验我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义[3]。 1.实验部分 1.1 实验目的 1. 充分利用化工原理知识，对精馏过程多实验方案进行设计，并进行实验验证，得出实 验结论，以掌握实验研究的方法； 2. 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响； 3.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素； 4.测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识；
原油蒸馏的基本原理及特点 1、蒸馏与精馏蒸馏是液体混合物加热，其中轻组分汽化，将其导出进行冷凝，使其轻重组分得到分离。蒸馏依据原理是混合物中各组分沸点(挥发度)的不同。 蒸馏有多种形式，可归纳为闪蒸(平衡汽化或一次汽化)，简单蒸馏(渐次汽化)和精馏三种。其中简单蒸馏常用于实验室或小型装置上，它属于间歇式蒸馏过程，分离程度不高。 闪蒸过程是将液体混合物进料加热至部分汽化，经过减压阀，在一个容器(闪蒸罐、蒸发塔)的空间内，于一定温度压力下，使汽液两相迅速分离，得到相应的汽相和液相产物。精馏是分离液体混合物的很有效的手段，它是在精馏塔内进行的。 2、原油常压蒸馏特点原油的常压蒸馏就是原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔，它具有以下工艺特点： （1）常压塔是一个复合塔原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品馏分。按照一般的多元精馏办法，需要有n-1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。而原油常压精馏塔却是在塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分，就像n个塔叠在一起一样，故称为复合塔。 （2）常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分，如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油，这些产品仍然是复杂的混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如汽油馏程的干点不能高于205℃)。35℃~150℃是石脑油（naphtha）或重整原料，130℃~250℃是煤油馏分，250 ℃~300℃是柴油馏分，300℃~350℃是重柴油馏分，可作催化裂化原料。>350℃是常压重油。 （3）汽提段和汽提塔对石油精馏塔，提馏段的底部常常不设再沸器，因为塔底温度较高，一般在350℃左右，在这样的高温下，很难找到合适的再沸器热源，因此，通常向底部吹入少量过热水蒸汽，以降低塔内的油汽分压，使混入塔底重油中的轻组分汽化，这种方法称为汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400℃~450℃，约为3M PA的过热水蒸汽。 在复合塔内，汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，这样侧线产品中会含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量，而且降低了较轻馏分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔，这些汽提塔重叠起来，但相互之间是隔开的，侧线产品从常压塔中部抽出，送入汽提塔上部，从该塔下注入水蒸汽进行汽提，汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔，侧线产品由汽提塔底部抽出送出装置。
精馏塔的动态模拟 目录 一、数学建模 二、分析与讨论 三、优化 四、程序清单 （１）分析和讨论 （２）分析和讨论 （３）最优化部分 前言 化学工业中，精馏过程是能量消耗最大的单元操作之一，自从发生了世界性的能源问题以来，精馏过程的节能问题已广泛引起了人们的重视。近年来，已经开发了多种精馏节能的工艺流程，如多效精馏.热泵精馏、热偶精馏等。多效精馏作为一种精馏节能新工艺近几年来其理论研究不断深入，在工业生产中的应用日益广泛。
工业上普遍存在非稳定状态或动态的精馏过程.实际的生产过程不可避免地受到各种人为或非人为因素的扰动，使一些操作参数和过程变量随时间发生变化，因此对于连续精馏过程的动态特性的研究和模拟具有重要的实际意义.研究精馏塔的动态特性时通常使用数学模拟方法，这首先需要建立1个模型精馏塔，然后对模型塔中的各个塔板作非稳态物料衡算、热量衡算等，得到动态精馏过程的数学模型，在一定的初始条件下经过求解，可得到操作条件发生扰动时各个精馏过程参数随时间变化的历程，即动态响应.若精馏系统内无约束某些参数变化速度和变化范围的控制器，其动态响应称为开环响应，否则为闭环响应. 反应精馏技术将反应与分离过程在一个塔内实现, 相对传统的先反应后分离过程具有转化率高、选择性好、操作易、投资省等一系列优点, 但反应精馏过程需同时遵循质量作用定律和精馏分离原理, 其过程影响因素复杂. 自20 世纪70 年代以来, 有关反应精馏的研究重点从工艺转向数学模拟. 现已开发有灵活可靠的过程模拟计算软件. 另一方面, 自20 世纪70 年代末催化精馏技术成功地应用于甲基叔丁基醚(M TBE) 生产以后, 该技术的应用受到了学者们的关注. 一、精馏塔数学模型的建立： 根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方法，一般可以把数学模型分为集中参数模型，分布参数模型和多级集中参数模型。本次大作业利用多级集中参数模型对精馏塔动态特性进行分析和模拟。对于控制的动态数学模型，我们希望用最简单的形式，最大限度地概括出过程的特性。所以为了简化数学模型，我们必须做出以下必要的假定：
原油蒸馏的工艺流程 第一节石油及其产品的组成和性质 一、石油的一般性状、元素组成、馏分组成 （一）石油的一般性状 石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。世界各国所产石油的性质、外观都有不同程度的差异。大部分石油是暗色的，通常呈黑色、褐色或浅黄色。石油在常温下多为流动或半流动的粘稠液体。相对密度在?0.98g/cm 3之间，个别的如伊朗某石油密度达到，美国加利福尼亚州的石油密度低到。 （二）石油的元素组成石油的组成虽然及其复杂，不同地区甚至不同油层不同油井所产石油， 在组成和性质上也可能有很大的差别。但分析其元素，基本上是由碳、氢、硫、氧、氮五种元素所组成。其中碳、氢两中元素占96%?99%，碳占到83%?87%，氢占11%?14%。其余的硫、氧、氮和微量元素含量不超过1%?4%。石油中的微量元素包括氯、碘、磷、砷、硅等非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。 （三）石油的馏分组成 石油的沸点范围一般从常温一直到500C以上，蒸馏也就是根据各组分的沸点差别，将石油切割成不同的馏分。一般把原油从常压蒸馏开始镏出的温度（初馏点）到180C的轻馏分成为称为汽油馏分，180C?350C的中间馏分称为煤柴油馏分，大于350C的馏分称为常压渣油馏分。 二、石油及石油馏分的烃类组成 石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中一般不含烯烃和炔烃，二次加
工产物中常含有一定数量的烯烃。各种烃类根据不同的沸点范围存在与对应的馏分中。 三、石油中的非烃化合物石油的主要组成使烃类，但石油中还含有相当数量的非烃化合物，尤其在重质馏分油中含量更高。石油中的硫、氧、氮等杂元素总量一般占1%- 4% 但石油中的硫、氧、氮不是以元素形态存在而是以化合物的形态存在，这些化合物称为非烃化合物，他们在石油中的含量非常可观，高达10%-20%。 （一）含硫化合物（石油中的含硫量一般低于%）含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分的沸点升高而增 加，其种类和复杂性也随着馏分沸点升高而增加。石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来许多危害。 1 、腐蚀设备 在石油炼制过程中，含硫化合物受热分解产生HS、硫醇、元素硫等活 性硫化物，对金属设备造成严重的腐蚀。石油中通常还含有MgC2、CaCb等 盐类，含硫含盐化合物相互作用，对金属设备造成的腐蚀将更为严重。石油产品中含有硫化物，在储存和使用过程中同样腐蚀设备。含硫燃料燃烧产生的SO、SO遇水后生成H2SO、H2SQ会强烈的腐蚀金属机件。 2、影响产品质量 硫化物的存在严重的影响油品的储存安定性，是储存和使用中的油品容易氧化变质，生成胶质，影响发动机的正常工作。 3、污染环境 含硫石油在加工过程中产生的H2S 及低分子硫醇等有恶臭的毒性气体， 会污染环境影响人体健康，甚至造成中毒，含硫燃料油燃烧后生成的SO2、
沈阳化工大学 本科毕业论文 题目：年处理量100万吨卡宾达原油常压蒸馏塔设计
毕业设计论文任务书 院(系):化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工0707 姓名:刘宽毕业设计(论文)题目：年处理量100万吨卡宾达原油常压蒸馏塔设计 毕业设计(论文)内容: ①查阅文献②常压塔设计计算 ③翻译英文文献 设计(论文)专题部分: ①换热流程设计 ②绘制工艺流程图(一张CAD图) 指导教师：签字年月日教研室主任：签字年月日院长（系主任）：签字年月日
内容摘要 本次设计主要是针对年处理量100万吨卡宾达原油的常压设计。 原油常压蒸馏作为原油的一次加工工艺，在原油加工总流程中占有重要作用，在炼厂具有举足轻重的地位，其运行的好坏直接影响到后续的加工过程。其中重要的分离设备—常压塔的设计，是能否获得高收率、高质量油的关键。近年来常减压蒸馏技术和管理经验不断创新，装置节能消耗显著，产品质量提高。但与国外先进水平相比，仍存在较大的差距。 为了更好地提高原油的生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的思想对卡宾达原油进行常压蒸馏设计。设计的基本方案是：初馏塔拔出重整料，常压塔采取三侧线，常压塔塔顶生产汽油，三个侧线分别生产煤油，轻柴油，重柴油。设计了一个初馏塔、一个常压塔、一段汽化蒸馏装置，此装置由一台管式加热炉、一个初馏塔，一个常压塔以及若干台换热器（完善的换热流程应达到要求：充分利用各种余热；换热器的换热强度较大；原油流动压力降较小）、冷凝冷却器、机泵等组成，在常压塔外侧为侧线产品设汽提塔。流程简单，投资和操作费用较少。原油在这样的蒸馏装置下，可以得到350-360℃以前的几个馏分，可以用作重整料、汽油、煤油、轻柴油、重柴油产品，也可分别作为重整化工（如轻油裂解）等装置的原料。蒸余的塔底重油可作钢铁或其它工业的燃料。在某些特定的情况下也可以作催化裂化或加氢裂化装置的原料。本次设计共用34块浮阀塔板，塔距0.8m，塔径2.6m，塔高28.22m。换热流程一共通过20次换热达到工艺要求，换热效率是88.31%。 关键词：原油；常压蒸馏；物料衡算；热量衡算；塔；换热
常压塔的正常操作﹙上﹚ 黄烈基主讲 常压塔是一个复合塔,由于复合塔的各种参数较多,给操作带来一定的难度,对操作工而言操作常压塔犹如下象棋走一步想三步,对常压塔的关健操作就是要控制好各中段回流量和返塔温度,做到取热合理物料平衡,对于众多的可变操作参数,我们可以把一些操作参数作为定值,例如,在炼同一种原油时,生产方案不变则会有一些操作参数是不变的,如塔底吹汽,常压各侧线的汽提蒸汽,进料温度,中段回流的返塔温度,塔顶压力等,这样就使操作的可变参数减少了一些,但是在减少了的可变参数里,我们再可以抽出一些可变的参数作为定值,如各中段的回流量,直至在整个常压塔的操作中,只调节侧线的抽出量和常顶冷回流的几个控制产品质量的操作参数就可以达到目的为止,不过我们在操作上要做到少动又要达到生产的目的,这就要求我们应该要对各个可变的操作参数的相关影响作彻底的了解。 前面说过搞好常压塔的优化操作,最主要是控制好各中段回流和返塔温度,稍有专业知识的人都知道,塔的取热一般呈金字塔型,俗称三角型△取热,通俗地说常二中的抽出温度与返塔温度的温差接近100℃,比常循的温差要大,带出的热量也就多,取热的目的在于建立塔内回流,以便塔内的汽液相组份充分交换,对常压塔操作而言,为保证塔内的汽液相平衡操作,常压塔各中段回流的取热顺序为常二中,常一中,常顶循环,这是取热量由大到小的顺序,这样在塔内各塔盘之间形成的温差就不相同,内回流由上至下形成了一个温度梯度,一般地说常
二中塔壁出入口的温度差在100℃左右,常一中塔壁出入口的温差在70—80℃,常循塔壁出入口温度40℃左右。 由于原油的性质不同,各中段回流量大小的不同,各中段回流的抽出温度不同,各侧线的抽出量不同,人为的操作因素的影响,也会造成各回流的温差不同,取常二中为例,汽相为295℃,液相为200℃,汽相为299℃,液相为195℃,汽相为301℃,液相为192℃,这三组数值显示了温差不同,也显示了回流量的量值不同,如果保持一个不变的回流量值在这三组的温差下操作,要么会造成轻油收率降低,要么会造成能源浪费,换言之,中段回流温差的变化,必然会导致回流量的量值变化,而寻找一个理想的中段回流的温差,再配以一个合适的中段回流量的量值,则是我们常说的优化操作。 对整个常压塔操作而言,能够取出高温位热值并能够与原油进行换热,不但可以减少能耗,而且还可以减少常压塔顶负荷,如果回流量过大又会造成轻油收率减少,炼进回原油与炼国产原油不同,进口原油的轻油收率较高,大量的油汽会在常压塔内上升至塔的上部,这样利用好低温位热值就显得很重要,炼国产原油的常压塔一般不设常循回流,而炼进口原油的常压塔则设常循回流。 怎样做到取热合理,这就是常压塔操作的精髓,常压塔的常循,一中,二中的回流量和返塔温度应控制多少合适？只要操作工懂得了使用各中段回流,懂得了取热就懂得了操作,否则,你说你懂得了操作,但你并不懂得使用各中段回流,其实只是一知半解。 下面将介绍中段回流量与返塔温度的关系,中段回流量与返塔温