化工专业课程设计设计辅导稿

石油化工生产技术专业课程设计
辅导材料
一、流程方案、产品方案及物料平衡
1、流程方案
初馏(预汽化)-常压-减压三段汽化蒸馏工艺。

2、常压分馏塔产品方案
目前炼厂常压塔的产品方案大多为：
常顶轻汽油(石脑油)，重整料。

常一线航煤，常二线、常三轻柴油；常四线裂化料。

3、产品收率及物料平衡
(1)实沸点切割温度确定
相邻两个产品是互相重叠的,即实沸点蒸馏(t H-t L)是负值。

通常相邻两个产品的实沸点就在这一重叠值的一半处, 因此可取t H和t L之间的中点温度作为这两个馏分的切割温度。

(2)产品收率及物料平衡
按切割温度,可以从原油的实沸点曲线得出各产品的收率。

决定年开工天数后,即可作出常压塔的物料平衡表。

(关键是将油品的恩氏蒸馏数据换算为实沸点蒸馏数据。

) 注: t H为相邻两馏分重馏分实沸点的0％点温度;
t L为相邻两馏分轻馏分实沸点的100％点温度。

思考：为啥有重叠？重叠是允许的吗？
二、原油常减压蒸常压馏分馏塔生产实际情况
1、塔板数
目前国内炼厂常压塔的塔板数一般为48~56块。

其中：
常顶──常一线段12~15层(其中塔顶循环回流3~4块)
常一线──常二线段14~16层(其中第一中段循环回流3~4块)
常三线──常四线段10~12层(其中第二中段循环回流3~4块)
常四线──汽化段4~5层
塔底汽提段4层
思考：课本例题设计选取塔板数为34块，现在炼油厂的实际情况是50块左右，为啥变化这么大？
2、回流取热分配
(1)、常压塔目前大多开始顶冷回流、塔顶循环回流、两个中段循环回流。

(2)、各中段回流取热分配：顶冷回：顶循环：一中：二中=10%：15%：30%：45%。

思考：课本例题中，常压塔没有开设塔顶循环回流。

另外回流取热分配定为顶冷回：
一中：二中=50%：20%：30%，与炼厂的实际情况想查较大；70年代初期常减压蒸馏装置能耗为30千克标油/吨原油，目前的能耗下降到9千克标油/吨原油)。

思考：开设塔顶循环回流的好原因。

三、几个关键点的计算步骤提示
1、汽化段温度计算
(1)、首先计算进料段的气化率。

气化率包含汽油、各侧线产品产率及过汽化油气化率。

(2)、计算汽化段油气分压
A、首先确定塔顶压力：回流罐压力→挥发线阻力降→塔顶压力。

B、然后计算汽化段总压：塔顶压力→塔板总压降(又塔板型式查阅单板压降)→汽化段总压。

C、汽化段油气分压：由汽化段油气摩尔流量及水蒸气摩尔流量，依据道尔顿分压定律算出油气分压。

(3)、作出常压下原油平衡汽化(EFV)曲线：由原油常压EFV曲线通过平移(平行曲线)方法作出油气分压下的原油平衡汽化(EFV)曲线，依据油气分压下的原油平衡汽化(EFV)曲线和气化率查出气化段温度。

另外也可以用简易方法计算:由原油常压EFV曲线查出常压下所需的气化温度，根据常压EFV温度通过图表集汇算为油气分压下的EFV温度，即为所需的气化温度。

2、炉出口温度~汽化段温度的校核
(1)、原则是在允许最高加热炉出口温度(365℃)下，带进的热量应大于(考虑转油线热损失)或等于(不考虑转油线热损失)汽化段所需的热量。

(2)、进料段原油(各产品的集合)的热量可依据汽化段温度下物料的焓值(注意相态)及流量算出。

(3)、炉出口处的热量也是依据炉出口温度下物料的焓值(注意相态)及流量算出。

因此，关键是要知道炉出口温度下物料的相态，而要知道相态，就得知道炉出口温度下原油的气化率。

由气化率反推出各物料的相态。

炉出口温度下原油的气化率可依据炉出口压力及原油原油平衡汽化(EFV)曲线算出。

与汽化段温度计算相似，但要反方向进行。

3、侧线馏出温度的校核
(1)、原则：又该产品的内回流油气分压下该产品EFV的泡点温度。

因此，关键是计算出内回流油气分压。

(2)、要算出内回流油气分压，就得求出内回流量。

内回流量通过作出隔离物系，由物料平衡及热量平衡算出。

注意的是内回流油的液相要用上一块板的温度，内回流油的气相要用抽出板的温度。

内回流的物性(如密度、分子量)要用抽出板上方一块板液体的物性。

四、其他注意的问题
1、正确理解及牢记“三大”平衡
一是物料平衡。

如连续、稳态生产，没有累积，则有进就有出，进出相等，尤其是作隔离物系的时候，一定要注意。

二是能量(热量)平衡。

常减压蒸馏为非化学反应过程，主要考虑的是热量平衡。

三是相平衡。

主要是理解“物理化学”的汽-液平衡、分压定律、水蒸汽蒸馏原理等。

2、汽化段温度
(1)、汽化段温度要同时满足两方面的要求，一是原油在汽化段中满足气化率要求，而是汽化段温度所对应需要的加热炉出口温度是否超出允许的炉出口最高温度(最高炉温往往是不大于365℃)。

(2)、在最高炉温下，如果汽化段温度还不能满足气化率的要求，则汽化段温度的调节，或者说要保证气化率，就只能靠调节汽化段油气分压来实现。

气化率包含过汽化率。

注意重量气化率与体积气化率的换算。

3、循环回流进出口温度
(中段)循环回流进出口温度之差，一般是60~80℃。

温差太大，“火用”损失大；温差太小，则所需换热面积多。

4．过汽化油、内回流物性及塔内温度压力的选定
可以认为，从汽化段开始，沿着塔高油品的物性是均匀变化的，因此可以采用内插或外推来确定过汽化油和内回流的物性(如密度、分子量等)。

但进行内插(外推)的时候，应尽量采用相邻的两个馏分(产品)作为比较。

同样可以认为，从汽化段开始，沿着塔高塔内温度及压力是均匀变化的。

5、塔顶温度
塔顶温度是塔顶油气分压下塔顶产品平衡汽化的露点温度。

注意塔顶油气分压应包含塔顶产品及塔顶回流两部分。

应注意的是，实际生产中，尤其是加工轻质原油的时候，轻烃较多，因此，要考虑轻烃与瓦斯的分压。

6、塔板型式
70年代到80年代，常压塔一般采用圆形浮阀。

90年代，采用条形浮阀“T”型排列。

后来又推出导向浮阀及其他形式的塔板。

同学们可以上网查阅。

7、塔顶压力
过去炼厂常压塔塔顶温度100℃左右，塔顶油气主要靠空冷、水冷来冷凝冷却，回流热不能回收。

目前有些采用提压操作，塔顶温度高达130~140℃。

这样塔顶的回流热可以方便回收。