化工設計指導書

1、石油加工工藝學課程設計指導書丶任務書廣東石油化工高等專科學校石油化工系石油化工教研室2010年11月目 錄一. 石油加工工藝學課程設計的教學目的 . . 1二. 原油常壓分餾塔工藝設計程序 . . 1三. 課程設計說明書的編寫要求 . . 28 四. 課程設計任務書 . . 31一. 石油加工工藝學課程設計的教學目的石油加工工藝學課程設計, 是在講授本課程重要章節(jié)后, 進行具有總結性的教學環(huán)節(jié), 按照教學計劃安排在第五學期用兩周時間完成。通過課程設計, 可以鞏固所學的基本知識, 理論聯(lián)系實際, 培養(yǎng)學生的思維能力, 分析和解決問題的能力, 使學生受到一次石油加工工藝設計的基本訓練, 為以后的畢

2、業(yè)設計打下基礎。課程設計的題目通常選常減壓蒸餾裝置的常壓塔或減壓塔的工藝設計。原因是:1. 石油及其產(chǎn)品的蒸餾是煉油裝置的最基本單元設備。是任何一次加工與二次加工裝置所不可缺少的設備。2. 課程設計一般按排在課程講完原油的一次加工之后, 與課程的聯(lián)接較好。3. 蒸餾塔的工藝設計的基本訓練較全面, 與所學的基礎課聯(lián)系較密切。下面以原油常壓分餾塔工藝設計為例, 討論它的工藝設計程序。二. 原油常壓分餾塔工藝設計程序工藝計算用目前我國的通用方法。(一) 計算所需基本數(shù)據(jù)1. 原料油性質。其中主要包括實沸點蒸餾數(shù)據(jù), 密度, 特性因數(shù), 分子量, 含水量, 粘度和平衡汽化數(shù)據(jù)等;2. 原料油處理量,

3、包括最大和最小可能的處理量;3. 根據(jù)正常生產(chǎn)和檢修情況確定開工天數(shù);4. 產(chǎn)品方案和產(chǎn)品性質;5. 汽提水蒸汽的溫度和壓力。上述基本數(shù)據(jù)通常由設計任務給定。此外, 盡可能收集同類型生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)方案的實標操作數(shù)據(jù)以資參考。(二) 設計計算步驟1. 根據(jù)原料油的性質及產(chǎn)品方案確定產(chǎn)品的收率, 作出物料平衡;2. 列出(有的須通過計算求得)有關各油品的性質;3. 決定汽提方式, 并確定汽提水蒸汽用量;4. 選擇塔板的型式, 并按經(jīng)驗數(shù)據(jù)定出各塔段的塔板數(shù);5. 畫出蒸餾塔的草圖, 其中包括進料及抽出側線的位置丶中段循環(huán)回流的位置等;6. 確定塔內(nèi)各部位的壓力和加熱爐出口壓力;7. 決定進料過汽化

4、率, 計算汽化段溫度;8. 確定塔底溫度;9. 假設塔頂及各側線抽出溫度, 作全塔熱平衡, 算出全塔回流熱。選定回流方式及中段回流的數(shù)量和位置, 并合理分配回流熱。10. 校核各側線及塔頂溫度, 若與假設值不符, 應重新設計與計算;11. 作出全塔汽丶液相負荷分布圖, 并將上述計算結果填在草圖上;12. 計算塔徑和塔高;13. 作塔板水力學核算;14. 畫出塔的結構示意圖。(三) 原油常壓分餾塔工藝計算實例設計任務:處理量為250萬噸/年的勝利原油的常壓分餾塔, 原油的實沸點蒸餾數(shù)據(jù)及平衡汽化數(shù)據(jù)如圖1及表1所示。圖1 原油的實沸點蒸餾曲線與平衡汽化曲線1原油在常壓下的實沸點蒸餾曲線; 2原油

5、的常壓平衡汽化曲線; 3爐出口壓力下的原油平衡汽化曲線; 4汽化段油氣分壓下的原油平衡汽化曲線表1 勝利原油常壓切割方案及產(chǎn)品性質產(chǎn)品名稱實切點沸點范圍產(chǎn)率 %密 度d204恩 氏 蒸 餾 數(shù) 據(jù) 質體0%10%30%50%70%90%干點汽油1452403023601504.33.510.703734608196109126141煤油1322587.26.670.7994159171179194208225239輕柴2213397.26.910.8265239258267274283296306重柴2754099.89.640.8484289316328341350368376重油31371

6、.573.270.9416344工藝設計計算過程及結果如下:1.油品的性質參數(shù)為了以后計算方便, 可以用學過的方法把原油和產(chǎn)品的有關性質參數(shù)先計算匯總, 列于表2中。在計算時, 所用到的恩氏蒸餾溫度未作裂化校正, 工程上充許這樣做。性質參數(shù)的計算以汽油為例。體積平均沸點, t(體):汽油, t(體)=(60+81+96+109+126)/5=94.5恩氏蒸餾9010斜率:汽油, (126-60)/(90-10)=0.825/立方平均沸點, t(立)查<<石油化工工藝計算圖表>>集(簡稱圖表集)圖2-1-1, 得體積平均沸點校正值為: -2.5, 故:汽油, t(立)=t

7、(體)-2.5=94.5-2.5=92中平均沸點, t(中):由圖表集圖2-1-1查得體積平均沸點校正值為-5, 故:汽油, t(中)=t(體)-5=94.5-5=89.5特性因數(shù) K:由圖表集圖2-1-2查得: 汽油 K=12.27。分子量 M:由圖表集圖2-1-2查得: 汽油 M=95.平衡蒸發(fā)溫度由圖表集圖2-2-3及圖2-2-4計算出汽油平衡蒸發(fā)100溫度為108.9。臨界溫度, tkp:由圖表集圖2-3-7和圖2-3-8查得: 汽油 tkp=267.5。臨界壓力, Pkp:由圖表集圖2-3-9查得: 汽油Pkp=3.34MPa。焦點溫度, tF由圖表集圖2-2-19查得, 汽焦點溫度

8、為328.5。焦點壓力, PF由圖表集圖2-2-18查得, 汽焦點壓力為5.91MPa。表2 油品的有關性質參數(shù)計算匯總油品名稱密 度 d204比重指數(shù)oAPI特性因 數(shù) K分子量 M平衡蒸發(fā)溫度臨界參數(shù)焦點參數(shù)0 %100%溫度MPa溫度MPa汽油0.703768.112.2795108.9257.53.34328.55.91煤油0.799444.511.74152185.6383.42.5413.43.26輕柴0.826538.811.97218273.6461.61.81475.22.17重些0.848434.412.1290339.6516.61.62529.61.89重油0.9416

9、18.211.9原油0.8604322.產(chǎn)品收率及物料平衡物料平衡可參考同一原油丶同一產(chǎn)品方案的生產(chǎn)數(shù)據(jù)確定。確定后列出物料平衡表。如不能取得實標生產(chǎn)數(shù)據(jù), 可根據(jù)實沸點數(shù)據(jù)來確定。如表1所示, 相鄰兩個產(chǎn)品是互相重疊的, 即實沸點蒸餾(tH-tL)是負值。通常相鄰兩個產(chǎn)品的實沸點就在這一重疊值的一半處, 因此可取tH和tL之間的中點溫度作為這兩個餾分的切割溫度, 按切割溫度, 可以從原油的實沸點曲線得出各產(chǎn)品的收率。決定年開工天數(shù)后, 即可作出常壓塔的物料平衡表, 如表3所示。表3中沒有考慮到損失, 在實標生產(chǎn)中通常取(氣體+損失)約占原油的0.5。注: tH為相鄰兩餾分重餾分實沸點的0點溫

10、度; tL為相鄰兩餾分輕餾分實沸點的100點溫度。 表3 物料平衡表(按每年開工330天計) 油 品產(chǎn) 率，%處 理 量 或 產(chǎn) 量體積質量104t/Yt/Dkg/hkmol/h原 油1001002507576315700產(chǎn)品汽油4.33.518.7726611100117煤油7.26.6716.6950521040139輕柴油7.26.9117.3052421800100重柴油9.89.6424.1073030400105重油71.573.27183.1455512313603.汽提蒸汽用量側線產(chǎn)品及塔底重油都用過熱水蒸汽汽提, 使用的是溫度420, 壓力0.3MPa的過熱水蒸汽。汽提水蒸汽

11、用量與需要汽提出來的輕組分含量有關, 其關系大致如圖2所示。在設計中可參考表4所列的經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇汽提蒸汽用量。 表5 汽提水蒸汽用量 油品,對油 kg/hkmol/h一線煤油363135.0二線輕柴油265436.3三線重柴油2.885147.3塔底重油24627257合計6763375.6表5為參考圖2與表4得出的汽提水蒸汽用量。4.塔板型式和塔板數(shù)石油分餾塔塔板數(shù)主要靠經(jīng)驗選圖2 汽提蒸汽用量(四層汽提塔板) 表4 汽提蒸汽用量(經(jīng)驗值)塔名稱產(chǎn)品蒸汽用量, , 對產(chǎn)品常壓塔溶劑油1.52.0常壓塔煤油23常壓塔輕柴油23常壓塔重柴油24常壓塔輕潤滑油24常壓塔塔底重油24初餾塔塔底油1.

12、21.5減壓塔中、重潤滑油24減壓塔殘渣燃料油24減壓塔殘渣汽缸油25用, 表6丶表7是常壓塔塔板數(shù)的參考值。表7 國內(nèi)某些煉油廠常壓塔塔板數(shù)被分離的餾分東方紅套南京套上海煉廠汽 油煤 油3109煤 油輕柴油996輕柴油重柴油746重柴油裂化原料846最低側線進料443進料塔底464表6 常壓塔塔板數(shù)國外文獻推薦值被分離的餾分推薦板數(shù)輕汽油重汽油68汽 油煤 油68汽 油柴 油46輕柴油重柴油46進料最低側線36汽提段或側線汽提4注: 也可用填料代替。參照表6與表7選定的塔板數(shù)如下:汽油煤油段 9層(考慮一線生產(chǎn)航煤)煤油輕柴油段 6層輕柴油重柴油段 6層重柴油汽化段 3層塔底汽提段 4層全塔

13、用兩個中段回流, 每個用3層換熱塔板, 共6層, 全塔塔板總數(shù)為34層。5.分餾塔計算草圖塔的計算草圖必須按圖3的要求填寫。圖3 常壓塔的計算草圖6.操作壓力取塔頂產(chǎn)品罐壓力為: 0.131MPa。塔頂采用兩級冷凝冷卻流程圖。取塔頂空冷器壓力降為0.01MPa, 使用一個管殼式后冷器, 殼程壓力降取0.0171MPa, 故塔頂壓力=0.13+0.01+0.017=0.1571MPa (絕)。取每層浮閥塔板壓力降為0.00051MPa (4mmHg), 則推算常壓塔各關鍵部位的壓力如下: (單位為MPa)塔頂壓力 0.157一線抽出板(第9層)上壓力 0.161二線抽出板(第18層)上壓力 0.

14、166三線抽出板(第27層)上壓力 0.170汽化段壓力(第30層下) 0.172取轉油線壓力降為0.0351MPa, 則加熱爐出口壓力=0.172+0.035=0.2071MPa7.汽化段溫度汽化段中進料的汽化率與過汽化率取過汽化率為進料的2(質)(經(jīng)驗值為24)或2.03(體), 則過汽化油量為6314kg/h, 要求進料在汽化段的汽化率為:eF=(4.3+7.2+7.2+9.8+2.03)=30.53(體)汽化段油氣分壓汽化段中各物料的流量如下:汽油 114kmol/h煤油 139kmol/h輕柴油 100kmol/h重柴油 105kmol/h過汽化油 21kmol/h油氣量合計 482

15、kmol/h其中過汽化油的分子量取300, 水蒸汽257kmol/h(塔底汽提)。由此計算得過汽化段的油氣分壓為:0.172×482/(482+257)=0.112MPa汽化段溫度的初步求定。將此交點溫度換算成在0.112MPa壓力下的溫度為299。過該交點作垂直于橫座標的直線A, 在A線上找到299之點, 過此點作平行于原油常壓平衡汽化曲線2的線4, 即為原油在0.112MPa下的平衡汽化曲線。由曲線4可查得當eF為30.53(體)時的溫度為353.5, 此即欲求的汽化段溫度tF。此tF是由相平衡關系求得, 還需對它進行校核。tF的校核校核的目的是看tF要求下的加熱爐出口溫度是否合

16、理。校核的方法是作絕熱閃蒸過程的熱平衡計算以求得爐出口溫度。當汽化率eF=30.53(體), tF=353.5, 進料在汽化段中的焓hF計算如表8所示。表8 進料帶入汽化段的熱量QF(P=0.172MPa, t=353.5)物料焓，Kj/kg熱量，kJ/h汽相液相汽油11761176×11100=13.05×106煤油11471147×2104=22.94×106輕柴油11301130×21800=24.63×106重柴油11221122×30400=34.11×106過汽化油11181118×6314=

17、7.05×106重油888888×225046=199.84×106合計QF=301.62×106hF=301.62×106/315700=955.4kJ/kg再求出原油在加熱爐出口條件下的熱焓ho, 按前述方法作出原油在爐出口壓力0.207MPa壓力之下平衡汽化曲線(即圖1中的曲線3)。此處忽略了水分, 若原油中含有水分, 則應按爐出口處油氣分壓下的平衡汽化曲線計算。因考慮生產(chǎn)航空煤油, 限定爐出口溫度不超過360, 由曲線3可讀出在360時的汽化率eo為25.5(體)。顯然eo<eF,即在爐出口條件下, 過汽化油和部分重柴油處于液相。

18、根此可算出進料在爐出口條件下的焓值ho。ho=305.21×106/315700=966.77kJ/kg核算結果表明ho略高于hF, 所以在設計的汽化段溫度353.5之下, 能保證所需的拔出率(30.53體)。爐出口溫度也不致超過充許限度。表9 進料在爐出口處攜帶的熱量(P=0.207MPa, t=360)物料焓，Kj/kg熱量，kJ/h汽相液相汽油12011201×11100=13.33×106煤油11641164×2104=24.49×106輕柴油11511151×21800=25.09×106重柴油(g)1143114

19、3×21100=24.12×106重柴油(l)971971×9300 =9.03×106重油904904×231360=209.15×106合計Qo=305.21×1068.塔底溫度取塔底溫度比汽化段低7, 即: 353.5-7=346.59.塔頂及各側線溫度的假設與回流熱分配假設塔頂及各側線溫度參考同類裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù), 假設塔頂及各側線溫度如下:塔頂溫度 107煤油抽出板(第9層) 180輕柴油抽出板(第18層) 256重柴油抽出板(第27層) 315則列出全塔熱平衡如表10所示。表10 全塔熱平衡物料流率，kg/h密 度

20、d204操作條件焓，kJ/kg熱量，kJ/hMPa汽相液相入方進料3157000.86040.172353.6955.4301.62×106汽提蒸汽67630.290420331622.43×106合計322463324.05×106出方汽油111000.70370.1571076116.78×106煤油210400.79940.1611804449.34×106輕柴油218000.86250.16625664514.06×106重柴油304000.8484093×106重油2313600.9416

21、0.175346.5858198.50×106水蒸汽67630.157107270018.26×106合計322463271.87×106 全塔回流熱全塔回流熱Q=(324.05-271.87)×106 =52.38×106 kJ/h回流方式及回流熱分配塔頂采用二級冷凝冷卻流程, 塔頂回流溫度為60。采用兩個中段循環(huán)回流, 一中在煤油側線與輕柴油側線之間(第1113層), 二中位于輕柴油側線與重柴油側線之間(第2022層)。回流熱分配 熱量, kJ/h塔頂 50 26.19×106一中 20 10.48×106二中 30 1

22、5.70×10610.側線及塔頂溫度的校核校核應自下而上進行。重柴油抽出板(第27層)按圖3中的隔離體系作第27層以下塔段的熱平衡如圖4及表11所示。圖4 重柴油抽出板以下塔段的熱平衡表11 第27層以下塔段的熱平衡物料流率，kg/h密 度d204操作條件焓，kJ/kg熱量，kJ/hMPa汽相液相入方進料3157000.86040.172353.6955.4301.62×106汽提蒸汽46270.298420331615.34×106內(nèi)回流L0.8460.170308.5795795L合計320327+L316.96×106+795L出方汽油0.1703

23、15108011.99×106煤油0.170315105522.20×106輕柴油0.170315103422.54×106重柴油093×106重油0.175346.5858197.68×106水蒸汽46270.170315310714.37×106內(nèi)回流L0.8460.17031510261026L合計320327+L293.68×106+1026L由熱平衡得: 316.96×106+795L=293.68×106+1026L所以, 內(nèi)回流 L=100780kg/h或 1007

24、80/282=357.4kmol/h重柴油抽出板上方汽相總量為:117+139+100+357+257=970kmol/h重柴油蒸汽(即內(nèi)回流)分壓為:0.170×357/970=0.0626MPa由重柴油常壓恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算在0.0626MPa壓力下平衡汽化0點溫度為315.5, 與原假設315很接近, 可以認為原假設是正確的。輕柴油抽出板和煤油抽出板溫度校核的方法與重柴油的方法相同, 故計算從略。計算結果與假設值相符, 故認為假設是正確的。即:輕柴油抽出板溫度256, 煤油抽出板溫度 181塔頂溫度塔頂冷回流溫度to=60 ho=163.3kJ/kg塔頂溫度 t1=107 h1=

25、611kJ/kg故塔頂冷回流量 Lo為:Lo=Q/(ht1-hto)=26.19×106/(611-163.3)=58500kg/h塔頂油氣量(汽油+內(nèi)回流蒸汽)為(58500+11100)/95=733kmol/h塔頂水蒸汽流量為6763/18=376kmol/h塔頂油氣分壓為0.157×733/(733+376)=0.1038MPa塔頂溫度應該是汽油在其油氣分壓下的露點溫度, 由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算得汽油常壓露點溫度為108.9。已知其焦點溫度和壓力依次為328.5和5.91MPa。在平衡汽化座標紙上作出汽油平衡汽化100點的p-t線, 如圖5所示, 得出在0.1038MP

26、a壓力下露點溫度為110?？紤]到不凝氣的存在, 該溫度乘以系數(shù)0.97, 則塔頂溫度為:110×0.97=106.8與假設的107很接近, 故原假設溫度正確。驗證在塔頂溫度下水蒸汽是否會冷凝。塔頂水蒸汽分壓為0.157-0.1038=0.0532MPa, 在此壓力下飽和水蒸汽溫度為83, 故水汽不會冷凝。圖5 汽油的露點線相圖11.全塔汽丶液負荷分布圖選擇塔內(nèi)幾個有代表性的部位(如塔頂丶第一層板下方丶各側線抽出板上下方丶中段回流進出口處丶汽化段及塔底汽提段等), 求出該各處的汽丶液負荷, 就可以作出全塔汽丶液相負荷分布圖。圖6就是通過計算1丶8丶9丶10丶13丶17丶18丶19丶22

27、丶26丶27丶30各層及塔底汽提段的汽丶液負荷繪制而成。圖6 常壓塔全塔汽丶液相負荷分布圖12.塔的直徑的計算塔徑的初算以塔內(nèi)最大負荷來計算塔徑式中 g重力加速度, 9.81m/sWmax允許的最大氣體速度, m/s;V氣相密度, kg/m3;L液相密度, kg/m3; Ht塔板間距, m;VL液體體積流率, m3;Vv氣體體積流率, m3;塔板間距Ht按塔徑選定。表12 浮閥塔板間距Ht與塔徑D的關系塔板直徑D, mm板間距Ht，mm120014004505006001600300045050060080032004200600800計算出Wmax后, 再計算適宜的氣速WaWa=K·

28、;Ks·Wmax式中 Wa塔板上氣相空間截面上的適宜氣速, m/s;K安全系數(shù), 塔徑>0.9m丶Ht>0.5m時的常壓和加壓操作的塔, K=0.82; 對于直徑<0.9m或Ht0.5m, 以及真空操作的塔, K=0.550.65m(Ht大時K取大值)。Ks系統(tǒng)因數(shù), 可取0.951.0。計算氣相空間截面積Fa=Vv/WaFa計算的塔的空間截面積, m2;降液管內(nèi)流體流速, VdVd=0.17K·Ks當Ht0.75m時 按以上兩式計算后, 選用較小值。當Ht0.75m時式中 Vd降液管內(nèi)液體流速, m/s。計算降液管面積Fd=VL/VdFd=0.11Fa按

29、以上兩式計算取較大值。塔橫截面積Ft的計算Ft=Fa+Fd式中 Ft計算的塔橫截面積, m2;采用的塔徑D及空塔氣速W根據(jù)計算的塔徑, 按國內(nèi)標準浮閥塔板系列進行園整, 得出采用的塔徑D, 按以下兩式計算采用的塔截面積及空塔氣速。F=0.785D2W=Vv/F式中 F采用的塔橫截面積, m2; D采用的塔直徑, m; W采用的空塔氣速, m/s。塔徑園整后其降液管面積按下式計算Fd=(F/Ft)×Fd式中 Fd采用的降液管面積, m2。13.塔高的計算H=Hd+(n-2)Ht+Hb+Hf式中 H塔高(截線到切線), m;Hd塔頂空間高(不包括頭蓋), m;Hb塔底空間高(不包括頭蓋)

30、, m;Ht塔板間距, m;Hf進料段高, m;n實際塔板數(shù), 塊。Hd一般取1.21.5, Hf與Hb按液體停留時間35分鐘計。裙座高度與型式, 可以查閱有關手冊。14.塔板布置, 浮閥丶溢流堰及降液管的計算, 參照塔的工藝計算P131137, 因篇幅所限, 故不贅述。15.塔的水力學計算浮閥塔板的水力學計算主要包括塔板壓力降丶霧沫夾帶丶泄漏丶降液管超負荷及淹塔等部分。塔板總壓力降包括干板壓力降丶氣體克服鼓泡層表面張力的壓力降及氣體通過塔板上液層的壓力降。a.干板壓力降Pd對2632克V-1型浮閥塔板:閥全開前按: 對33克浮閥可簡化為: 閥全開前按: 式中 Gv一個浮閥的重量, 公斤;Wh

31、閥孔氣速, m/s;Fh一個閥孔的面積, m2;g重力加速度(9.81m/s2);Pd干板壓力降, m液柱。b.氣體克服鼓泡表面張力的壓力降Po值很小, 可忽略不計。c.氣體通過塔板上液層的壓力降PLPL=0.4hw+2.35×10-3(3600VL/L)2.3式中 hw出口堰高度, m;L溢流堰長度, m;PL氣體通過塔板上液層的壓力降, m液柱。d.氣體通過一塊塔板的總壓力降Pt(m液柱)PtPd+PVL霧沫夾帶過量的霧沫夾帶會使塔板效率降低很多, 所以應限制塔板的霧沫夾帶, 一般情況下, 霧沫夾帶可限制在每公斤上升氣體所夾帶的液體小于或等于0.1公斤。可按下式近似地計算霧沫夾帶

32、量:式中 e霧沫夾帶量, kg(l)/kg(g);除去降液管面積后的塔板面積與塔橫截面積之比,=(F-2Fd)/F系數(shù), 取0.60.8;當W=0.5Wmax時取小值;當W=Wmax時取大值;W采用的空塔氣速, m/s;m參數(shù), 按下式計算m=5.63×10-5(L/v)0.295(L-v)/v0.425v氣體粘度, 公斤·秒/m2;A丶n系數(shù);當Ht<350毫m時, A=9.48×10-7, n=4.36;Ht350毫m時, A=0.159, n=0.95L液體表面張力, 10-5N/mm;Ht塔板間距, mm;hL塔板上液層高度, mm。泄漏浮閥塔板上的

33、泄漏量一般是隨閥重和閥孔速度的增加而減少, 隨塔板上液層高度的增加而增加。在氣體達到閥孔臨界速度以前, 塔板上的泄漏量是較大的。在一定空塔速度下, 閥孔速度可用塔板開孔率來調節(jié), 使塔板上全部浮閥在剛全開時操作, 閥重則成為塔板泄漏影響的主要因素。泄漏影響塔板效率, 泄漏量控制在該塔板液體負荷的10以下。對3033克的Fl型浮閥, 塔板開孔率在911時, 可按下式計算泄漏量。hw=50mm時,Nw×104=2.09(W·v1.2)-5.95(L·L/3600)1.43hw=30mm時, Nw×104=1.26(W·v1.2)-5.95(L

34、83;L/3600)1.43式中 hw出口堰高度, 毫m;Nw泄漏量, ;L堰上液流強度, m3/m·h(堰長)。淹塔當降液管中清液高度超過一定高度后, 就可能因液體所攜帶的泡沫完全充滿整個降液管而產(chǎn)生淹塔現(xiàn)象, 使操作破壞。所以應使降液管內(nèi)的清液維持在一定高度下。降液管內(nèi)清液高度取決于液相流過塔板的壓力降。這個壓力降為氣相通過該板的壓力降丶塔板上液層高度產(chǎn)生的壓力降以及液體流經(jīng)降液管所產(chǎn)生的壓力降之和?？砂聪率接嬎?。PL=Pt+hL+Pdk(或Pdk)式中PL液相流過一層塔板所需克服的壓力降, m液柱;hL塔板上液層高度, m液柱;Pdk不設進口堰時液相通過降液管的壓力降, m液柱

35、;P'dk設進口堰時液相通過降液管的壓力降, m液柱。Pdk=0.153(Wb)2Pdk=0.2(Wb)2Pt氣體通過一塊塔板的總壓力降, m液柱;Wb降液管底緣出口處流速, m/s。為防止淹塔, 必須滿足下式要求:PL(0.40.6)(Ht+hw)式中系數(shù)一般取0.5。發(fā)泡嚴重時取小值。降液管超負荷當液體在降液管內(nèi)流速太快時, 則從上層塔板攜帶到降液管內(nèi)的氣體將來不及在降液管中與液體分離而隨液體進入下層塔板, 降低了分離效率。液體在降液管的最大流速由A式和B式(或C式)計算, 選兩式計算結果中的較小值。Vd=7.98=0.17Ks (A)當Ht0.75m時Vd=7.98×1

36、03×Ks·Ht(L-v) (B)當Ht>0.75m時Vd=6.97×10-3×Ks·L-v (C)式中 Vd降液管內(nèi)液體流速,m/s。適宜操作區(qū)和操作線浮閥塔板上有許多因素是互相關聯(lián), 又互相制約的。必須通過不同因素的影響作圖, 找出一個最適宜的操作區(qū)。塔板適宜操作范圍可用空塔氣速或Wv1.2(m/s)(kg/m3)1.2為縱座標, 液體流率或液流強度, m3/h·m(堰長)為橫座標。當塔的氣液負荷(操作點)位于適宜操作區(qū)適中位置, 則塔板上水力學狀態(tài)是穩(wěn)定的。作圖方法:a.由霧沫夾帶量計算作出霧沫夾帶量線, 一般取e=10為

37、霧沫夾帶量的上限。b.由淹塔壓力降作出淹塔界線。c.由降液管內(nèi)液體流速計算作出降液管超負荷界線。d.由計算泄漏量作出泄漏界線, 一般取Nw=10作下限。具體作圖方法請參照<<塔的工藝計算>>P146149的實例。圖7 適宜操作區(qū)示意圖 A設計點。此點對應于塔板設計時的氣液負荷; OA操作線。座標原點O與設計點A的連線OA為在已知條件下設計出來的該塔板的操作線。在此線上各點的氣液比是恒定的; B負荷上限, 圖7中負荷上限為淹塔控制; C負荷下限, B與C之比為操作彈性, 此值越大, 彈性越好。三. 課程設計說明書的編寫要求課程設計說明書應由下列部分組成:1.封面2.課程設

38、計任務書3.目錄按章丶節(jié)丶一丶二丶三丶四層次4.說明書正文5.參考資料目錄包括參考書及參考期刊雜志6.設計圖各部分的要求如下:1.正文內(nèi)容:前言第一章 工藝敘述第一節(jié) 原料及產(chǎn)品的性質, 選擇加工方案的依據(jù)與特點第二節(jié) 工藝流程的確定根據(jù)與流程的敘述第三節(jié) 設備的結構與型式的選擇第二章 工藝計算第一節(jié) 工藝參數(shù)的計算第二節(jié) 操作條件的確定與計算第三節(jié) 塔的尺寸計算第四節(jié) 塔的水力學計算參考資料目錄結束語文字要求為白話文, 簡練丶通順易懂丶層次清楚丶無錯別字。使用規(guī)定的簡化漢字, 字跡工整, 標點符號使用正確。圖表要與內(nèi)容緊密聯(lián)系, 插圖表格丶公式要編寫順序號。正文丶圖丶表及公式寫法:第

39、5;章 ××××× (居中寫)第×節(jié) ××××× (居中寫) (空兩格) (空一格) 一. ××××× ×××××, ××××××, ××××××××, ×××××,×××

40、;×××。(標點符號占一格) 1. ××××× ×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。

41、(空一格) 圖×× ×××××××(居中寫) 1××××× 2×××××× 3×××××××× 4××××× (圖注寫法)表×× ××××××××××

42、××××××××××××××××××。 ×××××。 ×××××。 公式例: PV=nRT (××)式中 P壓力, Pa;V體積, L;T溫度, K;R氣體常數(shù);n摩爾數(shù)。單位一律用法定計量單位。2. 參考資料目錄以本指導書為例:1 石油化學工業(yè)部石油化工規(guī)劃設計院編,塔的工藝計算,石油工業(yè)出版社, 1977年。2 林世雄主編, 石油煉制工程上冊, 石油工業(yè)出版社, 1985年。 3 北京石油設計院編, 石油化工工藝計算圖表, 烴加工出版社, 1983年。4 張錫鵬主編, 煉油工藝學, 石油工業(yè)出版社, 1982年。 5 烴加工出版社編, 著譯者須知, 烴加工出版社, 1987年。3. 繪制原油常壓分餾塔結構圖的要求線條均勻丶圖面清潔美觀丶符合規(guī)格標準。要求寫仿宋字體。要求繪1#圖一