柴油加氫精制設(shè)計書

1、柴油加氫精制一物料平衡1. 全裝置物料平衡本設(shè)計催化柴油處理量為100萬噸/年，反應(yīng)階段為其末期，年開工時數(shù)為8000小時。裝置總物料平衡表（年開工時數(shù)以8000小時/年）物料項目物料量重量%公斤/小時噸/天入方原料油1250003000100重整氫3375812.70總計1283753081102.70出方精制柴油121187.52908.596.95粗汽油190045.61.52高分排放氣222553.41.78低分排放氣387.59.30.31回流罐排放氣260562.522.084溶于水中的硫化氫27.50.660.022溶于水中的氨氣300.720.024設(shè)備漏損12.50.30.0

2、1總計1283753081102.70注: 粗汽油包括0.03 的溶解氣在內(nèi)由=，得設(shè)備漏損為0.01% < 1%.2. 化學(xué)耗氫量1) 雜質(zhì)脫除率a) 硫脫除率 = ×100% = 90%b) 氮脫除率 = ×100% = 77.78%c) 氧脫除率（以酸度計算）原料油含氧率 =×100% = 0.00192%精制油含氧率 = ×100% = 0.0000463% 氧脫除率=×100% = 97.58%d) 烯烴飽和率（以溴價計算）烯烴飽和率=×100% = 80%組份硫氮氧烯烴飽和脫除率（%）9077.7897.58802)

3、 化學(xué)耗氫量a) 脫硫耗氫每脫掉1%的硫消耗12.5Nm3H2/m3原料油加氫脫硫耗氫量= = 2.34 Nm3/T原料油2.34×125000/22.4×=26.152kg/hrb) 脫氮耗氫每脫掉1%的氮消耗53.7Nm3H2/m3原料油加氫脫氮耗氫量= = 1.26 Nm3/ T原料油1.26×125000/22.4×=14.078kg/hrc) 脫氧耗氫每脫掉1%的氧消耗44.6Nm3H2/m3原料油加氫脫氧耗氫量= = 0.0966Nm3/ T原料油0.0966×125000/22.4×=1.078kg/hrd) 烯烴飽和耗

4、氫量烯烴飽和耗氫量=（）×10×22.4/160 = 22.96 Nm3/T原料油22.96×125000/22.4×=256.25kg/hre) 芳烴飽和飽和1%的芳烴消耗5.0Nm3H2/m3原料油芳烴飽和耗氫量=6.29 Nm3/ T原料油6.29×125000/22.4×=70.254kg/hrf) 加氫裂解耗氫量原料油裂解程度為3%，每裂解1分子原料，消耗3分子氫加氫裂解耗氫量=×3×22.4 = 10.22Nm3/T原料油10.22×125000/22.4×=114.017kg/hr

5、各類加氫反應(yīng)的耗氫量匯總表項目化學(xué)耗氫量重量分?jǐn)?shù)Nm3/T原料油Kg/hr%1加氫脫硫2.3426.1525.432 加氫脫氮1.2614.0782.933 加氫脫氧0.09661.0780.224 烯烴飽和22.96256.2553.185 芳烴飽和6.2970.25414.586 加氫裂解10.22114.01723.66總計43.17481.8291003. 反應(yīng)放熱a) 加氫脫硫反應(yīng)放熱量=600 kcal/ Nm3×2.34 Nm3/T =1405.92kcal/T1405.92 kcal/T×125T/hr=175740kcal/hrb) 加氫脫氮反應(yīng)放熱量=6

6、00 kcal/ Nm3×1.26 Nm3/T =756.84kcal/T756.84kcal/T×125T/hr=94605kcal/hrc) 加氫脫氧反應(yīng)放熱量=600 kcal/ Nm3×0.0966 Nm3/T =57.95kcal/T57.95kcal/T×125T/hr=7243.5kcal/hrd) 加氫烯烴飽和反應(yīng)放熱量=1260 kcal/ Nm3×22.96 Nm3/T =28929.6kcal/T28929.6kcal/T×125T/hr=3616200kcal/hre) 加氫芳烴飽和反應(yīng)放熱量=540 kcal

7、/ Nm3×6.29 Nm3/T =3399.19kcal/T3399.19kcal/T×125T/hr=424899kcal/hrf) 加氫裂解反應(yīng)放熱量=450 kcal/ Nm3×10.22 Nm3/T =4597.16kcal/T4597.16 kcal/T×125T/hr=574644.38 kcal/hr反應(yīng)放熱計算匯總表項目反應(yīng)放熱量重量分?jǐn)?shù)Kcal/T原料油Kcal/hr%1加氫脫硫1405.921757403.592 加氫脫氮756.84946051.933 加氫脫氧57.957243.50.154 烯烴飽和28929.63616200

8、73.905 芳烴飽和3399.194248998.686 加氫裂解4597.16574644.3811.75總計39146.664.8931061004. 純氫消耗量匯總a) 入方：新氫=×2×87.68%/8000 = 1076.073kg/hr =25.83T/db) 出方：化學(xué)耗氫量=481.829kg/hr =11.56T/d 排放耗氫量=×2×80.86% = 553.58kg/hr=13.29T/d 溶解耗氫（包括低分排放和回流罐排放）： 低分罐=×43.10%×2=18.444kg/hr 回流罐=×2.03%

9、×2=2.379kg/hr =18.444+2.379=20.823kg/hr=0.4998T/d 機械漏損=1076.073-(481.829+553.58+20.823)=19.841kg/hr=0.476T/d加氫精制裝置純氫消耗量匯總表項目kg/hrT/d重量%入方新氫1076.07325.83100出方1 化學(xué)耗氫481.82911.5644.782 排放耗氫553.5813.2951.443 溶解耗氫20.8230.49981.944 機械漏損19.8410.4761.84總計1076.07325.831005. 硫化氫平衡a) 入方：=215.16kg/hr =5.16

10、T/db) 出方：高分排放：=69.83kg/hr 低分排放：=18.55kg/hr 回流罐排放：=96.62kg/hr 水中溶解：27.50kg/hr 漏損：215.16-（69.83+18.55+96.62+27.50）=2.66kg/hr氫裝置內(nèi)硫化氫平衡表項目kg/hrT/d重量%產(chǎn)生加氫脫硫反應(yīng)215.165.16100排放1 高分排放69.831.6832.462 低分排放18.550.458.623回流罐排放96.622.3244.914水中溶解27.500.6612.78 5漏損2.660.051.23總計215.165.16100二反應(yīng)器設(shè)計入口溫度為280，入口壓力為4.0

11、Mpa，出口壓力為3.9Mpa，已知數(shù)據(jù)如下：加氫反應(yīng)器入口溫度氣化率混合焓(Kcal/kg)2264.72186.642669.49217.2631019.09254.1535928.81295.9137438.65311.58注：物料包括原料油，新氫和循環(huán)氫系統(tǒng)壓力P=3.9MPaP=3.8MPaP=3.7MPaP=3.6MPa氣化率溫度混合焓(Kcal/kg)溫度混合焓(Kcal/kg)溫度混合焓(Kcal/kg)溫度混合焓(Kcal/kg)4.54196166.98194165.67193165.01191.5164.039.44267218.16265216.73264216.012

12、62215.3219.00311254.67310253.9328.68341281.62339279.8938.47360299.9248.38375315.31注：物料包括加氫生成油，反應(yīng)生成氣和循環(huán)氫氣化率（%）平均分子量101552016030165注：氣相油平均分子量圖1 不同氣化率的油氣平均分子量 圖2 3.90Mpa下焓值與溫度對應(yīng)關(guān)系圖3 3.90Mpa下氣化率與溫度對應(yīng)關(guān)系1. 催化劑裝填體積空速=2.5=57.86 m32. 催化劑當(dāng)量直徑所選催化劑為RN-1催化劑（）Dp=6×=6×=1.6364×m3. 循環(huán)氫和混合氫流量氫油比=300=4

13、3392.73Nm3/hr=/22.4×=11971.74kg/hr=-=11971.74-3375=8596.74kg/hr4. 入口氫分壓作4.0Mpa下的Hmt、ew%t圖，查得t=320時，ew=20.5%，Hm=263Kcal/kg由圖可得：當(dāng)ew=20.5%時，=160.25g/mol=×=4.0×=3.070Mpa5. 反應(yīng)器出口溫度計算根據(jù)熱量衡算得：（）+Q=（）(11971.74+125000) ×263+4.893×106=（11971.74+125000） =298.72Kcal/kg作tHm、ew%Hm圖，查得=37.

14、3%，=3586. 出口氫分壓=+1-(96.95%+1.49%)× =13921.74kg/hr由圖可得：當(dāng)ew=37.3%時，=168.65g/mol=×=3.9×=2.619Mpa7. 氣體密度=(+)/2=(358+320)/2=339=(+)/2=28.9%=+×=11971.74+125000×28.9%=48096.74kg/hr=+×22.4×× =+×22.4×× =2778.34 m3/hr=17.31 kg/m38. 混合物黏度 =81.978 查81.978 ，

15、溫度為339下，石油餾分蒸汽粘度為=0.0145厘泊【1】Tr=Pr=根據(jù)Tr與Pr氫的粘度圖得=0.0143厘泊1摩爾分?jǐn)?shù)：=0.746= =0.0144厘泊9. 空塔線速取D=3.6m，則u=288.77 m/hr =0.0802 m/s10. 液體滯留量=11971.74+125000×28.9%=48096.74kg/hr=125000×(1-28.9%)=88875kg/hr/=1.8478=48096.74kg/hr=1085.00磅/·hr根據(jù)與/關(guān)系圖查得：h=0.155=0.1085Pa/m11. 校核0.1085Pa/m，在0.0230.115

16、Pa/m范圍內(nèi)0.1085×6.01=0.6519kg/cm2<0.84kg/ cm2，符合要求。12. 反應(yīng)器總高度計算底部空間：500mm 惰性瓷球+防垢籃筐：500mm氣液分布器：300mm 催化劑床層高度：6010mm頂部空間：400mm 小瓷球高度：400mm大瓷球高度：500mm反應(yīng)器總高度H=500+300+400+500+500+6010+400=8610mm 取整，則H=8610mm三汽提塔計算1. 全裝置物料平衡設(shè)塔頂溫度tD=147，進料氣化率為5%精制柴油（V）=(96.95+1.49)% ×5%-1.49%×125000=4290k

17、g/hr精制柴油（L）=125000×96.95%-4290=116897.5kg/hr粗汽油（V）=125000×1.49%=1862.5kg/hr溶解氣（V）=125000×(2.084+0.03)%=2642.5kg/hr水蒸氣（V）=125000×3%=3750kg/hr氣提塔物料衡算熱焓表項目溫度熱焓kcal/kg流量kg/hr熱量入方柴油（V）200169.699942907.280柴油（L）200111.5857116897.5130.441粗汽油（V）200184.96641862.53.445溶解氣（V）200437.58982642.

18、511.563水蒸氣（V）300733.5375027.506冷回流（V）4029.1682L0Q1出方柴油194107.9641121187.5130.839溶解氣147408.24892642.510.788水蒸氣147658.21375024.683粗汽油147154.67111862.52.881冷回流147154.6711L0Q2根據(jù)物料平衡和能量平衡得： ）L0 = 11.044×105 L0 = 8799.8 kg/hr回流比R0= 水冷凝校核： 水蒸氣的摩爾分率 =0.35×9.869×0.5555=1.919atm 查得=1.919atm時，t=

19、121 tD=147>121 故水蒸氣不會冷凝。2. 第24塊板以下物料衡算第24塊塔板上的溫度t=項目溫度熱焓kcal/kg流量kg/hr熱量 入方冷回流（L）4029.16828799.82.5667溶解氣（V）152.3411.0712642.510.8626水蒸氣（V）152.3660.94375024.7853粗汽油（V）152.3157.6061862.52.9354L24（V）152.3157.606L24157.606 L24出方水蒸氣（V）147658.21375024.6829溶解氣（V）147408.24892642.510.7880粗汽油（V）147154.671

20、11862.52.8807L24（L）152.394.0350L2494.0350 L24冷回流（V）147154.67118799.813.6107根據(jù)L24=17008.23 kg/hr , V24=25263.23 kg/hr3. 求第14板的氣液相流量V14=3%+2.084%+(96.95+1.49)% ×5%×125000=12507.5kg/hrL14 =V14+（96.95%-3%）×125000=129945kg/hr4. 性質(zhì)計算1) 第24塊板氣相：m總 =17008.23+1862.5+2642.5+3750=25263.23 kg/hrM

21、=m總/n總=55.2g/mol=V=組份摩爾分?jǐn)?shù)（%）黏度（厘泊）粗汽油41.50.0088溶解氣13.00.0125水蒸氣45.50.014混合氣體1000.0107=0.0107厘泊液相：L=17008.23kg/hr99.37kg/kmol=620kg/m3V=查液相表面張力為9.9達(dá)因/厘米【1】2) 第14塊板氣相：m總 =12507.5kg/hrM=m總/n總=41.93g/mol=V=組份摩爾分?jǐn)?shù)（%）黏度（厘泊）精柴油10.50.0065溶解氣19.60.014水蒸氣69.90.016混合氣體1000.0131=0.0131厘泊液相：L=129945kg/hr196.01kg

22、/kmol=740 kg/m3V=查液相表面張力為15達(dá)因/厘米【1】5. 汽提塔高度計算人孔：600mm 板間距：600mm頂部空間：1400mm（含一個人孔） 底部空間：2200mm（含一個人孔）進料段：800mm（第14塊板為進料段）人孔數(shù)：5個 塔板數(shù)：24塊氣提塔總高度H=1400+600×9+600×13+2200+600×2+800=18800mm四汽提塔上部核算1. 校核選用F1型浮閥塔339閥，初選板間距HT=600mm=0.6m，采用單溢流塔板。取塔徑D=2.0m，堰長l=1456mm， ，A降=0.3155m2，A=3.155m2.【6】1)

23、 臨界閥孔速度 whc=()0.548=()0.548=4.135m/s空塔氣速w=取開孔率=10.08%，則wh= w/ =4.058 m/s因此wh/whc=，符合要求。2) 閥孔動能因數(shù)F0= ×=4.058×，符合要求。3) 溢流強度 E=18.8<70，符合要求。4) 液體在降液管的停留時間，符合要求。5) 霧沫夾帶量e=n=0.95,HT=0.6m, =0.6,A=0.159m= =選溢流堰高度hw=50mm=0.05m堰上液層高度how=2.84E=2.84=20.108mmhl=hw+how=50+20.108=70.108mme=，符合要求。6) 氣

24、體通過一塊塔板的總壓降Pv與液體通過一塊塔板的總壓降Pl選降液管下緣距塔板高度為hb=0.04m，則wb=a. 干板壓降pd=5.37×=5.37×=0.0397m液柱氣體通過塔板液層的壓力降pL=0.4hw+2.35×=0.4×0.05+2.35×=0.0366m液柱氣體總壓降pv=pd+pL=0.0397+0.0366=0.0763m液柱b. 不設(shè)進口堰時，液相通過降液管的壓降pdk=0.153wb2=0.153×0.132=0.002586m液柱 液體總壓降PL=pv+pdk+hl =0.0763+0.002586+0.0701

25、=0.149m液柱<0.5×（HT+hw）=0.325 m液柱， 符合要求。2. 負(fù)荷性能圖1) 泄露線設(shè)F0=5，即wh= w=wh=0.1008×2.140=0.2157m/s2) 降液管超負(fù)荷線降液管允許最大流動速度vd=0.17ks=0.17×0.95=0.1615m/sHT<0.75m時,vd*= = = 0.1456 m/s取上述兩個vd中較小的一個，則vd=0.1456m/s3) 霧沫夾帶線取e=10%為上限，即0.1=整理得：取點計算得：Vl（m3/hr）how(mm)hl(mm)w(m/s)1010.2660.260.88462016

26、.2966.290.83803021.34571.3450.80654025.85775.8570.78256033.8883.880.7474) 淹塔線設(shè)降液管內(nèi)液面高度控制在0.5（）.0.5（）m液柱pd+pL+pdk+hl=0.3255.37×+0.4hw+2.35×+0.153wb2+0.0701=0.325整理得： 取點計算得：Vl（m3/hr）w(m/s)100.9762500.92131000.82301500.66512000.3736汽提塔上部負(fù)荷性能圖如圖所示：五汽提塔下部核算1. 校核選用F1型浮閥塔339閥，初選板間距HT=600mm=0.6m，采

27、用雙溢流塔板。取塔徑D=2.2m，堰長l=1368mm， ，A降=0.4561m2，A=3.865m2.【6】1) 臨界閥孔速度 whc=()0.548=()0.548=5.148m/s空塔氣速w=取開孔率=5%，則wh= w/ =4.994 m/s因此wh/whc=，符合要求。2) 閥孔動能因數(shù)F0= ×=4.994×，符合要求。3) 溢流強度 E=64.18<70，符合要求。4) 液體在降液管的停留時間，符合要求。5) 霧沫夾帶量e=n=0.95,HT=0.6m, =0.6,A=0.159m= =選溢流堰高度hw=50mm=0.05m堰上液層高度how=2.84E

28、=2.84=45.53mmhl=hw+how=50+45.53=95.53mme=，符合要求。6) 氣體通過一塊塔板的總壓降Pv與液體通過一塊塔板的總壓降Pl選降液管下緣距塔板高度為hb=0.06m，則wb=a. 干板壓降pd=5.37×=5.37×=0.03376m液柱氣體通過塔板液層的壓力降pL=0.4hw+2.35×=0.4×0.05+2.35×=0.05767m液柱氣體總壓降pv=pd+pL=0.03376+0.05767=0.09143m液柱b. 不設(shè)進口堰時，液相通過降液管的壓降pdk=0.153wb2=0.153×0.2

29、972=0.0135m液柱 液體總壓降PL=pv+pdk+hl =0.09143+0.0135+0.09553=0.200m液柱<0.5×（HT+hw）=0.325 m液柱， 符合要求。2. 負(fù)荷性能圖1) 泄露線設(shè)F0=5，即wh= w=wh=0.131m/s2) 降液管超負(fù)荷線降液管允許最大流動速度vd=0.17ks=0.17×0.95=0.1615m/sHT<0.75m時,vd*= = = 0.1593 m/s取上述兩個vd中較小的一個，則vd=0.1593m/s3) 霧沫夾帶線取e=10%為上限，即0.1=整理得：取點計算得：Vl（m3/hr）how(m

30、m)hl(mm)w(m/s)106.73956.7391.1062010.69760.6971.0613014.01764.0171.0294016.98066.9801.0046022.25172.2510.9654) 淹塔線設(shè)降液管內(nèi)液面高度控制在0.5（）.0.5（）m液柱pd+pL+pdk+hl=0.3255.37×+0.4hw+2.35×+0.153wb2+0.09553=0.325整理得： 取點計算得：Vl（m3/hr）w(m/s)100.614500.5961000.5751500.5532000.528 汽提塔下部負(fù)荷性能圖如下圖：六冷換設(shè)備計算與選型1.

31、新氫壓縮機一級與二級出口溫度及E105計算壓縮比根據(jù)一級壓縮的壓縮比等于二級壓縮的壓縮比，可得：查得新氫的絕熱系數(shù)k=1.3338t1=（40+273.15）=（40+273.15）=359.30K=86.15t2=50t3=（50+273.15）=（50+273.15）=370.77K=97.62物料名稱溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）新氫86.153375648.5871新氫503375596.6106QE105=取冷卻水，則取 , 則E105選型4：YA450-38.1-40/16-22. 循環(huán)氫壓縮機出口溫度查得循環(huán)氫的絕熱系數(shù)k=1.3267=3. 混合氫溫度T5物料名稱

32、溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）新氫97.623375665.2486循環(huán)氫58.158596.74538.1878混合氫t511971.74Hm查表得：t5=70.64. 加熱爐出口溫度T6物料名稱溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）混前原料油（L）t6125000Hm混合氫30011971.74887.5248混后反應(yīng)物料320136971.74263Q=253.9835kcal/hr查表得：t6=338.475. E101計算與選型物料溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）換熱前反應(yīng)產(chǎn)物（3.9Mpa）358136971.74298.72混合氫70.611971

33、.74574.01換熱后反應(yīng)產(chǎn)物（3.9Mpa）t7136971.74Hm混合氫30011971.74887.5248Hm=269.88kcal/ kg查Hmt圖得：t7=330=134.45取K = 320kcal/(m2·h·)，則換熱器型號：YA500-90.2-40/40-26. E201計算與選型物料名稱溫度流量（kg/hr） 熱焓（kcal/kg）熱量換熱前溶解氣（V）1472642.510.7880粗汽油（V）1471862.52.8807水蒸氣（V）147375024.6829冷回流（V）1478799.813.6107換熱后溶解氣（L）402642.535

34、6.89579.4310粗汽油（L）401862.529.16820.54326水蒸氣（L）40375040.011.5004冷回流（L）408799.829.16822.5667取冷卻出口溫度為110，進口溫度為30，則，取K = 500kcal/(m2·h·)則換熱器型號：YA900-355-25/16-17. E202計算與選型物料名稱溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）換熱前柴油（L）194121187.5107.9641溶解氣（L）402642.5356.8957生成油（L）4012305026.42174換熱后柴油（L）120121187.566.024

35、49溶解氣（V）t82642.5H1生成油（L）t8123050H2由于溶解氣在升溫過程中可以近似為由液相變?yōu)闅庀啵诉^程的吸熱為溶解熱。查得：溶解熱焓值為H=74.0kcal/kg,則=2642.5 H1+123050 H2=88.272假設(shè)t8=115，查得：H1=391.7555 kcal/kg，H2=63.50043kcal/kg代入上式，左右兩邊基本相等，即所設(shè)t8=115正確取K = 250 kcal/(m2·h·)則換熱器型號：YA800-250-40/40-68. E203計算與選型物料名稱溫度流量（kg/hr）熱焓（kcal/kg）柴油120121187.566.02449柴油50121187.530.99582取冷卻水進口溫度，出口溫度則=24.66取K = 280 kcal/(m2·h·)，則換熱器型號：YA1000-630.1-40/16-49. E102計算與選型進115，溶解氣 2642.5 kg/hr 391.7555 kcal/kg 生成油 123050 kg/hr 63.50043 kcal/kg出200，13044089.37+728012.571+344499.92+1156331.047 =152.729 kcal/hr（11971.74+125000）（26