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1、2023/2/28,0,石化公司,炼油工艺技术交流,石油化工设计院,2023/2/28,1,主要内容,物料平衡 原理 体系单体设备装置（加氢）热平衡 原理 体系单体设备（换热器）能耗计算 装置能耗,2023/2/28,2,技术交流讲稿物料平衡,一、几个概念1、体系与环境 将一部分物质或空间与其余的物质或空间分开，这部分叫体系，其余的叫环境。2、流体的稳定流动与不稳定流动 流体在流动时，任一截面处的流速、流量和压强等，均不随时间而变化的流动过程叫稳定流动;随时间而变化称不稳定流动。,第一部分 物料平衡,2023/2/28,3,二、物料平衡1、原理 质量守恒定理 进入体系的量 排出体系的量=体系积
2、累量 W进 W出=W存2、单体设备的物料衡算 以塔为例。（1）全塔物料衡算,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,4,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,5,全塔物料平衡计算数据（PRO/II）TRAY TEMP PRESSURE LIQUID VAPOR FEED PRODUCT DUTIES DEG C KG/CM2 KG-MOL/HR M*KCAL/HR1C 40.0 3.20 223.8 4.7V-6.5636 31.2L 125.7W2 203.6 3.50 407.6 385.4 3 226.6 3.52 433.9 569.24 239.0 3.54 428.2 595
3、.55 249.5 3.56 412.5 589.8 91.6V6 261.6 3.58 202.9 482.5 202.6L7 274.0 3.60 194.1 475.4 8 281.4 3.62 309.7 466.7-1.00009 289.3 3.64 263.5 538.810 295.1 3.66 250.6 536.1 11 300.6 3.68 227.6 523.2 85.3V12 309.2 3.70 57.9 414.9 149.2L13 319.5 3.72 46.9 394.414 323.8 3.74 41.9 383.315 325.7 3.76 208.0 3
4、78.3 421.7M-.103816 314.8 3.78 171.9 122.8 17 302.6 3.80 86.7 55.5V 140.7L,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,6,SIDESTRIPPER T21/18 255.1 4.10 187.2 202.6L 91.6V2/19 248.1 4.10 172.8 76.2 3/20 236.9 4.10 61.8 38.9V 149.9LSIDESTRIPPER T31/21 301.1 4.24 132.2 149.2L 85.3V2/22 293.6 4.24 119.1 68.33/23 282.0 4.24 55
5、.2 36.6V 100.5L,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,7,技术交流讲稿物料平衡,（2）塔内部物料衡算,2023/2/28,8,3、装置的物料平衡 以加氢装置为例，处理量为140万吨/年。（1）原料及产品 详见物料平衡表,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,9,物 料 平 衡 表,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,10,（2）燃料及公用工程消耗,燃料及公用工程消耗表,技术交流讲稿物料平衡,2023/2/28,11,一、原理1、热力学第一定律 热力学第一定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，它可以从一种形式转变为另一种形式，但是即不能创造，也不能
6、消灭。,技术交流讲稿热平衡,第二部分 热平衡,2023/2/28,12,2、能量平衡式 体系的能量平衡式 E入E出=E存 对于单位质量的流体 E=内能+位能+动能+静压能 即 E=U+Z+u2/2g+P/P/=PV 单位质量的流体（1公斤）由一个截面流到另一个截面，其基准的能量衡算式为：U1+Z1+u12/2g+P1V1+Qe+He=U2+Z2+u22/2g+P2V2 Qe1公斤流体与外界交换的热能。He1公斤流体从外界输送设备所获得的机械能。上式也可写为：U+Z+(u2/2g)+(PV)=Qe+He 该式称为流体流动的总能量衡算式。该式在不同的应用场合可以简化。,技术交流讲稿热平衡,2023
7、/2/28,13,3、热平衡 在进行热平衡计算中，能量衡算式可以简化为：U+(PV)=Qe 令 H=U+PV“H”称为焓。则有H=Qe 使1公斤的油品由某一基准温度（通常以0或00F为基 准）加热到t时（包括相变化在内）所需要的热量称为热焓，单位为kj/kg（或kcal/kg）。,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,14,二、单体设备的热平衡计算 Q放 Q吸=Q损 1、塔的热平衡计算简介 2、换热器的热平衡计算 以0#柴油被冷却为例。,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,15,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,16,技术交流讲稿热平衡,例题1 如上图，已知条件：柴油 进口温度 9
8、0，出口温度 60，流 量 24500kg/h，比重d420=0.835 冷却水 进口温度 30，出口温度 40 求冷却水用量。,2023/2/28,17,技术交流讲稿热平衡,解：第一种方法，用热焓计算。（1）热流放热 查焓图需要K、d420、温度(T立)1/3 K=1.216 求T立很麻烦，一般估算即可。d15.615.6 含烷烃较多的油品K在12.013.0之间，含芳香烃较多的油品K在10.011.0之间，含环烷烃较多的油品在这两者之间。取K=12.5，查附图1得进口焓为52 kcal/kg 出口焓为36 kcal/kgK=12.5对焓的校正系数=1.038 H进=521.038=54.0
9、 kcal/kg H出=361.038=37.4 kcal/kg H进H出=54.037.4=16.6 kcal/kg Q放=16.624500=406700 kcal/h=40.67104 kcal/h,2023/2/28,18,（2）冷流吸热“Q损”一般取35%Q吸=40.67104（1-0.03）=39.45 104 kcal/h查附表1得水的焓值 H30=30.02 kcal/kg H40=40.01 kcal/kg Q吸=H水W水 W水=39.45 104(40.01-30.02)=39490 kg/h 即 循环水用量为39.49 t/h,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,19
10、,第二种方法，用比热计算(1)热流放热：Q放=24500tCd420=d15.615.6d 查附表2得 d=0.0044d15.615.6=d420+0.0044=0.835+0.0044=0.8394查附图2得进口比热为0.527 kcal/kg 出口为0.5 kcal/kgK=12.5校正系数查图得1.04C90=0.5271.04=0.548 kcal/kg C60=0.51.04=0.52 kcal/kg平均比热C平均=(0.548+0.52)/2=0.534 kcal/kgQ放=24500300.534=392490 kcal/h(2)冷流吸热：查附表1得 C水=0.997 kcal
11、/kg(30、40均为此值)Q吸=39.249104（1-0.03）=38.07 104 kcal/hQ吸=C水tW水 W水=38.07 1040.997(4030)=38185 kg/h,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,20,另：若已知d420 和该物流的恩氏蒸馏数据，可以用计算式求得特性因数K。下列数据为该物流的恩氏蒸馏数据：体积%10 30 50 70 90 温度 292 320 334 344 360(T立)1/3 K=1.216 d15.615.6 体积平均沸点t平均=(292+320+334+344+360)5=330 恩氏蒸馏10%90%斜率=(360292)(9010)=0.85 查附图3得校正值为-1 则T立方=330-1+273=602 0K(602)1/3 特性因数 K=1.216=12.23 0.8394,技术交流讲稿热平衡,2023/2/28,21,技术交流讲稿能耗计算,第三部分 能耗计算,一、能耗计算的具体要求和方法 引入石油化工设计能量消耗计算方法SH/T 3110-2001这个行业标准，针对装置能耗计算的具体要求进行讲解。,2023/2/28,22,
