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1、全 装 置 物 料 平 衡1、物料平衡本设计的处理量为95万吨/年，反应阶段为其末期，每年开工时数按8000小时计算。入方：原料油=95 x104 x103 x100% =118750公斤/小时800095 x 104 x 100% c X 24 =2850 吨/天8000重整氢=95 x104 x103 x 2.7% =3206公斤/小时800095 X104 x 2.7% x 24 十吨/天8000出方：精制柴油=118750X96.95%=115128公斤/小时=2850X96.95%=2763 吨/天粗汽油=118750X 1.52%=1805公斤/小时=2850X 1.52%=43
2、吨/天 高分排放气=118750X 1.78%=2114公斤/小时=2850X 1.78%=51 吨/天 低分排放气=118750X0.31%=368公斤/小时=2850X0.31%=8.8 吨/天 回流罐排放气=118750X2.084%=2475公斤/小时=2850X2.084%=59 吨/天 溶于水中的硫化氢=118750X0.022%=26公斤/小时二2850X0.022%=0.6吨/天溶于水中的氨气=118750X0.024%=28.5公斤/小时=2850X0.024%=0. 7 吨/天设备漏损=118750X0.01%=12公斤/小时=2850X0.01%=0.3 吨/天2、化学耗
3、氢量计算计算杂质脱除率a）硫脱除率二1800 一180 X100%=90%1800b）氮脱除率二 261 - 58 X100%=77.8%26115 1c）硫醇硫脱除率二-5y X100%=93.3%d）氧脱除率（以酸度计算）原料油含氧率二 5.8103/56 X16 X 100%=0.00192%100 x 0.8642精制油含氧率二 .14X 103/56X16 X 100%=0.0000463%100 x 0.8595氧脱除率二 0.00192 -0.0000465 X100%=97.58% 0.00192e）烯烃饱和率（以漠价计算）20 5 4 1烯烃饱和率二-05X100%=80%2
4、0.5化学耗氢量计算a）每脱掉1%的硫消耗12.5Nm3H/m3原料油12.5 x 1800 x 10-6 x 90% x 100加氢脱硫耗氢量=2.34Nm3/T0.8642,22.34X118750/22.4X =25kg/hr1000.mb）每脱掉1%的氮消耗53.7Nm3H2/m3原料油53.7 x 261 x 10-6 x 77.8% x 100 1加氢脱氮耗氢量=1.26Nm3/T0.8642，2 一 ，一1.26X 118750/22.4X = 13kg/hr1000c）每脱掉1%的氧消耗44.6Nm3H/m3原料油44.6 x 1.92 x 10-5 x 97.6% x 100
5、 （加氢脱氧耗氢量=0.0967Nm3/T0.86420.0967X118750/22.4X= 1kg/hr1000d），烯烃饱和耗氢量烯烃饱和耗氢量二（20.5-4.1）X10X22.4/160=22.96Nm3/T，2 一 ，一22.96X 118750/22.4X =243kg/hr1000e）饱和1%的芳烃消耗5.0Nm3H/m3原料油 芳烃饱和耗氢量二（43一 41.5）X .68 X 5 =6.29Nm3/T0.864226.29X118750/22.4X =67kg/hr1000f）每脱掉1%的硫醇硫消耗12.5Nm3H2/m3原料油0.8642承布吉承玷-寻 12.5 x 15
6、 x 10-6 x 93.3% x 100 , 硫醇硫耗氢量=0.02Nm3/T2 一 ，一0.0202X118750/22.4X=0.2kg/hr1000g) 加氢裂解耗氢量原料油裂解程度为3%，每裂解1分子原料，消耗3分子氢加氢裂解耗氢量二1000* 3% X3X22.4=10Nm3/T197.34210.22X 118750/22.4X 二 108kg/hr1000总化学耗氢量=2.34+1.26+0.0967+22.96+6.29+0.0202+10.22=43Nm3/T二24.81+13.36+1.025+243.44+66.69+0.214+108.36=458kg/hr重量分数：
7、加氢脱硫：E1 X100%=5.42%457.899加氢脱氮：13.36 X100%=2.92%457.899加氢脱氧：L025 X100%=0.22%457.899243 44烯烃饱和： 一3 X100%=53.16%457.899芳烃饱和：66.69 X100%=14.56%, 457.899 0 214硫醇脱硫： X100%=0.05%457.899加氢裂解：108.36 X100%=23.66%457.8993、化学反应放热量a) .加氢脱硫反应放热量=600kcal/Nm3X2.34Nm3/T=1404kcal/T1404kcal/TX118.75T/hr=166725kcal/hr
8、b) .加氢脱氮反应放热量=600kcal/Nm3X1.26Nm3/T=756kcal/T756kcal/TX118.75T/hr=89775kcal/hrc) .加氢脱氧反应放热量=600kcal/Nm3X0.0967Nm3/T=58.02kcal/T58.02kcal/TX118.75T/hr=6890kcal/hrd) .加氢烯烃饱和反应放热量=1260kcal/Nm3 X22.96Nm3/T=28929.6kcal/T28930kcal/TX118.75T/hr=3435438kcal/hre) .加氢芳烃饱和反应放热量=540kcal/Nm3X6.29Nm3/T=3396.6kcal
9、/T3397kcal/TX118.75T/hr=403394kcal/hrf) .加氢裂解反应放热量=450kcal/Nm3X10.22Nm3/T=4599kcal/T4599kcal/TX118.75T/hr=546131kcal/hr总的反应放热量 E=1404+756+58.02+28930+3397+4599=39144kcal/T二166725+89775+6889.875+3435437.5+403393.75+546131.25=4648352.375kcal/hr1404 重量分数：加氢脱硫： x100% = 3.59%39144756 加氢脱氮： x 100% = 1.93%
10、39144加氢脱氧： 竺02 X100% = 0.15% 39144烯烃饱和：28929.6 x 100% = 73.95% 39144芳烃饱和：3396.6 X100% = 8.68%391444599加氢裂解： X100% = 11.76% 391444、纯氢平衡表、2 7% X 95 X 107入方：新氢二 - 一X2X87.68%/8000=1022kg/hr5.51022.27X 24 =25T/d 1000出方：化学耗氢量=458kg/hr457.899 X 24 =10.99T/d 10002113 75排放耗氢量二一X2X80.86%=525.9kg/hr6.5525.9 X
11、24 =13T/d1000溶解耗氢(包括低分排放和回流罐排放)：低分罐二 368.125 X43.10%X2=18kg/hr 18.112474 75.回流罐二 一X2.03%X2=2.kg/hr44.46溶解耗氢总量工= 17.52+2.26=20kg/hr198X 24 =0.47472T/d 1000机械漏损：入方-出方=1022.27-(457.899+525.9+19.78)=18.691kg/hr18.691 x 241000=0.449T/d一 一 457 899重量分数：化学耗氢： 一X100%=44.79%1022.27排放耗氢：旦色1022.27X100%=51.44%溶解
12、耗氢：业8-1022.27X100%=1.93%机械漏损：18.691 X100%=1.83%5、硫化氢的物料平衡118750 x 1800 x 10-6 x 90%。产生 H2S： x 34 =204kg/hr204.40 x 241000=5T/d2113 75排放 H2S：高分排放：635 x 0.6% x 34 =66kg/hr 低分排放：368.625 x 2.55% x 34 = 18kg/hr18.112474 75 回流罐排放： x4.85% x34 =92kg/hr44.46 水中溶解：26kg/hr (在装置总物料平衡中已计算)粗汽油中溶解：204.40-(66.34+17
13、.62+91.79+26.125)=2.5kg/hr 重量分数：高分排放：一6 x 100% =32.46%204.4018低分排放：一 x 100 %=8.62%204.4092回流罐排放：x 100 %=44.90%204.4026. 、水中溶解： x 100 %=12.78%204.402 5. -.J粗汽油中溶解：上二 x 100 %=1.24%、一204.40 . . .二、反应器的工艺设计入口温度为320C，入口压力为4.0Mpa,取塔径为3.4m，出口压力为3.9Mpa,选用固定床 轴向冷壁式反应器，已知数据如下：表一在压力为4.0Mpa时，温度与气化率和热焓的对应关系如下: 加
14、氢反应器入口温度C气化率ew（%）混合焓(Kcal/kg)2264.72186.642669.49217.2631019.09254.1535928.81295.9137438.65311.58注：物料包括原料油，新氢和循环氢表二在不同压力下，气化率与温度和热焓之间的对应关系如下:系统压力P=3.9MpaP=3.8MpaP=3.7MpaP=3.6Mpa气化率ew（%）温度C混合焓(Kcal/kg)温度C混合焓(Kcal/kg)温度C混合焓(Kcal/kg)温度C混合焓(Kcal/kg)4.54196166.98194165.67193165.01191.5164.039.44267218.16
15、265216.73264216.01262215.3219.00311254.67310253.9328.68341281.62339279.8938.47360299.9248.38375315.31注：物料包括加氢生成油，反应生成气和循环氢图一 3.90Mpa下焓值与温度对应关系图二3.90Mpa下气化率与温度对应关系表三不同气化率下的油气平均分子量气化率e （%）平均分子量10155201603016540170图三不同气化率的油气平均分子量1.催化剂装填体积（选空速=2.5h-i）空谏油在20C时的体积864.2催化剂的体积95 X107 /8000=2.5V催=54.96m3假设 D
16、=3.4m，则 L= 4XV 1 =狭 x L = 0.1034X5. 06=0.523 kg/cm2121.1C水蒸气不会冷凝，假设正确。2.求第24块塔板上的气液两相的流量第24块塔板上的温度t= 200 一147 +147 = 152.3 C24 -14项目温度热焓流量热量Ckcal/kgkg/hrx 10 -5 kcal/ hr入方V24152157.6057GQ1L04029.168284132.454出方水蒸气147655.2356323.342溶解气147408.2489251010.249粗汽油147154.671117692.737L2415294.0350LQ2冷回流147
17、51.528484134.335根据E入方=工出方G+8413=L+3563+2510+1769+8413(157.6G+2.454X 105)X95%=40.663 x 105 +94.0350L液相流量L=47746kg/hr气相流量V=55588kg/hr3、求第14块塔板的气液两相的流量V 广3%+2.084%+(96.95+1.49)%X5%X 118750=11882kg/hrL：=V14+ (96.95%-3%)X 118750=122260kg/hr4、气提塔上下部分流体的物性气相(上)：=7.306kg / m 3P 二虱=MS X106 X73.838 x 10-3RT8.
18、3145 x (152.3 + 273.15)55588.09V-= 2.1135m 3/s7.306 x 3600气相(下)：=3.661kg / m 3二 pM _ (0.35 - 5 / 760) x 106 x 41.933 x 10-3P RT8.3145 x(200 + 273.15)u 11882.125V= 0.902m3 / s3.661 x 3600液相(上)：L=47746kg/hrM = 99kg/kmolP=620kg/m347745.84V= 77.01m3 / hr620液相(下)：L=122260kg/hrM = 196kg/kmolP=740kg/m3u 12
19、2260.25V= 165.22m3 / hr740项目气相液相上下上下质量负荷（kg/hr）555881188247746122260体积负荷（m3/hr ）2.10.977165平均分子量M（kg/kmol）73.83841.93399.37196.01密度 P (kg/m3)7.3063.661620740表面张力。（达因/cm）-9.815.0粘度Z(c)p-0.330.295、气提塔的高度计算人孔：600mm板间距：600mm顶部空间：1400mm （含一个人孔）底部空间：2200mm （含一个人孔）进料段：800mm （第14块板为进料段）人孔数：5个塔板数：24块气提塔总高度 H
20、=1400+600X9+600X13+2200+600X2+800=18800mm四、气提塔的校核计算因是在加压下操作的清洁物料，分离操作要求比较严格，而压力降不是主要因素，所 以选用型浮阀塔339阀。初选板间距H =600mm=0.6m。T .（一）气提塔上部工艺尺寸的选择以第24块板的物料为基准，初选塔径D=2.0m，选用单溢流塔板取堰长 l=1400mm，堰宽 H=286mm，降=8.8%，A 降 0.2756m2，A=3.1416m2开孔率中=20.25%31. 临界阀孔速度临界阀孔速度w = (728) 0.548=( 72.8)0.548=3.52m/sh。 p7.306v空塔气速
21、w=气相体积负荷=2135= 0.6731 / SnD 2/43.14 x 2.02/4开孔率中二实际发泡速度w = W .6731 = 3.32m/swhh 20.25% w /w = 332 0.943 e (0.8,1.0)符合要求 h h c 3.522. 阀孔动能因数F0F0= wh X 虬=3.32X J7.306 8.974 5 符合要求3. 溢流强度E=匕=7701 =55 5s符合要求5. 雾沫夹带量e= C (0.052-1.72) x( w )37 x m。m= 5.63 x 10 -5 x(f ) 0.295 ( pV=5.63 x 10-5 x ( 9 )0.295
22、(7.306匕)0.425z / gv620 - 7.306)0.425 = 0.3210.01071 x 0.102 x 10-34h(m)2 Tn=0.95,HT=0.6m,虹=0.6,C=0.1593.1416空塔气体流速W匕 4 x 2.1135 1 = 0.6731兀 D23.14 x 4T选溢流堰高度h =50mm=0.5mwV 2377 01堰上液层高度h =2.84E(子)=2.84x 1 x (千子/倡=41.08mmh =h +h =50+41.08=91.08mml w ow0.159 x(0.052 x 91.08 -1.72)(e=x3.70.67316000.95
23、x 0.6210.8245 x 0.321；=0.0967 0.1符合要求A - 2 A 3.1416 - 2 x 0.2756 =降=0.8245A77.01/3600=0.2547 g 10.1,0.371.4 x 0.06a.干板压降Ap=5.37XdWx土 =5.37X 3.322 2g Plx 7306 =0.03555m 液柱2 x 9.816206. 气体通过一块塔板的总压降Apv与液体通过一块塔板的总压降 Pl选降液管下缘距塔板高度为h=0.06m，则w=bb l - hb气体通过塔板液层的压力降77 01 . p0.4h +2.35X 10-3 x(了)2/3=0.4X0.0
24、5+2.35X 10-3 x- )2/3 =0.05399m 液柱Ap = Ap+Ap=0.03555+0.05399=0.08954m 液柱b. v不设进口堰时，液相通过降液管的压力降ApdkApk=0.153w2=0.153X0.25472=0.009925m 液形kApd=Ap + Ap =0.08954+0.009925=0.099465m 液柱 5 符合要求3. 溢流强度E= K =些22 =91.78970 符合要求l 1.84. 液体在降液管中的停留时间0.5902 x 0.6165.22/3600=7.72s 5s符合要求5. 雾沫夹带量e= C (0.052七-1.72)(
25、w )37 x m4h(m)2Tn=0.95,HT=0.6m,虹=0.6,C=0.159LES/ O 、/m= 5.63x 10-5 x(f )0.295(PV=5.63x 10-5 x( 15 )0.295(3.661PL -Pv )0.425 z / g v740 - 3.661 )0.425 = 0.4445 0.01298 x 0.102 x 10-3八 A- = 3.7994-2xy mg A3.7994选溢流堰高度 h =50mm=0.5m.，w堰上液层高度 h =2.84E(匕)3 =2.84x 1 x (些矣)2/3 =57.79mmow l1.8h=h +h =50+57.7
26、9=107.79mml w ow.-.=0.00153 0.1符合要求0.159 x(0.052 x 107.79-1.72)(0.237)3.7e=x 6000.95 x 0.620.689 x 0.4445)6. 气体通过一块塔板的总压降%与液体通过一块塔板的总压降八此选降液管下缘距塔板高度为h =0.10m, b则 w= = 165.22/3600 = 0.255 e(0.1,0.3)b l - hb 1.8 x 0.10a.干板压降 Ap =5.37X EL x % =5.37X 4.5422 x 3661 =0.02793m 液柱 d2g P2 x 9.81740L气体通过塔板液层的
27、压力降165 22、ApL=0.4h +2.35X 10-3 x(了)2/3 =0.4X0.05+2.35X 10-3 x(-6 )2/3 =0.06782m 液柱Ap = Ap+Ap=0.02793+0.06782=0.09575m 液柱b.不设进口堰时，液相通过降液管的压力降Ap、.,、dkApk=0.153w2=0.153X0.2552=0.009949m 液柱Apd=Ap + Ap =0.09575+0.009949=0.105699m 液柱0.5X(H+H )符合要求L v dkT w7. 气提塔下部负荷性能图泄漏线设下限为 F=5，即 w = M =5= 2.613 ms/s0 h vPv 3
