原油蒸馏塔的模拟计算

原油蒸馏塔的模拟计算 汪学军 Ξ 青岛大学化工学院 　青岛 　266071 摘要 　在深入研究石油馏分虚拟组分切割方法的基础上 , 按照原油常压蒸馏塔的工艺原理 , 提出了 联合使用 BP 法和 SR 法 , 以功能模块组合的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 模拟法求解原油常压蒸馏塔的新途径。它具有收敛性好、 计算精度高等特点 , 为进一步实现原油常压蒸馏塔的优化和炼油厂全流程的模拟与优化奠定了基础。 关键词 　原油 　蒸馏塔 　模拟计算 　　目前 , 随着原油体系与国际的接轨 , 我国石 化企业面临着严峻的挑战。作为炼油企业“龙 头”的原油蒸馏装置是原油深度加工的基础 , 其 拔出率高低体现在整个石化联合企业的效益上 , 因此 , 该装置应该具有多种生产 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 , 以适应市 场原油种类和产品改变的需求。所以 , 开发一套 迅速而有效的原油常压蒸馏塔的模拟计算方法意 义重大[1 ] 。 1 　虚拟组分的处理 111 　切割方法 石油及其产品是由各种烃类和非烃类化合物 组成的复杂混合物 , 其组分之多以致无法确知其 详细化学组成。随着计算机的广泛应用 , 现代石 油馏分气液平衡和石油精馏的数值计算都是采用 虚拟组分的处理方法 , 即将石油馏分切割成有限 数目的窄馏分 , 每一个窄馏分都视为一个纯组 分 , 称为“虚拟组分”; 选择适合各石油馏分的 系列关联式计算虚拟组分的物理性质 (平均沸 点、特性因数、相对密度等) , 从而将复杂的石 油体系转化为一个由多个虚拟组分构成的混合物 体系 , 用多元系的方法进行处理计算[2 ] 。 在实际工作中 , 一般仅知道原油的评价数据 (如 : 实沸点蒸馏 TBP 数据和整体密度) 和馏分 产品油的恩氏蒸馏 ASTM 数据。如何将 ASTM 数据转化为 TBP 数据就成为石油馏分有效切割 为虚拟组分的基础。API 手册的转换方法比较通 用和成熟 , 但对国产石油可能有一定的误差。李 少萍[3 ]等给出了我国 6 种主要原油及其馏分油 3 种蒸馏曲线换算的关联式 , 其适用范围比 API 宽 , 且计算偏差比 API 小 , 适于计算机计算。 本文利用该法 , 从石油馏分的恩氏蒸馏数据或实 沸点蒸馏数据和整体密度出发 , 用积分法[4 ]对石 油馏分进行虚拟组分切割。虚拟组分用 TBP 曲 线的一个体积空间来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 , 并由其沸点 Tbi和密 度ρi 明确地定义 : Tbi = ∫vivi - 1 Ttbp (v) dv/ (vi - vi - 1) 同理 , 如果有馏分的密度分布曲线 , 则可用 与上述类似的积分式得到虚拟组分的密度。但 是 , 一般石油馏分只测馏分的整体密度 , 所以无 法用积分法确定虚拟组分的密度。可以利用各虚 拟组分的特性因数 ( Waston K 常数) 与原馏分 特性因数相等的假设来确定虚拟组分的密度。馏 分的特性因数 KW 可由馏分的整体密度ρ计算 : KW = 1121644 T1/ 3b /ρ, 则 ρi = 1121644 T1/ 3bi / KW 虚拟组分的数目与石油馏分的 TBP 温度宽 度有关。一般在 TBP 曲线上大约每 25 K 为一个 虚拟组分 , 就可以满意地表达挥发性质。为了既 减少虚拟组分数目 , 又保证切割效果 , 可以对 TBP 曲线的不同温度段采用不同的虚拟组分宽 度。可以试算几次 , 找出虚拟组分数目与切割效 果的近似关系 , 从而选定合适的切割方案。 112 　基础特性计算[5 ] 对石油馏分进行虚拟组分切割时 , 切割的误 差精度与所选定的物性关联式有一定的关系。应 该对不同的石油馏分体系选择合适的关联式 , 尽 量减少切割误差 , 保障切割的有效性与准确性。 112003 ,13 (3) 　 　 　 汪学军 　原油蒸馏塔的模拟计算 　　　　　　　　　　　　　　 Ξ 汪学军 : 讲师 , 硕士 , 1996 年毕业于青岛化工学院化学工程专业。从事化工方面的教学与科研。联系电话 : (0532) 8891079。 选择不同的虚拟组分物性计算关联式 , 会影响到 整个馏分的热力学性质和气液平衡的预测效果。 可以试算几次 , 以确定适合石油馏分的最佳物性 关联式。常见的几种经验关联式有 : (1) Kesler - Lee 关联 (分子量、临界温度、 临界压力和偏心因子) (2) Riazi - Daubert 关联 (分子量、临界温 度、临界压力) (3) Winn 关联 (分子量、临界温度、临界 压力) (4) Edmister 关联 (偏心因子) 上述经验关联式都是石油馏分沸点和密度的 函数 , 计算结果略有不同。 113 　热力学性质计算[5 ] 11311 　气液平衡常数 常压下石油馏分气液平衡常数的计算 , 可按 理想体系的 Raoult K计算 , 即 K = Ps/ P。 11312 　饱和蒸气压 Lee - Kesler 三参数关联式 : lnPr = (lnPr) (0) +ω× (lnPr) (1) 2 　常压蒸馏塔的模拟 常压蒸馏塔的模拟 , 是指应用计算机辅助手 段对常压蒸馏塔进行稳态的热量衡算和物料衡 算。原油常压蒸馏是一个比较复杂的精馏过程 , 可以把原油常压蒸馏过程的模拟计算系统设想成 由许多执行不同计算功能的模块组成 , 从而用流 程模拟的方法对其进行研究求解。 分析原油常压蒸馏塔的物流走向情况可知 , 原油经常压加热炉加热后 , 部分气化 , 生成的油 气混合物在经常压转油线后进一步气化 , 温度稍 降 , 进入常压塔 , 该过程可被视为一个两相闪蒸 器模块 , 其闪蒸压力为油气分压。入塔后气相沿 塔上升 , 液相沿塔下降 , 下降的液相含重组分较 多、轻组分较少 , 对原油常压蒸馏塔下部来说 , 塔顶无塔内上部下流的液相 (液相全部采出) , 塔底通入较大量的过热水蒸汽以降低油气分压 , 并气提其中的轻组分 ; 重组分进入塔釜 , 形成常 底重油。所以 , 从本质上说 , 常压蒸馏塔的下部 为一气提塔 , 应该采用复杂吸收塔的方法 ( SR 法) 进行求解。即将原油常压蒸馏塔的下部视为 一个复杂吸收塔。上升的气相含轻组分较多、重 组分较少 , 塔中多股侧线采出 , 一般还有中段循 环回流取热 , 应该采用复杂精馏塔的方法 (BP 法) 进行求解。即将原油常压蒸馏塔的上部视为 一个复杂精馏塔。塔顶油气经过冷凝冷却换热 , 部分液化 , 在受液罐中再经液液分层使油水分 离。液相水循环使用 (常顶注水) , 脱水后的常 顶油冷回流入塔 , 移取大部分热量。未冷凝的油 气再经冷凝冷却后形成产品油出塔。可将该过程 视为一个三相闪蒸器模块 , 即产生液相油、液相 水和气相油气 , 并将液相油作为冷回流 , 气相油 气作为常顶油。综上所述 , 本文提出了联合使用 BP法和 SR 法 , 并以流程模拟的方式将原油常 压蒸馏过程划分为 7 个功能模块来求解原油常压 蒸馏塔。它们分别是 : 两相闪蒸器 , 复杂吸收 塔 , 收敛模块 1 , 复杂精馏塔 , 三相闪蒸器 , 收 敛模块 2 和物流传输器。 3 　实例考核 采用文献[6 ]介绍的年处理量 2500kt 的原油 常压蒸馏塔作为计算实例。 311 　输入数据 进料原油数据见表 1、2 , 其它数据参见原 文献。 表 1 　原油加工量和原油物性 项目 数据 加工量 , t/ h 31517 密度 (20 ℃) , g/ cm3 018604 API 32116 分子量 34010 (估) 特性因数 12115 表 2 　原油实沸点蒸馏数据 馏出体积 ( %) 馏出温度 ( ℃) 010 1510 (估) 215 11410 510 16010 1010 22610 1510 27210 2010 30710 2510 33810 3010 36810 3510 40010 4010 43010 4510 45510 5010 47510 312 　输出数据 (1) 产品物性数据计算结果列于表 3。 21　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 　 　 　 　 化工 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 2003 ,13( 3) 产品物性数据的模拟值和文献 [6 ]值吻合较 好 , 比文献[7 ]报道的相对误差 5 %小。 (2) 产品收率和产量计算结果列于表 4。 产品产量与收率的模拟数据与文献 [6 ]数据 吻合较好 , 优于文献[7 ]的计算结果。 (3) 常压塔操作温度计算结果见表 5。 表 3 　产品物性数据 　 产品 分子量 模拟值 文献值 密度 (20 ℃) (g/ cm3) 模拟值 文献值 汽油 96 95 01703 01704 煤油 155 152 01771 01800 轻柴油 207 218 01811 01827 重柴油 285 290 01859 01848 重油 397 - 01913 01942 表 4 　产品收率和产量 产品 产量 (kg/ h) 模拟值 文献值 收率 (w %) 模拟值 文献值 收率 (v %) 模拟值 文献值 汽油 12346 11100 3191 3151 4148 4130 煤油 20972 21040 6164 6167 6195 7120 轻柴油 20817 21800 6159 6191 6156 7120 重柴油 32060 30400 10115 9164 9154 9180 重油 237204 231360 72171 73127 72147 71150 表 5 　塔顶和侧线抽出温度 产品 温度 ( ℃) 模拟值 文献值 汽油 10611 10710 煤油 17813 18010 轻柴油 25315 25610 重柴油 32014 31510 重油 34110 - 　　结果表明 , 模拟值和文献 [6 ]值的平均偏差 为 2 % , 比文献[7 ]报道的 515 %小得多。 4 　结语 (1) 开发了一套石油馏分虚拟组分切割的程 序 , 即从石油馏分的蒸馏曲线 (恩氏蒸馏或实沸 点蒸馏) 数据和整体密度出发 , 用积分法对石油 馏分进行虚拟组分切割。 (2) 在分析原油常压蒸馏塔工艺原理的基础 上 , 提出了联合使用 BP 法和 SR 法 , 以功能模 块组合的流程模拟法求解常压塔的新途径。结果 表明 , 该方法收敛性能好、解算速度快、模拟精 度高。 参 　考 　文 　献 1 　杨云波 , 杨章远 , 许志宏 , 高凌宵. 石油炼制与化工 , 1997 , 28 (12) : 47～50 2 　徐孝民. 石油炼制与化工 , 1995 , 26 (3) : 40～44 3 　李少萍 , 张一安 , 文建发 , 詹敏. 石油炼制与化工 , 1995 , 26 (8) : 49～54 4 　Miquel J , Castells F1Easy Characterization of Petroleum Frac2 tions1Hydroc. Proc1 , 1993 , (12) : 101～105 5 　郭天民译. 石油和天然气的性质. 北京 : 中国石化出版社 , 1992 6 　华东石油学院炼油工程教研室编. 石油炼制工程 (上册) . 北京 : 石油工业出版社 , 1984 7 　裘俊红 , 龚建平 , 胡上序. 石油炼制 , 1993 , 24 (3) : 51～ 56 (收稿日期 　2003 - 04 - 07) 我国“十一五”期间将建设大型乙烯生产基地 据业内人士分析 , 目前国内外市场对乙烯产品的需求量很大 , 而国内的乙烯生产能力还不能满足市场需求。 我国在“十一五” 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 中将继续加快发展石油化学工业 , 除完成“十五”期间开工建设的几大项目之外 , 还将兴 建若干大型的乙烯生产基地。 宁波乙烯将由中石化依托镇海炼化股份公司建设 , 乙烯生产规模定为 800～1000kt/ a。 汕头乙烯项目由汕头海洋集团等企业投资建设。初步确定建设乙烯、丙烯、丁二烯等 16 种产品装置。 另外 , 由于珠江三角洲经济发达 , 目前对乙烯的需求旺盛 , 广石化继兼并广州乙烯 , 将 130kt/ a 生产能力扩建到 200kt/ a 之后 , 将再增加 600～800kt/ a 生产能力的乙烯装置。 (方玉策) 312003 ,13 (3) 　 　 　 汪学军 　原油蒸馏塔的模拟计算 　　　　　　　　　　　　　　 ABSTRACTS Speed Up Steps of Reforming and Establish Medium and Small2Scale Reconnaissance and Design Enterprises in Line with International Practice Yuan Niu 　( Reconnaissance and Design Association of Pet rochemical Indus2 t ry of Chi na , Beiji ng 100011) Explosive Limit of Feedstock Gas and Safe Design/ Operation of Plant for Metal - Oxide Catalystic Formaldehyde Process Wang Yunsheng , et al 　( Chengda Engi neeri ng Corporation of Chi na , Chengdu 610041) 　It is known that the potential danger of combustion/ explosion of feedstock gas being comprised of raw materials of methanol , tail gas and fresh air is referred to as the important and critical factors related to the safe design and operation of formaldehyde production plant . This study , by selecting the representative components - methanol , oxygen and nitrogen to reasonably simplify the system of feedstock gas , and with the help of the existing data of explosive limit of methanol , is to discuss the explosion of feedstock gas in metal - oxide catalytic formaldehyde process , to bring out a picture of explosion concentration area of feedstock gas , and aimed at providing a specific technical support and guidance for the design and operation of formaldehyde production plant . 　Key words 　formaldehyde 　metal - oxide catalytic process 　feed2 stock gas 　explosive limit 　design operation Analog Calculation for Crude Oil Distillation Tower Wang Xuejun 　( Chemical College of Qi ngdao U niversity , Qi ngdao 266071) 　Based on further study on cutting process of oil fraction virtual compositions , in accordance with the process philosophy of crude oil atmospheric distillation tower , the new approach of figuring out crude oil atmospheric distillation tower based on the functional mod2 ule composed flow analog by combination of BP process and SR pro2 cess is raised. It has the advantage of good contracting , high calcula2 tion accuracy etc. and it laid the foundation for further realizing the optimization of crude oil atmospheric distillation tower and the analog and optimization of the whole process of the refinery. 　Key words 　crude oil 　distillation tower 　analog calculation Butyl Acetate Production New Process by Continuous Catalytic Reaction and Distillation Wei Tengyou , et al 　( Chemical College of Guangxi U niversity , N anni ng 530004) 　Introduces the new process of continuous catalytic reaction distilla2 tion technology for butyl acetate production. The practice proves that this process has the advantages of save the investment , high produc2 tion efficiency and high quality of the products etc. 　Key words 　butyl acetate 　catalytic reaction distillation 　produc2 tion process Pressure and Safety of Acetylene Concentration Wang Senlin 　( Chemical plant of S ichuan V i nylon Com plex , Chi na N ational Pet rochemical Group Co. , Chongqi ng 401254) 　The application of safety partial pressure of acetylene and higher acetylene in acetylene concentration of partial oxidation of natural gas and its relevant safety measures. Furthermore the issues to be ob2 served in the design is raised based on the production experiences. 　Key words 　acetylene concentration 　pressure 　safety Application of Hetron 197 Resin in NPK Complex Fertilizers Peng Guolang 　( Huadong Engi neeri ng Science & Technology Co. , L t d . , Hef ei 230024) 　Through the application examples of Herton 197 resin in washing system of NPK complex fertilizer production unit , the author intro2 duces the features and application prospect of Herton 197 resin. 　Key words 　NPK complex fertilizers 　feature Characteristics and Selection of Anti - Corrosion Coating Jiang Deqiang , et al 　( L anz hou Zhiben Chemical Science & Technology Co. , L t d . , L anz hou 730000) 　Several anti - corrosive coatings , their components and characteris2 tics are introduced. Furthermore , the selection rules of these coatings are commented. 　Key words 　anti - corrosion coatings 　properties 　selection Reliability Buckling Safety of Thin Steel - Walled External Pressure Vessel Liu Xiaoning 　( W uhan Technical College of Indust ry and Transportation , W uhan 430015) 　By using reliability method based on intensity - load interference model , the critical pressure in buckling of thin steel - walled external pressure is statistically analyzed , the results show that the ratio of ex2 perimental and calculated values of the critical pressure in buckling is stochastic variables in accordance with normal distribution. Disper2 sion parameter is analyzed from different quarters of design , manu2 facture , test , check before acceptance , safe supervise and operation. The fixed connection is abstaining what confidence limit of design formula , reliability buckling safe factors convention buckling safe fac2 tor. 　Key words 　thin steel - walled external pressure vessel 　critical pressure in buckling load 　forecast 　reliability dispersion parameter Electrical Design Experience in Hydraulic Decoking of Delayed Coking Unit Li Ling 　( Chi na Pet rochemical Engi neri ng Const ruction Co. , Beiji ng 100101) 　Introduces some experiences about the electrical design in hydraulic de - coking , i. e. VVVF ,interlocking system , communication sys2 tem. 　Key words 　hydraulic de - coking 　VVVF 　interlocking system 　communication system Development and Application of New Type Reforming Gas WHB Jiang Taiyu , et al 　( Mianyang L ianxi n Chemical Inc. Mianyang 621000) 12003 ,13 (3) 　　　　　　　　　　ABSTRACTS OF CHEMICAL EN GIN EERIN G DESIGN