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石油蒸馏塔气液相负荷



小编觉得模拟收敛了可能还不是真正做完,还得去判断到底算得对不对。我们经常会从蒸馏塔进出口物料来判断模拟是否正确,其实,小编认为也得看看塔内气液相分布是否符合规律。有不同侧线抽出与冷凝回流的,各塔板的气液相分布规律很值得研究。以下简化模型,暂时不考虑侧线冷凝回流。

1) 蒸馏塔顶气液相负荷

为简化,暂不考虑侧线汽提蒸汽量与塔顶回流。


2) 汽化段气、液相负荷




3) 最低侧线抽出板下方的气、液相负荷

考察Ln-1,作隔离体系I,进出体系I的热量为:


沿着石油精馏塔自下而上,各层塔板上的油料越来越轻,平均相对分子质量越来越小,其摩尔汽化潜热也不断减小,但是每层板上的回流热越来越大。由此可以判断:以摩尔流量表示的液相回流量沿着精馏塔高自下而上是逐渐增大的,即:


与液相回流的变化规律相同,以摩尔流量表示的气相负荷也沿塔的高度自下而上增加。

4) 经过侧线抽出板时气、液相负荷的变化

以柴油侧线抽出板第(m-1)层板为例,不计回流,则



经过柴油侧线抽出板第(m-1)层板时,除了塔板温度下降而引起的少量回流热增加外,回流热有突然增加,这个突增值相当于柴油馏分的冷凝热。与此相对应的是侧线抽出板上液相回流量也要比自该抽出板流下来的液相回流量多出一个较大的突增量。侧线馏分的冷凝潜热必须由这部分回流在抽出板上汽化而带走。也就是说,沿着塔高自下而上,每经过一个侧线抽出板,液相回流量除由于塔板温降所造成的少量增加外,另有一个突然的增加,这个突增量可以认为等于侧线抽出量。

侧线抽出板上的气相负荷为:

因塔板温降少量增加之外,其突增量等于G。故而气相负荷只是平缓地增大。

5) 塔顶第一、第二层塔板之间的气、液相负荷


令Q2为第二层塔板回流热,Q1为第一层塔板回流热。在不设循环回流时,Q1也就是全塔回流热。从第一层流至第二层的回流量:



即从第二层塔板进入第一层塔板后,气相负荷也有一定的突降。

综合各段分析,原油精馏塔内的气、液相分布规律归纳如下(不考虑汽提水蒸气):原油进入汽化段后,其气相部分进入精馏段。自下而上由于温度逐渐下降引起液相回流量(kmol/h)逐渐增大,因而气相负荷(kmol/h)也不断增大。到塔顶第一、第二层塔板之间。气相负荷达到最大值。经过第一层板后,气相负荷显著减小。

从塔顶送入的冷回流,经第一层板后变成了热回流(即处于饱和状态),液相回流有较大幅度的增加,达到最大值。塔板自上而下,液相回流量逐板减小。每经过一层侧线抽出板,液相负荷均有突然的下降,其减少的量相当于侧线抽出量。汽化段有少量回流,其数量与过汽化量相等。在汽提段,自上而下液相和气相负荷越来越小,其变化大小视流入液相携带的轻组分多寡而定。轻质油料汽化所需的潜热主要由液相本身来提供,因此液体向下流动时温度逐板有所下降。

液相和气相物流在通过每一层塔板是都发生热和质的交换作用,亦即在每层塔板上都发生着精馏作用。

我们在来看看只有塔顶回流的模拟数据吧。

原油精馏塔塔温、气液相负荷分布数据:

原油精馏塔塔温折线图:

原油精馏塔气液相负荷折线图:



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