柴油加氢精制设计书

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 1

柴油加氢精制

一．物料平衡

1. 全装置物料平衡

本设计催化柴油处理量为100万吨/年，反应阶段为其末期，年开工时数为8000小时。

装置总物料平衡表 （年开工时数以8000小时/年）

物料项目 公斤/小时 入 方 原料油 重整氢 总计 出 方 精制柴油 粗汽油 高分排放气 低分排放气 回流罐排放气 溶于水中的硫化氢 溶于水中的氨气 设备漏损 总计 125000 3375 128375 121187.5 1900 2225 387.5 2605 27.5 30 12.5 128375 吨/天 3000 81 3081 2908.5 45.6 53.4 9.3 62.52 0.66 0.72 0.3 3081 物料量 重量 % 100 2.70 102.70 96.95 1.52 1.78 0.31 2.084 0.022 0.024 0.01 102.70 注: 粗汽油包括0.03 的溶解气在内

由?入方=2. 化学耗氢量 1) 杂质脱除率

a) 硫脱除率 =

1800?180×100% = 90%

1800?出方，得设备漏损为0.01% < 1%.

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261?58×100% = 77.78% 261c) 氧脱除率（以酸度计算）

b) 氮脱除率 =

5.8?10?3?16原料油含氧率 =×100% = 0.00192%

56?100?0.86420.14?10?3?16精制油含氧率 = ×100% = 0.0000463%

56?100?0.85950.00192?0.0000465×100% = 97.58%

0.00192d) 烯烃饱和率（以溴价计算）

20.5?4.1烯烃饱和率=×100% = 80%

20.5组份 硫 氮 氧 氧脱除率=

烯烃饱和 80 脱除率（%） 90 77.78 97.58 2) 化学耗氢量

a) 脱硫耗氢

每脱掉1%的硫消耗12.5Nm3H2/m3原料油

12.5?1800?10?6?90%?100加氢脱硫耗氢量= = 2.34 Nm3/T原料油

0.864222.34×125000/22.4×=26.152kg/hr

1000b) 脱氮耗氢

每脱掉1%的氮消耗53.7Nm3H2/m3原料油

53.7?261?10?6?77.8%?100加氢脱氮耗氢量= = 1.26 Nm3/ T原料油

0.864221.26×125000/22.4×=14.078kg/hr

1000c) 脱氧耗氢

每脱掉1%的氧消耗44.6Nm3H2/m3原料油

44.6?1.92?10?5?97.6%?100加氢脱氧耗氢量= = 0.0966Nm3/ T原料油

0.864220.0966×125000/22.4×=1.078kg/hr

1000d) 烯烃饱和耗氢量

烯烃饱和耗氢量=（20.5-4.1）×10×22.4/160 = 22.96 Nm3/T原料油

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 3

222.96×125000/22.4×=256.25kg/hr

1000e) 芳烃饱和

饱和1%的芳烃消耗5.0Nm3H2/m3原料油

（43.1?41.5）?0.68?5芳烃饱和耗氢量==6.29 Nm3/ T原料油

0.864226.29×125000/22.4×=70.254kg/hr

1000f) 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

1000?3%加氢裂解耗氢量=×3×22.4 = 10.22Nm3/T原料油

197.34210.22×125000/22.4×=114.017kg/hr

1000各类加氢反应的耗氢量汇总表

项目 化学耗氢量 Nm3/T原料油 1加氢脱硫 2 加氢脱氮 3 加氢脱氧 4 烯烃饱和 5 芳烃饱和 6 加氢裂解 总计 3. 反应放热

a) 加氢脱硫反应放热量=600 kcal/ Nm3×2.34 Nm3/T =1405.92kcal/T

1405.92 kcal/T×125T/hr=175740kcal/hr

b) 加氢脱氮反应放热量=600 kcal/ Nm3×1.26 Nm3/T =756.84kcal/T

756.84kcal/T×125T/hr=94605kcal/hr

c) 加氢脱氧反应放热量=600 kcal/ Nm3×0.0966 Nm3/T =57.95kcal/T

57.95kcal/T×125T/hr=7243.5kcal/hr

d) 加氢烯烃饱和反应放热量=1260 kcal/ Nm3×22.96 Nm3/T =28929.6kcal/T

28929.6kcal/T×125T/hr=3616200kcal/hr

e) 加氢芳烃饱和反应放热量=540 kcal/ Nm3×6.29 Nm3/T =3399.19kcal/T

3399.19kcal/T×125T/hr=424899kcal/hr

2.34 1.26 0.0966 22.96 6.29 10.22 43.17 Kg/hr 26.152 14.078 1.078 256.25 70.254 114.017 481.829 重量分数 % 5.43 2.93 0.22 53.18 14.58 23.66 100 100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 4

f) 加氢裂解反应放热量=450 kcal/ Nm3×10.22 Nm3/T =4597.16kcal/T

4597.16 kcal/T×125T/hr=574644.38 kcal/hr

反应放热计算汇总表

项目 反应放热量 Kcal/T原料油 1加氢脱硫 2 加氢脱氮 3 加氢脱氧 4 烯烃饱和 5 芳烃饱和 6 加氢裂解 总计 4. 纯氢消耗量汇总

2.7%?100?107a) 入方：新氢=×2×87.68%/8000 = 1076.073kg/hr

5.51076.073?24=25.83T/d

1000b) 出方：化学耗氢量=481.829kg/hr

481.829?24=11.56T/d

10002225 排放耗氢量=×2×80.86% = 553.58kg/hr

6.5重量分数 % 3.59 1.93 0.15 73.90 8.68 11.75 100 Kcal/hr 175740 94605 7243.5 3616200 424899 574644.38 4.893?106 1405.92 756.84 57.95 28929.6 3399.19 4597.16 39146.66

553.58?24=13.29T/d

1000 溶解耗氢（包括低分排放和回流罐排放）：

387.5 低分罐=×43.10%×2=18.444kg/hr

18.112605 回流罐=×2.03%×2=2.379kg/hr

44.46 ∑=18.444+2.379=20.823kg/hr

20.823?24=0.4998T/d

1000 机械漏损=1076.073-(481.829+553.58+20.823)=19.841kg/hr

19.841?24=0.476T/d

1000100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 5

加氢精制装置纯氢消耗量汇总表

项目 入方 出 方 新氢 1 化学耗氢 2 排放耗氢 3 溶解耗氢 4 机械漏损 总计 5. 硫化氢平衡

215.16?24125000?1800?10?6?90%?34=215.16kg/hr a) 入方：=5.16T/d

100032kg/hr 1076.073 481.829 553.58 20.823 19.841 1076.073 T/d 25.83 11.56 13.29 0.4998 0.476 25.83 重量% 100 44.78 51.44 1.94 1.84 100 b) 出方：高分排放：

222569.83?24?0.6%?34=69.83kg/hr ?1.68T/d 6.51000387.518.55?24?2.55%?34=18.55kg/hr ?0.45T/d 低分排放：18.111000260596.62?24?4.85?34=96.62kg/hr ?2.32T/d回流罐排放： 44.46100027.50?24?0.66T/d 水中溶解：27.50kg/hr

1000漏损：215.16-（69.83+18.55+96.62+27.50）=2.66kg/hr

氢装置内硫化氢平衡表

项目 产生 排 放 加氢脱硫反应 1 高分排放 2 低分排放 3回流罐排放 4水中溶解 5漏损 总计 kg/hr 215.16 69.83 18.55 96.62 27.50 2.66 215.16 T/d 5.16 1.68 0.45 2.32 0.66 0.05 5.16 重量% 100 32.46 8.62 44.91 12.78 1.23 100 二．反应器设计

入口温度为280℃，入口压力为4.0Mpa，出口压力为3.9Mpa，已知数据如

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下：

加氢反应器入口

温度 ℃ 226 266 310 359 374 气化率 混合焓 (Kcal/kg) 186.64 217.26 254.15 295.91 311.58 ew(%) 4.72 9.49 19.09 28.81 38.65 注：物料包括原料油，新氢和循环氢

系统 压力 气化率 ew(%) P=3.9MPa P=3.8MPa P=3.7MPa P=3.6MPa 温度 ℃ 196 267 311 341 360 375 混合焓 (Kcal/kg) 166.98 218.16 254.67 281.62 299.92 315.31 温度 ℃ 194 265 310 339 混合焓 (Kcal/kg) 165.67 216.73 253.93 279.89 温度 ℃ 193 264 混合焓 (Kcal/kg) 165.01 216.01 温度 ℃ 191.5 262 混合焓 (Kcal/kg) 164.03 215.32 4.54 9.44 19.00 28.68 38.47 48.38 注：物料包括加氢生成油，反应生成气和循环氢

气化率ew（%） 10 20 30 平均分子量 155 160 165 注：气相油平均分子量

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图1 不同气化率的油气平均分子量

图2 3.90Mpa下焓值与温度对应关系

图3 3.90Mpa下气化率与温度对应关系

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1. 催化剂装填体积

100?107/8000油在20?C时的体积864.2空速===2.5 催化剂的体积V催?V催=57.86 m3 2. 催化剂当量直径

所选催化剂为RN-1催化剂（?1.2?6mm）

Vπ/4?(1.2?10?3)2?6?10?3?310Dp=6×=6×=1.6364×m ?32?3?3Fπ/4?(1.2?10)?2?π?1.2?10?6?103. 循环氢和混合氢流量

氢油比=

V混合氢V油

=

V混合氢100?10/8000/864.27=300

?V混合氢=43392.73Nm3/hr w混合氢=V混合氢/22.4×M=

43392.73?6.18=11971.74kg/hr 22.4w循环氢=w混合氢-w新氢=11971.74-3375=8596.74kg/hr 4. 入口氢分压

作4.0Mpa下的Hm～t、ew%～t图，查得t=320℃时，ew=20.5%，Hm=263Kcal/kg 由图可得：当ew=20.5%时，M油气=160.25g/mol

p入口H2=p总×

m纯氢m纯氢?m油气(11971.74/6.18)?83.08%=4.0×=3.070Mpa

125000?ew11971.74/6.18?M油气5. 反应器出口温度计算

根据热量衡算得：（w混合氢?w原料油出口）H入口m+Q=（w混合氢?w原料油）Hm

(11971.74+125000) ×263+4.893×106=（11971.74+125000）H出口m H出口m=298.72Kcal/kg

作t～Hm、ew%～Hm图，查得e出口w=37.3%，t出口=358℃

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6. 出口氢分压

m反应生成气=m混合氢+[1-(96.95%+1.49%)]×m原料油 =125000?11971.74?123050=13921.74kg/hr

由图可得：当ew=37.3%时，M油气=168.65g/mol

p出口H2=p总×m反应生成气/7.95?77.60%m反应生成气/7.95?m原料油?（96.95%?1.49%)?ew/M油气

(13921.74/7.95)?77.60%=3.9×=2.619Mpa

123050?37.3921.74/7.95?168.657. 气体密度

t=(t进口+t出口)/2=(358+320)/2=339℃

出+eew=(e进ww)/2=28.9%

M?164.45g/mol

28.9%=48096.74kg/hr w气=w混合氢+w原料油×ew=11971.74+125000×

V气=[

w混合氢M混合氢+

w原料油?ewM油气1t?273]×22.4××

3.95?9.869273111971.74125000?28.939?273+]×22.4××

3.95?9.8696.18164.45273 =2778.34 m3/hr

=[

ρv=

w气V气=17.31 kg/m3

8. 混合物黏度

M油气（包含氢气中杂质）?m混合氢?m原料油?ew?m纯氢m混合氢6.18?（1?0.8308）?m原料油?ewM油气

11971.74?125000?0.289??11971.74?83.08%?26.18

11971.74125000?28.9%?（1?0.8308）?6.18164.45 =81.978 g/mol

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 10

查81.978 g/mol，温度为339℃下，石油馏分蒸汽粘度为zi=0.0145厘泊1

【】

（K）339?273T?18.43 Tr==

33.2Tc（K）Pr=

P3.95??3.045 Pc1.297根据Tr与Pr氢的粘度图得ziH2=0.0143厘泊[1]

H2摩尔分数：yi=

pH2p总11971.74?83.08%6.18==0.746 11971.74125000?28.9%?6.18164.45z混?ym=

?ymii0.5iiz0.5i0.746?20.5?0.0143?（1?0.746）?81.9780.5?0.0145= 0.50.50.746?2?（1?0.746）?81.978 =0.0144厘泊 9. 空塔线速

取D=3.6m，则

u=

V气S=

2778.34=288.77 m/hr =0.0802 m/s

0.25?π?3.6210. 液体滞留量

28.9%=48096.74kg/hr Gv=m混合氢?m原料油?ew=11971.74+125000×=125000×(1-28.9%)=88875kg/hr GL=m原料油（1?ew）GL/Gv=1.8478

Gv=48096.74kg/hr=

48096.74?0.20482尺=1085.00磅/·hr 2π/4?3.5根据Gv与GL/Gv关系图查得：h=0.155

0.91.90.1z混Δp0.67?h?5ρvu1.1??6.3?10??[] 3L（Ep?h）3Dp(1?h/2.3)1.90.117.310.9?0.0802?（0.0107?10?3）??[3（0.33?0.155）?6.3?10?50.67?0.1553?1.636?10?3?(1?0.155)2.3]1.1

=0.1085Pa/m

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hl=hw+how=50+20.108=70.108mm

0.159??0.052?70.108?1.72??0.409?e=???0.952600?0.6?0.8?0.351?3.7 ?0.00785?0.1，符合要求。

6) 气体通过一块塔板的总压降ΔPv与液体通过一块塔板的总压降ΔPl 选降液管下缘距塔板高度为hb=0.04m， 则wb=

Vl27.43/3600??0.13??0.1,0.3? l?hb1.456?0.04a. 干板压降

whρv4.05825.46?Δpd=5.37×=5.37×=0.0397m液柱 ?2?9.816202gρL气体通过塔板液层的压力降

（ΔpL=0.4hw+2.35×10?3?Vl2/327.432/3（） ）=0.4×0.05+2.35×10?3?1.456l2=0.0366m液柱

气体总压降

Δpv=Δpd+ΔpL=0.0397+0.0366=0.0763m液柱

b. 不设进口堰时，液相通过降液管的压降

Δpdk=0.153wb2=0.153×0.132=0.002586m液柱

液体总压降

ΔPL=Δpv+Δpdk+hl =0.0763+0.002586+0.0701=0.149m液柱

<0.5×（HT+hw）=0.325 m液柱， 符合要求。

2. 负荷性能图 1) 泄露线 设F0=5，即wh=

5ρv?2.140m/s

w=Φwh=0.1008×2.140=0.2157m/s 2) 降液管超负荷线

降液管允许最大流动速度vd=0.17ks=0.17×0.95=0.1615m/s HT<0.75m时,vd*= 7.98?10?3?0.95?HT? （?L??v） = 7.98?10?3?0.95?0.6? （620?5.46）100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 17

= 0.1456 m/s

取上述两个vd中较小的一个，则vd=0.1456m/s

?Vl?vd?Af?0.1456?0.3155m3/s?165.34m3/hr 3) 雾沫夹带线

取e=10%为上限，即0.1=

A（0.052hl?1.72）w3.7?（） n2ε?mH（）Tψ’0.159?（0.052hl?1.72）w3.7?（） 0.9520.8?0.351600?0.6?整理得：w3.7?0.89788

0.052hl?1.72V2/3how?2.84（l）

1.456hl?hw?how?50?how

取点计算得：

Vl（m3/hr） 10 20 30 40 60 how(mm) 10.26 16.29 21.345 25.857 33.88 hl(mm) 60.26 66.29 71.345 75.857 83.88 w(m/s) 0.8846 0.8380 0.8065 0.7825 0.747

4) 淹塔线

设降液管内液面高度控制在0.5（HT?hw）. 0.5（HT?hw）?0.5?(0.6?0.05)?0.325m液柱 Δpd+ΔpL+Δpdk+hl=0.325

V2/3ρw（l）5.37×h?v+0.4hw+2.35×10?3?+0.153wb2+0.0701=0.325 l2gρL?wh?2vvlww? wb?l? ?10.08%l?hb1.456?0.04100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 18

整理得： 0.2372w2?0.001829vl2/3?3.4805?10?6vl2?0.2349 取点计算得：

Vl（m3/hr） 10 50 100 150 200 w(m/s) 0.9762 0.9213 0.8230 0.6651 0.3736 汽提塔上部负荷性能图如图所示：

上部负荷性能图1.21W（m/s）0.80.60.40.20050100150Vl（m3/hr）200250

五．汽提塔下部核算

1. 校核

选用F1型浮阀塔339阀，初选板间距HT=600mm=0.6m，采用双溢流塔板。 取塔径D=2.2m，堰长l=1368mm，

A降A

?11.8%，A降=0.4561m2，A=3.865m2.【6】

1) 临界阀孔速度

[wh]c=(空塔气速

72.80.54872.80.548

)=()=5.148m/s

3.66ρv100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 19

w=

气相体积负荷0.9492??0.2497m/s

π/4D23.14/4?2.22取开孔率Φ=5%，则wh= w/Φ =4.994 m/s

4.994?0.97?(0.8,1.0)，符合要求。 因此wh/[wh]c=

5.1482) 阀孔动能因数

F0= wh×ρv=4.994×3.66?9.554?5，符合要求。

3) 溢流强度

E=

Vl175.60?=64.18<70，符合要求。 2l1.368?24) 液体在降液管的停留时间

τ?Af?HT0.4561?0.6??5.61s?5s，符合要求。 Vl175.60/36005) 雾沫夹带量

e=

A（0.052hl?1.72）w3.7?（） n2ε?mH（ψ’）Tn=0.95,HT=0.6m, ψ’=0.6,A=0.159

σ0.295ρL?ρv0.425m=5.63?10?5? （L）()ρvzv/g（ =5.63?10?5?150.295736.34）()0.425?0.4428 ?33.660.0131?0.102?10ε=

A?2A降A?3.865?2?0.4561?0.764

3.865选溢流堰高度hw=50mm=0.05m

V3175.602/3)=45.53mm （l）堰上液层高度how=2.84E=2.84?1?(1.368?22l2hl=hw+how=50+45.53=95.53mm

0.159??0.052?95.53?1.72??0.2497?e=???0.764?0.44286000.95?0.62??3.7 ?0.001?0.1，符合要求。

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 20

6) 气体通过一块塔板的总压降ΔPv与液体通过一块塔板的总压降ΔPl 选降液管下缘距塔板高度为hb=0.06m， 则wb=

Vl175.60/3600??0.297??0.1,0.3? 2l?hb2?1.368?0.06a. 干板压降

whρv4.99423.66?Δpd=5.37×=5.37×=0.03376m液柱 ?2?9.817402gρL气体通过塔板液层的压力降

（ΔpL=0.4hw+2.35×10?3?Vl2/3175.602/3（） ）=0.4×0.05+2.35×10?3?1.368?22l2=0.05767m液柱

气体总压降

Δpv=Δpd+ΔpL=0.03376+0.05767=0.09143m液柱

b. 不设进口堰时，液相通过降液管的压降

Δpdk=0.153wb2=0.153×0.2972=0.0135m液柱

液体总压降

ΔPL=Δpv+Δpdk+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. 负荷性能图 1) 泄露线 设F0=5，即wh= w=Φwh=0.131m/s 2) 降液管超负荷线

降液管允许最大流动速度vd=0.17ks=0.17×0.95=0.1615m/s HT<0.75m时,vd*= 7.98?10?3?0.95?HT? （?L??v） = 7.98?10?3?0.95?0.6? （740?3.66） = 0.1593 m/s

取上述两个vd中较小的一个，则vd=0.1593m/s

5ρv?2.614m/s

?Vl?vd?Af?0.1593?0.4561m3/s?261.64m3/hr

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 21

3) 雾沫夹带线

取e=10%为上限，即0.1=

A（0.052hl?1.72）w3.7?（） n2ε?mH（ψ’）T整理得：w3.7?1.7888

0.052h?1.72lVl2/3）

2?1.368how?2.84（hl?hw?how?50?how

取点计算得：

Vl（m3/hr） 10 20 30 40 60 how(mm) 6.739 10.697 14.017 16.980 22.251 hl(mm) 56.739 60.697 64.017 66.980 72.251 w(m/s) 1.106 1.061 1.029 1.004 0.965

4) 淹塔线

设降液管内液面高度控制在0.5（HT?hw）. 0.5（HT?hw）?0.5?(0.6?0.05)?0.325m液柱 Δpd+ΔpL+Δpdk+hl=0.325

2V2/3whρv（l）5.37×+0.4hw+2.35×10?3?+0.153wb2+0.09553=0.325 ?2l2gρL?wh?vlvlww? wb? ??5%2l?hb2?1.368?0.06整理得： 0.541w2?0.0012vl2/3?4.381?10?7vl2?0.20947 取点计算得：

Vl（m3/hr） 10 50 100 w(m/s) 0.614 0.596 0.575 100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 22

150 200 0.553 0.528 汽提塔下部负荷性能图如下图：

下部负荷性能图1.41.21W（m/s）0.80.60.40.20050100150Vl（m3/hr）200250300

六．冷换设备计算与选型

1. 新氢压缩机一级与二级出口温度及E105计算

压缩比??出口压力45 ?进口压力p根据一级压缩的压缩比等于二级压缩的压缩比， 可得：

p45??p?25.98atm 15p???1.732

查得新氢的绝热系数k=1.3338 t1=（40+273.15）??t2=50℃

t3=（50+273.15）??物料名称 新氢 新氢 k?1kk?1k=（40+273.15）?1.7321.3338?11.3338=359.30K=86.15℃

=（50+273.15）?1.732温度℃ 86.15 50 1.3338?11.3338=370.77K=97.62℃

热焓（kcal/kg） 648.5871 596.6106 流量（kg/hr） 3375 3375 QE105=3375??648.5871?596.6106??95%?1.6665?105kcal/hr

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 23

取冷却水t出?60℃，t进?30℃，则?tm??86.15?60???50?30??22.94℃

ln86.15?6050?30QE1051.6665?105取K?200kcal/m?hr?℃ , 则F???36.32m2

K?tm200?22.942E105选型[4]：YA450-38.1-40/16-2 2. 循环氢压缩机出口温度

查得循环氢的绝热系数k=1.3267 44?1.2571 ε=35?t4?（40?273.15）?1.25713. 混合氢温度T5

物料名称 新氢 循环氢 混合氢 1.3267?11.3267?331.30K?58.15℃

温度℃ 97.62 58.15 t5 流量（kg/hr） 3375 8596.74 11971.74 热焓（kcal/kg） 665.2486 538.1878 Hm Q68.719 ?105Hm???574.01kcal/kg

11971.7411971.74查表得：t5=70.6℃ 4. 加热炉出口温度T6

物料名称 原料油（L） 混前 混合氢 混后 反应物料 温度℃ t6 300 320 流量（kg/hr） 125000 11971.74 136971.74 热焓（kcal/kg） Hm 887.5248 263 Q=253.9835?105kcal/hr

Q253.9835 ?105Hm???203.187kcal/kg

125000125000查表得：t6=338.47℃ 5. E101计算与选型

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 24

物料 换热前 反应产物 （3.9Mpa） 混合氢 反应产物 （3.9Mpa） 混合氢 温度℃ 358 流量（kg/hr） 136971.74 热焓（kcal/kg） 298.72 70.6 11971.74 574.01 换热后 t7 136971.74 Hm 300 11971.74 887.5248 Hm==269.88kcal/ kg 查Hm～t图得：t7=330℃

QE101?（887.5248?574.01）?11971.74?37.533?105kcal/hr

?tm??358?300???330?70.6?℃=134.45℃

ln358?300330?70.6取K = 320kcal/(m2·h·℃)， 则F?QE101?87.2m2 K?tm换热器型号：YA500-90.2-40/40-2 6. E201计算与选型

热量物料名称 溶解气（V） 温度℃ 147 147 147 147 40 40 40 40 流量（kg/hr） 2642.5 1862.5 3750 8799.8 2642.5 1862.5 3750 8799.8 热焓（kcal/kg） —— —— —— —— 356.8957 29.1682 40.01 29.1682 5?10（kcal/hr） 10.7880 2.8807 24.6829 13.6107 9.4310 0.54326 1.5004 2.5667 换热前粗汽油（V） 水蒸气（V） 冷回流（V） 溶解气（L） QE201?(51.9623?14.0414)?0.95?105?36.025?105kcal/hr

换热后粗汽油（L） 水蒸气（L） 冷回流（L） 100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 25

取冷却出口温度为110℃，进口温度为30℃， 则，?tm??147?110???40?30??20.637℃

ln147?11040?30取K = 500kcal/(m2·h·℃) 则F?QE105?349.0m2 K?tm换热器型号：YA900-355-25/16-1 7. E202计算与选型

物料名称 柴油（L） 溶解气（L） 生成油（L） 柴油（L） 溶解气（V） 生成油（L） 温度℃ 194 40 40 120 t8 t8 流量（kg/hr） 121187.5 2642.5 123050 121187.5 2642.5 123050 热焓（kcal/kg） 107.9641 356.8957 26.42174 66.02449 H1 H2 换热前溶解热。

查得：溶解热焓值为ΔH=74.0kcal/kg, 则Q吸?2642.5?74.0kcal/hr

QE202?121187.5?(107.9641?66.02449)?0.95=48.284?105kcal/hr 2642.5 H1+123050 H2=88.272?105

假设t8=115℃，查得：H1=391.7555 kcal/kg，H2=63.50043kcal/kg 代入上式，左右两边基本相等，即所设t8=115℃正确

?tm?取K = 250 kcal/(m2·h·℃) 则F? 换热后 由于溶解气在升温过程中可以近似为由液相变为气相，此过程的吸热为

?194?t8???120?40??194?115???120?40???79.50℃

ln194?t8120?40ln194?115120?40QE202?242.9m2 K?tm

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 26

换热器型号：YA800-250-40/40-6 8. E203计算与选型

物料名称 温度℃ 流量（kg/hr） 热焓（kcal/kg） 柴油 柴油 120 50 121187.5 121187.5 66.02449 30.99582 QE203?121187.5?（66.02449?30.99582）?0.95?42.450?105kcal/hr 取冷却水进口温度t进口?30℃，出口温度t出口?90℃ 则?tm??120?90???50?30?℃=24.66℃

ln120?9050?30取K = 280 kcal/(m2·h·℃)， 则F?QE203?614.8m2 K?tm换热器型号：YA1000-630.1-40/16-4 9. E102计算与选型

进115℃，溶解气 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?105 kcal/hr

（11971.74+125000）?（269.88-Ht9）?95%=(152.729-88.489)?105 Ht9=220.511kcal/kg 查表得：t9=270℃

QE102?（152.729?88.489）?105?64.24?105kcal/hr

?tm??330?200???270?115?330?200ln270?115℃=142.13℃

取K = 320 kcal/(m2·h·℃)，

100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 27

则F?QE102?141m2 K?tm换热器型号：YA700-142.3-40/40-4 10. E103计算与选型

物料名称 反应产物(3.7MPa) 原料油（L） 原料油 温度℃ 270 40 t10 120 120 流量（kg/hr） 136971.74 125000 125000 13921.74 123050 热焓（kcal/kg） 220.511 26.15632 Hm 566.6745 66.15671 换热前 得Hm=133.88kcal/kg 查表得：t10=237.1℃

QE103?141.74?0.95?105?134.65?105kcal/hr

?tm?取K = 340 kcal/(m2·h·℃)， 则F?换热器型号：YA1100-770.3-40/40-4 11. E104计算与选型

物料名称 气相 （3.6Mpa） 生成油（L） （3.6Mpa） 温度℃ 流量（kg/hr） 热焓（kcal/kg） 换热后反应产物 气相 液相 ?270?237.1???120?40?℃=53.01℃

ln270?237.1120?40QE103?747m2 K?tm120 13921.74 566.6745 120 123050 66.15671 100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 28

气相 （3.5Mpa） 生成油（L） （3.5Mpa） 40 13921.74 480.561 40 123050 26.41274 ??13921???0.95 QE104??123050??66.15671?26.42174.74??566.6745?480.561 =57.84?105 kcal/hr

取冷却水进口温度t进口?30℃，出口温度t出口?90℃

120?9040?30取K = 600 kcal/(m2·h·℃)，

ln则F??tm??120?90???40?30?℃=18.20℃

QE104?529.7m2 K?tm换热器型号：YA900-536.0-40/16-1 12. 热回收率

设备名称 E101 E102 E103 E202 ∑换 Q负荷?105（kcal/hr） 37.533 64.24 134.65 48.284 284.707 设备名称 E104 E201 E203 E105 ∑冷 Q负荷?105（kcal/hr） 57.84 36.025 42.450 1.6665 137.9815 η=

Q换Q换?Q冷?100%?284.707?67.36%>60%

284.707?137.981513. 加热炉热负荷

原料油t入炉?237.1℃，t出炉?338.47℃

在4.0Mpa下，过热蒸汽t进?180℃，t出?300℃ 查得：在4.0Mpa下，过热蒸汽热焓H180=673.1kcal/kg

H300=732.5kcal/kg

QF101?125000?（203.187?133.88）?3750??732.5?673.1??88.86?105kcal/hr100万吨/年催化柴油加氢精制设计（末期） 29

Q辐射室?QF101?75%?66.646?105kcal/hr

= 125000 ?（203.187- Hm11） 得Hm11=149.87kcal/kg，查表得：t11=261.75℃

参考文献

【1】 上海化工学院炼油教研组.石油炼制设计数据图表（上、下册）[M].上海：上海化工

学院出版社,1978

【2】 第一石油化工建设公司炼油设计研究院.加氢精制与加氢裂化.北京：石油化学工业出

版社，1977

【3】 石油化学工业部石油化工规划设计院.冷换设备工艺计算[M].北京：石油化学工业出

版社，1976

【4】 沈维道，蒋智敏，童均耕.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2000

【5】 陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋.化工原理（第三版）（上、下册）.北京：化学工

业出版社，2008

【6】 陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计.上海：华东理工大学出版社，2005 【7】 李少萍，徐心茹.石油加工过程设备.上海：华东理工大学出版社，2009

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