乙烯装置技术与运行(1)(1)

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已知石油馏分的$$d_{4}^{20}$$，如何换算为$$d_{15.6}^{15.6}$$？请写出换算公式，并说明校正方法。（含图）

已知液体石油馏分在$$20^{\circ}C$$时的密度$$\rho_{20}$$，求$$t^{\circ}C$$时的密度$$\rho_{t}$$，请写出计算公式。（含图）

已知某油品的恩氏蒸馏数据如下：馏出/%（体） 10 30 50 70 90 馏出温度/℃ 65 110 139 163 188.5 试求其各种平均沸点。（含图）

以表2-9中重柴油作裂解原料，初估乙烯和丙烯总收率。

已知：$$d = 0.781kg/dm^3$$，$$M = 112.2$$，$$T_b = 392.7K$$，已计算得$$I = 0.2577$$，根据公式$$n=[(1+2I)/(1-I)]^{0.5}$$计算$$20^\circ C$$折光指数$$n$$，并给出其实测值。

已知一石油馏分中平均沸点为200℃，15℃相对密度为0.8，用式(2-47) $$m_C/m_H=17.220\exp(8.25×10^{-3}T_b+16.94S-6.94×10^{-3}T_bS)\ T_b^{-2.725}·S^{-6.796}$$计算$$m_C/m_H$$。

已知某石脑油含氢量为15.8，平均分子量为91，求其平均分子式。

假设辐射炉管内气体流动属于活塞式流动（即每一质点始终向前运动而无逆向混合，径向浓度差和温度梯度可忽略不计），则工艺参数可用一维模型求得。这样，转化率随管长的变化可由下式求得，请写出该公式，并解释公式中各参数的含义。

裂解物料在管内的停留时间分布可由式（2-147）求得，请写出该公式，并解释公式中各参数的含义。

烃类裂解为强吸热反应，每一微元段物料升温裂解反应所需的热量应等于由管壁传给物料的热量，也等于由炉膛辐射和对流传给裂解炉管的热量，请写出该热量衡算的等式，并解释公式中各参数的含义。

请写出管内总传热系数$$k$$的计算公式，并解释公式中各参数的含义。

请写出管内传热系数$$\alpha_{in}$$的计算公式，并解释公式中各参数的含义。

已知某厂液体燃料质量组成为，$$w_C=85.3\%$$、$$w_H=10\%$$、$$w_S=2\%$$、$$w_N=0.1\%$$、$$w_O=0.3\%$$、$$w_W=2.0\%$$、$$w_A=0.3\%$$，求燃料的低热值。（含图）

已知某厂液体燃料质量组成为，$$w_C=85.3\%$$、$$w_H=10\%$$、$$w_S=2\%$$、$$w_N=0.1\%$$、$$w_O=0.3\%$$、$$w_W=2.0\%$$、$$w_A=0.3\%$$，求燃料的低热值。

已知燃料油含硫量为2%(质)，空气过剩系数α=1.2，求烟气露点温度。（含图）（含图）

已知燃料油含硫量为2%(质)，空气过剩系数α=1.2，求烟气露点温度。（含图）（含图）（含图）

已知燃料油含硫量为2%（质），空气过剩系数α=1.2，烟气中水蒸气含量为12%（体），求烟气露点温度。（含图）（含图）

裂解炉对流段换热管均为水平布置。原料预热气化段、锅炉给水预热段都会或可能出现两相流。当流体温度达到泡点时，管内开始出现气相，并且随着温度的提高，气相所占的比例也愈来愈大。两相流初始呈气泡流，之后逐渐发展为块状流、环状流，最后为喷雾流。水平管中两相流流型的判别方法有许多，但普遍采用的是由Baker早年提出的流型判别图（见图2-54）。请根据图中判断流型的两个坐标x、y的计算公式，结合给定参数进行水平管两相流流型的判别。坐标x、y的计算公式为： $$x=210.5352\frac{G_{L}\rho_{V}^{0.5}\mu_{L}^{0.33}}{G_{V}10^{-5}\sigma_{L}\rho_{L}^{0.167}}$$ (2-210) $$y=0.183×10^{-2}\frac{G_{V}}{(\rho_{V}\rho_{L})^{0.5}}$$ (2-211) 式中 $$G_{L}、G_{V}$$——分别为液相和气相的质量流率，kg/h； $$\rho_{L}、\rho_{V}$$——分别为液相和气相的流体密度，$$kg/m^{3}$$； $$\mu_{L}$$——液相的粘度，Pa·s； $$\sigma_{L}$$——液相的表面张力，N/cm。【缺少答案，请补充】（含图）

锅炉给水两相流综合传热系数由下式求取： $$h_{xc}=\alpha \tau_{i}h_{n}+h_{t}$$ (2-212) 式中 $$\alpha$$——与流型有关的核沸腾传热系数校正因子，可由图2-55求取； $$h_{xc}$$——两相流综合传热系数，$$W/(m^{2}·K)$$； $$h_{n}$$——核沸腾传热系数，$$W/(m^{2}·K)$$； $$h_{t}$$——两相流强制对流传热系数，$$W/(m^{2}·K)$$； $$\tau_{i}$$——两相流强制对流传核对核沸腾的干扰系数。 $$h_{n}$$和$$\tau_{i}$$分别由下式计算： $$h_{n}=8.8447\frac{k_{L}^{0.79}c_{L}^{0.45}\rho_{L}^{0.49}}{\sigma_{L}^{0.5}\mu^{0.29}H^{0.24}\rho_{V}^{0.24}}(T_{W}-T)^{0.24}(p_{W}-p_{S})^{0.75}$$ (2-213) $$\tau_{i}=-10.08547+3.43598(\ln Re_{t})-0.33905(\ln Re_{t})^{2}+0.01038(\ln Re_{t})^{3}$$ (2-214) $$h_{t}=3.5(\frac{1}{X})^{0.5}h_{L}$$ (2-215) 式中 $$k_{L}$$——液体介质的导热系数，$$kcal/(m·h·℃)$$； $$c_{L}$$——液体介质的定压比热容，$$kcal/(kg·℃)$$； $$\rho_{L}$$——液体介质的密度，$$kg/m^{3}$$； $$\rho_{V}$$——气相介质的密度，$$kg/m^{3}$$； $$\sigma_{L}$$——液体介质的表面张力，dyn/cm； $$\mu_{L}$$——液体介质的粘度，cP； $$H$$——液体的蒸发潜热，kcal/kg； $$T_{W}，T$$——分别为壁面和流体的温度，℃； $$p_{W}、p_{S}$$——分别为介质在壁温和饱和温度下的蒸汽压，$$kg/cm^{2}$$； $$Re_{t}$$——两相流的雷诺数； $$h_{L}$$——液相的给热系数，$$kcal/(m^{2}·h·℃)$$； $$X$$——马丁参数。其中$$Re_{t}$$、马丁参数$$X$$、两相流雷诺数校正系数$$\phi$$、气相雷诺数$$Re_{V}$$的计算公式如下： $$Re_{t}=Re_{L}\phi^{1.25}$$ (2-216) $$Re_{t}=\frac{G(1-\theta)D_{i}}{3.6\mu_{L}}$$ (2-217) 马丁参数X为： $$Re_{L}>2000，Re_{V}>2000$$时，$$X=(\frac{G_{L}}{G_{V}})^{0.9}(\frac{\rho_{V}}{\rho_{L}})^{0.5}(\frac{\mu_{L}}{\mu_{V}})^{0.1}$$ (2-218) $$Re_{L}>2000，Re_{V}<1000$$时，$$X=0.053479(\frac{G_{L}}{G_{V}})^{0.5}(\frac{\rho_{V}}{\rho_{L}})^{0.5}(\frac{\mu_{L}}{\mu_{V}})^{0.5}Re_{L}^{0.4}$$ (2-219) $$Re_{L}>1000，Re_{V}>2000$$时，$$X=18.6548(\frac{G_{L}}{G_{V}})^{0.5}(\frac{\rho_{V}}{\rho_{L}})^{0.5}(\frac{\mu_{L}}{\mu_{V}})^{0.5}Re_{L}^{0.4}$$ (2-220) $$Re_{L}>1000，Re_{V}>2000$$时，$$X=(\frac{G_{L}}{G_{V}})^{0.5}(\frac{\rho_{V}}{\rho_{L}})^{0.5}(\frac{\mu_{L}}{\mu_{V}})^{0.5}$$ (2-221) $$\phi=1.000493+1.6352(\frac{1}{X})-0.0486023(\frac{1}{X})^{2}+0.951915×10^{-3}(\frac{1}{X})^{3}-0.558388×10^{-5}(\frac{1}{X})^{4}$$ (2-222) $$Re_{V}=\frac{G\theta D_{i}}{3.6\mu_{V}}$$ (2-223) 式中 $$Re_{V}$$——气相的雷诺数； $$Re_{L}$$——液相的雷诺数； $$\theta$$——气化率； $$G_{L}$$——液相的质量流率，kg/h； $$G_{V}$$——气相的质量流率，kg/h。请结合给定参数计算锅炉给水两相流综合传热系数$$h_{xc}$$。【缺少答案，请补充】

液体石油馏分在对流段炉管中预热并气化时，其热工计算与相平衡计算密切相关。由于石油馏分组分十分复杂，用一般已知组成的混合物的相平衡计算方法不能解决石油馏分的汽化过程计算，可采用经验法计算石油馏分平衡蒸发曲线。经验法是根据油品的恩氏蒸馏数据推算出实沸点（TBP）蒸馏曲线，再由50%点的TBP温度预计平衡蒸发（EFV）曲线的50%点温度，然后由TBP曲线预计EFV的50%点上下两个方向的平衡蒸发温差，从而得到平衡蒸发相图，进而可用比例内插法求出给定温度和分压下的油品气化率。由恩式蒸馏数据推算实沸点（TBP）及平衡蒸发（EFV）曲线的计算公式如下： ①由常压恩式蒸馏温度求实沸点蒸馏温度： $$TBP50=X+Y$$ (2-224) $$TBP30=TBP50-Y_{3}$$ (2-225) $$TBP10=TBP30-Y_{2}$$ (2-226) $$TBP0=TBP10-Y_{1}$$ (2-227) $$TBP70=TBP50+Y_{4}$$ (2-228) $$TBP90=TBP70+Y_{5}$$ (2-229) $$TBP100=TBP90+Y_{6}$$ (2-230) $$Y_{(i)}=A_{1(i)}X_{(i)}+A_{2(i)}X_{i}^{2}+A_{3(i)}X_{i}^{3}+A_{4(i)}X_{i}^{4}+A_{5(i)}X_{i}^{5}+A_{6(i)}X_{i}^{6}$$ (i=1,……,6) (2-231) $$Y=B_{0}+B_{1}X+B_{2}X^{2}+B_{3}X^{3}-B_{4}X^{4}+B_{5}X^{5}+B_{6}X^{6}$$ (2-232) 式中 TBP0,TBP10,TBP30,TBP50,TBP70,TBP90,TBP100——依次为实沸点蒸馏出体积为0%,10%,30%,50%,70%,90%,100%的温度,℉； $$X$$——恩氏蒸馏馏出体积为50%的温度,℉； $$Y$$——实沸点蒸馏50%馏出温度与恩氏蒸馏50%馏出温度的差值,℉； $$B_{0},B_{1},B_{2},B_{3},B_{4},B_{5},B_{6}$$——系数,其值见表2-34； $$A_{1},A_{2},A_{3},A_{4},A_{5},A_{6}$$——系数,各分段取值不同,列于表2-35。公式使用条件如下：馏出体积为0%~10%时，使用的恩氏蒸馏温差为0~50℃；馏出体积为10%~30%、30%~50%、50%~70%、70%~90%时，使用的恩氏蒸馏温差为0~100℃；馏出体积为90%~100%时，使用的恩氏蒸馏温差为0~53℃；由恩氏蒸馏50%馏出温度求实沸点蒸馏50%馏出温度，使用的恩氏蒸馏50%馏出温度为38~483℃。实沸点蒸馏10%、30%、50%、70%、90%点温度的估算值与实测值误差在5.5℃以内。回归公式与查图值比较,误差小于2℃。恩氏蒸馏温度高于520K时,需进行裂解校正： $$\log D=-4.016+0.008514T$$ (2-233) 式中 $$D$$——应加到$$T$$上的校正温度，K； $$T$$——测定的蒸馏温度，K。 ②由常压恩式蒸馏50%温度求平衡闪蒸50%点温度先求出恩式蒸馏10%~70%斜率S,通过内插求出公式的系数,计算公式如下: $$Y=A_{0}+A_{1}X+A_{2}X^{2}+A_{3}X^{3}+A_{4}X^{4}+A_{5}X^{5}+A_{6}X^{6}$$ (2-234) 式中 $$Y$$——平衡闪蒸50%温度与恩氏蒸馏50%点温度之差,℉； $$X$$——恩氏蒸馏50%温度,℉； $$A_{0},A_{1},A_{2},A_{3},A_{4},A_{5},A_{6}$$——系数,随恩氏蒸馏10%~70%斜率S(℉/%)而改变,其值见表2-36。计算说明: a. 此方法用于恩氏蒸馏10%~70%斜率小于5.5℃，50%温度低于550℃的情况下。 b. 此法很少出现严重错误,估算温度与实验值误差在8℃以内,回归公式与查图值误差小于1℃。 c. 恩氏蒸馏50%温度高于246.1℃时,需使用式(2-233)作裂解校正。 ③由恩式蒸馏温度求平衡闪蒸温度可由下述公式计算: $$EFV30=EFV50-Y_{3}$$ (2-235) $$EFV10=EFV30-Y_{2}$$ (2-236) $$EFV0=EFV10-Y_{1}$$ (2-237) $$EFV70=EFV50+Y_{4}$$ (2-238) $$EFV90=EFV70+Y_{5}$$ (2-239) $$EFV100=EFV90+Y_{6}$$ (2-240) $$Y_{(i)}=A_{1(i)}X_{(i)}+A_{2(i)}X_{i}^{2}+A_{3(i)}X_{i}^{3}+A_{4(i)}X_{i}^{4}+A_{5(i)}X_{i}^{5}+A_{6(i)}X_{i}^{6}+A_{7(i)}X_{i}^{7}$$ (i=1,……,6) (2-241) 式中 EFV0,EFV10,EFV30,EFV50,EFV70,EFV90,EFV100——依次为平衡闪蒸馏出体积0%,10%,30%,50%,70%,90%,100%对应的温度,℉； $$Y_{1},Y_{2},Y_{3},Y_{4},Y_{5},Y_{6}$$——依次为馏出体积0%~10%,10%~30%,30%~50%,50%~70%,70%~90%,90%~100%各段平衡闪蒸温度差,℉。请结合给定的恩氏蒸馏数据，采用经验法计算石油馏分的平衡蒸发曲线及给定温度和分压下的油品气化率。【缺少答案，请补充】（含图）（含图）（含图）

由恩氏蒸馏温度求平衡闪蒸温度，可由下述公式计算： $$EFV30 = EFV50 - Y_3 \quad (2-235)$$ $$EFV10 = EFV30 - Y_2 \quad (2-236)$$ $$EFV0 = EFV10 - Y_1 \quad (2-237)$$ $$EFV70 = EFV50 + Y_4 \quad (2-238)$$ $$EFV90 = EFV70 + Y_5 \quad (2-239)$$ $$EFV100 = EFV90 + Y_6 \quad (2-240)$$ $$Y_{(i)} = A_{1(i)}X_{(i)} + A_{2(i)}X^2_{(i)} + A_{3(i)}X^3_{(i)} + A_{4(i)}X^4_{(i)} + A_{5(i)}X^5_{(i)} + A_{6(i)}X^6_{(i)} + A_{7(i)}X^7_{(i)} \quad (i=1, \dots, 6) \quad (2-241)$$ 式中 $$EFV0,EFV10,EFV30,EFV50,EFV70,EFV90,EFV100$$——依次为平衡闪蒸馏出体积0%,10%,30%,50%,70%,90%,100%对应的温度,°F； $$Y_1,Y_2,Y_3,Y_4,Y_5,Y_6$$——依次为馏出体积0~10%,10~30%,30~50%,50~70%,70~90%,90~100%各段平衡闪蒸温度差,°F； $$X_1,X_2,X_3,X_4,X_5,X_6$$——依次为馏出体积0~10%,10~30%,30~50%,50~70%,70~90%,90~100%各段恩氏蒸馏温度差,°F； $$A_{1(i)},A_{2(i)},A_{3(i)},A_{4(i)},A_{5(i)},A_{6(i)},A_{7(i)}$$——系数,依$$X_{(i)},Y_{(i)}$$之i序号取不同值,如表2-37所示。计算说明： a. 此方法用于恩氏蒸馏10%~70%斜率小于5.5℃，50%温度低于550℃的情况下。 b. 此法很少出现严重错误，估算温度与实验值误差在8℃以内，回归公式与查图值误差小于1℃。 c. 恩氏蒸馏50%温度高于246.1℃时，需使用式(2-333)作裂解校正。【缺少答案，请补充】（含图）（含图）

绝压恩氏蒸馏温度和实沸点温度的关系： $$TBP50 = X \quad (2-242)$$ $$TBP30 = TBP50 - Y_2 \quad (2-243)$$ $$TBP10 = TBP30 - Y_2 \quad (2-244)$$ $$TBP0 = TBP10 - Y_1 \quad (2-245)$$ $$TBP70 = TBP50 + Y_3 \quad (2-246)$$ $$TBP90 = TBP70 + Y_3 \quad (2-247)$$ 当$$X_1>10$$时 $$Y_1=0.1246744558+2.178494882X_1-0.02312814497X_1^2+(0.1078763927E-3)X_1^3 \quad (2-248)$$ 当$$X_1≤10$$时，$$Y_1=2X_1$$ 当$$X_2≤10$$时，$$Y_2=1.3X_2$$ 当$$1090$$时，$$Y_2=X_2$$ 在所有情况下，$$Y_3=X_3$$ 式中 $$TBP0,TBP10,TBP30,TBP50,TBP70,TBP90$$——在10mmHg绝压下，实沸点蒸馏馏出体积为0，10%，30%，50%，70%，90%所对应的温度,℃； $$X$$——10mmHg绝压下，馏出体积50%的恩氏蒸馏温度,℃； $$Y_1,X_1$$——10mmHg绝压下，馏出体积0~10%的实沸点蒸馏温度差及恩氏蒸馏温度差,℃； $$Y_2,X_2$$——10mmHg绝压下，馏出体积10%~30%及30%~50%的实沸点蒸馏温度差及恩氏蒸馏温度差,℃； $$Y_3,X_3$$——10mmHg绝压下，馏出体积50%~70%及70%~90%的实沸点蒸馏温度差及恩氏蒸馏温度差,℃。公式说明： a. 该公式适用范围如下：馏出体积为0%~10%时，恩氏蒸馏温差为0~70℃；馏出体积为10%~30%、30%~50%、50%~70%及70%~90%，恩氏蒸馏温差均可在0~130℃之内。 b. 本方法计算的温度与实测值误差在14℃以内。 (缺图)【缺少答案，请补充】

10mmHg绝压下恩氏蒸馏与平衡闪蒸50%点温度的关系： $$EFV50 = ASTM50 + \Delta \quad (2-250)$$ $$X_1 = ASTM50/100.0 \quad (2-251)$$ $$X_2 = AS3010/10.0 \quad (2-252)$$ $$\Delta=40.0+A_0+A_1X_1+A_2X_1^2+A_3X_1^3 \quad (2-253)$$ $$A_{(i)} = B_{0(i)} + B_{1(i)}X_2 + B_{2(i)}X_2^2 + B_{3(i)}X_2^3 + B_{4(i)}X_2^4 + B_{5(i)}X_2^5 \quad (i=0,1,2,3) \quad (2-254)$$ 式中 $$ASTM50$$——10mmHg绝压下，恩氏蒸馏50%点温度,°F； $$\Delta$$——上述二者之差,°F； $$AS3010$$——10mmHg绝压下，恩氏蒸馏30%~10%温差,°F； $$A_0,A_1,A_2,A_3$$——系数； $$B_0,B_1,B_2,B_3,B_4,B_5$$——系数，其值见表2-38。公式使用说明： a. 适用范围为恩氏蒸馏50%馏出温度200~450℃（10mmHg绝压）。 b. 计算值与实验值误差在8℃以内，公式与原文查图值误差小于1℃。【缺少答案，请补充】（含图）

绝压下恩氏蒸馏温度与平衡闪蒸温度的关系： $$EFV30 = EFV50 - Y_2 \quad (2-255)$$ $$EFV10 = EFV30 - Y_2 \quad (2-256)$$ $$EFV0 = EFV10 - Y_1 \quad (2-257)$$ $$EFV70 = EFV50 + Y_3 \quad (2-258)$$ $$EFV90 = EFV70 + Y_3 \quad (2-259)$$ $$Y_1=0.1032276487E-8+0.3040615156X_1+0.00291936103X_1^2-0.2734620916E-4X_1^3+0.4362184049E-6X_1^4 \quad (2-260)$$ $$Y_2=-0.01150794068+0.5554431248X_2+0.005220485948X_2^2-0.353009522E-5X_2^3-0.351562513E-6X_2^4 \quad (2-261)$$ $$Y_3=0.0079365051+0.3052116421X_3+0.01109722212X_3^2-0.4467592437E-4X_3^3-0.208333341E-6X_3^4 \quad (2-262)$$ 式中 $$EFV0,EFV10,EFV30,EFV50,EFV70,EFV90$$——在10mmHg绝压下，平衡闪蒸馏出体积0，10%，30%，50%，70%，90%对应的温度,℃； $$Y_1,X_1$$——在10mmHg绝压下，馏出体积0~10%时，平衡闪蒸温度及恩氏蒸馏温差,℃； $$Y_2,X_2$$——在10mmHg绝压下，馏出体积10%~30%及30%~50%时，平衡闪蒸温差及恩氏蒸馏温差,℃； $$Y_3,X_3$$——在10mmHg绝压下，馏出体积50%~70%及70%~90%时，平衡闪蒸温差及恩氏蒸馏温差,℃。公式使用说明： a. 该公式适用范围限制如下：当馏出体积为0%~10%时，恩氏蒸馏温差应小于70℃；当馏出体积为10%~30%及30%~50%时，恩氏蒸馏温差应小于110℃；当馏出体积为50%~70%及70%~90%时，恩氏蒸馏温差应小于110℃。 b. 原图计算值与实测误差在8℃以内，回归公式与查图误差小于1℃。 (缺图)【缺少答案，请补充】