催化裂化工艺计算与技术分析

催化裂化工艺计算与技术分析[例4-1]已知某催化裂化装置操作条件、产品分布等数据（见表4-6），求提升管油气停留时间。表4-6某催化裂化装置原始数据项目加工量t/h分子量原料油组成新鲜原料136.2360回炼油31350回炼油浆5380产品分布%t/h气体＋损失14.119.242汽油43.158.7100柴油30.141200油浆4.76.4380焦炭810.9操作条件反应温度，℃493提升管汽化段温度，℃520提升管蒸汽量，t/h8反应压力,kPa（表）116提升管底部压力,kPa（表）140提升管内径,m1.2提升管反应段长度,m25催化剂循环量,t/h823带入反应的烟气量，t/h1.829解：（1）计算提升管入口油气流率，如表4-7所示。表4-7提升管汽化段各物料流率项目重量流率，kg/h分子量摩尔流率，kmol/h新鲜原料136200360378回炼油3100035089回炼油浆500038013蒸汽800018444烟气18002962合计182000986=26887m3/h=7.5m3/s（2）计算提升管出口处油气流率，如表4-8所示。1011401012732735204.22986iV表4-8提升管出口处各物料流率项目重量流率，kg/h分子量摩尔流率，kmol/h气体+损失1920042457烟气18002962汽油58700100587柴油41000200205回炼油3100035089油浆1140038030蒸汽800018444合计1711001874=54821m3/h=15.2m3/s（3）计算油气线速提升管横截面积：F=0.25πD2=0.25×3.14×1.22=1.13m2计算入口油气流速：Ui=Vi/F=7.5/1.13=6.6m/s计算出口油气流速：Uo=Vo/F=15.2/1.13=13.5m/s提升管内油气平均流速=9.6m/s（4）计算油气平均停留时间t=L/Um=25/9.6=2.6sYc＝Ck·Rc(1+RF)（4-3）式中：Ck——催化剂的焦炭差，％（重）；RF——回炼比。流量计有多种，应根据不同的流量计要求，进行校正。（1）质量流量计是目前为许多炼厂所采用的先进的流量计，这种流量计不受检测点条件变化的影响，可以直接取得总通过量，前后数据相减即可。（2）差压式流量计是利用流体流经节流装置时所产生的压力差实现流量测量的。应用最广泛的节流1011161012732734931874oV)6.65.13ln(6.65.13lnioiomUUUUU装置是孔板，其次是喷嘴。使用差压式流量计时，液体体积流量可用下式表示：V实=C△实P（5-1）式中：V实—流体体积流量，m3/h;△P—孔板前后压差，Pa；实—操作条件下流体的密度，m3/kg；C—常数。流体质量流量可表示为：PCG△实实（5-2）G实——液体质量流量，t/h。使用仪表时，通常给出指示流量，设仪表指示流量为：V设=C△设P（5-3）式中：V设——设计条件下的液体流量，m3/h;设——设计条件下的流体密度，kg/m3。则实际流量和指示流量的关系可由上面两式求出：VV实设设实（5-4）同理，对于质量流量有下面关系：GG实设实设（5-5）式中：G设——设计条件下的流体质量流量，t/h。[例5-2]回炼油流量仪表指示值为150m3/h,设计密度为0.63g/cm3。现在操作温度为360℃，20=0.85g/cm3,问在操作条件下的体积流量是多少？解：由密度换算曲线得36030574./gcm。由5-4式，在操作条件下的体积流量为：V实=Vmh设设实×150063057415703.../若采用仪表指示值，则相对误差为：157150157446%.（三）干气计算1混合干气体积流量校正混合干气一般用差压式流量计，其节流装置多为孔板。由于混合干气是可以被压缩的，因此，混合干气的体积流量应按下式校正：V实=设实设实设实设×PTPTV（5-6）其中：P实、T实、ρ实——分别为实际操作条件下气体绝对压力kPa、温度K、标准条件下密度kg/m3；P设、T设、ρ设——分别为设计条件下气体绝对压力kPa、温度K、标准条件下密度kg/m3；V设、V实——校正前后混合干气的标准条件下体积流量，m3n/h。2除去非烃混合干气中一般还含有非烃气体，如N2、CO2、O2、CO等。在计算干气量时，应将这部分非烃扣除。非烃质量流量G非=VViMi实×224.(5-7)式中：Vi、Mi——分别为非烃组分占混合干气的体积分率和分子量。3细物料的计算由于混合干气中或多或少带有C3、C4组分，为正确地给出产品分布，应将产品分为H2～C2、C3～C4……，为此，应求出干气中各组分的质量流量。[例5-4]某干气表的设计条件：压力0.8MPa（绝）、温度40℃、标准条件下密度1.036kg/m3；实际条件：压力0.7MPa（绝）、温度56℃、标准条件下密度1.165kg/m3。干气表读数为5500m3n/h。混合干气组成见下表：混合干气组成组分%（体）H224.0N2+O213.19CH411.89C2H66.65C2H47.19C3H83.20C3H616.31i-C4H102.19n-C4H100.31n-C4=0.63i-C4=0.70tC4=0.72cC4=0.43i-C5H120.53H2S5.87CO23.73CO2.46求干气量。解：（1）混合干气体积流量校正hn/m137400553)726(58.0561.1)372+04(7.0630.1=3V（2）扣除非烃非烃质量流量G非=47312241319%29373%44246%28.(...××××）=47312246155111001300../××kgh（3）混合干气质量流量G混G混=4731×1.165=5512kg/h（4）干气质量流量G干混合干气除去非烃后的干气质量流量=5512-1300=4212kg/h（5）计算细物料结果见下表：组分Vi(%)MiMiViMiVi/∑MiVi%(重）质量流量(kg/h)H224.02482.4101N2+O213.1929———CH411.8916190.249.6404C2H66.6530199.510.0422C2H47.1928201.3210.1425C3H83.2044140.87.1299C3H616.3142685.0234.61457i-C4H102.1958127.026.4270n-C4H100.315817.980.938n-C4=0.635635.281.874i-C4=0.705639.201.982反-2-C4=0.725640.322.084顺-2-C4=0.435624.081.251i-C5H120.537238.161.980H2S5.8734199.5810.1425CO23.7344———CO2.4628———合计100.001986.5100.04212二计算与假设（一）焦炭焦炭是反应当中的缩合产物，在再生器中燃烧放热后以烟气的形式离开装置。在做物料平衡时，无法直接获得焦炭量，但是可以通过烟气——主风量平衡计算获得。1主风量校正主风量一般用差压式流量计测量，其节流装置多为文丘里管。其体积流量VA按下式校正：VPTPTQA实设设实表×（5-8）2焦炭量计算进入再生器的干空气量：VVA111（5-9）式中：V1——干空气量，m3n/h;VA——湿空气量即仪表所测校正后进入再生器的主风量，m3n/h。再生器烧焦量：KVCOCOOCOCOO1222237802420313018100（....)()(5-10)焦炭氢碳比：H/C=89304250257222..().COOCOCOCO(5-11)式中：CO2、CO、O2、N2——干烟气组成%（体）；N2=100-CO2-CO-O2；——空气分子湿度，由表5-1查得；K——焦炭量，kg/h。3焦炭量查图计算法图5—1为再生器燃烧计算图，按=0作出，如果大气中水蒸汽含量较高，应加以校正（校正值查表5-1）。表5-1空气分子湿度表干球温度（℃）相对湿度（%）-30-20-10010203040100.004250.00733200.004640.008440.01478300.003550.006970.012720.02233400.002420.004870.009320.017020.02999500.001280.003020.006000.011680.021380.03778600.000610.001540.003630.007120.014050.025760.045671000.000380.001020.002570.006060.018260.023620.043700.07850注：=水蒸汽/干空气(体)，基准大气压=0.1013MPa图5-1再生器燃烧计算图（=0）图5-1中各符号如下：∑——CO2+CO+O2，%；∑＇—3（CO2+CO）+0.5CO,%;CO——CO，%；VA/K——耗风指标，m3n/kg;VF/A——烟风比；GK——焦炭，kg焦炭/10000m3n干空气。4烟风比、耗风指标及总湿烟气量烟风比VF/A=（2+-1001266112CON.)×（5-12）耗风指标VA/K=VKA（5-13）总湿烟气量VF=（2+-100126612CONVA.)×（5-14）[例5-5]已知某催化裂化装置的标定、分析数据如下：①标定分析烟道气5个样品的数据为：%（体）COO2CO210.07255.93812.62920.13645.34712.66530.08715.72411.81140.07586.76311.68250.07016.10912.029平均值0.088385.976212.1632②两器的松动风量经孔板核算约为25m3n/min③主风入口流量刻度：71%全量程1465m3n/min，文丘里管按标准状态设计，干球温度：22℃大气压力：0.105MPa水蒸汽与干空气的分子比=0.012，试计算总烧焦量。解：湿空气量VA=1465×%712952731.0105.0×=1025m3n/min则烧焦的干空气量：V1=11001210252560.×（）×=62253m3n/h总烧焦量：KVCOCOOCOCOO1222237802420313018100(....)()62253378024212163203130088380185976210012163200883859762(.......)(...)×××=4321kg/h=103.7t/d总焦炭的H/C为H/C=89304250257222..().COOCOCOCO=893042512163259760257008841216300884..(..)....×=0.098应用上述公式时，最主要的是烟气分析要准确可靠。从实际经验看，CO2%比较容易分析准确，CO%、O2%的分析误差则往往较大。因此要重视奥氏分析吸收液的配制，及时更换吸收液，加大仪器的吸收表面积，在分析和操作时严格按操作规程进行，才能得到较好准确的结果。有的厂使用色谱分析烟气组成，也是一种较好的方法。（二）损失任何炼油加工装置的产品或多或少都会有损失。液体产品的泄漏、挥发，气体产物的外溢，随着装置排弃物如污水的流失等，都应该计入损失。然而损失无法计量，也无法从计算得出，因此，只能取一个大家都能接受的合理数据，也就是假设。在做装置的物料平衡时，一般而言，应尽可能采用计算而不用假设的方法求出各物料量（包括干气、不凝气等），如果此时损失太大，首先应检查各物料的计量、计算是否有误；其次，在判断得出其他计量、计算没有问题时，再考虑是否是干气计量带来的问题，而且应尽可能采用计算、分析的方法加以量化