【正文】 第五章 物 料 平 衡催化裂化裝置的物料平衡可以用來衡量裝置的運行水平。相同的原料生產(chǎn)出來的目的產(chǎn)品愈多說明運行水平愈高。催化裂化一般要衡量汽油收率、輕質(zhì)油收率、液化氣（氣體）收率或輕烯烴收率。催化裂化反應部分的物料平衡又是催化裂化裝置眾多平衡中最為重要的?？煽康姆磻锪掀胶馐乔蟮闷渌胶猓ㄈ鐭崞胶獾龋┑囊罁?jù)。不同原料不同操作條件可以得到不同的產(chǎn)品產(chǎn)率，新裝置設計第一步就是預測物料平衡數(shù)據(jù)，有關內(nèi)容請參見本書第二章。本章重點介紹催化裂化生產(chǎn)裝置如何獲得公正客觀的物料平衡數(shù)據(jù)，采用的技術分析方法如氫平衡等也適用于新裝置設計數(shù)據(jù)的合理性驗證。第一節(jié) 裝置物料平衡及產(chǎn)品收率對生產(chǎn)裝置而言，只根據(jù)計量做出裝置的物料平衡有一定難度。在生產(chǎn)標定中，應通過各種措施，使標定反映客觀準確的情況，物料平衡至少應在100177。2%之間，否則就應視為不平衡。下面對標定時物料平衡各個環(huán)節(jié)進行詳細論述。一 計量（一）油品計量1 油罐檢尺物料量以油罐檢尺較準。油罐檢尺應有專人負責，檢尺前應對油罐進行脫水。在對產(chǎn)品分布進行標定時，最好不要換罐，以免因多次檢尺造成不必要的誤差。在標定前后，需對油罐進行檢尺及取油樣，測定密度，同時測定油罐溫度。油樣應取罐的上、中、下三點的混合樣品。油罐尺寸應定期請有關單位檢驗或標定。本章介紹的檢尺數(shù)據(jù)換算為實際物料量的方法，為工程計算中實用的簡算方法，在實際條件許可時，應按有關的標準進行精確校正。[例51] 已知某催化裂化裝置標定時，油品罐區(qū)的檢尺數(shù)據(jù)如下：① 相對密度餾分油 d420 : , DAO d420：,汽油 d420：,輕柴油 d420：,② 24小時油罐檢尺量餾分油：前尺：V= t=81℃ 后尺：V= t=86℃DAO: 前尺：V= t=65℃ 后尺：V= t=76℃汽油： 前尺：V= t=35℃ 后尺：V= t=℃輕柴油：前尺：V= t=27℃ 后尺：V= t=30℃試計算各油品的質(zhì)量。解： 計算結(jié)果如下：① 餾分油d420=d4t= d420 γ(t20), γ=則：d481=(8120)= d486=(8620)=則處理的餾分油量為：W1==1912 t/d② DAOd420=d4t= d420γ(t20) γ=d465= (6520)=d4t= d420γ(t20)γ=d476= (7620)=則處理的DAO量：W2==603 t/d③ 汽油量d420= 1/2(+)=d4t= d420γ(t20) γ=則： d435 = (35 20)= =( 20)=則汽油量：W= =1447 t/d④ 輕柴油量： d420 =1/2(+)=d4t= d420γ(t20) γ=則：d427 =(2720)= d430=(3020)=則輕柴油量：W= = t/d2 用流量計進行測量有些物料量不能用檢尺計量，只能依靠流量計計量。一般所講的流量大小是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的多少，即瞬時流量。而在某一段時間流過管道的流體流量總和，即瞬時流量在這一段時間內(nèi)的累積值。在標定期間，應根據(jù)儀表記錄取多次數(shù)據(jù)的平均值。如能在流量計上配以累積機構(gòu)，則效果更好。流量計有多種，應根據(jù)不同的流量計要求，進行校正。（1）質(zhì)量流量計是目前為許多煉廠所采用的先進的流量計，這種流量計不受檢測點條件變化的影響，可以直接取得總通過量，前后數(shù)據(jù)相減即可。（2）差壓式流量計是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的壓力差實現(xiàn)流量測量的。應用最廣泛的節(jié)流裝置是孔板，其次是噴嘴。使用差壓式流量計時，液體體積流量可用下式表示： V實= C （51）式中： V實—流體體積流量， m3/h。 △P—孔板前后壓差，Pa； —操作條件下流體的密度，m3/kg； C—常數(shù)。流體質(zhì)量流量可表示為： （52） G實——液體質(zhì)量流量，t/h 。使用儀表時，通常給出指示流量，設儀表指示流量為： V 設= C （53）式中：V設——設計條件下的液體流量， m3/h。 設——設計條件下的流體密度，kg/m3。則實際流量和指示流量的關系可由上面兩式求出： （54）同理，對于質(zhì)量流量有下面關系： （55）式中：G設——設計條件下的流體質(zhì)量流量， t/h。[例52] 回煉油流量儀表指示值為150m3/h, 。 現(xiàn)在操作溫度為360℃，=,問在操作條件下的體積流量是多少？解：由密度換算曲線得。由54式，在操作條件下的體積流量為： V實= 若采用儀表指示值，則相對誤差為： （3）橢圓齒輪流量計用于測量高粘度的液體，但被測介質(zhì)中不能含有機械雜質(zhì)，否則會引起齒輪磨損以至損壞。橢圓齒輪流量計是屬于容積式的測量。因此，當計算質(zhì)量流量時，應使用橢圓齒輪流量計所在地點條件下的液體密度。（4）靶式流量計所使用的原理是測定靶兩側(cè)的壓力差，因此，其校正方法與差壓式流量計相同。靶式流量計適用于測量含有固體顆粒、易于結(jié)晶的液體流量。對流量較小或粘度較大的液體，仍有較高的測量精度。（二）液化石油氣計量液化石油氣一般用球罐檢尺求得其體積，目前亦有采用質(zhì)量流量計直接測量的。在采用檢尺時，用求得的體積乘以球罐條件下的液化石油氣密度即為液化石油氣質(zhì)量。液化石油氣的密度測定可以采用標準的壓力密度計法，在條件不許可時，亦可采用組成分析的方法簡單計算獲得。液化石油氣密度其中：—— 分別為液化石油氣i組分的密度和體積分率。[例53] 已知某催化裂化裝置所產(chǎn)液化氣的組成%（體）如下： C2=C3oC3=iC4onC4oiC4=nC4=tC4=cC4=≥C5 液化氣球罐檢尺24小時結(jié)果如下：V= m3/d 平均溫度：28℃試計算液化氣質(zhì)量。解： 計算方法如下：查圖表 → 計算結(jié)果如下表:yi (%) ρi . yi (%)C2H4C3H8C3H6iC4H10nC4H10nC4=i C4=t C4=c C4=C5∑/經(jīng)過計算得到的液化氣密度：ρ28=則液化氣量 W== t/d（三）干氣計算1 混合干氣體積流量校正 混合干氣一般用差壓式流量計，其節(jié)流裝置多為孔板。由于混合干氣是可以被壓縮的，因此，混合干氣的體積流量應按下式校正： V實 = （56）其中：P實、T實、ρ實——分別為實際操作條件下氣體絕對壓力 kPa、溫度 K、標準條件下密度 kg/m3；P設、T設、ρ設——分別為設計條件下氣體絕對壓力 kPa、溫度 K、標準條件下密度 kg/m3； V設 、V實——校正前后混合干氣的標準條件下體積流量，m3n/h。2 除去非烴 混合干氣中一般還含有非烴氣體，如NCOOCO等。在計算干氣量時，應將這部分非烴扣除。非烴質(zhì)量流量 G非= (57)式中： Vi、Mi ——分別為非烴組分占混合干氣的體積分率和分子量。3 細物料的計算 由于混合干氣中或多或少帶有CC4組分，為正確地給出產(chǎn)品分布，應將產(chǎn)品分為H2～CC3～C4……，為此，應求出干氣中各組分的質(zhì)量流量。[例54] 某干氣表的設計條件：（絕）、溫度40℃；實際條件：（絕）、溫度56℃、 kg/m3。干氣表讀數(shù)為5500m3n/h?；旌细蓺饨M成見下表：混 合 干 氣 組 成組 分 %（體）H2N2+O2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6iC4H10nC4H10nC4=i C4=t C4=c C4=iC5H12H2SCO2CO求干氣量。解： （1）混合干氣體積流量校正 （2）扣除非烴 非烴質(zhì)量流量G非= = （3）混合干氣質(zhì)量流量G混 G混=4731=5512kg/h （4）干氣質(zhì)量流量G干 混合干氣除去非烴后的干氣質(zhì)量流量=55121300=4212kg/h （5）計算細物料結(jié)果見下表：組 分Vi (%)MiMiViMiVi/∑MiVi %(重）質(zhì)量流量(kg/h)H2248101N2+O229— — —CH416404C2H630422C2H428425C3H844299C3H6421457iC4H1058270nC4H105838n C4=5674i C4=5682反2 C4=5684順2 C4=5651iC5H127280H2S34425CO244 ———CO28———合 計4212二 計算與假設（一）焦炭焦炭是反應當中的縮合產(chǎn)物，在再生器中燃燒放熱后以煙氣的形式離開裝置。在做物料平衡時，無法直接獲得焦炭量，但是可以通過煙氣——主風量平衡計算獲得。1 主風量校正 主風量一般用差壓式流量計測量，其節(jié)流裝置多為文丘里管。其體積流量VA按下式校正： （58）2 焦炭量計算進入再生器的干空氣量： （59）式中： V1——干空氣量，m3n/h。 VA——濕空氣量即儀表所測校正后進入再生器的主風量，m3n/h。再生器燒焦量： (510)焦炭氫碳比：H/C= (511)式中： COCO、ON2——干煙氣組成%（體）；N2=100CO2COO2； ——空氣分子濕度，由表51查得； K——焦炭量， kg/h。 3 焦炭量查圖計算法 圖5—1為再生器燃燒計算圖，按=0作出，如果大氣中水蒸汽含量較高，應加以校正（校正值查表51）。表51 空氣分子濕度表 干 球 溫 度 （℃）相對濕度（%）302010010203040102030405060100注：=水蒸汽/干空氣 (體)，基準大氣壓=圖51 再生器燃燒計算圖（=0）圖51中各符號如下：∑——CO2+CO+O2 ，%；∑＇—3（CO2+CO）+, %。CO —— CO ，%；VA/K——耗風指標， m3n/kg 。VF/A ——煙風比；GK——焦炭，kg焦炭/10000m3n干空氣。4 煙風比、耗風指標及總濕煙氣量 煙風比 VF/A =（2+ （512） 耗風指標 VA/K= （513） 總濕煙氣量VF= （2+ （514）[例55] 已知某催化裂化裝置的標定、分析數(shù)據(jù)如下：① 標定分析煙道氣5個樣品的數(shù)據(jù)為：%（體）COO2CO212345平均值② 兩器的松動風量經(jīng)孔板核算約為25m3n/min③ 主風入口流量刻度：71% 全量程1465 m3n/min ，文丘里管按標準狀態(tài)設計，干球溫度：22℃ 大氣壓力： 水蒸汽與干空氣的分子比 j=，試計算總燒焦量。解：濕空氣量 VA=1465 =1025 m3n/min則燒焦的干空氣量： V1= =62253 m