【正文】 催化裂化工藝計(jì)算與技術(shù)分析[例41] 已知某催化裂化裝置操作條件、產(chǎn)品分布等數(shù)據(jù)（見表46），求提升管油氣停留時(shí)間。表46 某催化裂化裝置原始數(shù)據(jù)項(xiàng)目加工量 t/h分子量原料油組成 新鮮原料360 回?zé)捰?1350 回?zé)捰蜐{5380產(chǎn)品分布%t/h 氣體＋損失42 汽油100 柴油41200 油漿380 焦炭8操作條件 反應(yīng)溫度， ℃493 提升管汽化段溫度，℃520 提升管蒸汽量，t/h8 反應(yīng)壓力,kPa（表）116 提升管底部壓力,kPa（表）140 提升管內(nèi)徑,m 提升管反應(yīng)段長(zhǎng)度,m25 催化劑循環(huán)量,t/h823 帶入反應(yīng)的煙氣量，t/h29解： （1）計(jì)算提升管入口油氣流率，如表47所示。表47 提升管汽化段各物料流率項(xiàng)目重量流率，kg/h分子量摩爾流率，kmol/h新鮮原料136200360378回?zé)捰?100035089回?zé)捰蜐{500038013蒸汽800018444煙氣18002962合計(jì)182000986 = 26887m3/h = m3/s（2） 計(jì)算提升管出口處油氣流率，如表48所示。表48 提升管出口處各物料流率項(xiàng)目重量流率，kg/h分子量摩爾流率，kmol/h氣體+損失1920042457煙氣18002962汽油58700100587柴油41000200205回?zé)捰?100035089油漿1140038030蒸汽800018444合計(jì)1711001874 = 54821m3/h = （3）計(jì)算油氣線速 提升管橫截面積： F = πD2 = = m2計(jì)算入口油氣流速： Ui = Vi/F = = m/s計(jì)算出口油氣流速： Uo =Vo/F = = m/s提升管內(nèi)油氣平均流速 = m/s （4） 計(jì)算油氣平均停留時(shí)間 t = L / Um = 25 / = s Yc＝DCkRc(1+RF) （ 43）式中： DCk——催化劑的焦炭差，％（重）； RF——回?zé)挶?。流量?jì)有多種，應(yīng)根據(jù)不同的流量計(jì)要求，進(jìn)行校正。（1）質(zhì)量流量計(jì)是目前為許多煉廠所采用的先進(jìn)的流量計(jì)，這種流量計(jì)不受檢測(cè)點(diǎn)條件變化的影響，可以直接取得總通過(guò)量，前后數(shù)據(jù)相減即可。（2）差壓式流量計(jì)是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓力差實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。應(yīng)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(jì)時(shí)，液體體積流量可用下式表示： V實(shí)= C （51）式中： V實(shí)—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(shí)——液體質(zhì)量流量，t/h 。使用儀表時(shí)，通常給出指示流量，設(shè)儀表指示流量為： V 設(shè)= C （53）式中：V設(shè)——設(shè)計(jì)條件下的液體流量， m3/h。 設(shè)——設(shè)計(jì)條件下的流體密度，kg/m3。則實(shí)際流量和指示流量的關(guān)系可由上面兩式求出： （54）同理，對(duì)于質(zhì)量流量有下面關(guān)系： （55）式中：G設(shè)——設(shè)計(jì)條件下的流體質(zhì)量流量， t/h。[例52] 回?zé)捰土髁績(jī)x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(shí)= 若采用儀表指示值，則相對(duì)誤差為： （三）干氣計(jì)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(jì)，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(yīng)按下式校正： V實(shí) = （56）其中：P實(shí)、T實(shí)、ρ實(shí)——分別為實(shí)際操作條件下氣體絕對(duì)壓力 kPa、溫度 K、標(biāo)準(zhǔn)條件下密度 kg/m3；P設(shè)、T設(shè)、ρ設(shè)——分別為設(shè)計(jì)條件下氣體絕對(duì)壓力 kPa、溫度 K、標(biāo)準(zhǔn)條件下密度 kg/m3； V設(shè) 、V實(shí)——校正前后混合干氣的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算干氣量時(shí)，應(yīng)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(xì)物料的計(jì)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(yīng)將產(chǎn)品分為H2～CC3～C4……，為此，應(yīng)求出干氣中各組分的質(zhì)量流量。[例54] 某干氣表的設(shè)計(jì)條件：（絕）、溫度40℃；實(shí)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(jì)算細(xì)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(jì)4212二 計(jì)算與假設(shè)（一）焦炭焦炭是反應(yīng)當(dāng)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(shí)，無(wú)法直接獲得焦炭量，但是可以通過(guò)煙氣——主風(fēng)量平衡計(jì)算獲得。1 主風(fēng)量校正 主風(fēng)量一般用差壓式流量計(jì)測(cè)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(jì)算進(jìn)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(cè)校正后進(jìn)入再生器的主風(fēng)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(jì)算法 圖5—1為再生器燃燒計(jì)算圖，按=0作出，如果大氣中水蒸汽含量較高，應(yīng)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(duì)濕度（%）302010010203040102030405060100注：=水蒸汽/干空氣 (體)，基準(zhǔn)大氣壓=圖51 再生器燃燒計(jì)算圖（=0）圖51中各符號(hào)如下：∑——CO2+CO+O2 ，%；∑＇—3（CO2+CO）+, %。CO —— CO ，%；VA/K——耗風(fēng)指標(biāo)， m3n/kg 。VF/A ——煙風(fēng)比；GK——焦炭，kg焦炭/10000m3n干空氣。4 煙風(fēng)比、耗風(fēng)指標(biāo)及總濕煙氣量 煙風(fēng)比 VF/A =（2+ （512） 耗風(fēng)指標(biāo) VA/K= （513） 總濕煙氣量VF= （2+ （514）[例55] 已知某催化裂化裝置的標(biāo)定、分析數(shù)據(jù)如下：① 標(biāo)定分析煙道氣5個(gè)樣品的數(shù)據(jù)為：%（體）COO2CO212345平均值② 兩器的松動(dòng)風(fēng)量經(jīng)孔板核算約為25m3n/min③ 主風(fēng)入口流量刻度：71% 全量程1465 m3n/min ，文丘里管按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)設(shè)計(jì)，干球溫度：22℃ 大氣壓力： 水蒸汽與干空氣的分子比 j=，試計(jì)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 m3n/h總燒焦量： = 4321 kg/h = t/d總焦炭的 H/C為H/C = = =應(yīng)用上述公式時(shí)，最主要的是煙氣分析要準(zhǔn)確可靠。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，CO2%比較容易分析準(zhǔn)確，CO%、O2%的分析誤差則往往較大。因此要重視奧氏分析吸收液的配制，及時(shí)更換吸收液，加大儀器的吸收表面積，在分析和操作時(shí)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，才能得到較好準(zhǔn)確的結(jié)果。有的廠使用色譜分析煙氣組成，也是一種較好的方法。（二）損失任何煉油加工裝置的產(chǎn)品或多或少都會(huì)有損失。液體產(chǎn)品的泄漏、揮發(fā)，氣體產(chǎn)物的外溢，隨著裝置排棄物如污水的流失等，都應(yīng)該計(jì)入損失。然而損失無(wú)法計(jì)量，也無(wú)法從計(jì)算得出，因此，只能取一個(gè)大家都能接受的合理數(shù)據(jù)，也就是假設(shè)。在做裝置的物料平衡時(shí)，一般而言，應(yīng)盡可能采用計(jì)算而不用假設(shè)的方法求出各物料量（包括干氣、不凝氣等），如果此時(shí)損失太大，首先應(yīng)檢查各物料的計(jì)量、計(jì)算是否有誤；其次，在判斷得出其他計(jì)量、計(jì)算沒有問題時(shí)，再考慮是否是干氣計(jì)量帶來(lái)的問題，而且應(yīng)盡可能采用計(jì)算、分析的方法加以量化，以盡量排除假設(shè)帶來(lái)的影響。在實(shí)際標(biāo)定過(guò)程中，液體油品和液化石油氣可以通過(guò)油罐檢尺計(jì)量，干氣則只能通過(guò)流量計(jì)計(jì)量，又有裝置排不凝氣，火炬閥泄漏等干擾。所以，通常是把干氣和損失一起估測(cè)，%～%范圍。三 裝置物料平衡及收率根據(jù)前面所述的計(jì)量、計(jì)算和假設(shè)方法，可以得出各個(gè)物料的流率和產(chǎn)品收率，借此做出裝置的物料平衡。表52給出了某催化裂化裝置的物料平衡及收率。表52 催化裂化裝置的物料平衡及收率項(xiàng) 目收 率 %（重）流 量 t/d原餾分油1912DAO622料合計(jì)1002534干 氣損 失產(chǎn)液化氣汽油輕柴油品焦炭合 計(jì)1002534在反應(yīng)器中，催化劑的顆粒之間和顆粒的孔隙內(nèi)充滿著油氣，這部分油氣對(duì)催化劑的重量百分率可按下式計(jì)算： （515）式中： WG ——催化劑夾帶的油氣占催化劑的重量分率，kg/1000kg催化劑； ρs——催化劑的骨架密