【正文】 催化裂化工藝計算與技術分析[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間。表46 某催化裂化裝置原始數(shù)據(jù)項目加工量 t/h分子量原料油組成 新鮮原料360 回煉油31350 回煉油漿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 反應溫度， ℃493 提升管汽化段溫度，℃520 提升管蒸汽量，t/h8 反應壓力,kPa（表）116 提升管底部壓力,kPa（表）140 提升管內(nèi)徑,m 提升管反應段長度,m25 催化劑循環(huán)量,t/h823 帶入反應的煙氣量，t/h29解： （1）計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目重量流率，kg/h分子量摩爾流率，kmol/h新鮮原料136200360378回煉油3100035089回煉油漿500038013蒸汽800018444煙氣18002962合計182000986 = 26887m3/h = m3/s（2） 計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回煉油3100035089油漿1140038030蒸汽800018444合計1711001874 = 54821m3/h = （3）計算油氣線速 提升管橫截面積： F = πD2 = = m2計算入口油氣流速： Ui = Vi/F = = m/s計算出口油氣流速： Uo =Vo/F = = m/s提升管內(nèi)油氣平均流速 = m/s （4） 計算油氣平均停留時間 t = L / Um = 25 / = s Yc＝DCkRc(1+RF) （ 43）式中： DCk——催化劑的焦炭差，％（重）； RF——回煉比。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： （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 m3n/h總燒焦量： = 4321 kg/h = t/d總焦炭的 H/C為H/C = = =應用上述公式時，最主要的是煙氣分析要準確可靠。從實際經(jīng)驗看，CO2%比較容易分析準確，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，及時更換吸收液，加大儀器的吸收表面積，在分析和操作時嚴格按操作規(guī)程進行，才能得到較好準確的結果。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，都應該計入損失。然而損失無法計量，也無法從計算得出，因此，只能取一個大家都能接受的合理數(shù)據(jù)，也就是假設。在做裝置的物料平衡時，一般而言，應盡可能采用計算而不用假設的方法求出各物料量（包括干氣、不凝氣等），如果此時損失太大，首先應檢查各物料的計量、計算是否有誤；其次，在判斷得出其他計量、計算沒有問題時，再考慮是否是干氣計量帶來的問題，而且應盡可能采用計算、分析的方法加以量化，以盡量排除假設帶來的影響。在實際標定過程中，液體油品和液化石油氣可以通過油罐檢尺計量，干氣則只能通過流量計計量，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，%～%范圍。三 裝置物料平衡及收率根據(jù)前面所述的計量、計算和假設方法，可以得出各個物料的流率和產(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 目收 率 %（重）流 量 t/d原餾分油1912DAO622料合計1002534干 氣損 失產(chǎn)液化氣汽油輕柴油品焦炭合 計1002534在反應器中，催化劑的顆粒之間和顆粒的孔隙內(nèi)充滿著油氣，這部分油氣對催化劑的重量百分率可按下式計算： （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