【正文】 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。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(yīng)按有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進行精確校正。在對產(chǎn)品分布進行標(biāo)定時，最好不要換罐，以免因多次檢尺造成不必要的誤差。2%之間，否則就應(yīng)視為不平衡。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(shè)計第一步就是預(yù)測物料平衡數(shù)據(jù)，有關(guān)內(nèi)容請參見本書第二章。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。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(shù)分析方法如氫平衡等也適用于新裝置設(shè)計數(shù)據(jù)的合理性驗證。下面對標(biāo)定時物料平衡各個環(huán)節(jié)進行詳細論述。在標(biāo)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。[例51] 已知某催化裂化裝置標(biāo)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。在標(biāo)定期間，應(yīng)根據(jù)儀表記錄取多次數(shù)據(jù)的平均值。（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。流體質(zhì)量流量可表示為： （52） G實——液體質(zhì)量流量，t/h 。[例52] 回?zé)捰土髁績x表指示值為150m3/h, 。因此，當(dāng)計算質(zhì)量流量時，應(yīng)使用橢圓齒輪流量計所在地點條件下的液體密度。（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。[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。在計算干氣量時，應(yīng)將這部分非烴扣除。干氣表讀數(shù)為5500m3n/h。1 主風(fēng)量校正 主風(fēng)量一般用差壓式流量計測量，其節(jié)流裝置多為文丘里管。 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(yīng)加以校正（校正值查表51）。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個樣品的數(shù)據(jù)為：%（體）COO2CO212345平均值② 兩器的松動風(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，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。有的廠使用色譜分析煙氣組成，也是一種較好的方法。在做裝置的物料平衡時，一般而言，應(yīng)盡可能采用計算而不用假設(shè)的方法求出各物料量（包括干氣、不凝氣等），如果此時損失太大，首先應(yīng)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(yīng)盡可能采用計算、分析的方法加以量化，以盡量排除假設(shè)帶來的影響。表52給出了某催化裂化裝置的物料平衡及收率。汽提效率低，輕組分損失多，物料衡算中焦炭量就增加，輕組分量減少。汽提的目的就是用水蒸汽把這些油氣置換出來。由于汽提不完全所增加的焦炭占新鮮原料的產(chǎn)率和汽提效率之間有如下的關(guān)系： （516）式中： CS ——由于汽提不完全所增加的焦炭產(chǎn)率，%（重）； RF ——回?zé)挶龋? RC；——劑油比； ES——汽提效率，%。要使CS在1%以內(nèi)，一般需要ES在90%以上。汽油按其用途分為航空汽油和車用汽油，我國的車用汽油又分為普通汽油和優(yōu)級汽油。不同的催化裂化裝置在做反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率比較時，應(yīng)注意到汽油和柴油餾分的組分重疊，并加以實沸點校正，取相同的汽油實沸點蒸餾的終餾點，才可以真正反映轉(zhuǎn)化率的真實情況。解： 汽油中含有C%（重）62016%=3696 kg/h這是一個很大的量，在做反應(yīng)部分詳細物料平衡計算時必須加以校正。在環(huán)保要求日益嚴格的今天，各國各地區(qū)制訂出了日益嚴格的限制汽油蒸汽壓的標(biāo)準(zhǔn)。因為干氣和液化石油氣的各組分數(shù)據(jù)在分析時容易得到，故物料衡算時這部分校正容易實現(xiàn)。[例59] 已知某催化裂化裝置外甩油漿的分析數(shù)據(jù)及實沸點餾程如下：密度（d420）： 餾程： 初餾點 300℃ 10% 467℃ 30% 516℃ 50% 552℃ 70% 587℃外甩油漿流量3042kg/h,試求其夾帶輕組分量。360℃的餾分認為是輕柴油組分，由蒸餾曲線可以讀出，夾帶輕組分的量為3%（體），%（重）。,折成原料中氮 ② 含硫污水中的油、硫、酚、氰等化合物：總量： mg/L含硫污水流量 7000kg/h③ 汽油精制過程的損失：a、汽油堿洗洗去硫化物30mg/kg,b、汽油脫硫醇25mg/kg,c、脫硫醇后汽油排放尾氣，含烴類11kg/h ④ 工業(yè)污水損失量 mg/L,工業(yè)污水流量 20t/h則損失 ⑤ 采樣損失： kg/h⑥ 原料油含水：%,%。過去要做催化裂化裝置的氫平衡相當(dāng)困難，而當(dāng)今采用先進的分析手段和較完善的計算方法，已能對催化裂化裝置做出比較接近真實值的氫平衡。哪一種加工過程原料中的氫利用得比較合理，該過程就比較好。沒有低H/C的焦炭、油漿的生成，就不可能產(chǎn)生高H/C的汽油和液化氣。研究催化過程的氫平衡，有助于深入研究氫的更合理利用。但應(yīng)注意，儀器分析有一定誤差，現(xiàn)有儀器測量的含氫量的絕對誤差為177。如催化裂化原料含氫可在12%到14%之間變化，二者的物料平衡和產(chǎn)品性質(zhì)就有很大差異。表54 催化裂化原料的含氫量原 料含氫量，%（重）原 料含氫量，%（重）減壓餾分油：大港大慶中原中原勝利管輸混合孤島管輸混合減壓渣油：勝利大慶新疆大港孤島管輸混合常壓渣油：勝利大慶任丘延長表55 催化裂化汽油含氫量催化裂化原料含氫量 %（重）中原減壓餾分油中原減壓餾分油中原減壓餾分油 加脫瀝青油中原減壓餾分油 加15%減渣%渣油表56 催化裂化輕柴油含氫量原 料 含氫量%（重）原 料含氫量，%（重）中原減壓餾分油管輸減壓餾分油中原減壓餾分油管輸減壓餾分油 摻減渣 —— —— ——中原減壓餾分油 加脫瀝青油中原減壓餾分油 加15%減渣中原減壓餾分油 加33%減渣大港減壓餾分油 摻減渣表57 催化裂化重柴油含氫量原 料含氫量%（重）中原減壓餾分油中原減壓餾分油加脫瀝青油中原減壓餾分油加15%減渣中原減壓餾分油加33%減渣表58 催化裂化澄清油含氫量原 料含氫量，%（重）大慶餾分油大慶常渣管輸減壓餾分油，%減渣管輸油摻渣油表59 催化裂化產(chǎn)品含氫量產(chǎn) 品含氫量，%（重）C2以下氣體19CC4組分15汽油～輕柴油～重柴油或循環(huán)油～澄清油～焦炭*～* 為實驗室結(jié)果，工業(yè)上可能會更高。其影響因素比較復(fù)雜，與原料性質(zhì)、催化劑性質(zhì)、反應(yīng)條件、汽提段操作條件及設(shè)備結(jié)構(gòu)等有關(guān)。（四） 總的氫平衡計算及分析得出各個產(chǎn)物含氫數(shù)據(jù)后，即可得到反應(yīng)部分總的氫平衡。裝置的物料平衡數(shù)據(jù)如表511所示。表512 氫平衡計算——干氣和液化氣中的含氫量干 氣液 化 氣項目 分子量氫占組分%（重）（查表510）干氣組成%（重）含氫量（占干氣）%（重）組成%（體）組成%（重）含氫量（占液化氣）%（重）CH416C2H630C2H428C3H844C3H642iC4H1058nC4H10581 C4=56i C4=56反2 C4=56順2 C4=56≥C572H2S34H22100合計2 汽油中的含氫量汽油中含氫量采用如下三種方法計算，三種方法各有其優(yōu)點。② %（重）。而用核磁共振分析的數(shù)據(jù)計算的含氫量準(zhǔn)確度高。② %（重）。%（重）表514 氫平衡計算——用PONA計算柴油的含氫量 %(重)項 目組 成%（重）HW①柴油中含氫量%（重）PO②一環(huán)N二環(huán)N三環(huán)N一環(huán)A二環(huán)A三環(huán)A合 計① HW——任一個組分（P、O一環(huán)N……三環(huán)A）中的含氫量；② 因質(zhì)譜分析柴油中的烯烴含量檢測不出來，所以使用輕柴油碘值計算出其烯烴含量。表515 氫平衡計算——酸性水中帶走部分的含氫量 %（重）項 目H2S酚 油NH3CO2總計組分含量%（重）100單位組分中的HWi0組分中氫HW0（2） 從火炬漏掉的是富氣， ：，%（重）%（重），%（重）。各方法計算的氫平衡結(jié)果匯總于表516。從表517中可以看到小于或等于汽油的餾分（包括損失），它們的H收率/總收率均≥1，其中汽油≈1，即汽油中C/H≈本例原料的C/H。再看液化氣及更輕組分，它們在本例中幾乎是H得益者的全部，%。此時若期望得到與前述相似的產(chǎn)品分布和柴油質(zhì)量是不現(xiàn)實的。表518 催化裂化反應(yīng)氫平衡 （單位：%（重））原料大慶餾分油大慶常壓重油管輸油摻渣油催化劑及工藝特點3A分子篩沸石催化劑取熱沸石催化劑%，不取熱沸石催化劑%，取熱項目總物料氫總物料氫總物料氫總物料氫總物料氫原料油100100100100干氣液化石油氣汽油輕柴油重柴油————————油漿————————焦炭損失0000合計100100100100二 硫平衡從催化裂化裝置的硫平衡可以了解硫的去向和量的多少，從而對設(shè)備防腐和產(chǎn)品質(zhì)量控制以及環(huán)境治理采取更為有效的措施。催化裂化原料中的硫經(jīng)過裂化反應(yīng)過程轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品和再生煙氣當(dāng)中，產(chǎn)品中的硫主要以硫化氫和硫醇的形式存在，燒焦過程中生成的硫氧化物隨再生煙氣排入大氣。只能掌握大致的硫分布規(guī)律，要做出令人滿意的硫平衡在現(xiàn)有的分析條件下是困難的。此外，隨著裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的提高，H2S產(chǎn)率也明顯提高，分布在焦炭中的硫略有增加，而分布在輕柴油中的硫則明顯減少。裂化速度慢和難裂化的噻吩硫則大量進入柴油、回?zé)捰?、油漿和焦炭中。此外，焦炭中的硫含量還直接關(guān)系到再生煙氣中SOX的排放量，SOX排放量與焦炭和原料油中的硫含量關(guān)系如表520所示。表522列出了這四種催化劑在恒定轉(zhuǎn)化率條件下汽油產(chǎn)品中硫化物的分布規(guī)律。表523 國內(nèi)主要煉油廠FCC裝置產(chǎn)品分布及硫