【文章內(nèi)容簡介】 度 )(TDH 來求，查《石油煉制工程》有： ) xp ()( ?? ?????? fT uDT D H ，式中， TD 為床徑 fu 為氣體線速，又因 TD =， fu =，則 ) xp()( ?? ???????T D H 解以上方程有 ?TDH 此計(jì)算的 TDH 值與實(shí) 際生產(chǎn)中的值相差甚遠(yuǎn)，只有滿足下式時(shí)，才能較好的符合 ?? 理實(shí) TDHTDH ，則 ?實(shí)TDH 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 38 頁 又考慮到由一級(jí)旋風(fēng)分離器到再生器的頂部的距離一般為 ，則 整個(gè)稀相段的高度為 ??? 實(shí)T D HH 再生器第二密相床 主風(fēng)量約有 10%進(jìn)入第二密相床，帶走催化劑再生后的煙氣，同樣 ，可以利用 nRTPV? 來計(jì)算此時(shí)的體積流率，此時(shí)第二密相床內(nèi)的溫度為 720℃ ，壓力為 ，則體積流率 1 . 1 5 m 3 / s1 0 3 m 3 / h4 . 1 4% 4 7 8?????????V 因第二密相床內(nèi)的線速度在 ～ ，故設(shè) u =，則 煙氣通過的面積為 22244???? DS ? 又因稀相輸送管所占的面積為 22 4 ?? DS ?稀 則第二密相床內(nèi)徑為 ??????? ）（）（ 稀? SSD 同 樣，對(duì)于第二密相床的高度，也可以利用???AWH計(jì)算，催化劑在第二密相 床內(nèi)的停留時(shí)間為 45s，則催化劑藏量為 3 ????W 取 ? =220kg/m3，則 ????? ?AWH 再生器第二密相床與稀相輸送管的過渡段 由于小密度催化劑的休止角小于大密度的催化劑 的休止角，前者年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 38 頁 一般為 32176。，后者一般為 34～ 36176。，故取催化劑的平均休止角為 34176。，又因在工程設(shè)計(jì)中再生器錐底與水平面的夾角要大于休止角，故取休止角為 40176。則 240tan ?? h? 解之有 h = 再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器 表 14 PV 型旋風(fēng)分離器尺寸 項(xiàng)目 一級(jí) 二級(jí) 入口面積， m2 料腿直徑， mm φ 42612 φ 16810 料腿內(nèi)截面積，m2 再生器的旋風(fēng)分離器采用多組兩級(jí)串聯(lián)方式，又因 PV 型旋風(fēng)分離器的結(jié) 構(gòu)簡單，襯里易于施工，檢修方便，其長徑比大，且長徑比可通過優(yōu)化設(shè)計(jì)靈活 調(diào)整。因此本設(shè)計(jì)采用 PV 型旋風(fēng)分離器，兩級(jí)串聯(lián) 。 其工藝尺寸見表 14。再生器內(nèi)的旋風(fēng)分離器的工藝簡圖如圖三，一級(jí)料腿伸入到第二密相床以下 ，二級(jí)料腿伸入 ，一、二級(jí)料腿均采用全覆蓋閥。 ① 計(jì)算旋風(fēng)分離器組數(shù) 選用兩組旋風(fēng)分離器，則一級(jí)入口面積 1S 為 21 0 .5 3 8 m20 .2 6 9 ???S 一級(jí)入口線速度 / s ??? SVu 由《催化裂化工藝設(shè)計(jì)》知，一級(jí)入口線 度一般在 20～ 23m/s，且最大不超過過 25m/s，因 此，取 2 組旋風(fēng)分離器是合理的。 對(duì)于再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器的二級(jí)入口流率 當(dāng)采用 CO 高效完全燃燒時(shí) ,C 已完全燃燒，故可 以不再在二級(jí)旋風(fēng)分離器處設(shè)間接蒸汽，因此， 一級(jí)、二級(jí)氣體流率均為 ，一級(jí)、二級(jí) 的入口面積 均為 ，則二級(jí)入口氣仍為 ，由《催化裂化工藝設(shè)計(jì)》知，二級(jí)入 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 38 頁 口線速度一般在 23～ 25m/s， 因此，該值也是合 圖 3 旋風(fēng)分離器的工藝簡圖 理的。 ② 再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器壓降 旋風(fēng)分離器內(nèi)的壓力平衡圖如圖 4： 一級(jí)旋風(fēng)分離器壓降 1P? )(2=21氣平 ?? ?? KguP m/ ?u uK ?? 3kg/?氣? 由于燒焦罐稀相管出口設(shè)有 T 型快速分離器，其 效率為 80%，則稀相管中 圖 4 旋風(fēng) 分離器壓力平衡圖 催化劑循環(huán)量為： kg / h10109 333?? ?????G 則 33 kg / )( ?? ????固? 3k g / ???平? 3 . 3 4 k p ak g / )( 221????????? P 二級(jí)旋風(fēng)分離器壓降 2P? k p g / 0 5222222????????? 氣?guP ③ 料腿長度 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 38 頁 Ⅰ 一級(jí)料腿長度應(yīng)﹥ 13?H 32211213 )( ? ?? 閥PHHPPH ????? ? 2121 k g / 4 0???? PPP 對(duì)于稀相管密度的確定，取床面 3m的平均密度 =10一級(jí)旋風(fēng)分離器入口催化劑濃度，查《石油加工工藝學(xué)》有，當(dāng) ?? ?時(shí)，u kg/m3,則 31 kg / ????? 取床面 3m以上至旋風(fēng)分離器入口的平均密度 =一級(jí)旋風(fēng)分離器濃度，則 32 k g / ????? 311 k g / 4 92 4 0 )( ?????????H 322 k g /m3 3 02 2 ????H 一級(jí)料腿密度 3? 取 465kg/m2 (經(jīng)驗(yàn)值 )， 閥P? 取 35kg/m2（因?yàn)橛玫氖侨采w翼 閥），則 465 ?????H 一級(jí)料腿最小長度為 +1= 一級(jí)旋風(fēng)分離器入口中心線至灰斗底端的距離為 ，則一級(jí)料腿實(shí)際長度為 +=﹥ ，故完全可以滿足一級(jí)料腿壓力平衡的需要。 Ⅱ 二級(jí)料腿長度應(yīng)﹥ 14?H 42511314 )( ? ?? 閥PHHPPH ?????? 22131 k g / ???????? PPPP 211 k g/??H 225 k g / ????H 二級(jí)料腿密度 4? 取 360kg/m3（經(jīng)驗(yàn)值），則 360 ?????H 二級(jí)料腿最小長度應(yīng)為 +1=，其實(shí)際長度遠(yuǎn)超過 ，故可以 滿足二級(jí)料腿壓力平衡要求。 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 38 頁 ④ 核算料腿負(fù)荷 Ⅰ 一級(jí)料腿負(fù)荷 按 T 型旋風(fēng)分離器效率 80%計(jì)，隨煙氣帶走的催化劑全部進(jìn)入旋風(fēng)分離器，且完全在一級(jí)內(nèi)回收下來，則通過一級(jí)料腿的固體流量 kg / 3600 %2020437 3 ????G 一級(jí)料腿截面積為 2m2 5 2 ???S ，則 一級(jí)料腿質(zhì)量流率 skg / 2 ??? Ⅱ 二級(jí)料腿負(fù)荷 按一級(jí)旋風(fēng)分離器的回收率 為 90%計(jì)，則通過二級(jí)料腿的固體的流量 k g /s4 2 ???G 二級(jí)料腿截面積為 2m0 3 4 1 7 ???S 二級(jí)料腿質(zhì)量流率 skg / 034 2?? 提升管及主要附件 提升管反應(yīng)器部分的簡圖如圖五，該部分的 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算包括提升管進(jìn)料處的壓力和溫度、 提升管內(nèi)徑、提升管長度、提升管總壓降、預(yù)提 升段的內(nèi)徑和高度、提升管沉降器、反應(yīng)旋風(fēng)分 離器等。其計(jì)算的詳細(xì)過程如下： 提升管進(jìn)料處的壓力和溫度 ① 壓力 沉降器頂?shù)膲毫?118kPa(表 )，設(shè)進(jìn)油處至沉 降器頂部的壓降為 ，提升管內(nèi)的壓力為： 118+=。 圖 5 提升管反應(yīng)器 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 38 頁 ② 溫度 加熱爐出口溫度為 350℃ ，壓力為 ， 此時(shí)原料油處于液相狀態(tài)。經(jīng)霧化進(jìn)入提升管與 640℃ 的再生催化劑接觸，立即完全汽化，而原料有與催化劑接觸后的溫度可由圖六的 熱量平衡計(jì)算。 油、蒸汽升溫和催化劑吸熱的熱量計(jì)算見表 15 表 15 油和蒸汽的熱量計(jì)算 物流 流量 進(jìn) 出 溫度， ℃ 焓， kg/kJ 熱量， kJ/h 溫度， ℃ 焓， kg/kJ 熱量， kJ/h 原料油 126103 350(l) 11501104 T（ g） I1 123103I1 水蒸氣 2020 183 2780 104 T I2 2020I2 油和水蒸氣共吸熱量 = ) 5 92 0 1 1() 1 5 0 1101 2 6( 42413 ?????? II ， 而催化劑和煙氣由 640℃ 降至 T℃ 所放熱量為： 放熱量 )6 4 0( 3 7)6 4 0(0 9 3 7 3 TT ????????? ，式中， 和 分別是催化劑的密度和煙氣的密度。 設(shè) T=483℃ ，查《石油煉制工程》有，原料 油在 483℃ 的焓值為 1499kJ/kg,水蒸氣的焓值為 3450kJ/kg，將它 們帶入以上的兩熱量式有，左邊 =75208550，右邊 =75338857， 兩邊的誤差為%，故取 T=483℃ 是可行的。 提升管內(nèi)徑 提升管內(nèi)徑為 D =，則提升管截面積為 22 ?? DS ? 圖 6 提升管進(jìn)料處的溫度 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 38 頁 則提升管下部氣速可以求出，由前面的物料平衡可知，油和蒸汽的總流率為 ,所以下部的體積流率為： /s3 . 5 7 m/s1 2 8 6 3 . 8 7 m27333 ????????下V 則 m / ??? SVu 下下，又因提升管入口線速度一般在 4～ 7m/s，故取 D =。 出口油氣的總流率為 ，則出口油氣的體積流率為： /s7 . 5 2 m/s2 7 0 5 6 . 5 3 m27333 ????????上V 出口線速度為： m / ??? SVu 上上 計(jì)算結(jié)果表明：提升管出入口的線速度在一般的設(shè)計(jì)值 范圍內(nèi)，所以取 D = 是可行的。 提升管長度 提升管內(nèi)的平均氣速為： m / )( ??? ）（ 下上 uuu 取提升管內(nèi)的停留時(shí)間為 ，則提升管的長度為： ????? uL 提升管總壓降 提升管總壓降包括靜壓 hP? ，摩擦壓降 fP? 及出口、轉(zhuǎn)向等損失 aP? ，各項(xiàng)的計(jì)算分別如下： ① hP? 取提升管內(nèi)的密度 3/50 mkg?? （經(jīng)驗(yàn)值），則 1 2 . 8 k p a1 3 0 0 k g / m2650 3 ???????? hP h ? ② fP? 年加工 50 104 重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)