【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工業(yè)污水流量 20t/h則損失 ⑤ 采樣損失： kg/h⑥ 原料油含水：%,%。七 反應(yīng)物料平衡及產(chǎn)品產(chǎn)率根據(jù)第一節(jié)得出的裝置物料平衡和本節(jié)前面所述的各項(xiàng)修正方法，可以得出各反應(yīng)產(chǎn)物的真實(shí)流率和產(chǎn)率，據(jù)此做出反應(yīng)部分的物料平衡即細(xì)物料平衡。表53給出了某催化裂化裝置的細(xì)物料平衡數(shù)據(jù)和產(chǎn)率數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的粗物料平衡數(shù)據(jù)。表53 反應(yīng)部分物料平衡項(xiàng) 目詳 細(xì) 物 料 平 衡裝置粗物料平衡kg/h%(重）kg/h%(重）餾分油3337033370渣 油1187011870合 計(jì)4524010045240100H2SH2CH4C2H6C2H4H2～C2小計(jì)1880C3H8C3H6iC4H10nC4H10C4H81iC4H82tC4H82cC4H82C3 ～C4小計(jì)8960C5221 ℃汽油19040221℃ 輕柴油952210350油漿17301730焦炭30703070損失210210合計(jì)4524010045240100第三節(jié) 元素平衡一 氫平衡氫平衡可以用于校驗(yàn)物料平衡數(shù)據(jù)的合理性，反之，物料平衡又是氫平衡的基礎(chǔ)。過(guò)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(jìn)的分析手段和較完善的計(jì)算方法，已能對(duì)催化裂化裝置做出比較接近真實(shí)值的氫平衡。石油加工尤其是重油加工，概括起來(lái)就是由低H/C的重油生產(chǎn)高H/C的輕油。這個(gè)過(guò)程不外乎兩種途徑，一是脫碳，二是加氫。重油加工過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是盡可能合理地利用氫的過(guò)程。哪一種加工過(guò)程原料中的氫利用得比較合理，該過(guò)程就比較好。催化裂化過(guò)程就是一種重油脫碳過(guò)程。焦炭、油漿、柴油均是授氫體，其含氫量低于原料。多余的氫“供給”氣體、汽油，它們是受氫體。沒(méi)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。其他如延遲焦化、溶劑脫瀝青、重油蒸汽裂解、渣油預(yù)處理（ROP）等都是重油脫碳過(guò)程。相比之下，重油或餾分油催化裂化過(guò)程是氫利用較好的脫碳過(guò)程。加氫過(guò)程則是利用加入氫的辦法使H/C低的重油變?yōu)楦逪/C的烴類。研究催化過(guò)程的氫平衡，有助于深入研究氫的更合理利用。在預(yù)測(cè)物料平衡時(shí)，可用于校核物料平衡的合理性。在某種程度上也可以作為產(chǎn)品質(zhì)量衡量的一種方法，例如，初步判斷柴油的十六烷值。（一）液體物料含氫量原料（含渣油）、汽油、柴油和油漿的含氫量可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。但應(yīng)注意，儀器分析有一定誤差，現(xiàn)有儀器測(cè)量的含氫量的絕對(duì)誤差為177。%(重）。也可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算。由于催化裂化原料性質(zhì)及產(chǎn)品性質(zhì)均有很大差異，其含氫量也有很大差別，故在做氫平衡時(shí)應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算得出。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～表59列出了國(guó)內(nèi)催化裂化原料、汽油、柴油、澄清油等的含氫量范圍，可供在做氫平衡時(shí)參考。產(chǎn)品含氫不僅與原料有關(guān)，且與反應(yīng)條件和催化劑有關(guān)。如汽油方案的輕柴油含氫量低于輕質(zhì)油方案的輕柴油含氫量。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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)室結(jié)果，工業(yè)上可能會(huì)更高。（二）氣體產(chǎn)品含氫量氣體產(chǎn)品含氫可以由下式計(jì)算得到： Hg= ∑Mni Hi (517)式中： Hg——?dú)怏w含氫總量 %（重） （占原料） Mni ——各氣體組分對(duì)原料的產(chǎn)率 % （重） Hi ——各氣體組分含氫 % （重） 各氣體組分含氫列于表510。表510 催化裂化氣體各組分的含氫量氣體組分名稱分子式含氫量，%（重）氫氣H2甲烷CH4乙烷C2H6丙烷C3H8丁烷C4H10乙烯C2H4丙烯C3H6丁烯C4H8硫化氫H2S（三）焦炭含氫量計(jì)算焦炭中含氫占原料總氫的比例不大， 但焦炭含氫的計(jì)算爭(zhēng)議較大。焦炭含氫的變化幅度也很大，%～12%(重）范圍內(nèi)。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)。工業(yè)裝置中焦炭含氫用氧平衡計(jì)算。即用主風(fēng)的氮平衡計(jì)算生焦中的碳，再用氧平衡計(jì)算氫，在忽略了焦炭中硫、氮等雜質(zhì)后，二者之和就認(rèn)為是總焦炭量，并可計(jì)算出含氫量。計(jì)算公式見(jiàn)本章第一節(jié)。（四） 總的氫平衡計(jì)算及分析得出各個(gè)產(chǎn)物含氫數(shù)據(jù)后，即可得到反應(yīng)部分總的氫平衡。一般應(yīng)達(dá)到100%177。2%的準(zhǔn)確度。下面以某催化裂化裝置的標(biāo)定為例介紹氫平衡計(jì)算方法。裝置的物料平衡數(shù)據(jù)如表511所示。表 511 氫平衡計(jì)算——物料平衡項(xiàng) 目流量t(6h)1%（重）原料油100 餾分油 渣油產(chǎn)品 干氣 液化氣 汽油 柴油 焦炭 損失 酸性水帶走()（） 富氣放空閥泄漏()（） 1 干氣和液化氣的含氫量先用氣相色譜儀分析干氣和液化氣的組成，然后計(jì)算其含氫量。干氣含氫量應(yīng)在扣除非烴后再計(jì)算之。表512給出了干氣和液化氣中的含氫量計(jì)算數(shù)據(jù)。表512 氫平衡計(jì)算——干氣和液化氣中的含氫量干 氣液 化 氣項(xiàng)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(jì)2 汽油中的含氫量汽油中含氫量采用如下三種方法計(jì)算，三種方法各有其優(yōu)點(diǎn)。① 用經(jīng)驗(yàn)公式：HW= （518）式中： K——UOP K值 T——中平均沸點(diǎn)，K。%（重）。用式518計(jì)算催化裂化汽油含氫量，其結(jié)果與實(shí)測(cè)值相比，%。② %（重）。③ %（重）（詳見(jiàn)表513）。表513 氫平衡計(jì)算——由PONA計(jì)算汽油中含氫量 %（重）項(xiàng) 目組 成 %組分中含氫量汽油中含氫量PO*N*A9合計(jì)100* 組分中含氫量一項(xiàng)，烯烴以單烯烴計(jì)，環(huán)烷烴以單環(huán)烷烴計(jì)。3 柴油的含氫量柴油的含氫量的計(jì)算方法與汽油基本上類同，只是在使用PONA族組成分析時(shí)，不像汽油可分到單體烴，所以用PONA計(jì)算準(zhǔn)確性不及汽油。而用核磁共振分析的數(shù)據(jù)計(jì)算的含氫量準(zhǔn)確度高。① 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：HW= （5—19）式中： K——UOP K值； T——中平均沸點(diǎn)，K。%（重）。用式519計(jì)算催化裂化輕柴油的含氫量，其結(jié)果與實(shí)測(cè)值相比，最大誤差為3%。② %（重）。③ %（重）（見(jiàn)表514）。④ 用核磁共振分析計(jì)算柴油的含氫量：fA= RT=SW= NW=烯烴含量O是用碘值計(jì)算的。 (520)HW=100－SW－NW－CW （521）式中：HW、CW、SW、NW——分別為H、C、S、N的百分?jǐn)?shù)，%（重）；fA——芳碳分率，%；M——分子量；RT——總環(huán)數(shù)；O——烯烴分率，%；X——S取代氫原子的個(gè)數(shù)，一般取2；Y——N取代氫原子的個(gè)數(shù)，一般取2。%（重）表514 氫平衡計(jì)算——用PONA計(jì)算柴油的含氫量 %(重)項(xiàng) 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(jì)① HW——任一個(gè)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(cè)不出來(lái)，所以使用輕柴油碘值計(jì)算出其烯烴含量。4 焦炭中的含氫量氫碳比用式511計(jì)算：H/C=[（CO2+O2）]/[CO2+CO] C=100/（1+H/C） （522）%（重）。5 損失部分的含氫量（1） %（重）（詳算見(jiàn)表515）。其中的油以汽油中的含氫量計(jì)；氰化物極微量忽略之。表515 氫平衡計(jì)算——酸性水中帶走部分的含氫量 %（重）項(xiàng) 目H2S酚 油NH3CO2總計(jì)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）。6 原料中的含氫量原料中的含氫量的計(jì)算方法不少，現(xiàn)舉如下幾個(gè)例子：（1） 用核磁共振法：原料油O= fA= SW= RT= NW= M=591其計(jì)算方法見(jiàn)公式（520）和（521），%（重）。（2） %（重）。%（重）作為原料含氫量參與氫平衡計(jì)算。各方法計(jì)算的氫平衡結(jié)果匯總于表516。表516 氫平衡計(jì)算——各方法的氫平衡匯總 %（重）項(xiàng) 目汽、柴油用經(jīng)驗(yàn)式汽、柴油用元素分析汽、柴油用PONA分析汽油用PONA柴油用元素分析汽油用PONA柴油用核磁共振干氣液化氣汽油柴油焦炭損失合計(jì)與原料中氫的誤差%%0%%7 對(duì)氫平衡的討論（1） 從表516看出五種方法的氫平衡結(jié)果是令人滿意的，由此評(píng)估其氫平衡是準(zhǔn)確的。（2） 產(chǎn)品的氫分布討論對(duì)于催化裂化過(guò)程，人們總希望有較高的輕質(zhì)油收率或液體收率，因?yàn)橹挥幸夯瘹狻⑵?、柴油才是高價(jià)值的物料，也就是從氫平衡角度看，希望原料中的H要盡量轉(zhuǎn)向這些有用產(chǎn)品中，追求一個(gè)好的氫分布。本例氫分布見(jiàn)表517。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/