【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說(shuō)明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。

　　

【正文】 、旋風(fēng)分離器、滑閥等。 （ 3）主要設(shè)備規(guī)格表 （ 4）主要設(shè)備簡(jiǎn)圖 再生沉降器、反應(yīng)沉降器、提升管反應(yīng)器、燒焦罐、主風(fēng)分布管等 （ 5）工藝及自動(dòng)控制流程圖 圖 1 燒焦罐式 FCC工藝反再部分流程 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 原料組成（見表 1) 表 1 混合原料組成 序號(hào) 名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1 江漢減渣 10 2 魯寧蠟油 90 合計(jì) 100 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果總匯 第 9 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 原料油物化性質(zhì)（見表 3） 表 2 原料物化數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 魯寧蠟油 江漢渣油 項(xiàng)目 魯寧蠟油 江漢渣油 密度（ 20℃ ）， g/cm3 Cu 運(yùn) 動(dòng) 粘 度 （ 100 ℃ ) (mm2/s) Na 殘?zhí)? (m)% 四組分（ w%） 凝固點(diǎn)（ ℃ ) 40 750 飽和烴 苯胺點(diǎn) / / 芳烴 20℃折光指數(shù) 膠質(zhì) 總硫 （ ppm） 5200 瀝青質(zhì) 總氮 （ ppm） 1300 分子量 363 847 堿氮 （ ppm) 596 餾程 元素分析 HK 281 C 5% 352 H 10% 399 S 30% 425 N 50% 446 金屬含量 （ ppm） 70% 467 Fe 90% 494 Ni 32 350℃餾出 V 5 500℃餾出 92 表 3 混合原料性質(zhì) 密度（ 20℃ ） （ g/cm3） 殘?zhí)? （ m%） 堿氮 （ ppm） 元素分析 C H S N 金屬含量 （ ppm） Fe Ni V Cu Na 四組分 飽和烴 芳烴 膠質(zhì) 瀝青質(zhì) 分子量 383 800kt/a重油催化裂化裝置反再系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 催化劑物化性質(zhì)（見表 4） 表 4 LB1 催化劑物化性質(zhì) 化學(xué)組成 /% 新鮮劑 平衡劑 篩分組成 /% 新鮮 劑 平衡劑 Al2O3 ～ ～ Na2O ～ ～ 110μm ～ Fe2O3 ～ 110μm / SO42 / 平均密度 /μm / / RE2O3 ～ 微反活性（ MA） /% / 66 物理性質(zhì) 800℃ ,100%H2O,4h / / 比表面積 /m2g 1 296～ 344 167 800℃ ,100%H2O,17h 65～ 68 / 孔體積 /mlg1 ～ 金屬含量 /μgg1 堆密度 /gml ～ Ni / 1953 磨損指數(shù) /% ～ / V / 207 助劑及相關(guān)功用（見表 5） 表 5 助劑及功用 助劑名稱 組成特點(diǎn) 作 用 CO 助燃劑 Pt（ Pd） /Al2O3 促進(jìn) CO 轉(zhuǎn)化成 CO2，降低再生劑的喊炭量，提高催化劑活性，減少催化劑循環(huán)量和消耗，提高輕質(zhì)油收率 辛烷值助劑 ZSM5 分子篩 進(jìn)行二次反應(yīng)，如二次 裂化、異構(gòu)化等，以提高催化裂化汽油的辛烷值 金屬鈍化劑 Sb（ Sn）有機(jī)化合物 使催化劑上的有害金屬（ Ni）減活，以減少其毒害作用，改善裂化產(chǎn)物的選擇性。 釩捕獲劑 固釩劑 R和 ZSM7 使再生催化劑上的釩轉(zhuǎn)化為五價(jià)釩酸，再與釩捕獲劑中的堿性 金屬氧化物化合生成穩(wěn)定的釩酸鹽 SOx轉(zhuǎn)移劑 MgO 等金屬氧化物 將再生過(guò)程中的 SOx轉(zhuǎn)化為金屬硫酸鹽，減少 SOX排放量。 反應(yīng) — 再生系統(tǒng)物料與熱量平衡 氫碳比的計(jì)算（ H/C） 本設(shè)計(jì)中所需再生煙氣數(shù)據(jù)如表 31。 表 6 再生煙氣組成 組分 N2 O2 CO2 H2O CO 組成，體積％ 4 500ppm 或 0 將表中濕煙氣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成干煙氣數(shù)據(jù) 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果總匯 第 11 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) %% % 222 22 =++=+++= COCOON NN %% 4% 222 22 =++=+++= COCOON OO %%1 0 % 222 22 =++=+++= COCOON COCO （ 注：以上的計(jì)算中，因?yàn)?CO 含量很小，故可假設(shè)其含量為 0） 氫碳比（ H/C） 對(duì)于氫碳比的計(jì)算，采用《催化裂化工藝設(shè)計(jì)》中的公式：COCO COOCOCH + += 2 22 ）（ 將以上計(jì)算得到的干煙氣數(shù)據(jù)代入上式得：0 5 5 5 02 5 2 ?? ?????? ）（CH 再生器物料平衡和熱平衡計(jì)算 再生器主要操作數(shù)據(jù)入下： 表 7 再生器主要操作條件 再生器頂部壓力（絕） (MPa) 66 再生溫度 (℃ ) 680 焦炭組成（質(zhì)量比） H/C(可由再生煙氣數(shù)據(jù)計(jì)算 ) 主風(fēng)入再生器溫度 (℃ ) 200 待生劑溫度 (℃ ) 500 燒焦量 (t/h)（由產(chǎn)品分布和原料、處理量） 再生劑含炭量 ％ 大氣溫度 (℃ ) 25 大氣壓力 (MPa) 空氣相對(duì)濕度 50％ 燒焦量及燒氫量 800kt/a重油催化裂化裝置反再系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 燒碳量 =103 1??=103 kg/h=燒氫量 =103 ?=103 kg/h=煙氣中 CO 的含量為 500ppm,可視為 0，所以生成 CO2 的 C 為： 含碳量 = 103 kg/h= kmol/h 理論干空氣量 C+O2=CO2 2H2+O2=2H2O 由燒氫量、燒碳量及以上化學(xué)方程式可知： 碳燒成 CO2需 O2量 =1= kmol/h 氫燒成 H2O 需 O2量 =1/2 kmol/h=則理論需 O2量 =+= (kmol/h) =理論帶入 N2量 = 79/21= (kmol/h)=所以理論干空氣量 =+＝ 實(shí)際干空氣量 煙氣中過(guò)剩 O2的體積分?jǐn)?shù)為 4%。 所以： 4%=（過(guò)）（過(guò)）理論（過(guò)）22)(222 NOCONCO O ???? 代入數(shù)據(jù)得： O2(過(guò) )=N2(過(guò) )= 則實(shí)際干空氣量＝理論空氣量 + O2(過(guò) ) +N2(過(guò) ) ＝ ++= 需濕空氣 量 大氣的溫度為 25℃ ，相對(duì)濕度為 50%，查空氣的濕焓圖得空氣的濕焓兩為 (水 ) / kg(干空氣 ) ，則 空氣中的水汽量＝ =濕空氣量＝干空氣量＋水汽 =+=將濕空氣量轉(zhuǎn)化成標(biāo)態(tài)下的體積為： =則每分鐘吹入的體積為： 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果總匯 第 13 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 此即正常操作下的主風(fēng)量 主風(fēng)單耗 （焦）燒焦量濕空氣量主風(fēng)單耗 kg/ 8 2 7 3 . 4 5 33 ????? 總干煙氣量 由以上計(jì)算可知干煙氣中的個(gè)組分的量，將其相加，即得總干煙氣量 總干煙氣量 =CO2＋ O2＋ N2＋ O2（過(guò)） ＋ N2（過(guò)） == 濕煙氣量及煙氣組成（見表 8） 表 8 濕煙氣量及煙氣組成 組分 流量 相對(duì)分子量 組成（ mol)% kmol/h kg/h 干煙氣 濕煙氣 CO2 O2 CO / / N2 總干煙氣 生成水汽 / 主風(fēng)帶入水汽① 帶身劑帶入水汽 50 900 吹掃、松動(dòng)蒸汽② 600 總濕煙氣 注： 按每噸催化劑帶入 1kg 水汽及設(shè)催化劑循環(huán)量為 910 噸 /小時(shí)計(jì)算 粗估計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)值為 500～ 600kg/h ,設(shè)計(jì)取值 500kg/h 煙風(fēng)比 濕空氣量 /主風(fēng)量（體） = 再生器熱平衡 ① 燒焦放熱 Q1 800kt/a重油催化裂化裝置反再系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 此放熱計(jì)算根據(jù) ESSO 計(jì)算，即由埃索工程的數(shù)據(jù)手冊(cè)查的反應(yīng)放熱。 生成 CO2 放熱 ： 33873kJ/kg=23105 104kJ/h 生成 H2O 放熱 ： 119890kJ/kg=4543 104kJ/h Q1 =23105 104+4543 104= 104kJ/h ② 焦碳脫附熱 Q2 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，焦碳脫附熱按燒焦放熱的 %計(jì)算。 焦碳脫附熱 Q2=27648 104 %= 104 kJ/h ③ 主風(fēng)由 200℃ 升溫至 680℃ 需熱 Q3： 干空氣升溫需熱 CmΔ t= (680200)= 104kJ/h 式中 是干空氣的平均比熱， kJ/kg. ℃ 水汽升溫需熱 CmΔ t= (680200)= 104 kJ/h 式中 是水汽的比熱， kJ/kg. ℃ ④ 焦碳升溫需熱 Q4 焦碳升溫需熱 = 103 (680500)= 104 kJ/h 式中 是焦碳比熱，且假定其與催化劑的比熱相同， kJ/kg. ℃ ⑤ 待生劑帶入水汽升溫需熱 Q5 Q5= 900 (680500)= 104 kJ/h 式中 是水汽比熱， kJ/kg. ℃ ⑥ 吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫需熱 Q6 Q6 根據(jù)不同條件下的焓計(jì)算而得 Q6=m△ H=600 ()= 104 kJ/h 式中括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別為 1MPa 飽和蒸汽和 及 720 ℃ 的過(guò)熱蒸汽焓。 ⑦ 散熱損失 Q7 散熱損失的計(jì)算可用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，對(duì)于大型裝置，可認(rèn)為每千克焦碳散熱損失 582KJ 散熱損失 =582燒炭量（以 kg/h 計(jì)） =582 103= 104 kJ/h ⑧ 給催化劑的凈熱量 Q8 給催化劑的凈熱量 Q8=焦碳燃燒 損失熱 Q8 = Q1(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7) 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果總匯 第 15 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) =27648 104(3180 104+5853 104+142 104+35 104+66 104+419 104) = 104 kJ/h ⑨ 催化劑的循環(huán)量 催化劑循環(huán)量可由催化劑的載熱量與其吸熱升溫度所得的熱量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算而得 ， Q8=CmΔ t ， 將已知數(shù)據(jù)代入此式得： 17877 104 = G (680500) 解得： G=經(jīng)過(guò)核算后知，其誤差在允許設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，故實(shí)際循環(huán)量合適。 經(jīng)過(guò)以上熱量平衡計(jì)算后，對(duì)熱量平衡進(jìn)行匯總，如表 10。 表 9 再生器物料平衡匯總 表 10 熱量平衡匯總 入方 熱量（ 104kJ/h） 出方 熱量（ 104kJ/h） 焦炭燃燒熱 27648 焦炭脫附熱 主風(fēng)升溫 焦炭升溫 帶入水汽升溫 吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫 散熱損失 加熱循環(huán)劑 合計(jì) 27648 合計(jì) 27648 入方 流量（ kg/h） 干空氣 水汽 其中： 主風(fēng)帶入 待生劑帶入 吹掃、松動(dòng)汽 600 焦炭 7200 循環(huán)催化劑 103 800kt/a重油催化裂化裝置反再系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 反應(yīng)器的熱平衡和物料平衡計(jì)算 反應(yīng)器基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ⑴ 反應(yīng)條件（見表 12） 表 11 反應(yīng)條件 沉降器頂部壓力 (表 )， kPa 250 提升管出口溫度， ℃ 500 原料預(yù)熱溫度， ℃ 250 新鮮原料流量， t/h 100 催化劑循環(huán)量， t/h 待生劑入口溫度， ℃ 680 提升管停留時(shí)間， s 3 ⑵ 產(chǎn)品產(chǎn)率及產(chǎn)量（見表 13） 表 12 產(chǎn)品產(chǎn)率及產(chǎn)量 序號(hào) 名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù) kg/h t/d 萬(wàn)噸 /年 1 干氣 2 液化氣 3 穩(wěn)定汽油 4 輕柴油 5 油漿 6 焦炭 7 損失 反應(yīng)器物料平衡 ① 反應(yīng)熱的計(jì)算 根據(jù)《催化工藝學(xué)》知，反應(yīng)熱 =2180 千卡 /公斤催化反應(yīng)碳，且有如下關(guān)系： 催化反應(yīng)碳 =焦碳中總碳 附加碳 汽提碳 附加碳 =新鮮原料量 新鮮原料殘?zhí)贾? 汽提碳 =催化劑循環(huán)量 % 因此 ， 附加碳 =100 103 % =771kg/h 汽提碳 = 103 %= 催化反應(yīng)碳 == kg/h 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果總匯 第 17 頁(yè) ( 共 43 頁(yè) ) 總反應(yīng)熱 ＝ 催化反應(yīng)碳 反應(yīng)熱 ＝ 2180= 104kJ/h ② 水蒸氣升溫需熱 Q= CmΔ t=