【正文】 ) 原料油物化性質(zhì)（見表 3） 表 2 原料物化數(shù)據(jù) 項目 魯寧蠟油 江漢渣油 項目 魯寧蠟油 江漢渣油 密度（ 20℃ ）， g/cm3 Cu 運 動 粘 度 （ 100 ℃ ) (mm2/s) Na 殘?zhí)? (m)% 四組分（ w%） 凝固點（ ℃ ) 40 750 飽和烴 苯胺點 / / 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 第 10 頁 ( 共 43 頁 ) 催化劑物化性質(zhì)（見表 4） 表 4 LB1 催化劑物化性質(zhì) 化學組成 /% 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 作 用 CO 助燃劑 Pt（ Pd） /Al2O3 促進 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 進行二次反應，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 將再生過程中的 SOx轉(zhuǎn)化為金屬硫酸鹽，減少 SOX排放量。 反應 — 再生系統(tǒng)物料與熱量平衡 氫碳比的計算（ H/C） 本設(shè)計中所需再生煙氣數(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)備計算結(jié)果總匯 第 11 頁 ( 共 43 頁 ) %% % 222 22 =++=+++= COCOON NN %% 4% 222 22 =++=+++= COCOON OO %% % 222 22 =++=+++= COCOON COCO （ 注：以上的計算中，因為 CO 含量很小，故可假設(shè)其含量為 0） 氫碳比（ H/C） 對于氫碳比的計算，采用《催化裂化工藝設(shè)計》中的公式：COCO COOCOCH + += 2 22 ）（ 將以上計算得到的干煙氣數(shù)據(jù)代入上式得： ?? ?????? ）（CH 再生器物料平衡和熱平衡計算 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)計算 ) 主風入再生器溫度 (℃ ) 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 第 12 頁 ( 共 43 頁 ) 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 =+＝ 實際干空氣量 煙氣中過剩 O2的體積分數(shù)為 4%。 所以： 4%=（過）（過）理論（過）22)(222 NOCONCO O ???? 代入數(shù)據(jù)得： O2(過 )=N2(過 )= 則實際干空氣量＝理論空氣量 + O2(過 ) +N2(過 ) ＝ ++= 需濕空氣量 大氣的溫度為 25℃ ，相對濕度為 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)化成標態(tài)下的體積為： =則每分鐘吹入的體積為： 主要設(shè)備計算結(jié)果總匯 第 13 頁 ( 共 43 頁 ) 此即正常操作下的主風量 主風單耗 （焦）燒焦量濕空氣量主風單耗 kg/ 27 33 ????? 總干煙氣量 由以上計算可知干煙氣中的個組分的量，將其相加，即得總干煙氣量 總干煙氣量 =CO2＋ O2＋ N2＋ O2（過） ＋ N2（過） == 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 / 主風帶入水汽① 帶身劑帶入水汽 50 900 吹掃、松動蒸汽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 /小時計算 粗估計算，經(jīng)驗值為 500～ 600kg/h ,設(shè)計取值 500kg/h 煙風比 濕空氣量 /主風量（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 第 14 頁 ( 共 43 頁 ) 此放熱計算根據(jù) ESSO 計算，即由埃索工程的數(shù)據(jù)手冊查的反應放熱。 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，焦碳脫附熱按燒焦放熱的 %計算。 焦碳脫附熱 Q2=27648 104 %= 104 kJ/h ③ 主風由 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、松動蒸汽升溫需熱 Q6 Q6 根據(jù)不同條件下的焓計算而得 Q6=m△ H=600 ()= 104 kJ/h 式中括號內(nèi)數(shù)值分別為 1MPa 飽和蒸汽和 及 720 ℃ 的過熱蒸汽焓。 ⑦ 散熱損失 Q7 散熱損失的計算可用經(jīng)驗計算方法，對于大型裝置，可認為每千克焦碳散熱損失 582KJ 散熱損失 =582燒炭量（以 kg/h 計） =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)備計算結(jié)果總匯 第 15 頁 ( 共 43 頁 ) =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)系進行計算而得 ， Q8=CmΔ t ， 將已知數(shù)據(jù)代入此式得： 17877 104 = G (680500) 解得： G=經(jīng)過核算后知，其誤差在允許設(shè)計范圍內(nèi)，故實際循環(huán)量合適。 經(jīng)過以上熱量平衡計算后，對熱量平衡進行匯總，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 主風升溫 焦炭升溫 帶入水汽升溫 吹掃、松動蒸汽升溫 散熱損失 加熱循環(huán)劑 合計 27648 合計 27648 入方 流量（ kg/h） 干空氣 水汽 其中： 主風帶入 待生劑帶入 吹掃、松動汽 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 第 16 頁 ( 共 43 頁 ) 反應器的熱平衡和物料平衡計算 反應器基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ⑴ 反應條件（見表 12） 表 11 反應條件 沉降器頂部壓力 (表 )， kPa 250 提升管出口溫度， ℃ 500 原料預熱溫度， ℃ 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 名稱 質(zhì)量分數(shù) kg/h t/d 萬噸 /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 反應器物料平衡 ① 反應熱的計算 根據(jù)《催化工藝學》知，反應熱 =2180 千卡 /公斤催化反應碳，且有如下關(guān)系： 催化反應碳 =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 %= 催化反應碳 == kg/h 主要設(shè)備計算結(jié)果總匯 第 17 頁 ( 共 43 頁 ) 總反應熱 ＝ 催化反應碳 反應熱 ＝ 2180= 104kJ/h ② 水蒸氣升溫需熱 Q= CmΔ t= 28235（ 500250） = 104（ kJ/h） 式中 是水蒸氣比熱 ③ 反應器散熱損失 對于大型裝置用經(jīng)驗公式可以計算，散熱損失（ kJ/h）＝ 燒碳量（ kg/h） 即散熱損失＝ = 104（ kJ/h） ④ 原料油由 250℃ 升至 500℃ 的反應溫度需熱 將原料油、油漿、回煉油混合進料進行處理，因其原料油混合密度為,t＝ 250℃ ,查《石油煉制工程》的石油餾分焓圖得焓＝ 143kcal/kg=598 kJ/kg。 當反應溫度為 500℃ 時，查