【導(dǎo)讀】進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。我們知道石油對(duì)于人類來說是一種非常重要的資源。些輕質(zhì)油的質(zhì)量也不高，滿足不了國(guó)防﹑工農(nóng)業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?。日趨?yán)格，這種供求矛盾同時(shí)也促進(jìn)了煉油工業(yè)的發(fā)展。慶常壓渣油的特點(diǎn)和市場(chǎng)對(duì)柴油的需求情況，設(shè)計(jì)采用柴油加工方案。以實(shí)現(xiàn)高效完全再生。采用提升管反應(yīng)器和較先進(jìn)的進(jìn)料霧化技術(shù)、汽提技術(shù)、提升管出口快速分離技術(shù)以及高溫短接觸技術(shù)。外取熱器、輔助燃燒器的結(jié)構(gòu)尺寸和旋風(fēng)分離器、空氣分布器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，還進(jìn)行了兩器壓力平衡的計(jì)算。設(shè)計(jì)根據(jù)催化裂化的基本理論和工藝計(jì)算方法，借鑒現(xiàn)有工業(yè)裝置的操作數(shù)據(jù)，得到的能夠滿足工藝要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。

　　

【正文】 (2) 燒焦需空氣量和燃燒產(chǎn)物量 ① 理論耗 O2量 碳生成二氧化碳耗氧量 =18901=1890kmol/h 氫生成水耗氧量 =1260=630kmol/h 硫生成二氧化硫耗氧量 =1=理論耗氧量 =1890+630+ =2520kmol/h=80640kg/h ② 燃燒產(chǎn)物量 碳生成 CO2量 =1890kmol/h=22680kg/h 氫生成 H2O 量 =1260 kmol/h=34020 kg/h 硫生成 SO2量 =③ 理論干空氣量 理論氮?dú)饬?=252079/21=9480kmol/h=265440kg/h 理論干空氣量 =2520+9480=12021kmol/h=346080kg/h ④ 實(shí)際干空氣量 煙氣中過剩氧體積 3% 則： 3% = O2過 /（理論干煙氣量 + O2過 + N2過） = O2過 /（ CO2+N2理 +SO2+ O2過 + N2過） = O2過 /(+++ O2 過 + O2 過 79/21) 故： O2過 = N2過 =79/21=實(shí)際干空氣量 =+12021+=⑤ 濕空氣量（主風(fēng)量） 大氣溫度 15℃ ，相對(duì)濕度 56%，查《石油加工工藝學(xué)》中冊(cè)圖 6—29，得絕對(duì)濕度為 水汽 /kg 干空氣 空氣帶入水量 ==濕空氣量 =+=此即正常主風(fēng)量 依此量 110%，可作為選主風(fēng)機(jī)的依據(jù) : 110%= m3/h=5770 [m3（ N） /min] 故選 D1800–⑥ 總干煙氣量 總干煙氣量 =CO2+SO2+O2+N2 理 +N2 過 =1890++14980++ =則總干煙氣的質(zhì)量流率 =189044+64+32+1498028+28 =⑦ 總濕煙氣量 =總干煙氣量 +空氣帶入水量 +生成水量 = kg/h= kmol/h ⑧ 濕煙氣組成 表 18 煙氣量及組成數(shù)據(jù) 組 分 流 量 相對(duì)分子量 組成（ mol）﹪ Kmol/h Kg/h 干煙氣 濕煙氣 CO2 1890 83160 44 SO2 O2 2520 80640 64 32 N2 9480 265440 28 總干煙氣 生成水汽 630 11340 18 主風(fēng)帶入水汽 18 總濕煙氣 物料平衡核算 總干空氣量 +焦碳量 =+25200= 總干煙氣量 +生成水汽量 =+11340=則總干空氣量 +焦碳量 =總干煙氣量 +生成水汽量，即物料平衡，上述計(jì)算顯然正確 燒焦耗風(fēng)指標(biāo) =總濕空氣量 /燒焦量 = /25200=[m3/kg 焦 ] 煙風(fēng)比 =總濕煙氣量 /總濕空氣量 = 反應(yīng)系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 表 19 進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的水汽表 項(xiàng) 目 性 質(zhì) 溫度 ℃ Kg/h Kmol/h 依 據(jù) 新鮮原料霧化蒸汽 回?zé)捰挽F化蒸汽 預(yù)提升蒸汽 汽提蒸汽 汽提段錐底松動(dòng)蒸汽 再生滑閥松動(dòng)蒸汽 再生滑閥吹掃蒸汽 膨脹節(jié)吹掃蒸汽 提升管上段采樣口吹掃 提升管下段采樣口吹掃 上進(jìn)料事故蒸汽嘴吹掃 下進(jìn)料事故蒸汽嘴吹掃 安全閥吹掃蒸汽 過熱蒸汽 飽和蒸汽 400 200 16875 5625 220 250 192 180 48 48 48 48 900 351 10 進(jìn)料 5% 回?zé)?5% 經(jīng)驗(yàn) 經(jīng)驗(yàn) 96Kg 汽 /閥 經(jīng)驗(yàn) 24Kg 汽 /樣口 24Kg 汽 /樣口 24Kg 汽 /樣口 24Kg 汽 /樣口 武漢煉油廠 再生催化劑帶入蒸汽 再生催化劑帶入煙氣 過熱蒸汽 720 1kg 煙氣 /t CAT 注：以 Gs（ t/h）來表示催化劑循環(huán)量，通過計(jì)算來確定催化劑循環(huán)量和劑油比。 (1)供熱方 ① 再生催化劑帶入熱 Q1 Q1 = 催化劑循環(huán)量 催化劑比熱 （ t 再 t 反） = Gs103（ 720510） =41920Gs KJ/h ② 焦碳吸附熱 Q2 Q2 = 107090%=103KJ/h ③ 再生催化劑帶入煙氣及水蒸汽帶入熱 Q3 每噸催化劑帶入 1kg 煙氣， 水蒸汽，煙氣比熱取 KJ/，水汽取 KJ/。 Q3 = Gs煙氣比熱 (720510)+Gs水蒸汽比熱 (720510) = Gs1031(720510)+ Gs103(720510) = （ Gs+753624） KJ/h Q 供 = Q1+Q2+Q3=(103+ Gs)KJ/h (2)耗熱方： ① 反應(yīng)熱 Q4 催化碳 =總碳－附加碳－可汽提碳 ， 總碳 =， 因此： 附加碳 =新鮮原料量 殘?zhí)?%（重） =225000%=5859kg/h 可汽提碳 =循環(huán)催化劑 %=103Gs kg/h 所以催化碳 =（ 103Gs） kg/h 所以： Q4 =2180（ 103Gs） =（ ） kJ/h ② 水蒸汽升溫?zé)?Q5 Q5=（霧化 +預(yù)提升 +汽提 +松動(dòng)）蒸汽 比熱容 （ t 反 t 過熱 ） +各處吹掃蒸汽 比熱容 （ t 反 t 飽和 ） =[14181（ 510400） +1944（ 510200） ] =103 kJ/h ③ 散熱熱損失 Q6 Q6 =（ KJ/Kg 碳） 燒炭量（ Kg/h） =25200=103KJ/h ④ 原料升溫汽化熱 Q7 Q7 =（新鮮原料 +回?zé)捰停?（ qt 反 汽 qt 液 預(yù) ） m新 =225000kg/h ， m回 =225000=112500 kg/h d420新 = ， d420回 =。 V新 =225000/（ 225000/+112500/） = V回 == 所以 d 混 =+= W 新 =225000/（ 225000+112500） = W 回 == 查《 石油煉制工程 》焓圖 ，得 q 汽 510=342 kcal/kg = KJ/kg 設(shè)預(yù)熱溫度為 230℃ 查《 石油煉制工程 》焓圖，得 q 液 230=131 kcal/kg， 則 q 液 230=131= kcal/kg = KJ/kg 則有則有 Q7 =（ 225000+112500） （ ） =103 KJ/h Q 耗 = +103+103+103 = KJ/h 根據(jù) Q 供 =Q 耗 ，則 =103+ Gs Gs=⑶ 劑油比 劑油比 =循環(huán)催化劑量 /（新鮮原料 +回?zé)捰停? =103/（ 225000+112500） = 再生系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 ⑴ 燃 燒放熱（完全再生可認(rèn)為沒有 CO） 生成 CO2放熱 =228608100=104KJ/h 生成 H2O 放熱 =252028600=104 KJ/h 生成 SO2放熱 =9270=104 KJ/ 總放熱 =107090104 KJ/h 焦碳吸附熱 為總放熱的 % 則可利用熱 ==107090104 （ %） =104KJ/h ⑵ 出再生器（再生器耗熱） ① 干空氣升溫?zé)?Q1 Q1=干空氣 空氣比熱 （出再生器溫度 主風(fēng)入再生器溫度） 主風(fēng)入再生器溫度根據(jù)主風(fēng)主風(fēng)入再生器溫度來確定：主風(fēng)機(jī)出口溫度 T 出按如下計(jì)算 ： T 出 =T 入 （ P 出 /P 入 ） (k1)/(kη) 式中： T 出 ， T 入 —主風(fēng)機(jī)出口，進(jìn)口溫度， K P 出 ， P 入 —主風(fēng)機(jī)出口，進(jìn)口壓力， kg/cm2 K—絕熱系數(shù)，取 K=； η—多變效率， —，取 η= 則有： T 出 =（ 273+35） （ ） （ ） /()= 考慮溫降取 170℃ ，空氣比熱取 KJ/㎏ 則有 Q1=（ 720－ 170） =104 KJ/h ② 空氣中帶入水升溫?zé)?Q2 Q2=空氣帶入水 水蒸汽比熱 （出再生器溫度 入再生器溫度） CpH2O按 KJ/㎏ .K 計(jì)算 所以 Q2=（ 720－ 170） =104 KJ/h。 ③ 焦碳升溫?zé)?Q3 Q3=焦碳量 焦碳比熱（再生器溫度－反應(yīng)器溫度） ，因此有： Q3=103（ 700510） =104KJ/h。 ④ 待劑帶入水汽升溫?zé)?Q4 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每噸催化劑帶入 1 ㎏水。催化劑循環(huán)量為 ，共帶入 水汽。則有 Q4=（ ） = 104KJ/h —720℃ 水汽焓值 kcal/kg —510℃ 水汽焓值 kcal/kg ⑤ 各處吹掃，松動(dòng)水蒸氣熱 Q5 注：出再生溫度 720℃ ，頂壓 （絕）。 表 20 再生器各處吹掃及松動(dòng)蒸汽 項(xiàng) 目 性質(zhì) 溫度 ㎏ /h 依據(jù) 待生滑閥前松動(dòng)蒸汽 飽和 180 100 參考經(jīng)驗(yàn) 稀相噴水嘴吹掃蒸汽 飽和 180 160 參考經(jīng)驗(yàn) 主風(fēng)事故蒸汽嘴蒸汽 飽和 180 60 參考經(jīng)驗(yàn) 燃料油噴嘴蒸汽 飽和 180 118 59 ㎏汽 /噸 膨脹節(jié)吹掃蒸汽 飽和 180 180 90 ㎏汽 /波組 待生斜管吹掃蒸汽 飽和 180 150 參考經(jīng)驗(yàn) Q5=731(－ ) =104 KJ/h 查《化工原理書》上冊(cè)，得 —700℃ 水汽焓值 KJ/kg ㎏； —180℃ 水汽焓值 KJ/kg ㎏ ⑥ 再生器熱損失 Q6 Q6=582燒碳量 = 58225200=104KJ/h 再生器散熱損失可按燃燒 1kg 炭散熱 582KJ 計(jì)算故出再生器的總熱量 Q 再出 =（ +++++） 104 =104 KJ/h ⑦ 剩余熱 Q 剩 Q 剩 =Q 可利用 Q 反耗 Q 再出 =（ － － ） 104 =104 KJ/h 取熱器的設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：過剩熱量 104 KJ/h 軟化水性質(zhì)：給水溫度 25℃ 發(fā)生蒸汽性質(zhì)： 10kg/cm2 取熱器的任務(wù)是取出再生器燒焦放出的過熱量，本設(shè)計(jì)取熱負(fù)荷為：104KJ/h。經(jīng)參考國(guó)內(nèi)同類裝置認(rèn)為傳熱系數(shù)取 1883KJ/（ m2h ℃ ）比較合適。實(shí)際傳熱面積往往大于此值，以保證一定的裕度。經(jīng)過換熱后催化劑溫降約取 210℃ ，即二密床層與取熱催化劑溫差 210℃ 。 取熱催化劑循環(huán)量 =取熱量 /（催化劑 溫差） =104/本設(shè)計(jì)外取熱器床層線速取 ；催化劑質(zhì)量流速為 100—150T/（ m2h ）；取 120T/（ m2h ）；外取熱器面積 A=取熱催化劑循環(huán)量 /催化劑質(zhì)量流速=﹦ 。 取熱器直徑 D=（ ） 1/2=；圓整后取 3m。 核算質(zhì)量流速 =（ m2h ）；在 100—150 T/（ m2h ）范圍之內(nèi)。 取物位高度為 5m，稀相高度為 3m，取熱器高度為 10m，取熱管長(zhǎng)度為5m，尺寸為 Φ 1448。由公式 Q=FK△ T 對(duì)于冷流體溫降 t1=(17925)/ln179/25=77℃ 對(duì)于熱流體溫降 t2=(720510)/ln720/570=652℃ 蒸汽溫度 t3=179℃ 冷流體升溫?zé)?Q1=m（ 17925） = 飽和水汽化熱 Q2=m10%= 179℃ 飽和水汽化熱為 。 Q 傳 =Q1+Q2=+=104 KJ/kg 解得 m=103kg/h F1=Q1/K△ T1=103（ 65277） F2=Q2/K△ T2=103（ 652179） F 總 =F1+F2=118+45=163m2 取熱管根數(shù) =163/ 5=91 根 催化劑外循環(huán)管設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)燒焦罐作熱平衡 ⑴ 供熱方： ① 燒焦放熱 Q1，燒焦罐內(nèi)燒焦 85% Q1=107090104 =104 KJ/h ② 內(nèi)循環(huán)催化劑放熱 Q2=Gs180。（ 720700） =22Gs180。KJ/h ⑵ 耗熱方： ① 焦碳脫附熱 Q3=104KJ/h ② 外取熱催化劑升溫 Q4=2220103（ 700570） =31746104KJ/h ③ 待劑升溫?zé)?Q5=103（ 700500） =104 KJ/h ④ 干空氣升溫?zé)? Q6=（ 700190） =104 KJ/h ⑤ 空氣帶入水汽升溫?zé)? Q7=（ 700190） =104 KJ/h ⑥ 焦碳升溫?zé)? Q8=22500（ 700510） =495104 KJ/h ⑦ 待劑帶入水升溫?zé)? Q9=1（ 700－ 510） =104 KJ/h ⑧ 吹掃松動(dòng) Q10=731（ 700180） =104 KJ/h ⑨ 熱損失 Q11=2455104 =104 KJ/h ⑶ 供熱 =耗熱 Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10+Q11 即104+22Gs1