【正文】 經(jīng)遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 49 霧化進(jìn)入提升管與 6400c 的再生劑接觸，立即完全汽化。 =（ ） /2 31/2 = （ 5） 稀相段高度 TDH= = = H 稀 =TDHH 過 == （ 6） 燒焦溫度 燒焦溫度 =燒焦量 /藏量 == 焦 /tcath 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 41 （ 7） 再生時(shí)間 停留時(shí)間 =藏量 /催化劑循環(huán)量 = 60= 反應(yīng)器熱平衡計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見 下 表 。 (7)散熱損失 582燒炭量（以 kg/h 計(jì)） =582 10260= 104（ kj/h） (8)給催化劑的凈熱量 =焦炭燃燒熱 [第（ 2）項(xiàng)至第（ 7）項(xiàng)之和 ] =39147 104（ 4872+8325+++++） 104 =24361 104（ kj/h） (9)催化劑循環(huán)量 G 24361 104=G 103 （ 700480）所以 G=938（ t/h） (10)再生器熱平衡匯總 （見下表） 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 33 表 4 再生器熱平衡 人方， 104kj/h 出方， 104kj/h 焦炭燃燒熱 39147 焦炭脫附熱 4872 主風(fēng)升溫 7725 焦炭升溫 帶入水汽 升溫 散熱損失 加熱循環(huán)催化劑 25626 合計(jì) 39147 合計(jì) 39147 再生器物料平衡 表 5 再生器物料平衡 入方， kg/h 出方， kg/h 干空氣 136380 干煙氣 141933 水 汽 主風(fēng)帶入 1364 水 汽 生成水汽 10260 待生劑帶入 1300 帶入水汽 3164 松動(dòng)，吹掃 500 合計(jì) 13424 合計(jì) 3164 循環(huán)催化劑 938 103 焦炭 11400 循環(huán)催化劑 1277 103 合計(jì) 103 合計(jì) 103 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 34 再生器結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 計(jì)算散熱損失時(shí)可以用本題中的經(jīng)典計(jì)算方法。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 28 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 燃燒計(jì)算 (1)燒炭量及燒氫量 燒炭量 = 103 = 103=855（ kmol/h） 燒氫量 = 103 = 103(kg/h)=570(kmol/h) 因?yàn)闊煔庵?CO2/CO(體 )=3,所以生成 CO2的 C 為 855 3/(3+1)=641(kmol/h)=7695(kg/h) 生成一氧化碳的碳為 :855641=213(kmol/h)=2565(kg/h) (2)理論空氣量 碳燒成 CO2需要 C2量 =641 1=641（ kmol/h） 碳燒成 CO 需要 O2量 =213 1/2=107(kmol/h) 氫燒成 H2O 需要 O2量 =570 1/2=285(kmol/h) 則理論需要 O2量 =641+107+285=1033(kmol/h)=33056(kg/h) 理論帶入 N2量 =1033 79/21=3886kmol/h)=108808(kg/h) 所以理論干空氣量 =1033+3886=4919(kmol/h)=142021(kg/h) (3)實(shí)際干空氣量 煙氣中過剩氧的體積分?jǐn)?shù)為 %，所以 %=O2過 /CO2+CO+N2理 +N2過 +O2過 =O2過 /641+213+O2過 79/21+O2過 解此方程，得過剩氧量 O2過 =(kmol/h)=740(kg/h) 過剩氮量 = 79/21=87(kmol/h)=2436(kg/h) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 29 所以實(shí)際干空氣量 =4614++87=(kmol/h)=136380(kg/h) (4)需濕空氣量（主風(fēng)量） 大氣溫度 25 0c 相對(duì)濕度 50%，查空氣焓濕圖，得空氣的含濕量為 （水汽） /(干空氣 ).所以 , 空氣中的水汽量 =136380 =1364（ kg/h） =(kmol/h) 濕空氣量 =+=4805(kmol/h) = 103[m3（ n） /h]=1795[m3(n)/min] 此即正常操作時(shí)的主風(fēng)量 (5)主風(fēng)單耗 濕空氣量 /燒焦量 = 103/ 103=[m3(n)/kg(焦 )] (6)干煙氣量 由以上計(jì)算已知干煙氣中的各組分的量，將其相加，即得總干煙氣量。為了使主風(fēng)分布均勻和穩(wěn)定操作，應(yīng)當(dāng)使主風(fēng)通過分布管時(shí)保證一定的壓降，設(shè)計(jì)壓降為 。由于第二再生器是高溫再生，為了節(jié)省材質(zhì)及降低再生器體積，采用單級(jí)外旋風(fēng)分離器。 式 采用盤環(huán)型擋板，它于水平面夾角大于 30176。 裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 提升管的特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用斜管提升技術(shù)，調(diào)節(jié)滑閥置于斜管 上，滑閥前后采用波形膨節(jié)。 CO/CO2 對(duì)于流化催化裂化裝置，由于采用兩段再生，可通過 CO2/CO 的比值來調(diào)節(jié)熱平衡，因此，不設(shè)取熱設(shè)備。 根據(jù)勝利渣油的特點(diǎn)和一些裝置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， H/C 取 8/92。工業(yè)裝置的反應(yīng)時(shí)間常在 24s 之間，設(shè)計(jì)中采用 焦中的氫碳比（ H/C） 待生催化劑上焦碳的 H/C 比與反應(yīng)深度、原料、汽提效果等因素有關(guān)。提高反應(yīng)壓力，提升管處理能力提高，汽油產(chǎn)率略有下降。根據(jù)以上這些討論，說明反應(yīng)溫度的確定，要根據(jù)催化劑的性質(zhì)、原料的組成、產(chǎn)品的質(zhì)量要求等因素一起來考慮。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 24 表 2 壓力對(duì)再生的影響 提高壓力的優(yōu)點(diǎn) 提高壓力的缺點(diǎn) 再生器催化劑藏量降低，設(shè)備便小 對(duì)產(chǎn)品分 布不利，焦碳產(chǎn)率增大 使分餾塔中蒸汽負(fù)荷減少 鼓風(fēng)機(jī)的功率需要提高 使氣體壓縮機(jī)功率降低 再生器煙道的壓力降比較高 壓力降大，旋風(fēng)分離器效率提高 隨再生催化劑帶入反應(yīng)器和回收系統(tǒng)的惰性氣體增加 能量回收系統(tǒng)動(dòng)力提高，效率提高 同樣速度下的催化劑夾帶量提高 反應(yīng)溫度 催化裂化反應(yīng)是一個(gè)以分解反應(yīng)為主的吸熱反應(yīng)，整個(gè)反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)控制，且是一個(gè)平行 — 順序反應(yīng)，溫度提高，反應(yīng)速度增加，但是產(chǎn)物中氣體和焦碳產(chǎn)率也增大。提高再生壓力就必須提高主風(fēng)機(jī)的出口壓力，使主風(fēng)機(jī)功耗增加。但是提高再生溫度受到催化劑水熱穩(wěn)定性和設(shè)備結(jié)構(gòu)及材料的限制。 ③ 催化劑裝卸系統(tǒng)流程 裝置設(shè)冷熱催化劑貯罐 各一個(gè)，并且有單獨(dú)加熱料系統(tǒng)。第一再生器在較緩和的條件下操作，燒掉部分焦碳和全部氫。油氣、水蒸氣和催化劑混合后并流向上，在提升管出口經(jīng)出口的快速分離扎進(jìn)入導(dǎo)管。 (2)流程說明 ① 原料預(yù)熱和反應(yīng)部分的工藝流程 新鮮原料先依次與分餾塔的頂循環(huán)回流、輕柴油、中段循環(huán)回流、油漿進(jìn)行換熱，回收帶出的部分熱量，然后進(jìn)入原料加熱爐對(duì)流段輻射加熱到 222℃，與金屬鈍化劑一起進(jìn)入提升管反應(yīng)器。一段中把焦碳中的絕大部分的氫燒掉。若要在較苛刻條件下 進(jìn)行反應(yīng)，并且使焦碳產(chǎn)率降低的話，可以使用分子篩催化劑，分子篩催化劑的高活性，使得對(duì)生產(chǎn)汽油越來越有利。 積極采用 FCC 過程控制技術(shù) 目前我國已有幾十套 FCC 裝置采用計(jì)算機(jī)過程控制操作 , 其中 3 套裝置采用DCS, 為提高操作和管理水平 , 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制打下了良好的基礎(chǔ)。脫瀝青油和焦化餾分油也是較好的 FCC 原料來源。而我國 FCC 裝置開工周期平均不到一年 , FCC 裝置檢修周期短 , 非計(jì)劃停工多是我國大多 , 數(shù)裝置存在的同一問題 , 也是造成裝置能耗高、催化劑單耗和加工損失高的原因之一。我國 FCC 催化劑的品種較少 , 實(shí)際使用約有 10 個(gè)品種 , 沒有形成系列。 FCC 催化劑發(fā)展水平不高。 據(jù)資料介紹美國空氣產(chǎn)品及化學(xué)產(chǎn)品公司重油 FCC能耗為 ,而我國最好水平的武漢石化廠 1994 年為 ,高出 GJ/t。 我國催化裂化存在的差距 我國 FCC 單套平均能力小。電動(dòng)液壓滑閥 電動(dòng)液壓滑閥是采用電遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 18 液執(zhí)行 機(jī)構(gòu) , 閥體采用冷壁結(jié)構(gòu)。 新型高效旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是 FCC 裝置分離回收催化劑的主 要設(shè)備 , 它的性能直接影響到裝置催化裂化的單耗 , 也關(guān)系到裝置能否長周期安全平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 BP 1 噴咀壓力小 , 油壓要求在 0. 6～ 0. 8 MPa, 霧化蒸汽量占總進(jìn)料的5%, 原料霧化平均粒徑 。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 17 表 1 我國 FCC 裝置采用的高效進(jìn)料霧化噴咀 型 號(hào) 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 LPC – 1 采用單孔鴨咀型。實(shí)踐證明 , 高效霧化噴咀、高效旋風(fēng)分離器和電動(dòng)液壓滑閥是促進(jìn)催化裂化工藝進(jìn)步的關(guān)鍵單元設(shè)備。兩段提升管催化裂化新技術(shù)最突出的效果，是可以改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大幅度提高原料的轉(zhuǎn)化深度，顯著提高輕質(zhì)油品的收率，提高催化汽油質(zhì)量，改善柴油質(zhì)量，提高催化裝置的柴汽比。目前已有 5 套 FCC 裝置將采用 MIP 技術(shù)進(jìn)行新建或改造。該工藝突破了現(xiàn)有催化裂化工藝對(duì)二次反應(yīng)的限制，實(shí)現(xiàn)了可控性和選擇性地進(jìn)行裂化反遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 15 應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)。 多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的 MI P 技術(shù) 我國催化裂化汽油中烯烴含量高達(dá) 40%－ 65%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國車用汽油烯烴不大于 35%的指標(biāo)。另外一套建在泰國 TPI（ 750 kt/a），由 SW 公司負(fù)責(zé)建造，近年來， DCC 技術(shù)還在不斷發(fā)展和完善，這些新進(jìn)展主要有兩個(gè)方面：一個(gè)是開發(fā)系列催化劑產(chǎn)品；另一個(gè)是改進(jìn)工藝以進(jìn)一步提高輕烯烴、特別是丙烯的產(chǎn)率。 (2)采用配套研制的增產(chǎn)柴油催化劑，且維持平衡劑的活性適中。 (4)汽油中烯烴含量能夠大幅度降低，且汽油辛烷值有一定提高。 多產(chǎn)柴油和液化氣的 MGD 技術(shù) MGD 技術(shù)是中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院 (RIPP)開發(fā)的以重質(zhì)油為原料，利用常規(guī)催化裂化裝置同時(shí)多產(chǎn)液化氣和柴油，并可顯著降低汽油烯烴含量的工藝技術(shù)。 我國催化裂化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 渣油催化裂化 (RFCC) 工藝技術(shù) VRFCC 是中國石化集團(tuán)公司石油化工科學(xué)研究院、北京設(shè)計(jì)院和北京燕山石化公司合作開發(fā)的一項(xiàng)加 工大慶減壓渣油的催化裂化新工藝。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 12 據(jù)統(tǒng)計(jì) , 目前全世界催化裂化裝置共有 420 多套 , 總加工能力已達(dá) 6 億t/a 左右 , 約占原油一次加工能力 億 t/a 的 17% ,居二次加工能力的首位。 催化劑循環(huán)增強(qiáng)技術(shù) CCET Shell 石油公司開發(fā)了自己 的 CCET 技術(shù)。工業(yè)裝置應(yīng)用表明在保持相同的提升管出口溫度時(shí)，采用急冷油技術(shù)后提升管精油混合段的溫度提高了 － ℃。采用混合溫度控制技術(shù)可以改進(jìn)原料油的汽化，并相應(yīng) 減少焦炭的產(chǎn)率。 UOP 公司的預(yù)提升技術(shù)是在提升管底部用稀釋劑 (干氣或蒸汽或者是二者并用 )對(duì)再生催化劑進(jìn)行預(yù)加速、使催化劑的密度降低，這樣從進(jìn)料噴嘴噴出的油滴就能穿透催化劑覆蓋整個(gè)提升管截面，達(dá)到良好的劑油混合效果，使油滴得到良好的汽 化，從而獲得較好的產(chǎn)品分布。硫含量多在 1%以上，十六烷指數(shù)不到 30，不能調(diào)入柴油。 NEXCC 裝置的大小僅相當(dāng)于相同規(guī)模 FCC 的 1/3，因此建設(shè)成本可以節(jié)省 40%－ 50%。還未見工業(yè)化報(bào)道。中試結(jié)果表明，以Minas 蠟油為原料可以得到 %的丙烯產(chǎn)率。目前， RFCC 加工原油殘?zhí)靠蛇_(dá) 3%－10%，鎳和釩含量可達(dá) 10－ 40μ g/g，平衡劑上金屬沉積量最高可達(dá) 10 000 μ g/g。這種毫 秒反應(yīng)以及快速分離，減少了非理想的二次反應(yīng)，提高了目的產(chǎn)物的選擇性，汽油和烯烴產(chǎn)率增加、焦炭產(chǎn)率減少，能更好地加工重質(zhì)原料，且投資費(fèi)用較低 [6]。盡管催化裂化技術(shù)已相對(duì)成熟，但仍是改質(zhì)重瓦斯油和渣油的核心技術(shù)，尤其近年來在煉油效益低迷和環(huán)保法規(guī)日益 嚴(yán)格的雙重壓力下，仍需不斷開發(fā)與催裂化相配套的新技術(shù)以迎接新的挑戰(zhàn)。而且除了采用新型有效的降低催化裂化汽油和柴油的硫含量外，還要考慮各種技術(shù)的費(fèi)用問題。近幾年渣油催化裂化得到了長足發(fā)展 , 不僅拓寬了 FCC 原料來源 , 而且增加了汽柴油產(chǎn)量 , 大大加快我國重質(zhì)油輕質(zhì)化的進(jìn)程。由于轉(zhuǎn)化率高 , 產(chǎn)品質(zhì)量好 , 近半個(gè)世紀(jì)以來 , FCC 工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模都有了很大的發(fā)展。 …………………… ……… … … ……………………………… 18 FCC 催化劑發(fā)展水平不高。設(shè)計(jì)進(jìn)行了燃燒計(jì)算，反應(yīng)系統(tǒng)、再生系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算，對(duì)再生器、提升管反應(yīng)器、反應(yīng)沉降器、汽提段、輔助燃燒室的機(jī)構(gòu) 尺寸和旋風(fēng)分離器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)兩器的壓力平衡進(jìn)行計(jì)算。 該混合油氫碳比高，重金屬含量低，是較好的催化裂化原料。根據(jù)該油的特點(diǎn)以及市場(chǎng)對(duì)汽油的需求情況，設(shè)計(jì)采用汽油加工方案。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