【正文】 CO —— CO ，%；VA/K——耗風(fēng)指標(biāo)， m3n/kg 。5 已知某催化裂化裝置的液化氣、汽油分析數(shù)據(jù)如下：組 分 液 化 氣%（體）穩(wěn)定汽油%（重）空氣H2SH20CH40C2H6C3H8C3H6iC4H10nC4H10i C4=+nC4=t C4=c C4=nC5H12iC5H12∑C5H10∑ 液化氣流量11t/h，穩(wěn)定汽油流量62t/h，汽油蒸汽壓60kPa，試分析液化氣和穩(wěn)定汽油的切割情況。習(xí)題與思考題1 已知某催化裂化標(biāo)定時(shí)原料罐檢尺數(shù)據(jù)如下： 前尺：V=7234m3 t=85℃24小時(shí)后尺：V=6478m3 t=82℃ d420： , 試求原料的質(zhì)量。四 重金屬平衡一般裝置標(biāo)定只注重原料油鎳、釩等重金屬含量指標(biāo)和催化劑上鎳、釩污染情況，產(chǎn)品中的鎳、釩含量一般不予考察，因外甩油漿中含有催化劑顆粒有時(shí)也順便分析重金屬數(shù)據(jù)，表525給出了某催化裂化裝置的鎳、釩平衡數(shù)據(jù)。NOX的分析可采用電量法。焦炭的硫分率隨生焦率提高而增大，在10%～20%（重）之間，部分工業(yè)裝置在摻煉焦化餾分油的情況下，在操作條件基本不變時(shí)，裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低，生成H2S的硫分率也隨之降低。表523列出了國(guó)內(nèi)14家煉油廠FCC裝置的產(chǎn)品分布和硫分布數(shù)據(jù)。 表521 催化劑性質(zhì)對(duì)FCC硫分布的影響項(xiàng) 目REYREUSYUSYUSY+高活性基質(zhì)催化劑性質(zhì) 微反活性62727164 比表面積 m2/g 沸石 3813119681 基質(zhì)24232555 稀土含量 %（重） 晶胞常數(shù) nm原料硫轉(zhuǎn)化率%（重）硫分布%（重） H2S 汽油(干點(diǎn)221℃) 柴油+重油 焦炭小計(jì) %（重）由表521數(shù)據(jù)可以看出，催化劑類(lèi)型和基質(zhì)活性對(duì)裂化反應(yīng)硫分布規(guī)律的影響不很顯著。原料油經(jīng)深度加氫脫硫后，這種趨勢(shì)更加明顯，進(jìn)入焦炭中的硫可達(dá)原料硫的30%以上。當(dāng)原料油中非噻吩類(lèi)型硫化物比例增加時(shí)，則H2S的產(chǎn)率和汽油中的硫分率都增大，進(jìn)入焦炭的硫變少。（一） 原料油性質(zhì)和轉(zhuǎn)化深度1 直餾油品催化裂化硫分布在以直餾油品為原料的常規(guī)催化裂化反應(yīng)過(guò)程及在通常的轉(zhuǎn)化率水平下，原料中硫化物在裂化產(chǎn)品中的大致分布規(guī)律是：約50%（重）的硫以H2S的形式進(jìn)入氣體產(chǎn)品中；約40%（重）的硫進(jìn)入液體產(chǎn)品中；其余10%（重）左右的硫進(jìn)入焦炭中。解： 以各物流的流率和硫含量的數(shù)據(jù)可以求得各物流中硫元素的重量流率，煙氣的數(shù)據(jù)以原料硫與污水硫和產(chǎn)品硫之差獲得，所得硫平衡數(shù)據(jù)如下表：項(xiàng) 目硫量kg/h比例%（重）入方DAO餾分油合計(jì)100出方煙氣污水干氣液化氣汽油輕柴油合計(jì)100分析上表數(shù)據(jù)，對(duì)照以往經(jīng)驗(yàn)即發(fā)現(xiàn)這樣做出的硫平衡數(shù)據(jù)與實(shí)際情況有偏離，這其中有分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)和假設(shè)不合理兩方面的原因，尤其通過(guò)焦炭進(jìn)入煙氣中的硫，如果以差值獲得，必將吸納所有的過(guò)程偏差而使數(shù)值失真，%（重），可能包含較大誤差。隨著催化裂化加工渣油及進(jìn)口油數(shù)量的增長(zhǎng)，原料硫含量增加，硫分布問(wèn)題越來(lái)越引起人們重視。解： ①含氫量的計(jì)算：a、 汽油：由式518， HW= K—特性因數(shù)，K= T—中平均沸點(diǎn)，T= HW=% 分析值為：%b、 柴油：由式519， HW= K=，T=，HW=% 分析值為：%c、焦炭中含氫量：%d、油漿中含氫量：%② 氫平衡：項(xiàng) 目含氫量%(重)氫流量kg/h氫分布%（重）原料油100產(chǎn)品：H2SH2100CH4C2H6C2H4H2～C2小計(jì)C3H8150C3H6iC4C10nC4H10nC4H8iC4H8tC4H8cC4H8C3～C4小計(jì)C5—221℃汽油2532221℃柴油1036油漿焦炭損失合計(jì)氫平衡精度(出方入方)/入方 %表518給出了國(guó)內(nèi)幾種不同原料催化裂化反應(yīng)的氫平衡數(shù)據(jù)。如果原料進(jìn)一步加重，再假設(shè)汽油仍保持現(xiàn)有組成，那么從產(chǎn)品各物料與原料H分配比看，汽油也要變成H得益者，從而必然要求更多的H貢獻(xiàn)者，即要求柴油及更重的組分做出更大的H貢獻(xiàn)或通過(guò)減少H得益者數(shù)量來(lái)平衡，因此這時(shí)汽油收率會(huì)下降，柴油收率將上升并且質(zhì)量下降，或者比柴油更高C/H的油漿排出，焦炭量很可能要增加或持平。同時(shí)柴油在產(chǎn)品中雖然是H的貢獻(xiàn)者，但它的C/H還是比較小的，這與該柴油仍有相當(dāng)好的質(zhì)量（十六烷值39，碘值15，苯胺點(diǎn)56℃）是相對(duì)應(yīng)的，該柴油完全可以作為真正的柴油組分調(diào)合出廠。本例氫分布見(jiàn)表517。%（重）作為原料含氫量參與氫平衡計(jì)算。其中的油以汽油中的含氫量計(jì)；氰化物極微量忽略之。 (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。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%。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(lèi)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。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，%。表512給出了干氣和液化氣中的含氫量計(jì)算數(shù)據(jù)。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。計(jì)算公式見(jiàn)本章第一節(jié)。焦炭含氫的變化幅度也很大，%～12%(重）范圍內(nèi)。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。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。（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。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(lèi)。多余的氫“供給”氣體、汽油，它們是受氫體。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。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)。解：① 再生煙氣中的S、N：再生煙氣量59379 m3n/h, 即76778 kg/h（折成原料中硫 ），數(shù)值太小，說(shuō)明該項(xiàng)計(jì)量分析誤差太大，如果按原料硫中10%進(jìn)入煙氣計(jì)。按輕柴油組分的規(guī)格要求，163。外甩油漿會(huì)夾帶輕柴油組分，夾帶多少可以大致通過(guò)分析油漿密度判斷，油漿密度（d420）以1為準(zhǔn)，低于1較多時(shí)說(shuō)明夾帶輕組分多。四 干氣和液化石油氣分離不清當(dāng)吸收塔吸收能力不足時(shí)，干氣中會(huì)夾帶過(guò)多CC4組分；當(dāng)解吸塔解吸程度低時(shí)，液化石油氣中會(huì)帶更多的C2以下組分或排不凝氣。C4組分雖然可以提高汽油辛烷值，但是能加劇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染大氣的揮發(fā)性有機(jī)物。[例57] 已知某催化裂化裝置汽油分析數(shù)據(jù)如下：組 成 % （重）C3O0C3= iC4OnC4OnC4=tC4=cC4= C5OC5=≥C6辛烷值（RON）d420蒸汽壓 kPa流 量 kg/h62016試求其夾帶的液化氣量并分析。我國(guó)多數(shù)原油的直餾柴油收率低，因而催化裂化柴油在柴油中占相當(dāng)大的比重，但其十六烷值低，安定性差，需要調(diào)合出廠。解： 先將恩氏蒸餾數(shù)據(jù)換算成實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)（換算方法見(jiàn)本書(shū)附錄A）如下：實(shí)沸點(diǎn)蒸餾%（體）初餾點(diǎn)1030507090終餾點(diǎn)汽油餾分℃244470106137183204柴油餾分℃177229260284312342358以輕柴油餾分實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)作圖，得實(shí)沸點(diǎn)餾出曲線如圖52所示：圖52 輕柴油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線圖由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線可知，輕柴油餾分中約含8%（體）（%（重））的221℃汽油組分。對(duì)于裝置熱平衡能夠滿(mǎn)足需要，再生器的燒焦能力已成為限制裝置處理能力提高的控制因素時(shí)，則應(yīng)該增加汽提蒸汽量，提高汽提效率，盡量減少CS。如果顆粒與顆粒之間的空隙內(nèi)的油氣被置換出來(lái)，而顆?？紫秲?nèi)部的油氣未置換，%，數(shù)量仍相當(dāng)可觀。在反應(yīng)器中，催化劑的顆粒之間和顆粒的孔隙內(nèi)充滿(mǎn)著油氣，這部分油氣對(duì)催化劑的重量百分率可按下式計(jì)算： （515）式中： WG ——催化劑夾帶的油氣占催化劑的重量分率，kg/1000kg催化劑； ρs——催化劑的骨架密度， kg/m3； ρB—— 汽提段催化劑的床層密度，kg/m3； MG——提升管出口油氣的平均分子量； T —— 汽提段入口溫度 ℃； P ——汽提段入口壓力，MPa (絕）。一 汽提段未汽提出去的輕組分待生催化劑不可避免地要攜帶一部分輕組分進(jìn)入再生器，隨焦炭一起燒掉。三 裝置物料平衡及收率根據(jù)前面所述的計(jì)量、計(jì)算和假設(shè)方法，可以得出各個(gè)物料的流率和產(chǎn)品收率，借此做出裝置的物料平衡。然而損失無(wú)法計(jì)量，也無(wú)法從計(jì)算得出，因此，只能取一個(gè)大家都能接受的合理數(shù)據(jù)，也就是假設(shè)。因此要重視奧氏分析吸收液的配制，及時(shí)更換吸收液，加大儀器的吸收表面積，在分析和操作時(shí)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，才能得到較好準(zhǔn)確的結(jié)果。VF/A ——煙風(fēng)比；GK——焦炭，kg焦炭/10000m3n干空氣。再生器燒焦量： (510)焦炭氫碳比：H/C= (511)式中： COCO、ON2——干煙氣組成%（體）；N2=100CO2COO2； ——空氣分子濕度，由表51查得； K——焦炭量， kg/h。在做物料平衡時(shí)，無(wú)法直接獲得焦炭量，但是可以通過(guò)煙氣——主風(fēng)量平衡計(jì)算獲得。[例54] 某干氣表的設(shè)計(jì)條件：（絕）、溫度40℃；實(shí)際條件：（絕）、溫度56℃、 kg/m3。2 除去非烴 混合干氣中一般還含有非烴氣體，如NCOOCO等。液化石油氣密度其中：—— 分別為液化石油氣i組分的密度和體積分率。對(duì)流量較小或粘度較大的液體，仍有較高的測(cè)量精度。橢圓齒輪流量計(jì)是屬于容積式的測(cè)量。則實(shí)際流量和指示流量的關(guān)系可由上面兩式求出： （54）同理，對(duì)于質(zhì)量流量有下面關(guān)系： （55）式中：G設(shè)——設(shè)計(jì)條件下的流體質(zhì)量流量， t/h。 △P—孔板前后壓差，Pa； —操作條件下流體的密度，m3/kg； C—常數(shù)。（1）質(zhì)量流量計(jì)是目前為許多煉廠所采用的先進(jìn)的流量計(jì)，這種流量計(jì)不受檢測(cè)點(diǎn)條件變化的影響，可以直接取得總通過(guò)量，前后數(shù)據(jù)相減即可。而在某一