【正文】 出和熱負(fù)荷的變量等不同種類。 圖63 采用兩段再生的反應(yīng)再生系統(tǒng)熱平衡 影響裝置熱平衡的變量有多種，大體可分成兩類，一類是獨(dú)立變量(自變量)， 另一類是非獨(dú)立變量(因變量)。它既減少了燒焦的放熱，又保證了催化劑的再生效果。圖62給出了使用內(nèi)、外取熱器時(shí)的熱平衡。 當(dāng)處理重質(zhì)原料時(shí)，例如常壓渣油或摻煉部分減壓渣油， 過(guò)多的焦炭生成導(dǎo)致過(guò)多的燒焦熱量，過(guò)高的再生溫度將會(huì)破壞再生器的內(nèi)構(gòu)件及大大加速催化劑的減活。 其中：加熱和氣化液體進(jìn)料占6085%； 裂化反應(yīng)熱約占1035%； 熱損失約占5%。 3 保證安全，平穩(wěn)生產(chǎn) 再生條件對(duì)安全生產(chǎn)及維持催化劑活性是至關(guān)重要的，通過(guò)熱平衡計(jì)算預(yù)測(cè)再生條件，保證再生器不發(fā)生嚴(yán)重超溫并有應(yīng)急措施。 2 取得優(yōu)化的產(chǎn)品分布 要得到最優(yōu)的產(chǎn)品分布，需要優(yōu)化的反應(yīng)及再生條件。 研究熱平衡就是要研究各種參數(shù)變化對(duì)反應(yīng)再生系統(tǒng)的熱平衡所產(chǎn)生的影響及相應(yīng)應(yīng)該采取的對(duì)策。當(dāng)只有單個(gè)再生器時(shí)，其關(guān)聯(lián)式為：NOX=40+++105Pt （523）式中： NOX—— 煙氣中NOX含量，ppm(體）； N——原料中總氮，ppm（重）； O2——再生器中過(guò)剩氧量，%（體）； Pt——催化劑上鉑濃度，ppm（重）。此外，焦炭中的硫含量還直接關(guān)系到再生煙氣中SOX的排放量，SOX排放量與焦炭和原料油中的硫含量關(guān)系如表520所示。原料經(jīng)脫硫預(yù)處理后，由于減少了原料中生成H2S的母體，所以裂化反應(yīng)過(guò)程中生成H2S的硫分率比直餾油品要低得多，而進(jìn)入重質(zhì)產(chǎn)品和焦炭中的硫的百分?jǐn)?shù)則明顯增加。裂化速度慢和難裂化的噻吩硫則大量進(jìn)入柴油、回?zé)捰汀⒂蜐{和焦炭中。在典型的轉(zhuǎn)化率水平下，氣體中的H2S大部分是非噻吩類化合物的CS鍵斷裂而形成的。此外，隨著裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的提高，H2S產(chǎn)率也明顯提高，分布在焦炭中的硫略有增加，而分布在輕柴油中的硫則明顯減少。[例513] 硫平衡列表計(jì)算過(guò)程舉例硫平衡項(xiàng) 目物流流量kg/h 物流含硫量%（重）硫或硫化物攜帶量kg/h折合成單質(zhì)硫量kg/h硫分布%（重）入方餾分油33370減壓渣油11870混合原料油45240100出方產(chǎn)品帶出干氣1880液態(tài)烴8960汽油19040柴油10350油漿1730焦炭3070損失210小計(jì)45240生產(chǎn)排放含硫污水7000(H2S)工業(yè)污水20000汽油堿洗1904030mg/kg汽油脫硫醇1904025mg/kg小計(jì)方合計(jì)出方 入方影響催化裂化裝置硫平衡的因素很多，下面分別予以討論。只能掌握大致的硫分布規(guī)律，要做出令人滿意的硫平衡在現(xiàn)有的分析條件下是困難的。表519 催化裂化裝置硫平衡數(shù)據(jù)項(xiàng) 目物流流率kg/h硫含量%（重）硫分布%（重）大慶VGO原料150000100煙氣200(mg/m3)污水10400干氣4200液化氣18000汽油78000輕柴油34500重柴油6450合計(jì)[例512]某催化裂化裝置標(biāo)定的物料數(shù)據(jù)及硫分析數(shù)據(jù)如下：流率硫含量（重）① 原料：DAO餾分油622t/d1912t/d%%② 污水：分餾塔頂罐穩(wěn)定塔頂罐③ 產(chǎn)品：干氣液化氣汽油輕柴油H2S 4650ppm%%試計(jì)算其硫平衡。催化裂化原料中的硫經(jīng)過(guò)裂化反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品和再生煙氣當(dāng)中，產(chǎn)品中的硫主要以硫化氫和硫醇的形式存在，燒焦過(guò)程中生成的硫氧化物隨再生煙氣排入大氣。由于我國(guó)原油多數(shù)屬于低硫原油，過(guò)去餾分油催化裂化原料硫?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保造成的影響并不嚴(yán)重。表518 催化裂化反應(yīng)氫平衡 （單位：%（重））原料大慶餾分油大慶常壓重油管輸油摻渣油催化劑及工藝特點(diǎn)3A分子篩沸石催化劑取熱沸石催化劑%，不取熱沸石催化劑%，取熱項(xiàng)目總物料氫總物料氫總物料氫總物料氫總物料氫原料油100100100100干氣液化石油氣汽油輕柴油重柴油————————油漿————————焦炭損失0000合計(jì)100100100100二 硫平衡從催化裂化裝置的硫平衡可以了解硫的去向和量的多少，從而對(duì)設(shè)備防腐和產(chǎn)品質(zhì)量控制以及環(huán)境治理采取更為有效的措施。 [例511] 已知某催化裂化裝置的物料平衡數(shù)據(jù)如下表：項(xiàng) 目詳細(xì)物料平衡kg/h%（重）H2SH2CH4C2H6C2H4H2～C2小計(jì)C3H8C3H6iC4H10nC4H10C4H81iC4H8tC4H82cC4H82C3～C4小計(jì)C5—221℃汽油221℃輕柴油9522油漿1730焦炭3070損失210合計(jì)45240100%（重），試計(jì)算氫平衡。此時(shí)若期望得到與前述相似的產(chǎn)品分布和柴油質(zhì)量是不現(xiàn)實(shí)的。表517 氫平衡計(jì)算——產(chǎn)品的氫分布 %（重）項(xiàng)目產(chǎn)品中氫量占總H產(chǎn)品收率H收率/收率干氣液化氣汽油柴油焦炭損失焦炭中也有部分H，就本例來(lái)說(shuō)焦炭中H含量在國(guó)內(nèi)已屬于低的，但如果從催化焦、附加焦和污染焦有更低的H/C（約小于4%）看，仍有相當(dāng)部分可汽提炭作為高H含量組分在再生器燒掉，這項(xiàng)損失可以通過(guò)提高汽提段效率來(lái)解決，%，因此只從H看，進(jìn)一步利用H更應(yīng)該從干氣中考慮。再看液化氣及更輕組分，它們?cè)诒纠袔缀跏荋得益者的全部，%。高C/H產(chǎn)物（焦炭和柴油）的H貢獻(xiàn)幾乎全部用于液化氣及更輕的組份。從表517中可以看到小于或等于汽油的餾分（包括損失），它們的H收率/總收率均≥1，其中汽油≈1，即汽油中C/H≈本例原料的C/H。（2） 產(chǎn)品的氫分布討論對(duì)于催化裂化過(guò)程，人們總希望有較高的輕質(zhì)油收率或液體收率，因?yàn)橹挥幸夯瘹?、汽油、柴油才是高價(jià)值的物料，也就是從氫平衡角度看，希望原料中的H要盡量轉(zhuǎn)向這些有用產(chǎn)品中，追求一個(gè)好的氫分布。各方法計(jì)算的氫平衡結(jié)果匯總于表516。（2） %（重）。表515 氫平衡計(jì)算——酸性水中帶走部分的含氫量 %（重）項(xiàng) 目H2S酚 油NH3CO2總計(jì)組分含量%（重）100單位組分中的HWi0組分中氫HW0（2） 從火炬漏掉的是富氣， ：，%（重）%（重），%（重）。5 損失部分的含氫量（1） %（重）（詳算見表515）。%（重）表514 氫平衡計(jì)算——用PONA計(jì)算柴油的含氫量 %(重)項(xiàng) 目組 成%（重）HW①柴油中含氫量%（重）PO②一環(huán)N二環(huán)N三環(huán)N一環(huán)A二環(huán)A三環(huán)A合 計(jì)① HW——任一個(gè)組分（P、O一環(huán)N……三環(huán)A）中的含氫量；② 因質(zhì)譜分析柴油中的烯烴含量檢測(cè)不出來(lái)，所以使用輕柴油碘值計(jì)算出其烯烴含量。④ 用核磁共振分析計(jì)算柴油的含氫量：fA= RT=SW= NW=烯烴含量O是用碘值計(jì)算的。② %（重）。%（重）。而用核磁共振分析的數(shù)據(jù)計(jì)算的含氫量準(zhǔn)確度高。表513 氫平衡計(jì)算——由PONA計(jì)算汽油中含氫量 %（重）項(xiàng) 目組 成 %組分中含氫量汽油中含氫量PO*N*A9合計(jì)100* 組分中含氫量一項(xiàng)，烯烴以單烯烴計(jì)，環(huán)烷烴以單環(huán)烷烴計(jì)。② %（重）。%（重）。汽油中含氫量采用如下三種方法計(jì)算，三種方法各有其優(yōu)點(diǎn)。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)。360℃的餾分認(rèn)為是輕柴油組分，由蒸餾曲線可以讀出，夾帶輕組分的量為3%（體），%（重）。以餾程做蒸餾曲線，如圖53所示。[例59] 已知某催化裂化裝置外甩油漿的分析數(shù)據(jù)及實(shí)沸點(diǎn)餾程如下：密度（d420）： 餾程： 初餾點(diǎn) 300℃ 10% 467℃ 30% 516℃ 50% 552℃ 70% 587℃外甩油漿流量3042kg/h,試求其夾帶輕組分量。解： 先扣除兩物流中的非烴組分，即空氣和CO2，然后將體積組成換算成質(zhì)量組成，如下表：干 氣液化石油氣項(xiàng) 目%（體）%（重）扣除非烴組分后%（重）%（體）%（重）扣除非烴組分后%（重）H2AirCO2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6iC4H10nC4H10n C4=i C4=t C4=c C4=≥C5H2S平均分子量合計(jì)100100100100100100① 干氣夾帶非烴組分：1880(%+%)=609 kg/h 干氣夾帶CC4組分：1880（%+%+%)=28kg/h 干氣夾帶≥C5組分： 1880% =27 kg/h② 液化石油氣夾帶非烴組分：8960%= 4 kg/h 液化石油氣夾帶干氣組分： 8960%=79 kg/h 液化石油氣夾帶≥C5組分： 8960%=38 kg/h③ 汽油中夾帶CC4組分： 19040% =484 kg/h④ 干氣、液化石油氣、汽油三股物流中， 干氣總量：1880 （609+28+27)+79=1295 kg/h 液化石油氣總量：8960 （4+79+38)+28+484=9351 kg/h 汽油總量：19040484+27+38=18621 kg/h五 外甩油漿夾帶輕組分催化裂化原料重質(zhì)化使生焦和再生的矛盾日益突出，為減少生焦而采取的最為有效的措施就是外甩油漿。要使CS在1%以內(nèi)，一般需要ES在90%以上。如果焦炭產(chǎn)率不能滿足裝置熱平衡的需要，則可適當(dāng)減少汽提蒸汽量，使CS保持一定的數(shù)值。由于汽提不完全所增加的焦炭占新鮮原料的產(chǎn)率和汽提效率之間有如下的關(guān)系： （516）式中： CS ——由于汽提不完全所增加的焦炭產(chǎn)率，%（重）； RF ——回?zé)挶龋? RC；——?jiǎng)┯捅龋? ES——汽提效率，%。在一般操作條件下，當(dāng)汽提段床層密度ρB為500kg/m3，C1約為1%左右。汽提的目的就是用水蒸汽把這些油氣置換出來(lái)。表52給出了某催化裂化裝置的物料平衡及收率。所以，通常是把干氣和損失一起估測(cè)，%～%范圍。在做裝置的物料平衡時(shí)，一般而言，應(yīng)盡可能采用計(jì)算而不用假設(shè)的方法求出各物料量（包括干氣、不凝氣等），如果此時(shí)損失太大，首先應(yīng)檢查各物料的計(jì)量、計(jì)算是否有誤；其次，在判斷得出其他計(jì)量、計(jì)算沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，再考慮是否是干氣計(jì)量帶來(lái)的問(wèn)題，而且應(yīng)盡可能采用計(jì)算、分析的方法加以量化，以盡量排除假設(shè)帶來(lái)的影響。液體產(chǎn)品的泄漏、揮發(fā)，氣體產(chǎn)物的外溢，隨著裝置排棄物如污水的流失等，都應(yīng)該計(jì)入損失。有的廠使用色譜分析煙氣組成，也是一