催化裂化裝置反應(yīng)-再生及分餾系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)(三)

表3-6 催化裂化分餾塔回流取熱分配（參考）
物  料 頂循環(huán)回流 一中循環(huán)回流 二中循環(huán)回流 油漿循環(huán)回流
取熱比例% 15~20 15~20 15~20 40～50
備注    
 
 
 表3-7   分餾塔塔板形式及層數(shù)（參考）
序號(hào) 塔    段 塔  板  形  式 層 數(shù)
1 油漿換熱段 人字擋板或園型擋板 6～8
2 回?zé)捰统槌鲆韵?nbsp;固舌形 2
3 回?zé)捰统槌隹谏现?br /> 一中回流抽出下口下 固舌形，條形浮閥，填料 10~12
4 一中回流 固舌形，條形浮閥，填料 3～4
5 輕柴油抽出以上至
頂循環(huán)回流段抽出下 固舌形，篩孔，條形浮閥，填料 8～9
6 循環(huán)回流段 固舌形，條形浮閥，填料 3～4
 分餾塔總塔板數(shù)  28~32
   

表3-8   催化裂化分餾塔操作條件（參考）
序號(hào) 物  料 溫度/
℃ 壓力/
MPa 塔板位置 塔板類型
1 分餾塔塔頂油氣 125 0.255 30 浮閥
2 頂循環(huán)回流 100  30 浮閥
3 頂循環(huán)回流出塔 160  27 浮閥
4 富吸收油(再吸收油，視為輕柴油）返分餾塔 120  20 浮閥
5 輕柴油抽出 220  19 浮閥
6 一中回流返回 160  18 浮閥
7 一中回流抽出 275  16 固舌形
8 回?zé)捰头祷?nbsp;210  5 固舌形
9 回?zé)捰统槌?nbsp;265  2 固舌形
10 油漿循環(huán)回流返回 270  1 固舌形
11 回?zé)捰蜐{抽出 350  塔底 
12 循環(huán)/外排油漿抽出 350  塔底 
13 輕柴油汽提蒸汽溫度 250 1.0  
14 反應(yīng)油氣進(jìn)分餾塔 500  塔底 
 
 
 
 
 
 
 

 
 第四章   反應(yīng)-再生系統(tǒng)工藝計(jì)算
 
4.1    再生系統(tǒng)

4.1.1  燃燒計(jì)算
 再生器物料平衡是計(jì)算待再生催化劑進(jìn)入再生器后焦炭燃的產(chǎn)物，焦炭量按新鮮原料油的8%計(jì)算：
 焦炭產(chǎn)量=130000 × 8% = 10400 Kg/h=866.67kmol /h
 H/C = [8.93 – 0.425 ×（CO2 + O2 ）- 0.257C0]/（CO2 + CO）
     =1.1436 / 14.4
     = 0.0794
燒碳量=10400 × 92.66% = 9634.98 kg/h
燒氫量=10400 – 9634.98=765.02 kg/h
 已知煙氣組成（體）：CO2 : CO = 14.2 : 0.2 = 71 : 1
根據(jù):  C + O2= CO2    2C + O2= 2CO   2H2 + O2= 2H2O
生成CO2 的碳為9634.98×71/（71+ 1)= 9501.80kg/h=791.76kmol/h
生成CO 的碳為：9634.98– 9501.16 = 133.82kg/g=11.15kmol/h
生成CO2 的耗氧量為：791.76× 1 = 791.76 kmol/h
生成CO 的耗氧量為：11.15 × 1/2 = 5.575kmol/h
生成H2O 的耗氧量為：765.02× 1/2 ×1/2 = 191.26kmol/h
則理論的耗氧量為:791.76+5.575+191.26=988.59kmol/h
理論氮為：988.59× 79/21 = 3718.98 kmol/h
所以，可知燃料產(chǎn)物為 791.76kmol/h CO2，  11.15kmol/h CO，
 191.26× 2 = 382.52kmol/h H2O。
理論干煙氣包括燃燒生成 CO2 和CO和理論氮?jiǎng)t總量:
 791.76 + 11.15+ 3718.98 = 4521.89kmol/h
 已知煙氣中過(guò)剩氧為 4% 所以過(guò)剩空氣摩爾百分?jǐn)?shù)： 
 (4×100/21)×100% = 19%
過(guò)剩空氣：（過(guò)剩空氣百分?jǐn)?shù)/ 1- 過(guò)剩空氣百分?jǐn)?shù)）×理論干煙氣氣量
 = 0.19/（1 – 0.19）×4521.89 = 1060.69kmol/h
過(guò)剩氧氣： 1060.69×0.21 = 222.74kmol/h
過(guò)剩空氣含氮:1060.69 – 222.89= 837.95kmol/h
實(shí)際干煙氣為理論生成干煙氣和過(guò)剩空氣組成：
 4521.69+ 1060.69 = 5582.67kmol/h
理論干空氣用量: 988.59+3718.98+ 1060.69=5768.26kmol/h
已知空氣的相對(duì)濕度為 70% ，溫度為 25 ºC，根據(jù)
《石油加工工藝》中冊(cè)圖6-29查得：水蒸氣/干空氣 = 0.016 （摩爾）
空氣中含水蒸氣為 :0.016 × 5768.26 = 92.29kmol/h
濕空氣： 5768.26+ 92.29= 5860.55 kmol/h
已知回?zé)挶?0.5， 劑油比為 6.0
回?zé)捰蜐{：130000 × 0.5 =65000kg/h
劑/油 = 劑 /（130000 + 26000）= 6.0
 所以催化劑循環(huán)量為:6.0×（130000+26000）=1170000kg/h
 依據(jù)每噸催化劑帶入1kg 水汽,則催化劑循環(huán)量為1170t/h則帶入
 1170 kg/h=65 kmol /h
吹掃松動(dòng)水蒸氣量：500kg/h=27.78kmol /h
水蒸氣為濕度與生成水及本身帶入和吹掃的水蒸氣之和
煙氣中水蒸氣為：92.29+27.78+65+382.52=567.59kmol/h
綜上所述可以得出再生器煙氣流量及組成如表4-1。
表4-1再生器煙氣流量及組成
組分 分子量 流量（kmo/h） 摩爾百分?jǐn)?shù)
   濕煙氣 干煙氣
O2 32 222.74 3.62 3.99
CO 28 11.15 0.18 0.20
CO2 44 791.76 12.88 14.18
N2 28 4556.93 74.13 81.23
干煙氣 30 5582.67  100
總水蒸氣 18 567.59 9.19 
濕煙氣 29 6150.16 100 
4.1.2熱量平衡
 根據(jù)Qi = Ni  CPi t
 式中：Qi ： 熱流量  KJ/h     Ni ： 物流Ni的流量 kmol/h
 CPi：物流i的熱容kJ/（kmol·ºC）   t: 溫度  ºC
4.1.2.1  熱流量入方
(1)干空氣  t = 162 ºC  CP = 44.6814 kJ/kmol·ºC
 Q1 = 5768.26×44.681 × 162 = 41.75× 106 kJ/h
(2)濕空氣中水蒸氣 C水=34.542 kJ/kmol·ºC
 Q2 = 92.29 × 34.542 × 162 =0.52× 106 kJ/h
(3)催化劑帶入水蒸氣 Q3=65×35.6 ×505 = 1.17× 106 kJ/h
(4)吹掃、松動(dòng)水蒸氣 Q4= 27.78×34.6×280 =0.27×106kJ/h
(5)燒焦炭 Q5 =866.67× 15.6 × 505 =6.83×106 kJ/h
(6)催化劑 Q6
(7)燃燒熱 Q7，j = NjΔH  查石油餾分焓圖得
 CO2    Q7，1   = 791.76×407.0× 103 =322× 106kJ/h
 CO     Q7，2  =11.15× 122.7× 103  =1.37×106 kJ/h
 H2O    Q7，3   = 382.52 ×239.4×103 =91.58× 106 kJ/h
 ∑Q7  =（322 +1.37+91.58）×106= 414.98×106kJ/h
共計(jì) Q = ∑Qi = (41.75+0.52+1.17+0.27+6.83+414.95)×106  + Q6
      =465.49× 106 + Q6
4.1.2.3  熱流量出方
干煙氣Q，1 = 5582.67× 32.58 ×700 = 127.32× 106 kJ/h
(1)水蒸氣 Q，2 =564.81× 39.877 ×700 = 15.77× 106kJ/h 
(2)催化劑帶出水蒸氣 Q，3 = 65× 39.877 × 700= 1.81× 106 kJ/h
(3)脫附熱，脫附熱為燃燒熱的 11.5%
 Q，4 = 414.98× 106 × 0.115 =47.72× 106 kJ/h
(4)熱損失  = 582 ×燒碳量
 Q，5 = 582 ×9634.98 = 5.6× 106kJ/h
(5)催化劑 Q，6
出方的能量:∑Q， = (15.77+47.72+5.6+127.32)×106 + Q，6
 =196.41×106 + Q，6
根據(jù)熱量平衡式： 465.46× 106 + Q6 = 196.41 × 106 + Q，6
催化劑升溫所需的熱量：Q=Q6ˊ-Q6=269.05×106kJ/h
4.1.3催化劑循環(huán)量
催化劑平均比熱為1.086kJ/（kg·ºC）。設(shè)催化劑循環(huán)量為W㎏/h 
 1.086W×（700-505）=269.05×106   W=1.27×106kg/h
 因?yàn)榛責(zé)挶?.5，所以劑油比為:1.27×106/ [130000×（1+0.5）]=6.5
 綜上所述可得再生器物料平衡如表4-2、熱平衡如表4-3。
 

 表4-2 再生器物料平衡
入方 kg/h 出方 kg/h
干空氣 167279.54 干煙氣 161897.43
水汽 主風(fēng)帶入 1661.22 水汽 生成水汽 6885.36
 待生劑帶入 1170  帶入水汽 3331.26
 松動(dòng).吹動(dòng) 500 合計(jì) 172114.05
合計(jì) 17.06×104 循環(huán)催化劑 1.27×106
焦碳 10400  
循環(huán)催化劑（kg/h） 1.27×106  
合計(jì) 145×104 合計(jì) 145×104
 表4-3 再生器熱平衡表
入方，×106kJ/h 出方，×106kJ/h
焦
碳
燃
燒
熱
   
 生成CO2放熱 322 焦碳脫附熱 47.72
 生成CO放熱 1.37 主風(fēng)干空氣升溫需熱 127.23
 生成H2O放熱 91.58 主風(fēng)帶入水氣升溫需熱 15.77
 吹掃、松動(dòng)蒸汽 0.24 加熱催化劑需熱 268.44
 焦碳升溫需熱 6.83 散熱損失 5.6
 催化劑帶入水蒸氣的熱量 1.17  
 干空氣的熱量 41.8  
 合計(jì) 　 464.99 合計(jì)  464.99
 再生器的尺寸設(shè)計(jì)
 1/4πD2U=VS           D=(4×VS/πU密)0.5
 =[4×5860.55*29/(3.14×0.9×3600)]0.5=8.2m
 燒焦強(qiáng)度=燒焦量/藏量        藏量=燒焦量/燒焦強(qiáng)度=10400/0.2=52000kg
 V密=藏量/ρ密=52000/300=173.33m3
 H密= V密/A密=173.33×4/3.14×8.22=3.28m
 1/4πD2U稀=VS           D=(4×VS/πU稀)0.5
 =(4×6150.17×29/3.14×0.6×3600)0.5=10.26m
 TDH=(2.7D-0.36-0.7) ×EXP(0.7UF×DT-0.23) ×DT
 =(2.7 ×10.26-0.36-0.7) ×EXP(0.7×0.6×10.26-0.23) ×10.26=6.1
 再生器的工藝結(jié)構(gòu)圖4-1。

4.1.4空床流速
4.1.4.1密相床層
 進(jìn)入密相床層的氣相流量為：
干煙氣：5582.67kmol/h   、水蒸氣：567.59-4.4=563.19kmol/h
（從水蒸氣中563.19kmol/h扣除稀相床層中吹入的吹掃蒸汽4.4kmol/h），所以氣相流量為5582.67+563.19=6145.86 kmol/h
已知床層溫度為700 ºC  ，壓力為200+2=202kpa所以體積流量：
6145.86×22.4×（273+700）×101.3×103/（273×202×103×3600）=68.34m3/s
4.1.4.2 稀相床層
有4.4kmol/h水蒸氣吹入，因此流量為6129.48+4.4=6133.88Kmol/h
體積流量：6133.88×22.4×（273+710）×101.3×103/（273×200×103×3600）=69.79m3/s

4.2提升管反應(yīng)器

 提升管反應(yīng)器的流程圖4-2。
                    
圖4-2提升管反應(yīng)器的流程

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