催化裂化装置反应-再生及分馏系统工艺设计(三)

表3-6 催化裂化分馏塔回流取热分配（参考）
物  料 顶循环回流 一中循环回流 二中循环回流 油浆循环回流
取热比例% 15~20 15~20 15~20 40～50
备注    
 
 
 表3-7   分馏塔塔板形式及层数（参考）
序号 塔    段 塔  板  形  式 层 数
1 油浆换热段 人字挡板或园型挡板 6～8
2 回炼油抽出以下 固舌形 2
3 回炼油抽出口上至
一中回流抽出下口下 固舌形，条形浮阀，填料 10~12
4 一中回流 固舌形，条形浮阀，填料 3～4
5 轻柴油抽出以上至
顶循环回流段抽出下 固舌形，筛孔，条形浮阀，填料 8～9
6 循环回流段 固舌形，条形浮阀，填料 3～4
 分馏塔总塔板数  28~32
   

表3-8   催化裂化分馏塔操作条件（参考）
序号 物  料 温度/
℃ 压力/
MPa 塔板位置 塔板类型
1 分馏塔塔顶油气 125 0.255 30 浮阀
2 顶循环回流 100  30 浮阀
3 顶循环回流出塔 160  27 浮阀
4 富吸收油(再吸收油，视为轻柴油）返分馏塔 120  20 浮阀
5 轻柴油抽出 220  19 浮阀
6 一中回流返回 160  18 浮阀
7 一中回流抽出 275  16 固舌形
8 回炼油返回 210  5 固舌形
9 回炼油抽出 265  2 固舌形
10 油浆循环回流返回 270  1 固舌形
11 回炼油浆抽出 350  塔底 
12 循环/外排油浆抽出 350  塔底 
13 轻柴油汽提蒸汽温度 250 1.0  
14 反应油气进分馏塔 500  塔底 
 
 
 
 
 
 
 

 
 第四章   反应-再生系统工艺计算
 
4.1    再生系统

4.1.1  燃烧计算
 再生器物料平衡是计算待再生催化剂进入再生器后焦炭燃的产物，焦炭量按新鲜原料油的8%计算：
 焦炭产量=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
烧碳量=10400 × 92.66% = 9634.98 kg/h
烧氢量=10400 – 9634.98=765.02 kg/h
 已知烟气组成（体）：CO2 : CO = 14.2 : 0.2 = 71 : 1
根据:  C + O2= CO2    2C + O2= 2CO   2H2 + O2= 2H2O
生成CO2 的碳为9634.98×71/（71+ 1)= 9501.80kg/h=791.76kmol/h
生成CO 的碳为：9634.98– 9501.16 = 133.82kg/g=11.15kmol/h
生成CO2 的耗氧量为：791.76× 1 = 791.76 kmol/h
生成CO 的耗氧量为：11.15 × 1/2 = 5.575kmol/h
生成H2O 的耗氧量为：765.02× 1/2 ×1/2 = 191.26kmol/h
则理论的耗氧量为:791.76+5.575+191.26=988.59kmol/h
理论氮为：988.59× 79/21 = 3718.98 kmol/h
所以，可知燃料产物为 791.76kmol/h CO2，  11.15kmol/h CO，
 191.26× 2 = 382.52kmol/h H2O。
理论干烟气包括燃烧生成 CO2 和CO和理论氮则总量:
 791.76 + 11.15+ 3718.98 = 4521.89kmol/h
 已知烟气中过剩氧为 4% 所以过剩空气摩尔百分数： 
 (4×100/21)×100% = 19%
过剩空气：（过剩空气百分数/ 1- 过剩空气百分数）×理论干烟气气量
 = 0.19/（1 – 0.19）×4521.89 = 1060.69kmol/h
过剩氧气： 1060.69×0.21 = 222.74kmol/h
过剩空气含氮:1060.69 – 222.89= 837.95kmol/h
实际干烟气为理论生成干烟气和过剩空气组成：
 4521.69+ 1060.69 = 5582.67kmol/h
理论干空气用量: 988.59+3718.98+ 1060.69=5768.26kmol/h
已知空气的相对湿度为 70% ，温度为 25 ºC，根据
《石油加工工艺》中册图6-29查得：水蒸气/干空气 = 0.016 （摩尔）
空气中含水蒸气为 :0.016 × 5768.26 = 92.29kmol/h
湿空气： 5768.26+ 92.29= 5860.55 kmol/h
已知回炼比 0.5， 剂油比为 6.0
回炼油浆：130000 × 0.5 =65000kg/h
剂/油 = 剂 /（130000 + 26000）= 6.0
 所以催化剂循环量为:6.0×（130000+26000）=1170000kg/h
 依据每吨催化剂带入1kg 水汽,则催化剂循环量为1170t/h则带入
 1170 kg/h=65 kmol /h
吹扫松动水蒸气量：500kg/h=27.78kmol /h
水蒸气为湿度与生成水及本身带入和吹扫的水蒸气之和
烟气中水蒸气为：92.29+27.78+65+382.52=567.59kmol/h
综上所述可以得出再生器烟气流量及组成如表4-1。
表4-1再生器烟气流量及组成
组分 分子量 流量（kmo/h） 摩尔百分数
   湿烟气 干烟气
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
干烟气 30 5582.67  100
总水蒸气 18 567.59 9.19 
湿烟气 29 6150.16 100 
4.1.2热量平衡
 根据Qi = Ni  CPi t
 式中：Qi ： 热流量  KJ/h     Ni ： 物流Ni的流量 kmol/h
 CPi：物流i的热容kJ/（kmol·ºC）   t: 温度  ºC
4.1.2.1  热流量入方
(1)干空气  t = 162 ºC  CP = 44.6814 kJ/kmol·ºC
 Q1 = 5768.26×44.681 × 162 = 41.75× 106 kJ/h
(2)湿空气中水蒸气 C水=34.542 kJ/kmol·ºC
 Q2 = 92.29 × 34.542 × 162 =0.52× 106 kJ/h
(3)催化剂带入水蒸气 Q3=65×35.6 ×505 = 1.17× 106 kJ/h
(4)吹扫、松动水蒸气 Q4= 27.78×34.6×280 =0.27×106kJ/h
(5)烧焦炭 Q5 =866.67× 15.6 × 505 =6.83×106 kJ/h
(6)催化剂 Q6
(7)燃烧热 Q7，j = NjΔH  查石油馏分焓图得
 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
共计 Q = ∑Qi = (41.75+0.52+1.17+0.27+6.83+414.95)×106  + Q6
      =465.49× 106 + Q6
4.1.2.3  热流量出方
干烟气Q，1 = 5582.67× 32.58 ×700 = 127.32× 106 kJ/h
(1)水蒸气 Q，2 =564.81× 39.877 ×700 = 15.77× 106kJ/h 
(2)催化剂带出水蒸气 Q，3 = 65× 39.877 × 700= 1.81× 106 kJ/h
(3)脱附热，脱附热为燃烧热的 11.5%
 Q，4 = 414.98× 106 × 0.115 =47.72× 106 kJ/h
(4)热损失  = 582 ×烧碳量
 Q，5 = 582 ×9634.98 = 5.6× 106kJ/h
(5)催化剂 Q，6
出方的能量:∑Q， = (15.77+47.72+5.6+127.32)×106 + Q，6
 =196.41×106 + Q，6
根据热量平衡式： 465.46× 106 + Q6 = 196.41 × 106 + Q，6
催化剂升温所需的热量：Q=Q6ˊ-Q6=269.05×106kJ/h
4.1.3催化剂循环量
催化剂平均比热为1.086kJ/（kg·ºC）。设催化剂循环量为W㎏/h 
 1.086W×（700-505）=269.05×106   W=1.27×106kg/h
 因为回炼比0.5，所以剂油比为:1.27×106/ [130000×（1+0.5）]=6.5
 综上所述可得再生器物料平衡如表4-2、热平衡如表4-3。
 

 表4-2 再生器物料平衡
入方 kg/h 出方 kg/h
干空气 167279.54 干烟气 161897.43
水汽 主风带入 1661.22 水汽 生成水汽 6885.36
 待生剂带入 1170  带入水汽 3331.26
 松动.吹动 500 合计 172114.05
合计 17.06×104 循环催化剂 1.27×106
焦碳 10400  
循环催化剂（kg/h） 1.27×106  
合计 145×104 合计 145×104
 表4-3 再生器热平衡表
入方，×106kJ/h 出方，×106kJ/h
焦
碳
燃
烧
热
   
 生成CO2放热 322 焦碳脱附热 47.72
 生成CO放热 1.37 主风干空气升温需热 127.23
 生成H2O放热 91.58 主风带入水气升温需热 15.77
 吹扫、松动蒸汽 0.24 加热催化剂需热 268.44
 焦碳升温需热 6.83 散热损失 5.6
 催化剂带入水蒸气的热量 1.17  
 干空气的热量 41.8  
 合计 　 464.99 合计  464.99
 再生器的尺寸设计
 1/4πD2U=VS           D=(4×VS/πU密)0.5
 =[4×5860.55*29/(3.14×0.9×3600)]0.5=8.2m
 烧焦强度=烧焦量/藏量        藏量=烧焦量/烧焦强度=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
 再生器的工艺结构图4-1。

4.1.4空床流速
4.1.4.1密相床层
 进入密相床层的气相流量为：
干烟气：5582.67kmol/h   、水蒸气：567.59-4.4=563.19kmol/h
（从水蒸气中563.19kmol/h扣除稀相床层中吹入的吹扫蒸汽4.4kmol/h），所以气相流量为5582.67+563.19=6145.86 kmol/h
已知床层温度为700 ºC  ，压力为200+2=202kpa所以体积流量：
6145.86×22.4×（273+700）×101.3×103/（273×202×103×3600）=68.34m3/s
4.1.4.2 稀相床层
有4.4kmol/h水蒸气吹入，因此流量为6129.48+4.4=6133.88Kmol/h
体积流量：6133.88×22.4×（273+710）×101.3×103/（273×200×103×3600）=69.79m3/s

4.2提升管反应器

 提升管反应器的流程图4-2。
                    
图4-2提升管反应器的流程

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