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反应——再生系统工艺计算

石油大学．卢春喜

1998年5月

目录

再生器物料平衡和热平衡计算2

1．燃烧计算3

2．再生器热平衡6

3．再生器物料平衡8

4．附注10

提升管反应器的制定12

基础数据12

提升管直径和长度计算13

再生器的工艺计算20

旋风分开器系统的压力平衡24

旋风分开器工艺计算26

两器压力平衡33

催化剂循环量的几种计算方法38

第二章反应——再生系统工艺计算

第一章介绍了催化裂化过程的基本原理和一些有关的生产、科研的数据和经验，催化裂化的工艺制定计算就是综合运用这些基本原理和经验。诚然，要具体制定一个催化裂化装置仅靠这些知识是很不够的，还必需参阅更多的资料，了解更多的生产经验和科研成果。这一章的主要目的是通过几个具体的例子掌握反应——再生系统工艺计算的基本方法。

还有一点必需强调的是，由于对催化裂化反应、再生过程和流态化等问题还没有完全熟悉，因此在工艺制定中经常是依靠经验而不是理论计算。即使有些制定计算可以依靠某些计算公式或计算方法，但是仍然要十分重视用实际生产数据来比较、检验计算结果。

在工艺制定计算之前，首先要依据国家的需要和具体条件选择好原料和生产方案，例如主要是生产柴油方案还是生产汽油—气体方案。第二步是参照中型试验和工业生产数据，制定总物料平衡和选择相应的主要操作条件。

催化裂化反应——再生系统的工艺制定计算主要包括以下几部分：

〔1〕再生器物料平衡，决定空气流率和烟气流率

〔2〕再生烧焦计算，决定藏量。

〔3〕再生器热平衡，决定催化剂循环量。

〔4〕反应器物料平衡、热平衡，决定原料预热温度。结合再生器热平衡决定燃烧油量或取热设施。

〔5〕再生器设备工艺制定计算，包括壳体、旋风分开器、分布板〔管〕、溢流管〔淹流管〕、辅助燃烧室、双动滑阀、稀相喷水等。

〔6〕反应器设备工艺制定计算，包括汽提段和进料喷嘴的制定计算。

〔7〕两器压力平衡，包括催化剂输送管路。

〔8〕催化剂贮罐及抽空器。

〔9〕其它细节，如松动点的布置、限流孔板孔径等。

下面分别对其中的主要内容予以说明：

再生器物料平衡和热平衡计算

某提升管裂化装置的再生器主要操作条件如表2——1

表2——1再生器主要操作条件

再生温度，℃650

烟气组成，%〔体〕

O2

CO2

焦碳组成，H/C〔重〕10/90

再生剂含碳，

主风入再生器温度，℃140

待生剂温度，℃470

大气温度，℃25

空气相对湿度，%50

再生器物料平衡和热平衡计算如下:

燃烧计算

〔1〕烧碳量及烧氢量

×103公斤/时，焦碳中H/C=10/90

×103××103kg/h=855千摩/时

×103××103kg/h=570千摩/时

∵烟气中CO2

∴生成CO2的C为：

855×1.5/(1.5+1)=513千摩/时=6156kg/h

生成CO的C为：

855－513=342千摩/时=4104kg/h

〔2〕理论干空气量

碳烧成CO2需要O2量=513×1=513千摩/时

碳烧成CO需要O2量=342×1/2=171千摩/时

氢烧成H2O需要O2量=570×1/2=285千摩/时

理论需氧气量=513+171+285=969千摩/时=31000kg/h

理论需Ｎ2量=969×〔79/21〕=3650千摩/时=102200kg/h

所以理论上干空气量=969+3650=4619千摩/时

或31000+102200=133200kg/h

〔3〕实际上干空气量

烟气中过剩氧为0.5％〔Ｖ〕，即0.5％(ｍol)

所以：0.5％=O2〔过〕/[CO2+CO+Ｎ2〔理〕+Ｎ2〔过〕+O2〔过〕]

=O2〔过〕/[513+342+3650+O2〔过〕×〔79/21〕+O2〔过〕]

解得：过剩氧量O2〔过〕