1、1石石 油油 煉煉 制制 工工 程程常減壓蒸餾熱 加 工催化裂化加氫裂化加氫精制催化重整烷基化,異構(gòu)化,醚化油品精制第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述燃料生產(chǎn)中一個(gè)重要的問題燃料生產(chǎn)中一個(gè)重要的問題重質(zhì)油輕質(zhì)化重質(zhì)油輕質(zhì)化 將原油中的將原油中的重質(zhì)餾分油甚重質(zhì)餾分油甚至渣油至渣油轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)燃料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)燃料產(chǎn)品p 催化裂化最重要的二次加工手段焦化 只適合加工VR；加氫裂化 技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品收率高，質(zhì)量好，但設(shè)備投資大，操作費(fèi)用高，H2來源有困難； 中國汽油中國汽油70.0%來自催化裂化，美國來自催化裂化，美國32.0%來自催化裂化。來自催化裂化。p 1911年,B

2、urton熱裂化，印第安納標(biāo)準(zhǔn)石油公司 熱裂化：熱裂化：p 1890年,Gulf公司M.AFEE，發(fā)現(xiàn)Al2O3（催化劑昂貴、無法回收）p 1927，法國工程師Houdry，1）以白土（SiO2、Al2O3、Fe2O3）做裂化催化劑，降低成本；2）空氣燒掉焦炭解決催化劑回收問題；p 1922年，美孚石油公司引進(jìn)Houdry，成立Houdry Process Co.，于1936年建成第一套固定床催化裂化裝置，1943年又建成移動(dòng)床催化裂化（50萬噸/年，輕油收率70%以上） 催化裂化：催化裂化：p 印第安納標(biāo)準(zhǔn)石油公司聯(lián)合其他石油公司（新澤西、法本（德國）、凱洛格等幾家公司，后來加上英國石油、英

3、荷殼牌、德士古、環(huán)球油品），成立了催化劑研究協(xié)會(huì)，于1941年開發(fā)了流化催化裂化FCC，先后發(fā)展出I、II、III、IV型FCC裝置，最終淘汰了移動(dòng)床p 50年代，60年代，UOP公司（環(huán)球油品）合成Y型分子篩，分子篩的出現(xiàn)，促進(jìn)了提升管FCC技術(shù)的發(fā)展，如UOP的高低并列提升管等 熱裂化：熱裂化：結(jié)構(gòu)復(fù)雜連續(xù)性差生產(chǎn)連續(xù)、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定生產(chǎn)連續(xù)、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、設(shè)備簡化、處理量大分子篩催化劑：活性高、選擇性好Cat：3-6mmCat：20-100m催化劑技術(shù)發(fā)展示意圖 辛烷值助劑 V鈍化劑 技 工業(yè)助劑 術(shù) 鉑基助劑，超穩(wěn)分子篩 進(jìn) 提升管 FCC，Y型分子篩 展 第一套移動(dòng)床 FCC 第一套流

4、化床 FCC 1930 第一套固定應(yīng) FCC 2000 天然的活性白土（硅酸鋁）人工合成的硅酸鋁（移動(dòng)床：36mm；流化床：20100m）分子篩p 60年代，已引進(jìn)18套熱裂化裝置p 50年代開始搞催化，主要從蘇聯(lián)購買；研究機(jī)構(gòu)如大化所、石油大學(xué)、石科院等，專家如侯祥麟、陳俊武等，p1965年，我國第一套60萬噸/年同高并列FCC裝置，在撫油二廠，陳俊武主持設(shè)計(jì)，洛陽石化p 1966年，我國第一套120萬噸/年的帶U型管反的三器FCC裝置，齊魯勝利煉油廠，陳俊武主持設(shè)計(jì)，洛陽石化p1977年，我國第一套12萬噸/年提升管FCC裝置，玉門煉廠，陳俊武主持設(shè)計(jì)，洛陽石化 中國：中國：烴類在催化劑表

5、面發(fā)生反應(yīng)催化劑活性下降裂化氣體和輕油縮合沉積在催化劑上吸熱燒焦再生放熱餾分油P: 0.2-0.4 MPa,T: 500 左右催化劑重質(zhì)油氣體(H2+C1C4)汽油(C5-C12)柴油(C13-C23)油漿(C24)焦炭1020%C3C4多，烯烴含量高多，烯烴含量高3060%20%40%CN較低，需調(diào)和或精制較低，需調(diào)和或精制 010% 5%10%C:H=1:0.31 干氣液化氣汽油柴油焦炭051015202530354045505560y, wt%產(chǎn)品 催化裂化 延遲焦化q 產(chǎn)品產(chǎn)品q 原料原料類別類別原料來源原料來源特點(diǎn)特點(diǎn)餾分油餾分油催化裂化：催化裂化： 3060年代年代（原料（原料35

6、0 500） 減壓餾分油減壓餾分油焦化餾分油焦化餾分油溶劑精制抽出溶劑精制抽出油油 芳烴不多，易裂化，輕芳烴不多，易裂化，輕油收率高，油收率高，優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)催化料催化料芳烴較多，較難裂化，芳烴較多，較難裂化，不單獨(dú)使用不單獨(dú)使用芳烴更多，更難裂化，芳烴更多，更難裂化，只能摻對(duì)只能摻對(duì)用用 q 原料原料類別類別原料來源原料來源特點(diǎn)特點(diǎn) 重質(zhì)油催化裂化重質(zhì)油催化裂化： 70年代開始年代開始（原料（原料350或或500, 常壓常壓重油重油 減壓減壓渣油渣油 最重的部分，除了多最重的部分，除了多環(huán)、稠環(huán)芳烴外，含環(huán)、稠環(huán)芳烴外，含膠質(zhì)與瀝青質(zhì)，必須膠質(zhì)與瀝青質(zhì)，必須使用使用專門的催化劑專門的催化劑與與相應(yīng)

7、的設(shè)備與條件。相應(yīng)的設(shè)備與條件。 第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第二節(jié)第二節(jié) 烴類的催化裂化反應(yīng)烴類的催化裂化反應(yīng)一、單體烴的催化裂化反應(yīng)一、單體烴的催化裂化反應(yīng)二、石油餾分的催化裂化反應(yīng)特征二、石油餾分的催化裂化反應(yīng)特征三、渣油的催化裂化反應(yīng)三、渣油的催化裂化反應(yīng)四、烴類催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征四、烴類催化裂化反應(yīng)的熱力學(xué)特征五、烴類催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律五、烴類催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律1）烷）烷 烴烴主要發(fā)生分解反應(yīng)烷烴 小分子烷烴小分子烯烴 C16H34 C8H16+ C8H18p 多從中間的C-C鍵斷裂，分子越大越易斷裂。p 碳數(shù)相同，異構(gòu)烷烴比正構(gòu)烷烴易分解。1、各類單體烴的反

8、應(yīng)行為、各類單體烴的反應(yīng)行為2）環(huán)烷烴）環(huán)烷烴分解反應(yīng)脫氫反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)斷環(huán)：生成烯烴，烯烴可繼續(xù)反應(yīng)。斷側(cè)鏈CCCCCCCCCCCCCCCCCC+ CCCCC-H2-H2C-H23）芳）芳 烴烴（1）烷基側(cè)鏈斷裂生成小分子烯烴；（2）多環(huán)芳烴 稠環(huán)芳烴 焦炭。 CCCCC4）烯）烯 烴烴分解反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)4）烯）烯 烴烴p 異構(gòu)化反應(yīng)骨架異構(gòu)化雙鍵移位CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC4）烯）烯 烴烴n2nm2mn2n 2m2m 63C HC H3C HC H （烯烴） （環(huán)烷） （烷烴） （芳烴） n2nn2nn2n 2n2n 62C H2C H3C HC H （

9、烯烴） （烯烴） （烷烴） （芳烴） p 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)烯烴參與，生成富氫飽和烴及缺氫產(chǎn)物烯烴烯烴烷烴二烯烴烯烴焦炭前身物烷烴焦炭4）烯）烯 烴烴p 芳構(gòu)化反應(yīng)通過連續(xù)脫氫，環(huán)化生成芳烴CH2CHCH2CH2CH2RCH2RH2原料原料 中間物中間物 產(chǎn)物產(chǎn)物烷烴烷烴&異構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴 烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴 烯烴烯烴芳香烴芳香烴各種烴類催化裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖各種烴類催化裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖辛烷值大小順序：辛烷值大小順序：芳烴、異構(gòu)烯烴芳烴、異構(gòu)烯烴 異構(gòu)烷烴、烯烴異構(gòu)烷烴、烯烴 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 正構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴反應(yīng)類型特征裂化反應(yīng)最主要、最重要的反應(yīng)最主要、最重要的反應(yīng)，F(xiàn)CCFCC由此得名由此得名氫

10、轉(zhuǎn)移反應(yīng)特征反應(yīng)特征反應(yīng)，速度不快，低，速度不快，低T有利。其有利。其果是使產(chǎn)物部分烯烴飽和，果是使產(chǎn)物部分烯烴飽和，是是FCC產(chǎn)產(chǎn)品飽和度較高的根本原因品飽和度較高的根本原因異構(gòu)化反應(yīng)速度快，速度快，汽油汽油 ON 的提高主要靠裂化的提高主要靠裂化和異構(gòu)化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)反應(yīng)能力較弱反應(yīng)能力較弱1）什么是正碳離子？）什么是正碳離子？2）正碳離子的形成）正碳離子的形成3）正碳離子的反應(yīng)過程）正碳離子的反應(yīng)過程4）催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)）催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)烴類的催化裂化反應(yīng)遵循烴類的催化裂化反應(yīng)遵循正碳離子正碳離子反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理對(duì)比：自由基機(jī)理2、烴類催化裂化反應(yīng)機(jī)理、烴類催化裂化反應(yīng)機(jī)

11、理缺少一對(duì)價(jià)電子的碳所形成的烴離子，如：RCH2 +CnH2n + H+CnH2n+1 +來源：一個(gè)烯烴分子獲得一個(gè)氫離子而生成，如： 正碳離子的穩(wěn)定性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?叔正碳離子仲正碳離子伯正碳離子1）什么是正碳離子？）什么是正碳離子？（1）烯烴與質(zhì)子酸（H+）作用 RCH=CH2 + H+RCHCH3+ （2）芳烴與質(zhì)子酸（H+）作用+ H+ （3）烷烴在非質(zhì)子酸中心脫去H-RCH2CH3 + LRCHCH3 + LH-+2）正碳離子的形成）正碳離子的形成（1）正十六烯從催化劑表面或已生成的正碳離子獲得一個(gè)H+而生成正碳離子：nC16H32 + H+C5H11CC10H21+HnC16H32

12、+ C3H7+C3H6 + C5H11CC10H21+H3）正碳離子的反應(yīng)過程）正碳離子的反應(yīng)過程（2） 大的正碳離子不穩(wěn)定，容易在位置上斷裂：（3）生成的正碳離子是伯正碳離子，不穩(wěn)定，易于變成仲正碳離子，然后又接著在位置上斷裂：CH2C8H17CH3CHC7H15CH3CHCH2 + CH2C5H11+C5H11CCH2C9H19+HC5H11CCH2 + CH2C8H17+H（5）正碳離子將H+還給催化劑，本身變成烯烴，反應(yīng)終止，例如：C3H7C3H8 + H+（4）氫或烷基轉(zhuǎn)移的異構(gòu)化反應(yīng)，是催化裂化特有反應(yīng)：CH2C5H11CH3CHC4H9CH3CC3H7+CH3+此外，對(duì)帶有烷基側(cè)

13、鏈的芳烴反應(yīng)歷程可以描述成：斷裂的位置在烷基側(cè)鏈與苯核連接的C-C鍵上 CH2CH2CH2CH3 CH2CH2CH2CH3+CH3CHCH2CH3+ H+CH3C CH3CH3+CH3C CH2CH3 （1）正碳離子分解時(shí)不生成比C3、C4更小的正碳離子，因此裂化氣中含C1、C2少， C3、C4 多； （2）伯、仲正碳離子趨向于轉(zhuǎn)化成叔正碳離子，因此裂化產(chǎn)物中含異構(gòu)烴多 催化裂化汽油辛烷值較高； （3）具有叔碳離子的烴分子易于生成正碳離子，因此異構(gòu)烷烴或烯烴、環(huán)烷烴和帶側(cè)鏈的芳烴的反應(yīng)速率高。 （4）正碳離子反應(yīng)通過催化劑供H+，而不像熱反應(yīng)通過自由基進(jìn)行反應(yīng)，大大降低了活化能，提高了反應(yīng)速率

14、。 等等4）催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)）催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)FCC反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別催化裂化催化裂化熱裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)1異構(gòu)烷烴反應(yīng)速度比正構(gòu)異構(gòu)烷烴反應(yīng)速度比正構(gòu)烷快很多；烷快很多；2產(chǎn)物中異構(gòu)物多；產(chǎn)物中異構(gòu)物多；3產(chǎn)物中產(chǎn)物中-烯烴少；烯烴少；4氣體產(chǎn)物以氣體產(chǎn)物以C3，C4為主。為主。1異構(gòu)烷烴比正構(gòu)烷烴快的異構(gòu)烷烴比正構(gòu)烷烴快的不多；不多；2產(chǎn)物中異構(gòu)物少；產(chǎn)物中異構(gòu)物少；3產(chǎn)物中產(chǎn)物中-烯烴多；烯烴多；4氣體產(chǎn)物以氣體產(chǎn)物以C1，C2為主。為主。烷 烴催化裂化催化裂化熱裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度比烷烴快若干反

15、應(yīng)速度比烷烴快若干數(shù)量級(jí)；數(shù)量級(jí)；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)顯著，產(chǎn)物氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)顯著，產(chǎn)物中烯烴尤其是二烯烴較少；中烯烴尤其是二烯烴較少；1反應(yīng)速度與烷烴接近；反應(yīng)速度與烷烴接近；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)幾乎沒有，產(chǎn)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)幾乎沒有，產(chǎn)物中烯烴與二烯烴多。物中烯烴與二烯烴多。烯 烴認(rèn)識(shí)FCC反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別催化裂化催化裂化熱裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度與異構(gòu)烷烴相近；反應(yīng)速度與異構(gòu)烷烴相近；2氫轉(zhuǎn)移顯著，生成相當(dāng)數(shù)氫轉(zhuǎn)移顯著，生成相當(dāng)數(shù)量的芳烴。量的芳烴。1反應(yīng)速度比正構(gòu)烷烴慢；反應(yīng)速度比正構(gòu)烷烴慢；2氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)不顯著。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)不顯著。環(huán)烷烴認(rèn)識(shí)FCC反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別

16、認(rèn)識(shí)FCC反應(yīng)與熱裂化反應(yīng)的區(qū)別催化裂化催化裂化熱裂化熱裂化正碳離子反應(yīng)正碳離子反應(yīng)自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)1反應(yīng)速度與烯烴相近。反應(yīng)速度與烯烴相近。2在烷基側(cè)鏈與苯環(huán)連接處斷在烷基側(cè)鏈與苯環(huán)連接處斷裂（即脫烷基）裂（即脫烷基）1反應(yīng)速度比烷烴慢；反應(yīng)速度比烷烴慢；2烷基側(cè)鏈斷裂時(shí)，苯環(huán)上烷基側(cè)鏈斷裂時(shí)，苯環(huán)上留有留有1-2個(gè)碳的短側(cè)鏈。個(gè)碳的短側(cè)鏈。 帶烷基側(cè)鏈（C3）的芳烴 沉降器沉降器主風(fēng)主風(fēng)再再生生斜斜管管提提升升管管反反應(yīng)應(yīng)器器汽汽提提段段再再生生器器煙氣煙氣待待生生斜斜管管反應(yīng)油氣反應(yīng)油氣水蒸氣水蒸氣原料油原料油 擴(kuò)散到內(nèi)孔原料從主氣流擴(kuò)散到催化劑表面催化劑表面吸附發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑

17、表面脫附產(chǎn)物從內(nèi)孔擴(kuò)散出產(chǎn)物擴(kuò)散到主氣流中原料油氣反應(yīng)產(chǎn)物烴類在催化劑表面上的吸附能力：稠環(huán)環(huán)烷烴烯烴單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴環(huán)烷烴烷烴烴類在催化劑表面上的反應(yīng)速度：烯烴大分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴異構(gòu)烷烴及環(huán)烷烴正構(gòu)烷烴對(duì)生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？反應(yīng)特征一：反應(yīng)特征一：各類烴之間存在著競爭吸附和反應(yīng)的阻滯作用。各類烴之間存在著競爭吸附和反應(yīng)的阻滯作用。一一段段提提升升管管二段提升管二段提升管燒燒焦焦罐罐再再生生器器沉沉降降器器新鮮料新鮮料循環(huán)油循環(huán)油雙提升管催化裂化技術(shù)雙提升管催化裂化技術(shù)20112011年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)反應(yīng)特征二：反應(yīng)特征二：復(fù)雜的平行順序反應(yīng)。復(fù)雜

18、的平行順序反應(yīng)。對(duì)生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？餾分油汽油氣體焦炭提升管反應(yīng)終止（控制）技術(shù)提升管反應(yīng)終止（控制）技術(shù)0102030405030405060708090100輕質(zhì)油收率，w t提升管反應(yīng)器高度，m勝利油田石化總廠60萬噸/年重油催化裂化裝置應(yīng)用情況020406080100120556065707580wt多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化技術(shù)多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化技術(shù)20062006年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)再生催化劑再生催化劑第一反應(yīng)區(qū)原料原料冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)第二反應(yīng)區(qū)第二反應(yīng)區(qū)：溫度適中，長反應(yīng)時(shí)間，低重時(shí)空速第一反應(yīng)區(qū)：高溫，短接觸時(shí)間，大劑油比許友好v 渣油芳香分中含有較

19、多的多環(huán)芳烴和稠環(huán)芳烴。 我國渣油的特點(diǎn)：膠質(zhì)含量高（50%），瀝青質(zhì)含量低。v VR沸點(diǎn)很高，在FCC提升管處與催化劑接觸時(shí)不會(huì)全部汽化。所以是一個(gè)氣-液-固三相催化反應(yīng)。v 采用不同孔徑的分子篩催化劑進(jìn)行渣油的FCC反應(yīng)。p強(qiáng)吸熱反應(yīng)分解、脫氫、環(huán)化反應(yīng)；p弱放熱反應(yīng)異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移及縮合反應(yīng)。 催化裂化反應(yīng)熱大小與原料的組成、反應(yīng)條件、轉(zhuǎn)化深度及催化劑的性能等密切相關(guān)。但是主要反應(yīng)分解反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)，且熱效應(yīng)較大，所以催化裂化反應(yīng)總體表現(xiàn)為。 p反應(yīng)熱的表示方法（1）以生成的汽油量或“汽油+氣體”（205產(chǎn)物）量為基準(zhǔn) kJ/kg( kt1 kt3，故提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速度故提高反應(yīng)溫度

20、，反應(yīng)速度增大的程度為：增大的程度為：V2V1V3。q同樣轉(zhuǎn)化率下，同樣轉(zhuǎn)化率下，溫度升高，氣體產(chǎn)率升高，汽油產(chǎn)率下溫度升高，氣體產(chǎn)率升高，汽油產(chǎn)率下降，焦炭產(chǎn)率下降降，焦炭產(chǎn)率下降。 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響p FCC原料廣泛，從餾分油到常壓重油，到減壓渣油。3）原料性質(zhì)原料原料特點(diǎn)特點(diǎn)減壓餾分油減壓餾分油焦化蠟油焦化蠟油常壓常壓重油重油減壓減壓渣油渣油 芳烴不多，易裂化，輕油收率高，芳烴不多，易裂化，輕油收率高，優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)催化料催化料芳烴較多，較難裂化，芳烴較多，較難裂化，不單獨(dú)使用不單獨(dú)使用含大量膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和稠環(huán)芳烴，重金屬、殘?zhí)考昂罅磕z質(zhì)、瀝青質(zhì)和稠環(huán)芳烴，重

21、金屬、殘?zhí)考捌渌s質(zhì)含量高，難裂化，生焦率高其它雜質(zhì)含量高，難裂化，生焦率高原料含殘?zhí)扛吆琒,N,O非烴類重金屬含量高(Ni,V等）再生負(fù)荷加大催化劑性能變壞催化劑中毒活性下降穩(wěn)定性下降選擇性變差產(chǎn)品質(zhì)量下降產(chǎn)品分布變差設(shè)備腐蝕加劇4）反應(yīng)壓力 提高反應(yīng)壓力實(shí)質(zhì)是提高油氣分壓， 目前一般控制反應(yīng)壓力為0.1-0.4Mpa。 2、FCC反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型p 關(guān)聯(lián)模型p 集總模型p 關(guān)聯(lián)模型VFFFFFFyyXFCATSWP1p 集總模型三集總動(dòng)力學(xué)模型Weekman(1968) 按餾程劃分集按餾程劃分集總，未考慮原料總，未考慮原料性質(zhì)，做催化劑性質(zhì)，做催化劑評(píng)定用評(píng)定用p 集總模型十集

22、總動(dòng)力學(xué)模型Weekman(1976)以餾程以餾程-烴族烴族-結(jié)構(gòu)族結(jié)構(gòu)族組成劃分集總，可在組成劃分集總，可在較寬范圍內(nèi)預(yù)測原料較寬范圍內(nèi)預(yù)測原料性質(zhì)性質(zhì)FCC反應(yīng)影響。反應(yīng)影響。對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化生對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化生產(chǎn)操作頗有實(shí)用價(jià)值。產(chǎn)操作頗有實(shí)用價(jià)值。p 集總模型十一集總動(dòng)力學(xué)模型翁惠新(1985)在十集總模型基礎(chǔ)上，在十集總模型基礎(chǔ)上，將重燃料油在中的芳將重燃料油在中的芳環(huán)組分分為單雙環(huán)集環(huán)組分分為單雙環(huán)集總和多環(huán)芳烴集總，總和多環(huán)芳烴集總，適應(yīng)我國煉油回?zé)挶冗m應(yīng)我國煉油回?zé)挶却蟮膰?。大的國情。翁惠新?941-）第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第三節(jié)第三節(jié) 催化裂化催化劑催化裂

23、化催化劑第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程催化劑的作用： （1）促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)器的處理能力 cat能使活化能降低，提高反應(yīng)速率，如石油餾分熱裂化反應(yīng)活化能約為210293kJ/mol，而FCC反應(yīng)活化能降至42125 kJ/mol，大大提高了反應(yīng)速率。 第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程（2）選擇性地促進(jìn)某些反應(yīng) 裂化cat不僅提高了分解、芳構(gòu)化等反應(yīng)速率，也提高了異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率，改善了產(chǎn)品性質(zhì)，如汽油的辛烷值高、安定性好。天然的活性白土（硅酸鋁）人工合成的硅酸鋁（移動(dòng)床：36mm；流化床：20100m）分子篩（結(jié)晶型硅鋁酸鹽）催化劑酸性來源：催化劑酸性來源：質(zhì)子酸質(zhì)子

24、酸與與非質(zhì)子酸非質(zhì)子酸形成的酸中心。形成的酸中心。八面沸石籠八面沸石籠或超籠或超籠Si 或或 Al方鈉石單元方鈉石單元六角棱柱籠六角棱柱籠目前工業(yè)目前工業(yè)FCCFCC催化劑主要有四種催化劑主要有四種: : q稀土（稀土（RE）金屬離子）金屬離子(如鈰、鑭、鐠等如鈰、鑭、鐠等)置換得到的稀土置換得到的稀土-Y 型分子篩型分子篩REY 型分子篩；型分子篩；q氫離子置換得到的氫離子置換得到的 H-Y 型分子篩，置換方法是先用型分子篩，置換方法是先用 NH4+ 置換置換 Na+，然后加熱除去，然后加熱除去 NH3 即剩下即剩下 H+；q兼用氫離子和稀土元素離子置換得到兼用氫離子和稀土元素離子置換得到

25、RE-H-Y 型分子篩；型分子篩；q H-Y 型分子篩經(jīng)脫鋁得到的具有更高硅鋁比的型分子篩經(jīng)脫鋁得到的具有更高硅鋁比的超穩(wěn)超穩(wěn) Y（USY）型分子篩。型分子篩。載體的作用：p 提高分子篩穩(wěn)定性；p 熱量儲(chǔ)存和傳遞，熱載體p 增強(qiáng)cat的機(jī)械強(qiáng)度；p 降低cat成本。 對(duì)重油催化裂化有重要作用！先使大分子在載體表面適度裂化，生成的較小分子再進(jìn)入分子篩繼續(xù)反應(yīng)；載體能容納易生焦的重膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，對(duì)分子篩起保護(hù)作用。1活性活性q催化劑促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的能力催化劑促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的能力q微反活性微反活性：在微型固定式流化床反應(yīng)器中放置在微型固定式流化床反應(yīng)器中放置 5.0g待待測催化劑，采用標(biāo)準(zhǔn)原料測催化劑，

26、采用標(biāo)準(zhǔn)原料( (我國規(guī)定用大港我國規(guī)定用大港 235337的輕柴油的輕柴油) )，在反應(yīng)溫度為，在反應(yīng)溫度為 460，重量空速為，重量空速為 16h-1，劑油比為劑油比為 3.2 的反應(yīng)條件下反應(yīng)的反應(yīng)條件下反應(yīng) 70s，所得反應(yīng)產(chǎn)物中，所得反應(yīng)產(chǎn)物中的的( ( 80m 40 4080 80 m m 約占約占1/21/2 202040 40 m m約占約占1/4 1/4 8080100 100 m m約占約占1/41/4 20100 100 m m 少量少量 q采用采用“磨損指數(shù)磨損指數(shù)”來評(píng)價(jià)微球催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。來評(píng)價(jià)微球催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。 以添加劑形式加入到裂化催化劑中，補(bǔ)充某些方面的

27、不足的作用。 1、辛烷值助劑 提高裂化汽油的辛烷值，中孔擇型分子篩，如ZSM-5分子篩，可以實(shí)現(xiàn)選擇性裂化。 正構(gòu)C7C13烷烴或帶一個(gè)甲基側(cè)鏈的烷烴或烯烴（辛烷值很低）C3C5烯烴（辛烷值高） 2、金屬鈍化劑 使催化劑上的有害金屬減活，從而減少其毒害作用，常用的是鈍鎳劑、鈍釩劑。 3、CO助燃劑 促進(jìn)CO氧化成CO2，減少污染排放； 回收熱量，使再生器溫度有所提高，提高燒焦速率，降低再生劑的含碳量，提高催化劑的活性和選擇性。第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第四節(jié)第四節(jié) 裂化催化劑的失活與再生裂化催化劑的失活與再生 在反應(yīng)在反應(yīng)再生過程中，裂化催化劑的再生過程中，裂化催化劑的活性活性和選

28、擇性和選擇性不斷下降，此現(xiàn)象稱為不斷下降，此現(xiàn)象稱為催化劑的失活催化劑的失活。 1水熱失活水熱失活q高溫、有水蒸氣存在，高溫、有水蒸氣存在，catcat表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，比表面表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，比表面積減小、孔容減小、分子篩的晶體結(jié)構(gòu)破壞。積減小、孔容減小、分子篩的晶體結(jié)構(gòu)破壞。 2結(jié)焦失活結(jié)焦失活qFCCFCC反應(yīng)生成的焦炭沉積在反應(yīng)生成的焦炭沉積在catcat表面上，覆蓋表面上，覆蓋catcat表面的活表面的活性中心，使性中心，使catcat活性和選擇性下降；活性和選擇性下降；q結(jié)焦失活的程度與結(jié)焦失活的程度與FCCFCC反應(yīng)的反應(yīng)的生焦速率生焦速率密切相關(guān)。密切相關(guān)。 3毒物引起的失活毒

29、物引起的失活q裂化催化劑的毒物主要是某些金屬裂化催化劑的毒物主要是某些金屬( (鐵、鎳、銅、釩等鐵、鎳、銅、釩等重金屬及鈉重金屬及鈉) )和堿性氮化物；和堿性氮化物；q重金屬在裂化催化劑上的沉積會(huì)降低催化劑的活性和選重金屬在裂化催化劑上的沉積會(huì)降低催化劑的活性和選擇性。擇性。鎳起著脫氫催鎳起著脫氫催化劑的作用化劑的作用釩會(huì)破壞分子篩釩會(huì)破壞分子篩的晶體并使催化的晶體并使催化劑的活性下降劑的活性下降焦炭產(chǎn)率上升氣體含氫量上升液體產(chǎn)率下降產(chǎn)品不飽和度增高鎳催化劑選擇性釩催化劑活性鈉催化劑穩(wěn)定性堿性氮化全物催化劑活性催化劑穩(wěn)定性 造成的危害通常離開反應(yīng)器時(shí)通常離開反應(yīng)器時(shí)cat(待生劑待生劑)上含炭

30、約上含炭約1%，對(duì)分子篩催化，對(duì)分子篩催化劑一般要求再生劑上的劑一般要求再生劑上的含炭量降到含炭量降到0.1%甚至甚至0.05%以下以下通過再生只能恢復(fù)催化劑由于結(jié)焦而喪失的活性，但不能通過再生只能恢復(fù)催化劑由于結(jié)焦而喪失的活性，但不能恢復(fù)由于結(jié)構(gòu)變化及金屬污染而引起的失活恢復(fù)由于結(jié)構(gòu)變化及金屬污染而引起的失活催化劑的再生過程催化劑的再生過程決定著整個(gè)裝置的熱平衡和生產(chǎn)能力決定著整個(gè)裝置的熱平衡和生產(chǎn)能力再生催化劑要求含炭0.5%REY型：0.2%USY型：0.05%待生催化劑含炭約1%沉降器沉降器主風(fēng)主風(fēng)再再生生斜斜管管提提升升管管反反應(yīng)應(yīng)器器汽汽提提段段再再生生器器煙氣煙氣待待生生斜斜管管

31、反應(yīng)油氣反應(yīng)油氣水蒸氣水蒸氣原料油原料油1再生反應(yīng)和再生反應(yīng)熱再生反應(yīng)和再生反應(yīng)熱OHCOCOO222焦炭q用空氣燒去焦炭的過程稱為催化劑再生用空氣燒去焦炭的過程稱為催化劑再生；q再生反應(yīng)是再生反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)相當(dāng)大強(qiáng)放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)相當(dāng)大，足以提供本裝，足以提供本裝置熱平衡所需要的熱量，還可以提供大量的剩余熱；置熱平衡所需要的熱量，還可以提供大量的剩余熱； 2.2.影響燒焦速率的主要因素影響燒焦速率的主要因素 再生溫度再生溫度 硅鋁催化劑再生溫度一般不超過硅鋁催化劑再生溫度一般不超過600，沸石分子篩再生溫沸石分子篩再生溫度在度在650650700700，使用高溫完全再生技術(shù)時(shí)，提高

32、到，使用高溫完全再生技術(shù)時(shí)，提高到720720。 氧分壓氧分壓再生壓力再生壓力 氧分壓為再生器操作壓力與再生氣中氧濃度的乘積。氧分壓為再生器操作壓力與再生氣中氧濃度的乘積。 提高氧分壓的方法：提高氧分壓的方法： a. 提高再生器壓力就可以提高氧分壓提高再生器壓力就可以提高氧分壓 b. 提高過剩氧濃度提高過剩氧濃度 提升管催化裂化的再生壓力為提升管催化裂化的再生壓力為0.240.38MPa 催化劑含碳量催化劑含碳量 催化劑的含碳量越高，燒焦速度越快，但再生的目的就催化劑的含碳量越高，燒焦速度越快，但再生的目的就是降低再生催化劑的含碳量，所以操作上不可能用提是降低再生催化劑的含碳量，所以操作上不可

33、能用提高再生劑含碳量的方法來加快燒焦速度。高再生劑含碳量的方法來加快燒焦速度。 再生器催化劑藏量再生器催化劑藏量 再生器催化劑藏量增加，則停留時(shí)間增加，燒焦程度深，再生器催化劑藏量增加，則停留時(shí)間增加，燒焦程度深，但要求再生器尺寸增大，限制了燒焦能力。但要求再生器尺寸增大，限制了燒焦能力。第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第五節(jié)第五節(jié) 流態(tài)化基本原理流態(tài)化基本原理 固定床 流化床 帶出開始 C A D A 起始流化速度 帶出速度 logu 流化床壓力損失與氣速關(guān)系 logpf B U Umfmf：起始（臨界）流化速度：起始（臨界）流化速度U Ut t： 帶出（終端）速度帶出（終端）速度顆粒

34、流化可根據(jù)氣速分成三階段：顆粒流化可根據(jù)氣速分成三階段： 固定床固定床階段，階段，uuuumfmf； 流化床流化床階段，階段，u umfmfuuuuuut t 根據(jù)根據(jù)表觀氣速表觀氣速不同，床層可以分為幾種不同的流化狀態(tài)不同，床層可以分為幾種不同的流化狀態(tài): : 固定床固定床 散式流化床散式流化床 鼓泡流化床鼓泡流化床 湍動(dòng)床湍動(dòng)床 快速床快速床 輸送床輸送床 郭慕孫（1920-2012）沉降器沉降器主風(fēng)主風(fēng)再再生生斜斜管管提提升升管管反反應(yīng)應(yīng)器器汽汽提提段段再再生生器器煙氣煙氣待待生生斜斜管管反應(yīng)油氣反應(yīng)油氣水蒸氣水蒸氣原料油原料油散式流化床散式流化床氣力輸送氣力輸送鼓泡床鼓泡床湍動(dòng)床、湍動(dòng)

35、床、快速床快速床工業(yè)裝置中，提升管工業(yè)裝置中，提升管入口線速入口線速一般采用一般采用4.54.57.5m/s7.5m/s, ,提提升管升管出口出口氣體線速增大到氣體線速增大到8 818m/s18m/s 催化劑的滑落催化劑的滑落 催化劑顆粒在提升管中是被油氣攜帶上去的，其催化劑顆粒在提升管中是被油氣攜帶上去的，其上升上升速度總是要比氣體速度低些速度總是要比氣體速度低些，這種現(xiàn)象稱為催化劑的滑落。，這種現(xiàn)象稱為催化劑的滑落。氣體線速度氣體線速度u uf f與催化劑線速度與催化劑線速度u us s之比則稱為滑落系數(shù)之比則稱為滑落系數(shù) tffsfuuuuu滑落系數(shù)FCCFCC反應(yīng)器和再生器間必須有大量

36、的反應(yīng)器和再生器間必須有大量的catcat循環(huán)，循環(huán)，catcat周期性地反應(yīng)和再生，以周期性地反應(yīng)和再生，以維持其平衡活性維持其平衡活性，還，還起到取熱和供熱的起到取熱和供熱的熱載體作用熱載體作用能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的catcat循環(huán)，是循環(huán)，是FCCFCC裝置裝置設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題 FCC裝置的裝置的cat循環(huán)為循環(huán)為密相輸送密相輸送，采用，采用斜管或立管斜管或立管輸送的輸送的沉降器沉降器主風(fēng)主風(fēng)再再生生斜斜管管提提升升管管反反應(yīng)應(yīng)器器汽汽提提段段再再生生器器煙氣煙氣待待生生斜斜管管反應(yīng)油氣反應(yīng)油氣水蒸氣水蒸氣原料油原料油第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第

37、六節(jié)第六節(jié) 催化裂化工藝過程催化裂化工藝過程三大系統(tǒng)：三大系統(tǒng)：待生斜管待生斜管再生斜管再生斜管反應(yīng)吸熱，再生放熱，反應(yīng)吸熱，再生放熱，催化劑為熱載體催化劑為熱載體；再生煙氣溫度很高，流量大，再生煙氣溫度很高，流量大，應(yīng)回收其化學(xué)能和熱能應(yīng)回收其化學(xué)能和熱能；在生產(chǎn)過程中，在生產(chǎn)過程中，catcat會(huì)有損失和失活，為了維持會(huì)有損失和失活，為了維持catcat藏量藏量和活性，需和活性，需定期補(bǔ)充或置換催化劑定期補(bǔ)充或置換催化劑；保證保證catcat在兩器間按正常流向循環(huán)以及再生器有好的在兩器間按正常流向循環(huán)以及再生器有好的流流化狀態(tài)化狀態(tài)是是FCCFCC裝置的技術(shù)關(guān)鍵。裝置的技術(shù)關(guān)鍵。2分餾系統(tǒng)

38、分餾系統(tǒng)過熱油氣過熱油氣460480 為了取走分餾塔的過剩熱量，設(shè)有塔頂循環(huán)回流、一為了取走分餾塔的過剩熱量，設(shè)有塔頂循環(huán)回流、一個(gè)至兩個(gè)中段回流以及塔底油漿循環(huán)個(gè)至兩個(gè)中段回流以及塔底油漿循環(huán)FCCFCC分餾塔特點(diǎn)：分餾塔特點(diǎn)：q進(jìn)料是帶有進(jìn)料是帶有catcat粉塵的過熱油氣，粉塵的過熱油氣，設(shè)脫過熱段設(shè)脫過熱段，利用，利用循環(huán)油漿洗粉塵和脫過熱；循環(huán)油漿洗粉塵和脫過熱；q全塔剩余熱量大全塔剩余熱量大, ,且產(chǎn)品分餾精確度要求較易滿足，且產(chǎn)品分餾精確度要求較易滿足，塔頂回流、塔頂回流、1-21-2個(gè)中段回流及油漿回流個(gè)中段回流及油漿回流；q塔頂回流采用循環(huán)回流而不用冷回流塔頂回流采用循環(huán)回流

39、而不用冷回流。 進(jìn)入分餾塔的油氣含有相當(dāng)大量的不凝氣和惰性氣體，進(jìn)入分餾塔的油氣含有相當(dāng)大量的不凝氣和惰性氣體，它們會(huì)影響塔頂冷凝冷卻器的效果；它們會(huì)影響塔頂冷凝冷卻器的效果； 冷回流增加分餾塔頂至富氣壓縮機(jī)的入口的壓力降。冷回流增加分餾塔頂至富氣壓縮機(jī)的入口的壓力降。提高提高C C4 4回收率回收率的關(guān)鍵的關(guān)鍵吸收吸收C C3 3、C C4 4和和部分部分C C2 2回收汽油組分回收汽油組分C C3 3、C C4 4、輕汽油組分輕汽油組分提高提高C C3 3回收率回收率的關(guān)鍵的關(guān)鍵3吸收穩(wěn)定系統(tǒng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)沉降器再生器提升管沉降器再生器提升管同軸式高低并列式新一代高效霧化噴嘴新一代高效霧化噴

40、嘴 反應(yīng)終止技術(shù)0102030405030405060708090100輕質(zhì)油收率，w t提升管反應(yīng)器高度，m油氣引出新型“三快”組合技術(shù)提升管出口為什么要有快速分離裝置?將油氣和催化劑迅速分離開，避免過度裂化和氫轉(zhuǎn)移等，提高目的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。導(dǎo)出大部分反應(yīng)油氣，減少沉降器內(nèi)的熱裂化和縮合反應(yīng)，降低干氣產(chǎn)率，減少沉降器內(nèi)的結(jié)焦。降低分離的催化劑夾帶的油氣。提升管上端的氣固快速分離設(shè)備。二級(jí)旋分沉降器防結(jié)焦：防焦蒸氣沉降器防結(jié)焦：防焦蒸氣高效汽提：新型汽提段結(jié)構(gòu)高效汽提：新型汽提段結(jié)構(gòu) 再生器設(shè)取熱設(shè)備再生器設(shè)取熱設(shè)備分布管再生器主要再生器主要要求要求有有： 再生劑含炭量低，一般要求再生劑含炭

41、量低，一般要求低于低于0.2%0.2%，甚至低于，甚至低于0.05%0.05%； 有有較高的燒焦強(qiáng)度較高的燒焦強(qiáng)度； 催化劑減活及磨損較少催化劑減活及磨損較少； 易于操作，能耗及投資少易于操作，能耗及投資少； 能能滿足環(huán)保要求滿足環(huán)保要求。高低并列的提升管FCC裝置南充煉廠南充煉廠FCC裝置裝置Grassroots FCC unit under construction in MexicoCold flow model of Kellogg dense phase catalyst cooler第八章第八章 催化裂化過程催化裂化過程第七節(jié)第七節(jié) 反應(yīng)一再生系統(tǒng)工藝計(jì)算反應(yīng)一再生系統(tǒng)工藝計(jì)算工藝

42、設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括以下幾部分： 再生器物料平衡，決定空氣流率和煙氣流率。 再生器燒焦計(jì)算，決定藏量。 再生器熱平衡，決定催化劑循環(huán)量。 反應(yīng)器物料平衡、熱平衡，決定原料預(yù)熱溫度。結(jié)合再生器熱平衡決定燃燒油量或取熱設(shè)施。 再生器工藝計(jì)算，包括殼體、旋風(fēng)分離器、分布管(板)、淹流管、輔助燃燒室、滑閥、稀相噴水等。 反應(yīng)器工藝計(jì)算，包括氣提段和進(jìn)料噴嘴的計(jì)算。 兩器壓力平衡，包括催化劑輸送管路。 催化劑儲(chǔ)罐及抽空器。 其他細(xì)節(jié)，如松動(dòng)點(diǎn)的布置、限流孔板的設(shè)計(jì)等。 例例82 再生器物料平衡和熱平衡計(jì)算再生器物料平衡和熱平衡計(jì)算 某提升管催化裂化裝置的某提升管催化裂化裝置的再生器再生器(單段再生單段再生)

43、主要操作條件如表主要操作條件如表813。表表8-13 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： 1、燃燒計(jì)算 (1)燒碳量及燒氫量 燒碳量=11.41030.9=10.26103(kg/h) =855(kmol/h) 燒氫量=11.41030.1=1.14 103 (kg/h) =570(kmol/h) 煙氣中CO2/CO(V)=1.5， 生成CO2的C為：8551.5/(1.5+1)=513(kmol/h)=6156(kg/h) 生成CO的C為： 855-513=342(kmol/h)=4104(kg/h) 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： (2)理論干空氣量 碳燒成CO2需要O2量=5131=

44、513(kmol/h) 碳燒成CO需要O2量=342 1/2=171(kmol/h) 氫燒成H2O需要O2量=5701/2=285(kmol/h) 則理論需要O2量=513+171+285=969(kmol/h) =31008(kg/h) 理論帶入N2量=96979/21=3645(kmol/h) =102060(kg/h) 所以理論干空氣量=969+3645=4614(kmol/h) =133068(kg/h) 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： (3)實(shí)際干空氣量 煙氣中過剩氧的體積分?jǐn)?shù)為0.5，所以 解此方程，得過剩氧量O2(過)=23.0(kmol/h)=736(kg/h) 過剩氮量=

45、23.179/21=87(kmol/h)=2436(kg/h) 所以實(shí)際干空氣量=4614+23.0+87=4724(kmol/h) =136240(kg/h)（過）（過）（過）（過）（過）（理）（過）2222222221793645342513%5 . 0OOOONNCOCOO 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： (4)需濕空氣量(主風(fēng)量) 煙氣中過剩氧的體積分?jǐn)?shù)為0.5% 大氣溫度25，相對(duì)濕度50%，查空氣濕焓圖，得空氣的濕焓量為0.010kg(水氣)/kg(干空氣)。所以：空氣中的水汽量= 1362400.010=1362(kg/h)=76.0(kmol/h) 濕空氣量=4724+76

46、.0=4800(kmol/h) =480022.4=107.5103(m3/h)=1792(m3/min)此即正常操作時(shí)的主風(fēng)量。 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： (5)主風(fēng)單耗333107.5 109.43(m / kg)11.4 10濕空氣量燒焦炭量 (6)干煙氣量 將以上計(jì)算已知干煙氣中的各組分的量相加，即得總干煙氣量 總干煙氣量=CO2+CO+O2+N2 =513+342+23.0+(3645+87)=4610(kmol/h) 按各組分的相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算各組分的質(zhì)量流率，然后相加即得總干煙氣的質(zhì)量流率為137380kg/h。表8-14 濕煙氣量及煙氣組成組分流量相對(duì)分子質(zhì)量組成(摩

47、爾分?jǐn)?shù))，%Kmol/hKg/h干煙氣濕煙氣CO2513225724411.19.58CO3429576287.46.39O223736320.50.43N237321044962881.069.68總干煙氣461013738029.810.0生成水汽570102601813.92主風(fēng)代入水汽761362待生劑帶入水汽72.21300吹掃、松動(dòng)蒸氣27.8500總濕煙氣5353150802100.0 再生器的物料平衡再生器的物料平衡： (8)煙風(fēng)比 濕煙氣量/主風(fēng)量(體)=5353/4800=1.12 再生器的熱量平衡再生器的熱量平衡： (1)燒焦放熱 生成CO2放熱=615633873=20

48、852103(kJ/h) 生成CO放熱=410410258=4210103(kJ/h) 生成H2O放熱=1140119890=13667103(kJ/h) 合計(jì)放熱=38729103(kJ/h) 再生器的熱量平衡再生器的熱量平衡： (2)焦炭脫附熱 按目前工業(yè)上仍采用的經(jīng)驗(yàn)方法計(jì)算，有 焦炭脫附熱=3872910411.5=4454104(kJ/h) (3)主風(fēng)由140升溫至650需熱 干空氣升溫需熱=1362401.09 (650-140) =7574104(kJ/h) 式中1.09是空氣的平均比熱，kJ/(kg)。 水汽升溫需熱=13622.07(650-140)=144104(kJ/h)

49、 式中2.07是水汽的平均比熱，kJ/(kg)。 再生器的熱量平衡再生器的熱量平衡： (4)焦炭升溫需熱 假定焦炭的比熱與催化劑的相同，取1.097kJ/(kg)，則有 焦炭升溫需熱=11.41031.097(650-470) =225104(kJ/h) (5)待生劑帶入水汽需熱 13002.16 (650-470)=51104(kJ/h) 式中2.16是水氣的平均比熱，(kJ/h)。 再生器的熱量平衡再生器的熱量平衡： (6)吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫需熱 500 (3816-2780)=52104 (kJ/h) 式中括弧內(nèi)的數(shù)值分別是1MPa(表)飽和蒸氣和0.142MPa(表)、650過熱蒸氣的

50、熱焓。 (7)散熱損失 582燒碳量(kg/h)=58210260=597104 (kJ/h) 再生器的熱量平衡再生器的熱量平衡： (8)給催化劑的凈熱量 =焦炭燃燒熱-第(2)項(xiàng)至第(7)項(xiàng)之和 =38729104-(4454+7574+144+225+51+52+597)104 =25632104(kJ/h) (9)計(jì)算催化劑循環(huán)量G 25632104=G1031.097(650-470) 所以 G=1298(t/h)入方，入方，104kJ/h出方，出方，104kJ/h燒焦放熱38729焦炭脫附熱4454主風(fēng)升溫7718焦炭升溫225帶入水汽升溫103散熱損失597加熱循環(huán)催化劑25632

51、合計(jì)38729合計(jì)38729表8-15 再生器熱平衡表8-16 再生器物料平衡入方，入方，104kJ/h出方，出方，104kJ/h干空氣136240干煙氣137380水汽主風(fēng)帶入1362水汽生成水汽10260待生劑帶入1300帶入水汽3162松動(dòng)、吹掃500合計(jì)13422合計(jì)3162循環(huán)催化劑1298103焦炭11400循環(huán)催化劑1298103合計(jì)1448.802103合計(jì)1448.802103 例例83 提升管反應(yīng)器的工藝計(jì)算提升管反應(yīng)器的工藝計(jì)算 1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表表8-17表表8-18表表8-19 2提升管長度和直徑計(jì)算 (1)物料平衡表表8-20表表8-21 (2)提升管進(jìn)料處的壓力、溫度 壓力：沉降器頂部的壓力為177kPa(表)。設(shè)進(jìn)油處至沉降器頂部的總壓降為19.6kPa， 則提升管內(nèi)進(jìn)油處的壓力為177+19.6=196.6(kPa)(表) 溫度：加熱爐出口溫度為350，壓力約0.4MPa，此時(shí)原料油處于液相狀態(tài)。經(jīng)霧化進(jìn)入提升管與640的再生劑接觸，立即完全汽化。原料油與高溫催化劑接觸后的溫度可由圖843的熱平衡