《催化裂化装置物料平衡与热量平衡计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《催化裂化装置物料平衡与热量平衡计算（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、前前 言言 催化裂化过程是石油二次加工的重要过程之一 监测一个催化裂化装置 唯一正确的 方法就是定期考察装置的物料平衡和热平衡 通过经常收集和研究装置运行的物料平衡和热 平衡 才能更好地了解和理解装置运行的历史和现状 予期其未来 并为优化装置操作奠定 基础 理解催化裂化装置的操作 也需要深入了解装置的热平衡 进料质量 操作条件 催 化剂和设备状况的任何变化 都将影响装置的物料平衡及热平衡 热平衡也是预测合评价装 置变化的一个重要工具 这些变化将影响催化裂化产品的数量和质量 要想深入了解和理解装置运行的物料平衡和热平衡 首先就必须正确做好物料平衡和热 平衡计算 为此目的 本文首先介绍了催化裂化物
2、料平衡和热平衡的计算方法 物料计量物料计量是做好物料平衡的基础 本文所采用的基本方法是 1 油品 1 1 油罐检尺 输油体积计量 国家标准 GB T 1884 石油和液体石油产品密度测定法 密度计法 国家标准 GB T 1885 1998 石油计量表 等效采用国际标准 ISO 91 2 1991 1 2 流量计计量 2 液化石油气 2 1 球罐计量 中华人民共和国石油化工行业标准 SH T 0221 92 液化石油气密度或相对密度测定 法 压力密度计法 本标准等效采用国际标准 ISO 3993 1984 中华人民共和国石油化工行业标准 SH T 0230 92 液化石油气组成测定法 色谱 法
3、用混合油品密度公式求液化石油气 20 密度 3 焦碳计量 用主风实际条件校正主风流量计表 用奥氏分析仪 气相色谱仪或在线分析仪 测再生烟气中的 CO2 CO 及 O2 公式计算 4 干气 富气 用实际条件校正干气 富气流量计表 公式计算 干气 富气组成测定法 色谱法 用石油化工科学研究院分析方法 热平衡热平衡 1 方法一 不考虑焦碳吸附热 脱附热 2 方法二 反应 再生过程中存在焦碳吸附热和脱附热 参考文献参考文献 1 石油化工工艺计算图表 P113 烃加工出版社 1985 12 2 梁文杰 石油化学 P100 P477 石油大学出版社 1995 3 第一节第一节 计计 量量 1 1 油品计量
4、油品计量 油品计量一般有二种方法 油罐检尺 输油体积法和在线流量计测定法 1 1 1 1 油罐检尺 输油体积输油体积法 油罐检尺法是炼厂中应用最广泛 计量也较为准确的方法之一 在通过油罐检尺 输 油体积而对油量进行计量时 应根据国家标准 GB T 1885 1998 计算 该标准等效采用国际 标准 ISO 91 2 1991 石油计量表 第二部分 以 20 为准标温度的表 的技术内容 代替 GB T 1885 83 91 计算结果与 ISO 91 2 1991 致 该标准与 GB T 1885 83 91 相比 基础数据取样广泛 石油计量表按原油 产品和润滑油分类建立 现已为世界大多数 国家采
5、用 在石油贸易中更具通用性 催化裂化所用原料 除原油外 及产品均应使用石油 计量表 产品部分 石油计量所采用的密度计为玻璃密度计 GB T 1885 1998 石油计 量表 产品部分的简要说明及使用方法如下 1 1 1 石油计量表的组成 标准密度表 表 59A 表 59B 表 59D 体积修正系数表 表 60A 表 60B 表 60D 其他石油计量表 表 E1 表 E2 表 E3 表 E4 1 1 2 表 59B 产品标准密度表和表 60B 产品体积修正系数表是 GB T 1885 1998 石油计量表 的组成部分 由于表格部分篇幅太长 因此按国际上的习惯作法 将其 单独编辑出版 以便用户按需
6、要进行选择和使用 1 1 3 表 59B 用于润滑油以外的石油产品 由已知试验温度下的视密度 密度计读数 查取标准密度 20 温度下的密度 表 60B 用于润滑油以外的石油产品 由标准密度和计 量温度查取由计量温度下体积修正到标准体积 20 温度下体积 的体积修正系数 VCF20 1 1 4 编表常数 密度计玻璃膨胀系数为 25 10 6 1 热膨胀系数与 ISO 91 2 等同 1 1 5 编表范围 密度 kg m 3 653 778 778 824 824 1075 温度 18 95 18 125 18 150 1 1 5 关于产品计量 产品按空气中的质量计算数量 当在非标准温度下使用石油
7、密度计测得产品的视密度时 应该用表 59B 查取该产品的标 准密度 20 在计算产品数量时 产品在计量温度下的体积 通常要换算成标准体积 产品的标准体 积 V20 用计量温度下的体积 Vt 乘以计量温度下的体积修正到标准体积的体积修正系数 VCF20 获得 见公式 1 而体积修正系数是用标准密度和计量温度查表 60B 获得的 V20 Vt VCF20 1 计算产品在空气中的质量 商业质量 时 应进行空气浮力修正 将标准密度 kg m 3 减去空气浮力修正值 1 1kg m 3 再乘以标准体积 就得到产品质量 m 见公式 2 m V20 20 1 1 2 在对油罐进行计量时 除应采用 GB T
8、1885 1998 外 还应注意以下几点 为了获取较正确的油罐中油品温度及油品密度 应对油罐上 中 下分别取样 等量混 合后 测其温度 视密度及测密度时的温度 视密度是在非标准温度下获得的玻璃石油密度计读数 根据国家质检部门的要求 定期由油罐检测部门检测油罐大小 1 2 流量计测量法流量计测量法 有些物料量不能用油罐检尺法 只能依靠流量计计量 例如 为了节约能量 常常采用 常压渣油 减压渣油等热进料 在这种情况下 只能用流量计计量 流量计有多种 采用孔 板的差压式流量计 靶式流量计 椭圆齿轮流量计 涡轮流量计等 其表示的数值均为瞬时 流量 即单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小 常以体积流
9、量 m 3 h 或质量流量 t h 表示 以差压式流量计为例 用其测定的液体体积流量可用下式表示 式中 V 液体体积流量 m 3 h P 孔板前后压差 Pa mmH2O 柱或 mmHg 柱 实 操作条件下液体的密度 K 常数 与孔板大小 形状等有关 用差压式流量计测定的液体质量流量可表示为 式中 G 液体质量流量 t h 在实际使用时 仪表人员会根据设计条件 设计孔板大小 设计液体密度等 给出仪表 指示流量表 供操作人员使用 但是 在生产过程中 由于液体的实际密度和设计时所选用 的密度 液体的性质及液体通过节流装置时的温度 不同 因此 实际流量与仪表指示流量 值会有差别 需进行校正 校正方法如
10、下 1 校正公式 式中 V实 G实 实 分别为操作条件下体积流量 m 3 h 质量流量 t h 和液体 密度 kg m 3 V表读数 G表读数 设 分别为设计条件下的体积流量 m 3 h 质量流量 t h 和液 体密度 kg m 3 2 操作条件下液体密度的计算 在不是很高的压力下 例如催化裂化物流计量的条件 压力对液体密度的影响很小 一般可以忽略不计 但温度对其影响则很大 必须予以校正 一般可以测得实际液体在 20 实 P KV PKG 实 表读数 设 实 实 GG 表读数 实 设 实 VV 时的密度 将其校正到操作温度下液体密度的方法有三种 2 1 使用 GB T 1885 1998 石油
11、计量表 查出操作温度下的油品密度 2 2 查图法 由图可以通过液体的比重和操作温度 查出液体在操作温度下的比重 石 油化工工业计算图表 P129 由图可以看出 油品比重与温度的关系不是直线关系 因此 当温度与 20 差别较大时 应使用图表 2 3 公式法 该公式适用于 50 以下 式中 t 为操作温度 d4 t 为操作温度 t 时液体密度与 4 时水的密度之比 r可由表查得 椭圆齿轮流量计适用于测量高粘度的液体 但被测介质中不能含有固体颗粒 更不能夹 杂有机械杂质 否则会引起齿轮磨损以至损坏 靶式流量计适用于测量含有固体颗粒易于结晶的液体流量 当液体流量较小或液体粘度 较大时 仍有较高的测量精
12、度 上述流量计的校正方法均与差压式流量计相同 在操作过程中 流量计的孔板 靶 齿轮等均会因磨损 冲刷等发生变化 同时 设计密度 与操作密度相差较远时 都会造成设计表读数出现偏差 因此 应定期校验流量计 调整设 计密度 给出校验后的设计表读数 2 2 液化石油气 液态烃 计量液化石油气 液态烃 计量 液化石油气计量目前尚无国家标准 一般用球罐检尺或流量计计量 当使用球罐计量时 先求得在球罐温度下的体积 用求得的体积 乘以球罐温度下的液化石油气密度 即为液化 石油气量 液化石油气液态下密度的测量 可按照 SH T 0221 92 液化石油气密度或相对密度测 定法 压力密度计法 在压力下测得 如无条
13、件 可采用计算方法求得 普遍采用此方法 2 1 液化石油气组成用 SH T 0221 92 液化石油气组成测定法 色谱法 测定 2 2 液化石油气 20 密度计算 属性相近的液体和油品 其混合物比重可按加和法则计算 液化石油气中各组分属性相 近 可按式 1 或式 2 计算液化气比重和密度 20 20 44 trdd t 1 1 n i vidim Xd 式中 dm 混合物比重 di i 组分比重 Xvi i 组分体积分率 混合物液体密度可按 2 式计算 式中 m 混合物密度 Kg m 3 i i 组分液体密度 Kg m 3 Xmi i 组分重量分率 注意注意液化石油气组成分析是根据国家标准进行
14、的 测定时将液化石油气样品全部气化 在气相色谱仪 GC 上测定其组成 其组成分析以体 表示时 是指液化石油气样品全部气 化后 各组分所占的体积百与数 其组成分析以重 表示时 则不论液化石油气是液相还是 气相 是指液化石油气样品各组分所占的重量百分数 因此 在计算液化石油气液相密度时 应使用 2 式 如果组成分析数据以体积百分数表示时 应先将体积百分数变为重量百分 数 再按 2 式计算 液态条件下液化石油气各组分的密度见表 2 3 球罐温度下液化石油气密度的求取 当液化石油气球罐温度不是 20 时 应使用 SH T 0221 92 中的附录 B 中的表 B2 利 用液化石油气 20 密度 20
15、和球罐温度 25 到 50 求出球罐温度下液化石化油气密 度 t 2 4 液化石化油气重量 G 的求取 G Vt t 式中 G 液化石油气重量 Vt 液化石油气在 t 下的体积 M 3 t 液化石油气在 t 下的密度 Kg M 3 2 5 用差压式流量计计量液化气时 其体积或质量校正公式同油品流量计 3 3 干气计量干气计量 在催化裂化过程中 由于催化剂从反应器循环到再生器 又从再生器循环到反应器 在此循 环过程中 会将再生器中的烟气携带到反应器 混合到反应产物中 最终进入干气里 因此 2 1 1 n i i mi m x 在干气计量时 应先求出混合干气量 再减去烟气量 烟气量包括干气中的全部
16、非烃 即 N2 O2 CO2 及 CO 等 3 1 混合干气体积流量校正 混合干气一般用差压流量计计量 其节流装置多为孔板 由于混合干气是可以被压缩的 因 此 混合干气的体积流量应按下式校正 式中 P实 T实 实 分别为实际条件下混合干气绝对压力 MPa 温度 K 密度 P设 T设 设 分别为设计条件下混合干气绝对压力 MPa 温度 K 密度 V实 V表读数 分别为实际条件及设计条件下混合干气的体积流量 以标准状态为 基础 m 3 h 3 2 混合干气在标准状态 0 0 1013MPa 下的密度计算 混合干气在标准状态下的密度 是利用混合干气的组成分析 体 进行计算求得的 混 合干气的组成 是根据石油科学研究院分析方法在气相色谱仪 GC 上分析得到的 其中包 括精确的 H2分析 式中 h为混合干气在标准状态下的密度 Vi为混合干气 i 组分所占的体 Mi为混合干气 i 组分的分子量 n 为混合干气的组分总数 3 3 混合干气的质量流量 G混 V实 h Kg h 3 4 干气的质量流量 干气的质量等于混合干气质量减去混合干气中非烃质量流量 式中Gft 为混合干气中非烃的质量流量 Kg h
