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1、 反应再生系统工艺计算石油大学卢春喜1998年 5月 目录一、 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-10二、 提升管反应器的设计-121、 基础数据-122、 提升管直径和长度计算-13三、 再生器的工艺计算-20四、 旋风分离器系统的压力平衡-24五、 旋风分离器工艺计算-26六、 两器压力平衡 -33七、 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，催化裂化的工艺设计计算就是综合运用这些基本原理和经验。诚然，要具体设计一个催化裂化装置仅靠这些
2、知识是很不够的，还必须参阅更多的资料，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。还有一点必须强调的是，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认识，因此在工艺设计中常常是依靠经验而不是理论计算。即使有些设计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。在工艺设计计算之前，首先要根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。第二步是参考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设计计算主要包
3、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）再生器设备工艺设计计算，包括壳体、旋风分离器、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）反应器设备工艺设计计算，包括汽提段和进料喷嘴的设计计算。 （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：一、 再生器物料平衡和热平衡计算某提升管
4、裂化装置的再生器主要操作条件如表21 表21再生器主要操作条件再生器顶部压力， 巴（表） 1.42再生温度， 650烟气组成， %（体）O2 0.5CO2/CO 1.5焦碳组成， H/C（重） 10/90再生剂含碳， % （重） 0.3主风入再生器温度， 140待生剂温度， 470大气温度， 25大气压力， 大气压 1.0空气相对湿度， % 50烧焦炭量, 吨/时 11.4再生器物料平衡和热平衡计算如下:1、 燃烧计算（1）烧碳量及烧氢量 由 烧焦量=11.4103公斤/时， 焦碳中 H/C=10/90 故 烧碳量=11.41030.9=10.26103 kg/h=855 千摩/时 烧氢量=1
5、1.41030.1=1.14103 kg/h =570 千摩/时 烟气中 CO2/ CO (体)=1.5 生成CO2的C为： 8551.5/(1.5+1)=513 千摩/时=6156 kg/h 生成CO的C为： 855513=342 千摩/时=4104 kg/h（2）理论干空气量 碳烧成C O2需要O2量=5131=513 千摩/时 碳烧成C O需要O2量=3421/2=171 千摩/时 氢烧成H2 O需要O2量=5701/2=285 千摩/时 理论需氧气量=513+171+285=969 千摩/时=31000 kg/h 理论需2量=969（79/21）=3650 千摩/时=102200 kg
6、/h 所以理论上干空气量=969+3650=4619 千摩/时 或 31000+102200=133200 kg/h（3）实际上干空气量 烟气中过剩氧为 0.5（），即0.5(ol) 所以： 0.5= O2（过）/ C O2+ C O +2（理）+2（过）+ O2（过） = O 2（过）/ 513+ 342 +3650+ O 2（过）（79/21）+ O2（过） 解得： 过剩氧量 O 2（过）=23.1 千摩/时=740 kg/h 过剩氮量 2（过）=23.1(79/21)=87千摩/时=2440 kg/h 实际干空气量=4610+23.1+87=4729.1千摩/时 或=136380 kg/
7、h（4）需湿空气量（主风量） 大气温度25，相对湿度50%，查空气湿焓图（“图表集”图7617）得。 空气的湿含量=0.010 kg水汽/公斤干空气量 所以空气的水汽量=1363800.010=1364 kg/h=75.9 kmol/h 湿空气量=4729.1+75.9=4805 kmol/h 或=480522.4=1.076105 3/h=1795 3/in 此即正常操作时的主风用量。 （5）主风单耗 即 湿空气量/烧焦量=1.076105/(11.4103)=9.44 m3/kg(焦) (6) 干烟气量 由以上计算已知干烟气中各组分的量如下： CO2 513 kmol/h 22570 kg
8、/h CO 342 kmol/h 9570 kg/h O2（过剩） 23.1 kmol/h 740 kg/h 2 (理论+过剩) 3737 kmol/h 104640 kg/h 总干烟气量=4615.1 kmol/h 或 137520 kg/h (7) 湿烟气量及烟气组成 见表22 表22 组分 流量 分子量 组成 (mol) % kmol/h kg/h干烟气湿烟气CO2513225704411.19.62CO3429570287.46.45O223.1740320.50.42237.371046402881.069.57总干烟气4615.113752029.8100.0生成水汽5701026
9、01813.93待生剂带入水汽72.21300主风带入水汽75.91364吹扫、松动蒸汽27.8500总湿烟气5361150944100.0 按每吨催化剂带入1kg水汽及设催化剂循环量为1300吨/时计算 粗估算值 2.再生器热平衡 （1）烧焦放热（按ESSO法计算） 生成CO2放热 615633873 千焦/公斤碳=2085104 千焦/时 生成CO放热 410410258=4210104 千焦/时 生成H2O放热 1140119890=13667104 千焦/时 合计 38729104 千焦/时 再生条件下C、H2燃烧反应热如下：C + O2 CO2 33873 千焦/公斤碳 C + 1/2O2 CO 10258 千焦/公斤碳 H2 + 1/2O2 H2O 119890千焦/公斤氢 （2）焦碳脱附热 脱附热=3872910411.5%=44.54 104 千焦/时 (3) 主风由140升温至650需热 干空气升温需热=1363801.09(650-140)=7.581 104 千焦/时
