年加工60万吨重油催化裂化装置生产工艺课程设计

年加工60万吨重油催化裂化装置生产工艺设计

（反应－再生系统）

一．工艺流程概述

1.反应部分工艺流程

以往设计采用新鲜原料与回炼油混合进料，本设计采用分段进料，将新鲜原料用途回炼油分开。

提升管底部设有预提升蒸汽和提升蒸汽（或干气）。从再吸收塔来的部分脱前干气经流控阀和提升管底部的莲蓬式分布器进入提升管，与预提升蒸汽等作提升介质，将从再生器来的约640—700℃的再生催化剂提升到进料位置。

提升管反应器进料有下而上依次是新鲜原料、回炼油、回炼油浆、急冷（含硫污水或除盐水）、和急冷油（可以是粗汽油、轻柴油）进料喷嘴。

新鲜原料和回炼油分为几路，每路设有流量控制阀，每路在分两支，每支路又加流量指示，以保证各路进料流量均匀，然后经过相应的进料喷嘴进入提升管反应器。

从油浆泵来的约350℃的部分油浆经流控阀和油浆进料喷嘴进入提升管，其雾化蒸汽上设有限流孔板。除盐水或分馏含硫污水泵来的部分含硫污水经流控阀雾化进入提升管。从分馏部分来的急冷油经流控阀和急冷油喷嘴、经雾化蒸汽后进入提升管。

根据原料性质和产品质量、产品分布要求，用再生单动滑阀自动控制提升管（或聚气室）出口温度约480～510℃

从沉降器顶旋风分离器和提升管出口快速分离器分离下来的催化剂进入提升管，与汽提蒸汽逆流接触，置换出的催化剂颗粒间孔隙内油气汇合进入沉降器顶旋风分离器。

沉降器汽提段料位由待生单动滑阀自动控制。根据生产要求，用流控阀控制汽提蒸汽流量。

重油催化裂化装置多使用金属钝化剂。金属钝化剂用量由计量泵从储罐中抽出，根据原料性质和平衡催化剂污染情况，按一定比例与新鲜原料混合后进入提升管反应器。采用非水溶性金属钝化剂，还需打入一定量的柴油，以提高注入管线的线速度，防止管线堵塞。

2.再生部分工艺流程

来自沉降器汽提段的待生催化剂经待生催化剂分布器进入再生器床层，与贫氧主风逆流接触，烧掉催化剂上的大部分氢和碳，然后与从主风分布管来的主风接触，烧焦后的再生催化剂经再生器底部的淹流管排出再生器。

夹带催化剂的再生烟气上升穿过催化剂床层进入设在稀相段两级多组旋风分离器，绝大部分催化剂分离下来返回催化剂床层。分离后的烟气经聚气室排进再生烟道，经蒸汽过热器温度降到700℃以下，在经第三级旋风分离器（三旋），将烟气含尘量250mg/m3以下，大部分烟气进入烟气轮机（烟机）发电或带动主风机运转。烟机出口烟气与其旁路烟气汇合，经过余热锅炉，温度降到180℃后排入大气

二．设计基础数据

1.原料油物性

2.催化剂物化性质

3.助剂及相关功用

三．再生器物料平衡和热平衡计算

再生器主要操作数据

1.燃烧计算

（1）烧炭量及烧氢量

烧碳量=4.5×103×0.9=4.05×103kg/h=337.5kmol/h

烧氢量=4.5×103×0.1=0.45×103kg/h=225kmol/h 因烟气中CO2/CO(体)=1.5，所以生成CO2的C为：

生成的CO中C为337.5－202.5=135kmol/h=1620kg/h

（2）理论干空气量

碳烧成CO2需O2量=202.5×1=202.5kmol/h

碳烧成CO需O2量=135×1/2=67.5kmol/h

氢烧成H2O需O2量=225×1/2=112.5kmol/h

则理论需O2量=202.5+67.5+112.5=382.5kmol/h=12240kg/h

理论带入N2量=382.5×79/21=1439kmol/h=40292kg/h

所以理论干空气量=382.5+1439=1821.5kmol/h=52532kg/h （3）实际干空气量

烟气中过剩O 2的体积分数为0.5%(体积分数)。则由 解上述方程便可求得

过剩O 2量O 2（过）=9.10 kmol/h =291.2 kg/h

过剩N2量2N （过）=9.10×79/21=34.23 kmol/h=958.44 kg/h

所以 实际干空气量=1821.5+9.10+34.23=1864.83 kmol/h=53781.64 kg/h （4）湿空气量（主风量）

大气的温度为25℃，相对湿度50%，查空气的湿焓图得空气的湿焓量为0.010kg (水)/ kg (干空气)。所以：

空气中的水汽量=53781.64×0.010=537.82kg/h=30.0 kmol/h

湿空气量=1864.83+30.0=1894.83 kmol/h=42.44×103m 3/h=707.4m 3/min, 此即正常操作下的主风量 （5）主风单耗 （6）总干烟气量

由以上计算可知干烟气中的各组分的量，将其相加，即得总干烟气量

总干烟气量=CO 2+CO+O 2+N 2

=202.5+135+9.10+34.23+1439 =1819.83 kmol/h=54231.64 kg/h （7）湿烟气量及烟气组成（如下表）

①按每吨催化剂带入1kg 水气及设催化剂循环量为1300t/h 。 ②粗估算值。

（8）烟风比

湿空气量/主风量（体）=2115.28/1894.83=1.12

2.再生器热平衡

（1）烧焦放热

生成CO2放热=2430×33873=8231.14×104kJ/h

生成CO放热=1620×10258=1661.8×104 kJ/h

生成H2O放热=450×119890=5395.1×104 kJ/h

合计放热=15288.04×104 kJ/h

（2）焦炭吸附热（脱附热）

按目前工业上采用的经验方法计算，则：

焦炭吸附热=15288.04×104×11.5%=1758.12×104 kJ/h

（3）主风由140℃升至650℃需热

干空气升温需热=53781.64×1.09×（650-140）=2989.72×104 kJ/h

水汽升温需热=537.82×2.07×（650-140）=56.78×104 kJ/h

（4）焦碳升温需热

假定焦炭的比热与催化剂的相同，也取1.097 kJ/kg·℃,则

焦炭升温需热=4.5×103×1.097×（650-470）=88.9×104 kJ/h

（5）待生剂带入水汽升温需热

528×2.16×（650-470）=20.53×104 kJ/h

（6）吹扫、松动蒸汽升温需热

200.2×（3816-2780）=20.74×104 kJ/h

（7）散热损失

582×烧炭量（以kg/h计）=582×4050=235.71×104 kJ/h

（8）给催化剂的净热量

焦炭燃烧热－[第⑵项至⑺项之和]

=15288.04×104-（1758.12+2989.72+56.78+88.9+20.53+20.74+235.71]）×104 =10117.54×104 kJ/h

（9）计算催化剂循环量G

10117.54×104=G×103×1.097×(650-470)

则 G=512.4t/h

（10）再生器热平衡汇总（见下表）