元素平衡

产品 干气 液化气 汽油 轻柴油 油浆 再生烟气 含硫污水 工业污水 合计 计量损失
H2S
2.26v
45.48 3.91 4.4 20.29 6.36 9.54
7.19 1.9 0.075 0.34 1.24
38.62 18.11 4.05 11.24 9.66 15.37 7.2
5.07 0.17 0.11 0.41
计算平衡Ni
茂名一催 ppm 45 218 263 1.31 g/h
沧州一催 ppm 1 17.8 3.62416 g/h
胜利重催 ppm g/h
茂名3＃ ppm g/h
0.6 8
6.83 1107.01 19.3
1943 2.3
121 11.1 132.1 50
1315 1.31
2400
13450
催化剂金属污染水平估计
• 当系统达到金属污染平衡时，催化剂金属含量随时间的变化率为 零
dx dt 0
由式（1）
F N 10 3 F W X 平 0
3 X 平 N 10
W
dx
dt
( F N 10 F W X )
3
( M 10 )
3
金属含量（ppm） 装置代号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
① ①
油中含氢量 氢量 6.07 4.74 1.51 1.69 14.01
①组分中含氢量一项，烯烃以单烯烃计，环 烷烃以单环烷烃计。
柴油氢含量计算的其他方法
• 柴油的含氢量的计算方法与汽油基本上 类同，只是在使用PONA族组成分析时， 不像汽油可分到单体氢，所以用PONA计 算准确性不及汽油。而用核磁共振分析 的数据计算的含氢量准确度高。
催化剂细粉 Ni 1341 458 372 217 390 V 808 604 508 206 380 Ni
平衡催化剂 V 1019 574 518 265 366 1252 400 348 208 424
金属镍的进出
胜利二催 Ni ppm g/h 入方 蜡油 渣油 合计 出方 剂耗 油浆 合计 出方/入方
H2 H2S CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 C4H10 C4H8
新鲜原料、汽油、和其他液体油品 氢含量计算
• （1） （2） （3） 元素分析 图表法： 经验公式计算：
氢元素分析
• 重量法 • 碳、氢、氮、硫元素分析仪分析法
经验公式—方法一
• wt%氢=0.171*API+3.718*Ln(VABP-C)-16.43 此处： API=比重指数，API 度 VABP=体积平均沸点，0F
API的计算
API=141.5d15.615.6-131.5
平均沸点计算
体积平均沸点＝∑xviti
特性因数计算
• K=(1.8T中）1/3/d15.615.6
氢含量计算
• 裂化气氢含量 • 油品氢含量 汽油 柴油 重油 • 焦炭氢含量
裂化气氢含量计算
• H=∑Hi*Wi 其中： H 裂化气氢含量，重量％ Hi 裂化气中i组分氢含量，重量％ Wi 裂化气中i组分的重量％
Ln ( N 103 WX 1 ) Ln ( N 103 WX 2 )
FW (t 2 t1 )
( M 103 )
•
式（2）中： X1，X2――分别为污染初始及终了时催化剂镍含量（ppm）； t1，t2――分别为污染初始及终了日（d）。
由式（2），已知t1，t2 ，X1，X2中三者时，即可求出未知的一个，或者为 控制X2，亦可求出W，等等。
48.5 3.34 6.79 28.08
4.446 1.34 0.153 0.43 0.79
30.7 17.22
0.0002 0.0173
0 0.34 1 12.44 11.11
0.145 0.038 0.286 0.54 356 0.201
7.96 0.011精制 17.44 5.71 0.21 0.69
含硫量的确定
• 无论是油品、烟气，还是污水中的含硫 量都只能通过分析 油品含硫量的测定 烟气含硫量的测定 污水含硫量的测定
硫的入方
• 硫的入方Sr＝G*Sg • 其中：Sr 过程硫入方总量， t/h • G 原料油流量.t/h • Sg 原料油含硫量, m%
硫的出方
• Sch＝∑Gi*Si + YQ*Syq+∑Gwi*Swi 其中： Sch 过程硫出方总量， t/h • Gi 含硫产品i的流量, t/h Si 含硫产品i含硫量, m% YQ 烟气流量, t/h 或 M3/h Syq 烟气含硫量, m% 或 v% Gwi含硫污水i流量, t/h Swi含硫污水i含硫量, m%
6.11 526mg/l
2980 19
9.99 0.04
104.25 3.91
86.71 12.97 45.75
元素平衡—氮平衡
催化裂化过程原料中氮的去向
• 产品中的氮化物 • 焦炭在再生器燃烧时，氮化物氧化生成 NOx , 随烟气排入大气中。 • 污水：原料中的氮和氢生成氰化物，溶 于污水中。污水的来源和含硫污水相同。
元素平衡—金属平衡
• 原料油和高温再生催化剂接触时，原料 油中的有机金属化合物与原料油同时裂 化，沉积在催化剂上。
烟气中催化剂细粉和平衡催化剂
金属含量
金属含量（ppm） 装置代号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 催化剂细粉 Ni 1341 458 372 217 390 V 808 604 508 206 380 Ni 1252 400 348 208 424 平衡催化剂 V 1019 574 518 265 366
经验公式—方法三
• 梁文杰“石油化学”p151 • 渣油 Hw=(1.4673-d420)/0.0431
利用PONA计算汽油氢含量
表 5－13 项目 P O N A 合计 氢平衡计算――由 PONA 计算汽 组成 37.72 33.01 10.485 18.785 100 组分中含 汽油中含 氢量 16.1 14.37 14.37 9
元素平衡—氢平衡
∑Hi*Xi =∑Hj*Yj 其中： Hi是原料i中的氢含量 Hj是产品j中的氢含量 Xi是原料i占总原料的百分数 Yj是产品j占总产品的百分数
举例
* 分析 胜利二催 氢含量％ ％ 100 茂名一催 氢含量％ ％ 12.84 100 12.82 11.26 6.4 13.5 13.38* 10.48* 9.82* 48.9 23.7 3.7 3.3 21.75 15.58 14.73 10.56 9.47 7.2 4.12 11.39 53.22 23.34 4.94 2.41 7.45 4 16.47 15.34 13.51 10.71 86.29 13.71 7.3 14.33 38.65 34.02 23.795 10.2121 24.05（精制） 15.153 12.1233 13.85 42.1762 11.22 26.6187 9.57 6.34 4.0463 4.9611 15.31 13.979 9.518 9.02 7.246 4.72 11.9 50.82 22.49 5.79 4.66 沧州一催 氢含量％ ％ 胜利重催 氢含量％ ％ 12.65* 100 茂名3＃ 氢含量％ ％ 12.03 100 混合原料 12.53* 蜡油 减渣 干气 液化气 汽油 轻柴油 油浆 焦炭
损失
13.38*
0.5
15.58
0.61
15.15
0.8018
0.68
元素平衡—硫平衡
催化裂化过程原料中硫的去向
• 产品中的硫化合物： 干气 硫以H2S 存在 液化气 汽油 硫多以硫醇存在 柴油 油浆 • 焦炭： 焦炭中的硫化物在再生器中和碳氢 化合物一起燃烧，生成SOx， 和烟气一起排入 大气。 • 污水中的硫化物
硫平衡的计算 • 硫的入方＝硫的出方
硫平衡举例
胜利二催 硫含量％ % 混合原料
蜡油 减渣 终止剂
茂名一催 硫含量％ ％ 0.86 100
沧州一催 硫含量％ ％ 0.45 1.3 65.15 34.85
胜利重催 硫含量％ ％ 0.74
茂名3＃ 硫含量％ ％ 100 0.48
100
0.39 71.39 0.43 VRDS 28.61
3935 平均 212.487kg/h
3714
2512
3326
76.15 5210
金属钒的进出
胜利二催 ppm g/h 入方 蜡油 渣油 合计 出方 剂耗 油浆 合计 出方/入方
计算平衡V
茂名一催 ppm g/h 1.62
沧州一催 ppm g/h 0.5 11.3 2.18696
胜利重催 ppm g/h
元素平衡
氢平衡 硫、氮平衡 金属平衡
研究装置元素平衡的重要性
• 氢平衡：如何得到所需的产品 • 硫、氮平衡：环境保护，产品质量 • 金属平衡：如何管理原料和催化剂，减 少金属对催化剂的污染
我国加工原油的变化
对催化裂化产品要求的变化
对环境保护要求提高
FCC过程典型的常规分析
分析方法 密度 进料
（无数据时可用50%点代替）
C=24 瓦斯油进料 =35 渣油进料 =24 石脑油 =10 轻循环油 =17 分馏塔底油
经验公式—方法二
陈俊武法
• 汽油 Hw=1.86K-0.0012T-8.33 式中： K – UOP K值 T—中平均沸点，K • 柴油 Hw=2.52K-0.005T-15.3
茂名3＃
0.04 8.3
2.29 226.22 229.21
1.1
12.6 2042.21
2145 2.5
134 12.01 146.01 63.7
1264 2.13
1800
810
7577 平均
3237
3110
2007
75.54 9611
举例（金属沉积量随时间的变化）
20000 15000 10000 5000 0 0 50 100 150 x2 x2 x2
• • • •
进料 2400t/d 原料中金属含量 20ppm 系统催化剂藏量 100t 催化剂补充速率 1， 2 ， 3kg/t
氮平衡的计算
• 氮的入方＝氮的出方
氮含量的测定
• 分析
氮平衡举例
胜利二催 氮含量％ ％ 混合原料
蜡油 减渣
茂名一催 氮含量％ ％ 0.08 100
0.15 63.33 0.24 (VRDS) 36.67
产品 干气 液化气 汽油 轻柴油 油浆 再生烟气 含硫污水 污水 计量损失 69.49 74.48 0.0067 0.14 0.22 1.69 0.00236 22.6 6.21 0.0378 0.1283 1.35 13.44 10.73
举例
镍沉积
装 置 原料油中 Ni（ppm） 燕山石化公司炼油厂（一催 化） 石油二厂（北催化） 燕山石化公司炼油厂（二催 化） 武汉石油化工厂 济南炼油厂 洛阳炼油厂 九江炼油厂 5.5 8.2 5.1 9.0 5400 5200 2600 6400 1.00 1.60 2.20 1.40 5500 5125 2318 6428 98 101 112 100 0.1 2.0 500 3400 0.19 0.66 526 3030 95 112 0.1 平衡剂上 Ni（ppm） 400 催化剂单耗 （kg/t 原料） 0.24 计算催化剂上 Ni（ppm） 416 沉积率 （％） 96
蜡油 渣油
D-86
D1160
硫
氮
金属
粘度
GC
V V
V V
V V
V V
V V
V V
产品
干气 液化气 汽油 柴油 油浆 烟气
ຫໍສະໝຸດ Baidu
V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V
油品基本物性计算
• • • • • API 平均沸点：体积平均沸点 中平均沸点 特性因数 分子量 氢含量
估计催化剂金属污染水平的方法
( F N 10 3 F W X )
dx
dt
( M 10 3 )
• 式（1）中： X催化剂镍含量（ppm）； t——催化剂被污染天数（d）； F——新鲜原料油处理量（t/d）； N——新鲜原料油金属含量（ppm）； W——催化剂平均补充速率（kg/t新料）； M——系统中催化剂总藏量（t）。
裂化气氢含量的确定
• 化合物 氢 硫化氢 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 丙烯 丁烷 丁烯 wt% 氢 100.00 5.92 24.13 20.11 14.37 18.29 14.37 17.34 14.37
hydrogen hydrogen sulfide methane ethane ethene propane propylene butanes butylenes