年加工50萬噸重油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝設(shè)計

年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計催化裂化是一項重要的煉油工藝。其加工能力位于各種轉(zhuǎn)化工藝前茅，其技術(shù)蠟基原油，其常壓渣油的瀝青質(zhì)含量低，低硫、低重金屬(特別是釩)含量適合于采設(shè)計原則設(shè)備及儀表立足國內(nèi)。第二節(jié)裝置概況年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計3采用美國霍尼韋爾(HONEYWELL)公司的集散型控制系統(tǒng)(DCS)，提高自6催化劑及助劑7設(shè)計內(nèi)容和范圍第三節(jié)工藝流程概述3.1反應(yīng)部分工藝流程年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計聚氣室)出口溫度約480~510℃3.2再生部分工藝流程焦后的再生催化劑經(jīng)再生器底部的淹流管排出再生器。夾帶催化劑的再生煙氣上升穿過催化劑床層進入設(shè)在稀相段兩級多組旋風分離第四節(jié)設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)4.1原料油物性(見表1)餾程/℃凝點/℃相對分子質(zhì)量運動黏度350~500年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計重金屬含量飽和烴芳香烴膠質(zhì)(質(zhì)量)/4.2催化劑物化性質(zhì)(見表2)表2LB-1催化劑物化性質(zhì)篩分組成篩分組成/%<45.8μm45.8~110μm>110μm平均密度/μm微反活性(MA)/%金屬含量/μg·g-1NiV化學(xué)組成/%AlO23NaO2FeO23SO2-4REO23物理性質(zhì)磨損指數(shù)/%新鮮劑46.6~51.50.34~0.351.10~1.30/2.4~4.5296~3440.228~0.3360.85~0.92.2~3.9新鮮劑19.9~23.062.1~68.4////65~68//平衡劑/平衡劑///4.3助劑及相關(guān)功用作作用活性，減少催化劑循環(huán)量和消耗，提高輕質(zhì)油收率進行二次反應(yīng)，如二次裂化、異構(gòu)化等，以提高催化裂化汽油的辛烷值使催化劑上的有害金屬(Ni)減活，以減少其毒害作用，。使再生催化劑上的釩轉(zhuǎn)化為五價釩酸，再與釩捕獲劑中的堿性金屬氧化物化合生成穩(wěn)定的釩酸鹽組成特點Sb(Sn)有機化合物MgO等金屬氧化物助劑名稱辛烷值助劑金屬鈍化劑釩捕獲劑2第五節(jié)反應(yīng)——再生系統(tǒng)的工藝計算催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)的工藝簡圖如圖一，催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)的工藝設(shè)計計算主要包括以下幾個方面：年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計熱平衡計算衡和物料平衡計算設(shè)計計算，包括殼體、旋風分離器、分布管(板)、1燒焦罐式FCC工藝反再部分流程圖5.1再生器物料平衡和熱平衡計算再生器主要操作數(shù)據(jù)入下煙氣組成(體積分數(shù))，%煙氣組成(體積分數(shù))，%2再生溫度，℃2焦炭組成(H2焦炭組成(H/C質(zhì)量比)再生劑含碳量(質(zhì)量分數(shù))，%待生劑溫度，℃大氣溫度，℃5.1.2理論干空氣量年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計5.1.3實際干空氣量OCO+CO+N+N+O22(理)2(過)2(過)O=2(過)79解上述方程便可求得過剩O2量2(過)O.392(過)5.1.4需濕空氣量5.1.5主風單耗主風單耗=濕空氣量5.1.6總干煙氣量年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計5.1.7濕煙氣量及煙氣組成(見表5)表5濕煙氣量及煙氣組成組組成(摩爾分數(shù))，%干煙氣／／／／／濕煙氣組分O2N2總干煙氣生成水氣主風帶入水汽待生劑帶入水汽①吹掃、松動蒸汽②總濕煙氣相對分子量／／／／量流5.1.8煙風比5.2再生器熱平衡5.2.1燒焦放熱5.2.2焦炭吸附熱(脫附熱)年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計5.2.4焦碳升溫需熱5.2.5待生劑帶入水汽升溫需熱5.2.6吹掃、松動蒸汽升溫需熱5.2.7散熱損失5.2.8給催化劑的凈熱量=焦炭燃燒熱－[第⑵項至⑺項之和]5.2.10再生器熱平衡匯總(見表6)年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計焦炭脫附熱主風升溫焦炭升溫帶入水氣升溫散熱損失加熱循環(huán)催化劑計焦炭燃燒熱計干煙氣44173.64循環(huán)催化劑431.77×103合計484.86×103干空氣主風帶入待生劑帶入吹掃、松動蒸汽計焦炭循環(huán)催化劑計水汽水汽5.3反應(yīng)器的熱平衡和物料平衡計算5.3.1再生器物料平衡(見表7)⑴反應(yīng)條件(見表8)器頂部壓力(表)，kPa提升管出口溫度，℃原料預(yù)熱溫度，℃待生劑入口溫度，℃2.8~3.0⑵產(chǎn)品產(chǎn)率(見表六)干氣干氣2.0液化氣9.5穩(wěn)定汽油35輕柴油40年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計重柴油重柴油6.5焦炭6.0損失1.0⑶原料及產(chǎn)品性質(zhì)性性質(zhì)初餾點終餾點平均相對分子量穩(wěn)定汽油重柴油////輕柴油恩氏蒸餾℃5.3.2反應(yīng)器物料平衡新鮮原料催化劑再生劑帶入煙氣①水蒸汽總量水蒸汽其中計進料霧化②預(yù)提升膨脹節(jié)吹掃事故蒸汽吹掃油+氣合計相對平均分子量//合相對平均分子量裂化油汽油輕柴油年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計重重柴油氣水蒸氣催化劑+焦炭損失①油+氣合計///化氣計算。5.3.3反應(yīng)器熱量衡算炭失年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計熱量熱量循環(huán)量=Q=6507.23104=424103kg/hct1.097(640550)反應(yīng)熱水氣升溫熱散熱損失原料升溫熱計循環(huán)催化劑計5.4再生器主要附件相段、再生器第二密相床、再生器內(nèi)旋風分離器，它們的工藝設(shè)計計算如下：5.4.1燒焦罐設(shè)計年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計燒焦面積S444S4.9144此時燒焦罐內(nèi)的線速度WW40=4.80t=4.8103kg則H=W=4.8103=6.0mAp7.071135.4.2稀相輸送管設(shè)計年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計44431.771033.0H=W=3600=8.13mAp1.77255.4.3再生器稀相段再生器稀相段的溫度一般較第二密相床低20℃左右，取T=700℃，設(shè)壓力為稀相段線速度u=V=11.66=0.73m/s年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計DTfTfTf此計算的TDH值與實際生產(chǎn)中的值相差甚遠，只有滿足下式時，才能較好的符合m實Hm實5.4.5再生器第二密相床PV=nRT來計算此時的體積流率，此時第二密相床內(nèi)的溫度為720℃，壓力為煙氣通過的面積為又因稀相輸送管所占的面積為年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計稀4則第二密相床內(nèi)徑為D=稀=D=稀=同樣，對于第二密相床的高度，也可以利用同樣，對于第二密相床的高度，也可以利用H=計算，催化劑在第二密相Ap床內(nèi)的停留時間為45s，則催化劑藏量為H==Ap7.672205.4.6再生器第二密相床與稀相輸送管的過渡段又因在工程設(shè)計中再生器錐底與水平面的夾角要大于休止角，故取休止角為40°則5.4.7再生器內(nèi)旋風分離器表14PV型旋風分離器尺寸設(shè)計靈活年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計腿伸入到第二密相床以下1.5m，二級料腿①計算旋風分離器組數(shù)選用兩組旋風分離器，則一級入口面積S為11一級入口線速度u=V=11.66=21.67m/s1由《催化裂化工藝設(shè)計》知，一級入口線分離器的二級入口流率離器壓降一級旋風分離器壓降P1P=u12(Kp+3.4p)2g平氣11旋風分離器的工藝簡圖氣22g氣22g氣則m固360011.66平二級旋風分離器壓降P2圖4旋風分離器壓力平衡圖2P=211.6p2a③料腿長度Ⅰ一級料腿長度應(yīng)﹥H+13(PP)+Hp+Hp+PH=121122閥3p12112年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計223Ⅱ二級料腿長度應(yīng)﹥H+14(PP)+Hp+Hp+PH=131152閥p12524360一級料腿截面積為一級料腿質(zhì)量流率==95.59kg/m2.年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計二級料腿截面積為二級料腿質(zhì)量流率==70.58kg/m25.5提升管及主要附件提升管反應(yīng)器部分的簡圖如圖五，該部分的處的壓力和溫度、提升管內(nèi)徑、提升管長度、提升管總壓降、預(yù)提升段的內(nèi)徑和高度、提升管沉降器、反應(yīng)旋風分5.5.1提升管進料處的壓力和溫度年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計15油和蒸汽的熱量計算物流油氣量溫度，℃進溫度，℃T出I123×103I11I2011I2212而催化劑和煙氣由640℃降至T℃所放熱量為：氣的密度。5.5.2提升管內(nèi)徑S=S==0.785m2圖6提升管進料處的溫度4則提升管下部氣速可以求出，由前面的物料平衡可知，油和蒸汽的總流率為483+273101.3則V3.57u=下==4.55m/s，又因提升管入口線速度一般在4~7mV3.57下S0.785年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計上273112+101.3出口線速度為：V7.52u=上==9.58m/sV7.52上S0.785提升管出入口的線速度在一般的設(shè)計值范圍內(nèi)，所以D0.8m是可行的。5.5.3提升管長度u=(uu)上下=6.80m/sln(9.68/54.55)5.5.4提升管總壓降提升管總壓降包括靜壓P，摩擦壓降P及出口、轉(zhuǎn)向等損失P，各項的計hfa①Ph②PfL26P=入pu2=7.910830.46.8029.81fD0.8③Pa2a22年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計損hfa此值以前面所設(shè)的19.6比較的接近，故前面的假設(shè)是合理的，就不必在從新設(shè)5.5.5預(yù)提升段的內(nèi)徑和高度D==0.67mD==0.67m=0.7m預(yù)提升段反應(yīng)段5.5.7提升管沉降器徑由前面的計算知，提升管出口的油氣的體積流率V=7.52m2/s,設(shè)沉降器的內(nèi)徑上年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計S==44沉降器內(nèi)的線速度為：對于H的求法，可以利用輸送分離高度(TDH)，查《石油煉制工程》有：1DTfTT式中，DT為床徑，u為氣體線速，又因DT=4.5m，u=0.47m/s，則ffTDH=4.9mDH合實理實1③汽提段內(nèi)徑一般為176~234t/m2h，則汽提段內(nèi)徑與直提升管反應(yīng)器的內(nèi)徑形成的環(huán)形面積S為1S=437=3.52m22SD=0.785m2244汽提段內(nèi)徑為年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計④汽提段高度3600板間距為700~800mm，因此，此處設(shè)計中取10層擋板，板間距為800mm，⑤汽提段與沉降器過渡段的距離H由于小密度催化劑的休止角小于大密度的催化劑的休止角，前者一般3°，后者一般為34~36°，故取催化劑的平均休止角為34°，又因在工程設(shè)計中，為了使催化劑順利滑落，應(yīng)使殼壁與水平線的夾角大于休止角，2Htg40。=3,解此方程有4.0_2.263反應(yīng)沉降器總高1235.5.8反應(yīng)旋風分離器離器的選型年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計u=V=7.52=18m/s，u在經(jīng)驗值范圍內(nèi)，故選2組可以滿足要求。5.6兩器壓力平衡催化裂化裝置反應(yīng)—再生系統(tǒng)之間的壓力平衡是維持催化劑正常循環(huán)、保證裝置設(shè)計反應(yīng)—再生壓力平生劑循環(huán)路線為計算依據(jù)。各段的圖提升管總預(yù)提升蒸帶入提升催化劑循再生器頂壓力進料量汽量管煙氣量環(huán)量再生斜管提升管入提升管出預(yù)提升管提升管入口油氣流率5.6.2再生器頂部壓力P再沉降器頂壓力提升管內(nèi)徑預(yù)提升段氣體流率年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計12345.6.7沉降器頂部壓力P沉5 提升管內(nèi)平均油氣流率=9.584.556年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計預(yù)提升段視密度=437103取滑落系數(shù)為1.5，則7f13434已包含了再生斜管的摩擦阻力。或者說，前面計算的P和P應(yīng)當是再生斜管的蓄34這里不必再單獨計算再生斜管的摩擦阻力。f2f2D0.8a2g36.68f3LP=7.9108pu2f3D年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計表18再生劑循環(huán)路線壓力平衡計算結(jié)果匯總沉降器頂部壓力P沉沉降器稀相段靜壓P5提升管進料口以上靜壓P6預(yù)提升段靜壓P7預(yù)提升段摩擦壓降Pf2提升管Pa預(yù)提升段摩擦壓降PP閥閥P再生器頂部壓力P再生器稀相段靜壓P2下滑閥以上斜管蓄壓P再生滑閥壓降計下滑閥以下斜管蓄壓P再生器密相段靜壓P計f343閥5.6.16再生滑閥直徑的計算根據(jù)兩器壓力平衡，求得滑閥壓降后，利用公式GA=8.746104可以計算滑閥流通面積A，式中G437A=8.746104=8.746104=0.0004m2G437pP3003573AD=D0.785開度%此處取滑閥開度為60%，則滑閥直徑為：年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計D=5.7其他細節(jié)設(shè)計提升管反應(yīng)器中，與催化劑接觸反應(yīng)。削m料油霧的氣化速度和反應(yīng)速度，抑制焦碳的生成；具有良好的統(tǒng)計分布與空間分布特征，霧化流股的噴射角度大，覆蓋提升管截面，無死區(qū)；③霧滴速度適當，有利于催化劑的正常工作和使用壽命，霧化流股速度合理，既能穿透上升的催化劑流，有不至于器壁上引起結(jié)焦；提下，降低進料壓力和霧⑤操作彈性大，性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，耐沖蝕，能長周期運行且檢修更方便；新型的催化裂化進料噴嘴,最近開始應(yīng)用于催化裂化裝置。它節(jié)能、高旋流器的工作過程如下:在噴嘴混合腔內(nèi)形成的氣液兩相流體,在一定壓力作用下進入渦流器的螺旋通道,被迫進行回旋流動。由于氣液兩相的激烈混合,粘度降低,在離心力作用下,液體被展成薄膜,在氣流的沖擊下,破碎霧化。在霧化室后面有一個年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計加速段,提高氣液兩相霧化流的軸向速度,再經(jīng)過一個穩(wěn)定段形成一個氣液兩相穩(wěn)定點。應(yīng)盡量減少吹氣點和蒸汽的吹入量。如：霧化蒸汽的噴入可按餾分油，霧化蒸汽量占總進料量的0.5~1%設(shè)計。對于按2~4%設(shè)計。對于重質(zhì)油，霧化蒸汽按進料量的5~7%設(shè)計。對于吹掃蒸汽，在事故蒸汽噴嘴設(shè)置旁通孔板，通入約占事故蒸汽量的5~10%年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計5.8主要設(shè)備計算結(jié)果匯總為了方便查閱，將計算的結(jié)果列表匯總?cè)缦聼构尴∠噍斔凸茉偕飨∠喽卧偕鞯诙芟啻差A(yù)提升段提升管汽提段沉降器稀相第六節(jié)主要設(shè)備選擇年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計增壓機的作用是提供外取熱器和待生塞閥套筒流化用風以及外取熱器返回管提升用風。選用離心式增壓機，設(shè)計風量為80m3n/min，出口壓力0.39MPa(絕)，由電機驅(qū)動，電機額定功率155kw。設(shè)兩臺增壓機，其中一臺操作，一臺備用。第七節(jié)反應(yīng)部分工藝技術(shù)方案及特點吸收國內(nèi)外同類生產(chǎn)裝置積累的經(jīng)驗，并結(jié)合本裝置具體特點，為進一步改善產(chǎn)氣保持均勻接觸。年加工50×104重油催化裂化反應(yīng)—再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計采取上述措施使得催化劑在從進入提升管至離開沉降器汽提段的整個過程中均