DCC裝置FCC裝置物料計算公式 催化裂化計算公式

1、 物料計量是做好物料平衡的基礎(chǔ)。本文所采用的基本方法是：1、 油品1.1 油罐檢尺/輸油體積計量國家標(biāo)準(zhǔn)gb/ t 1884 石油和液體石油產(chǎn)品密度測定法（密度計法）；國家標(biāo)準(zhǔn)gb/ t 18851998 石油計量表； 等效采用國際標(biāo)準(zhǔn) iso 912：1991 1.2流量計計量2 液化石油氣球罐計量中華人民共和國石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) sh/t 022192 液化石油氣密度或相對密度測定法（壓力密度計法）。本標(biāo)準(zhǔn)等效采用國際標(biāo)準(zhǔn) iso 39931984。中華人民共和國石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) sh/t 023092 液化石油氣組成測定法 （色譜法）。用混合油品密度公式求液化石油氣20密度。 3焦碳計量用

2、主風(fēng)實際條件校正主風(fēng)流量計表。用奧氏分析儀、氣相色譜儀或在線分析儀 測再生煙氣中的co2、co、及 o2。公式計算。4 干氣/富氣用實際條件校正干氣/富氣流量計表。公式計算。干氣/富氣組成測定法（色譜法）。用石油化工科學(xué)研究院分析方法。熱平衡1、 方法一：不考慮焦碳吸附熱、脫附熱。2、 方法二：反應(yīng)、再生過程中存在焦碳吸附熱和脫附熱。 第一節(jié) 計 量1. 油品計量 油品計量一般有二種方法：油罐檢尺/輸油體積法和在線流量計測定法。 1.1 油罐檢尺/輸油體積法：油罐檢尺法是煉廠中應(yīng)用最廣泛，計量也較為準(zhǔn)確的方法之一。在通過油罐檢尺/輸油體積而對油量進(jìn)行計量時，應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 188519

3、98計算。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)iso 912：1991石油計量表第二部分：以20為準(zhǔn)標(biāo)溫度的表的技術(shù)內(nèi)容，代替gb/t 188583（91），計算結(jié)果與iso 912：1991致。該標(biāo)準(zhǔn)與gb/t 188583（91）相比，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取樣廣泛，石油計量表按原油、產(chǎn)品和潤滑油分類建立?，F(xiàn)已為世界大多數(shù)國家采用，在石油貿(mào)易中更具通用性。催化裂化所用原料（除原油外）及產(chǎn)品均應(yīng)使用石油計量表產(chǎn)品部分。石油計量所采用的密度計為玻璃密度計。gb/t 18851998石油計量表產(chǎn)品部分的簡要說明及使用方法如下：1.1.1 石油計量表的組成 標(biāo)準(zhǔn)密度表 表59a 表59b 表59d 體積修正系數(shù)表 表60a

4、表60b 表60d 其他石油計量表 表e1 表e2 表e3 表e4 1.1.2 表59b產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)密度表和表60b產(chǎn)品體積修正系數(shù)表是gb/t 18851998石油計量表的組成部分。由于表格部分篇幅太長，因此按國際上的習(xí)慣作法，將其單獨編輯出版，以便用戶按需要進(jìn)行選擇和使用。 1.1.3 表59b用于潤滑油以外的石油產(chǎn)品，由已知試驗溫度下的視密度（密度計讀數(shù)）查取標(biāo)準(zhǔn)密度（20溫度下的密度）。表60b用于潤滑油以外的石油產(chǎn)品，由標(biāo)準(zhǔn)密度和計量溫度查取由計量溫度下體積修正到標(biāo)準(zhǔn)體積（20溫度下體積）的體積修正系數(shù)（vcf20）。 1.1.4 編表常數(shù) 密度計玻璃膨脹系數(shù)為25106 1。 熱膨脹系

5、數(shù)與iso 912等同。 1.1.5 編表范圍密度，kg/m36537787788248241075溫度，-1895-18125-18150 1.1.5 關(guān)于產(chǎn)品計量 產(chǎn)品按空氣中的質(zhì)量計算數(shù)量。 當(dāng)在非標(biāo)準(zhǔn)溫度下使用石油密度計測得產(chǎn)品的視密度時，應(yīng)該用表59b查取該產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度（20）。 在計算產(chǎn)品數(shù)量時，產(chǎn)品在計量溫度下的體積，通常要換算成標(biāo)準(zhǔn)體積，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)體積（v20）用計量溫度下的體積（vt）乘以計量溫度下的體積修正到標(biāo)準(zhǔn)體積的體積修正系數(shù)（vcf20）獲得，見公式（1），而體積修正系數(shù)是用標(biāo)準(zhǔn)密度和計量溫度查表60b獲得的。 v20=vt vcf20（1） 計算產(chǎn)品在空氣中的質(zhì)量

6、（商業(yè)質(zhì)量）時，應(yīng)進(jìn)行空氣浮力修正，將標(biāo)準(zhǔn)密度（kg/m3）減去空氣浮力修正值1.1kg/m3，再乘以標(biāo)準(zhǔn)體積，就得到產(chǎn)品質(zhì)量（m），見公式（2）。 m =v20（201.1）（2） 關(guān)于產(chǎn)品數(shù)量計算舉例 某一產(chǎn)品測得輸油溫度為40，輸油體積或油罐體積為1240.62m3，用石油密度計測得該產(chǎn)品40下的視密度為753.0 kg/m3,計算輸油質(zhì)量。 由產(chǎn)品在試驗溫度40下的視密度753.0 kg/m3 ，查表59b，得 20=770.0 kg/m3 由標(biāo)準(zhǔn)密度770.0 kg/m3和輸油溫度40，查表60b得 vcf20=0.9775 v20=1240.620.9775 1212.706 m3

7、 輸油質(zhì)量=1212.706（770.01.1） 932449.6 kg 932.45 t 在對油罐進(jìn)行計量時，除應(yīng)采用gb/t 18851998外，還應(yīng)注意以下幾點： 為了獲取較正確的油罐中油品溫度及油品密度，應(yīng)對油罐上、中、下分別取樣，等量混合后，測其溫度、視密度及測密度時的溫度； 視密度是在非標(biāo)準(zhǔn)溫度下獲得的玻璃石油密度計讀數(shù)； 根據(jù)國家質(zhì)檢部門的要求，定期由油罐檢測部門檢測油罐大小。 1.2 流量計測量法 有些物料量不能用油罐檢尺法，只能依靠流量計計量。例如，為了節(jié)約能量，常常采用常壓渣油、減壓渣油等熱進(jìn)料。在這種情況下，只能用流量計計量。流量計有多種：采用孔板的差壓式流量計、靶式流量

8、計、橢圓齒輪流量計、渦輪流量計等，其表示的數(shù)值均為瞬時流量，即單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量大小，常以體積流量（m3/h）或質(zhì)量流量（t/h）表示。以差壓式流量計為例，用其測定的液體體積流量可用下式表示 式中 v液體體積流量，m3/h p孔板前后壓差，pa （mmh2o柱或 mmhg柱） 實操作條件下液體的密度 k常數(shù)，與孔板大小、形狀等有關(guān) 用差壓式流量計測定的液體質(zhì)量流量可表示為： 式中 g液體質(zhì)量流量，t/h 在實際使用時，儀表人員會根據(jù)設(shè)計條件（設(shè)計孔板大小，設(shè)計液體密度等）給出儀表指示流量表，供操作人員使用。但是，在生產(chǎn)過程中，由于液體的實際密度和設(shè)計時所選用的密度（液體的性質(zhì)

9、及液體通過節(jié)流裝置時的溫度）不同，因此，實際流量與儀表指示流量值會有差別，需進(jìn)行校正。校正方法如下：（1）校正公式 式中 v實、g實、實 分別為操作條件下體積流量（m3/h）、質(zhì)量流量（t/h）和液體密度（kg/m3） v表讀數(shù)、g表讀數(shù)、設(shè) 分別為設(shè)計條件下的體積流量（m3/h）、質(zhì)量流量（t/h）和液體密度（kg/m3） (2) 操作條件下液體密度的計算在不是很高的壓力下（例如催化裂化物流計量的條件），壓力對液體密度的影響很小，一般可以忽略不計。但溫度對其影響則很大，必須予以校正。一般可以測得實際液體在20時的密度，將其校正到操作溫度下液體密度的方法有三種。2.1使用gb/t 188519

10、98石油計量表，查出操作溫度下的油品密度。2.2查圖法：由圖可以通過液體的比重和操作溫度，查出液體在操作溫度下的比重。（石油化工工業(yè)計算圖表 p129）。 由圖可以看出，油品比重與溫度的關(guān)系不是直線關(guān)系。因此，當(dāng)溫度與20差別較大時，應(yīng)使用圖表。 2.3公式法：該公式適用于50以下。 式中 t為操作溫度， d4t 為操作溫度t時液體密度與4 時水的密度之比。 r可由表查得。 例：回?zé)捰土髁績x表指示值為150 m3/h，設(shè)計密度為630kg/m3現(xiàn)在操作溫度為360，20=850kg/m3 求在操作溫度下的體積流量是多少？ 20 = 850kg/m3 查圖 360 = 574 kg/m3 g=9

11、0.1 t/h若采用儀表指示值，則相對誤差為 （157150）/157 = 4.46%（體積） 若用公式計算， 360 = 850-0.00067（360-20）1000= 622.2 kg/m3 g=93.9 t/h 與查圖法求密度相比（157-151）/ 157=4.0%。 與查圖法求密度相比，（93.9-90.1）/ 90.1=4.2% (重%) 橢圓齒輪流量計適用于測量高粘度的液體，但被測介質(zhì)中不能含有固體顆粒，更不能夾雜有機械雜質(zhì)，否則會引起齒輪磨損以至損壞。 靶式流量計適用于測量含有固體顆粒易于結(jié)晶的液體流量。當(dāng)液體流量較小或液體粘度較大時，仍有較高的測量精度。上述流量計的校正方法

12、均與差壓式流量計相同。在操作過程中，流量計的孔板、靶、齒輪等均會因磨損、沖刷等發(fā)生變化，同時，設(shè)計密度與操作密度相差較遠(yuǎn)時，都會造成設(shè)計表讀數(shù)出現(xiàn)偏差。因此，應(yīng)定期校驗流量計，調(diào)整設(shè)計密度，給出校驗后的設(shè)計表讀數(shù)。 2 液化石油氣（液態(tài)烴）計量 液化石油氣計量目前尚無國家標(biāo)準(zhǔn)。一般用球罐檢尺或流量計計量，當(dāng)使用球罐計量時先求得在球罐溫度下的體積，用求得的體積，乘以球罐溫度下的液化石油氣密度，即為液化石油氣量。 液化石油氣液態(tài)下密度的測量，可按照sh/t 022192 液化石油氣密度或相對密度測定法（壓力密度計法）在壓力下測得。如無條件，可采用計算方法求得（普遍采用此方法）。 2.1 液化石油氣

13、組成用sh/t 022192 液化石油氣組成測定法（色譜法）測定。 2.2 液化石油氣20密度計算 屬性相近的液體和油品，其混合物比重可按加和法則計算。液化石油氣中各組分屬性相近?？砂词剑?）或式（2）計算液化氣比重和密度。 式中 dm混合物比重 dii組分比重 xvii組分體積分率混合物液體密度可按（2）式計算 式中m混合物密度 ， kg/m3 ii組分液體密度，kg/m3 xmii組分重量分率。 注意液化石油氣組成分析是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。測定時將液化石油氣樣品全部氣化，在氣相色譜儀（gc）上測定其組成。其組成分析以體%表示時，是指液化石油氣樣品全部氣化后，各組分所占的體積百與數(shù)。其組成分

14、析以重%表示時，則不論液化石油氣是液相還是氣相，是指液化石油氣樣品各組分所占的重量百分?jǐn)?shù)。因此，在計算液化石油氣液相密度時，應(yīng)使用（2）式。如果組成分析數(shù)據(jù)以體積百分?jǐn)?shù)表示時，應(yīng)先將體積百分?jǐn)?shù)變?yōu)橹亓堪俜謹(jǐn)?shù)，再按（2）式計算。液態(tài)條件下液化石油氣各組分的密度見表。2.3 球罐溫度下液化石油氣密度的求取當(dāng)液化石油氣球罐溫度不是20時，應(yīng)使用sh/t 022192 中的附錄b中的表b2，利用液化石油氣20密度20 和球罐溫度（-25到50），求出球罐溫度下液化石化油氣密度t。2.4 液化石化油氣重量g的求取 g = vtt式中 g液化石油氣重量 vt液化石油氣在t下的體積，m3 t液化石油氣在t下

15、的密度 ， kg/m32.5 用差壓式流量計計量液化氣時，其體積或質(zhì)量校正公式同油品流量計。例題體積校正t, c28d設(shè),kg/m3565m3/h251校正后體積， m3/h254.4w, t/h139.92v%mimivim%dm/dt/hc2h6c2h40.22286.160.119580.33990.35180.16731c3h811444849.395390.500518.77213.146c3h630.02421260.8424.47540.513547.663934.2459ic4h1016.458951.218.46470.557233.138325.8357nc4h103.03

16、58175.743.411460.57885.894024.77331ic4h817.0556954.818.53460.594231.192425.9335反c4h810.5956593.0411.51210.604219.053416.1077順c4h87.25564067.881260.621312.685111.0274ic5h124.4472319.686.205620.619610.01558.682891005765151.461004.9292178.767139.92sum5151.46d20559.389139.92查表d285503 干氣計量。在催化裂化過程中，由于催化劑

17、從反應(yīng)器循環(huán)到再生器，又從再生器循環(huán)到反應(yīng)器，在此循環(huán)過程中，會將再生器中的煙氣攜帶到反應(yīng)器，混合到反應(yīng)產(chǎn)物中，最終進(jìn)入干氣里。因此，在干氣計量時，應(yīng)先求出混合干氣量，再減去煙氣量。煙氣量包括干氣中的全部非烴，即n2 o2、co2 及 co等。 3.1 混合干氣體積流量校正混合干氣一般用差壓流量計計量。其節(jié)流裝置多為孔板。由于混合干氣是可以被壓縮的，因此，混合干氣的體積流量應(yīng)按下式校正： 式中：p實、t實、實分別為實際條件下混合干氣絕對壓力mpa、溫度k、密度 p設(shè)、t設(shè)、設(shè) 分別為設(shè)計條件下混合干氣絕對壓力mpa、溫度k、密度 v實、v表讀數(shù)分別為實際條件及設(shè)計條件下混合干氣的體積流量（以標(biāo)

18、準(zhǔn)狀態(tài)為基礎(chǔ)），m3/h 3.2 混合干氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0，0.1013mpa）下的密度計算混合干氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，是利用混合干氣的組成分析（體%）進(jìn)行計算求得的。混合干氣的組成，是根據(jù)石油科學(xué)研究院分析方法在氣相色譜儀（gc）上分析得到的，其中包括精確的h2分析。 式中h為混合干氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 vi為混合干氣i組分所占的體% mi為混合干氣i組分的分子量 n為混合干氣的組分總數(shù) 3.3 混合干氣的質(zhì)量流量 g混=v實 h ， kg/h 3.4 干氣的質(zhì)量流量干氣的質(zhì)量等于混合干氣質(zhì)量減去混合干氣中非烴質(zhì)量流量。 式中g(shù)ft 為混合干氣中非烴的質(zhì)量流量，kg/h vi 混合干氣中非烴組

19、分之占混合干氣的體% mi 混合干氣中非烴組分的分子量 n 混合干氣中非烴組分總數(shù) g干氣= g混 gft kg/h 3.5 干氣中各組分的質(zhì)量流量 式中g(shù)i 干氣中i組分的質(zhì)量流量 ， kg/h 3.6 例題 某干氣表的設(shè)計條件為：壓力0.7mpa(表)，40， 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度1.036 kg / m3?，F(xiàn)實際條件為：壓力0.6mpa(表)，56，干氣表讀數(shù)為5500 m3 /h。混合干氣組成及計算過程見表。 3.6.1 混合干氣密度 混 = 2602.01/（22.4100） = 1.162 kg / m33.6.2 混合干氣體積流量較正 3.6.3 混合干氣質(zhì)量流量 g混 = 47381

20、.162 = 5505 kg/h 3.6.4 非烴質(zhì)量流量 g非 = 4731/22.4（13.19%293.73%442.46%28） = 1302 kg/h 3.6.5 干氣質(zhì)量流量 g干 = 55051302 = 4203 kg/h3.6.6 干氣中各組分的質(zhì)量流量見表。 干氣計算結(jié)果組 分 vi（%） mi mivi mivi/mivi 質(zhì)量流量 （m%） （kg/h）h2 24.0 2 48 24 101n2+o2 13.19 29 382.51 ch4 11.89 16 190.24 9.6 404c2h6 6.65 30 199.5 10.0 422c2h4 7.19 28 20

21、1.32 10.1 425c3h8 3.20 44 140.8 7.1 299c3h6 16.31 42 685.02 34.6 1457i-c4h10 2.19 58 127.02 6.4 270n-c4h10 0.31 58 17.98 0.9 381- c4h8 i-c4h8 1.33 56 74.48 3.7 156反-2-c4h8 0.72 56 40.32 2.0 84順-2-c4h8 0.43 56 24.08 1.2 51i-c5h12 0.53 72 38.16 1.9 80h2s 5.87 34 199.58 10.1 425 co2 3.73 44 164.12 - -c

22、o 2.46 28 68.88 - -合計 100.00 2602.01 100.0 4212 4 焦炭量計量計算 焦炭量的計算是根據(jù)主風(fēng)流量和干煙氣組成計算得到的。主風(fēng)流量一般以差壓式流量計測量。其節(jié)流裝置為文丘里管。干煙氣組成 分析是使用奧氏氣體分析儀進(jìn)行的。該方法簡便易行，但需經(jīng)常注意o2和co分析溶液的質(zhì)量。目前已有在線co、co2 的紅外分析儀及氧分析儀，使用方便，同時可得到在線的干煙氣組成分析，不過應(yīng)定期使用co、co2 及o2的標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行儀器的標(biāo)定。同時，從再生煙氣出口到分析儀之間的管線易被s、n化合物水溶液腐蝕，或被催化劑粉塵堵塞，應(yīng)予注意。4.1 主風(fēng)量校正 va 在實際條件

23、下的濕主風(fēng)量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），m3/h q表讀數(shù) 在設(shè)計條件下的主風(fēng)表讀數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），m3/h p實、t實 分別為實際條件下主風(fēng)壓力（絕）mpa、溫度k p設(shè) 、t設(shè) 分別為設(shè)計條件下主風(fēng)壓力（絕）mpa、溫度k 4.2 焦炭量計算使用煙氣組成求焦炭量，需采用氮平衡將主風(fēng)流量計算為煙氣流量，考慮空氣分子濕度，求出干煙氣量。 k= cw+hw式中va濕主風(fēng)量，m3/h co2、co、2 、n2干煙氣組成（體） n2=100co2coo2（空氣分子濕度（kgmol ho/lkgmol干空氣）由表查得cw碳量，k/hw氫量，k/k焦碳量，k/4.3 煙風(fēng)比、耗風(fēng)指標(biāo)及總濕煙氣量的計算 煙風(fēng)比 耗風(fēng)

24、指標(biāo) a / k 總濕煙氣量 4.4 實例已知干煙氣組成為co2=9.6%， co=10%， o2=0%； 濕空氣流量10000nm3/h； =0.03，求焦碳量。1） 公式計算 k= 1001+116=1117kg/h5 汽油中氣體的計量穩(wěn)定汽油中氣體（一般稱為油中氣）是指穩(wěn)定汽油中碳四以及更輕部分的含量，采用石油化工科學(xué)研究院分析方法，用氣相色譜（gc）分析，并以占穩(wěn)定汽油中的重量百分?jǐn)?shù)表示。 gi=g*wi/100 式中g(shù)i 油中氣中i組分的質(zhì)量，t或t/h wi 油中氣中i組分占穩(wěn)定汽油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) g 穩(wěn)定汽油總量，t或t/h 第二節(jié) 物 料 平 衡 由于催化裂化裝置的進(jìn)料、催化劑和

25、操作條件都在不斷地變化，因此有必要經(jīng)常進(jìn)行物料平衡計算。例如每周一次，并積累數(shù)據(jù)，以便對比及深入研究。對裝置的分析需要有可靠的數(shù)據(jù)，一般而言，合理的物料平衡數(shù)據(jù)（以重量為基準(zhǔn)）應(yīng)在98102%。1 確定物料平衡的系統(tǒng)。 在催化裂化物料平衡計算時，有二種系統(tǒng)可供選擇（如圖1和圖2）。1.1 反應(yīng)再生系統(tǒng)，以圖1所示的催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)為物料平衡系統(tǒng)。1.1.1 反應(yīng)再生系統(tǒng)物料平衡計算的優(yōu)點是： 可以隨時取得不同條件下的數(shù)據(jù)，而不需要等待產(chǎn)品回收系統(tǒng)（分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)等）達(dá)到平衡狀態(tài)； 不需要考慮從其他裝置進(jìn)入產(chǎn)品回收系統(tǒng)（分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)等）的物流量和組成； 不需要考慮產(chǎn)品切割點所引起的

26、產(chǎn)品變化。 1.1.2 反應(yīng)再生系統(tǒng)物料計算的缺點也較多： 取樣時可能發(fā)生泄漏； 測量氣體體積和液體產(chǎn)品重量困難； 需要有經(jīng)驗的操作人員進(jìn)行試驗； 需要不同的試驗室進(jìn)行樣品分析； 需要特殊的分析方法； 較高的費用且不易經(jīng)常進(jìn)行。 由于上述缺點，反應(yīng)再生系統(tǒng)的物料平衡計算方法很少選用。1.2 催化裂化全裝置物料平衡計算以 圖2所示的催化裂化全裝置為物料平衡系統(tǒng)，是最常用的方法。1.2.1 方法的主要優(yōu)點是： 方法簡便，不需要特別的取樣系統(tǒng)和計量系統(tǒng)； 采用通常的運行數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行物料平衡計算，因此可以隨時進(jìn)行。 不需要特殊的費用。 1.2.2 方法的主要缺點是： 由于產(chǎn)品的分析與計量是從裝置出

27、料取得的，即反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)后出裝置時，方進(jìn)行分析與計量。因此，當(dāng)原料、催化劑、操作條件、產(chǎn)品切割方案等發(fā)生變化時，需等待一段時間，使反應(yīng)再生和產(chǎn)品回收系統(tǒng)都達(dá)到穩(wěn)定時，才能取得較為可靠的數(shù)據(jù)； 由于從進(jìn)料到產(chǎn)品出裝置的過程較長，各個塔、罐、容器的液面難免有波動（雖然在操作過程中是允許的），這些會影響物料平衡計算的準(zhǔn)確性。為此，物料平衡計算的時間段，一般在812小時，甚至更長一些。 2 進(jìn)、出物料的確定 2.1 進(jìn)料：見圖2所示的催化裂化全裝置物料平衡計算系統(tǒng)圖。 凡是從這個計算系統(tǒng)圖外進(jìn)入系統(tǒng)的均為進(jìn)料。即凡是從催化裂化裝置外進(jìn)入催化裂化裝置的全部物流（除水蒸氣、水、空氣外）均為

28、進(jìn)料。例如，有的物流進(jìn)入催化裂化裝置分餾或吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，其目的并不是為了進(jìn)行裂化反應(yīng)，而是進(jìn)行分離，在進(jìn)行催化裂化物料平衡計算時，也應(yīng)將其計入催化裂化進(jìn)料中。 2.2 出料：包括所有出裝置的產(chǎn)品及在再生器燒去的沉積在催化劑上的焦碳。 3 物料平衡計算方法 3.1、物料平衡是指在一定的時間段進(jìn)出催化裂化的進(jìn)料及產(chǎn)品物料的關(guān)系。因此，在進(jìn)行物料平衡計算時，必須確定物料平衡計算的時間段（如812小時或更長），及計算的起始時間和終了時間。 3.2 在物料平衡計算的時間段里，要有所有進(jìn)料與出料的計量數(shù)據(jù)。對于裂化原料的產(chǎn)品必須有整個時間段的計量數(shù)據(jù)，而對于非裂化進(jìn)料，則有可能只在其進(jìn)入催化裂化裝置的時間

29、里有計量數(shù)據(jù)。 3.3 凡在催化裂化裝置里循環(huán)的物流，均不列在物料平衡的進(jìn)料、出料中。例如回?zé)捰?、回?zé)捰蜐{、急冷油、提升干氣等。 3.4 催化裂化物料平衡計算的目的，是了解裂化原料經(jīng)催化裂化后所得產(chǎn)品的分布。因此，當(dāng)有非裂化原料（例如焦化富氣）進(jìn)入裝置時，因其產(chǎn)品與裂化產(chǎn)品混在一起，因此應(yīng)從各產(chǎn)品中扣除非裂化原料的相應(yīng)值，例如，應(yīng)從計量所得的h2c2、c3c4和c5+組分中，分別減去焦化富氣中的h2c2、c3c4和c5+組分，從而得到催化裂化原料裂化所得的h2c2、c3c4和c5+組分。 3.5 油品計量采用油罐檢尺/輸油體積法時，在物料平衡計算時間段內(nèi)所使用的進(jìn)料或得到的產(chǎn)品，是使用該油罐前

30、后檢尺量或輸油體積的差。當(dāng)采用流量計對油品、裂化氣、干氣、主風(fēng)進(jìn)行計量時，在物料平衡計算時間段內(nèi)所使用的進(jìn)料、得到的產(chǎn)品、焦碳等，均應(yīng)多次記錄及分析，進(jìn)行加權(quán)平均后求出實際數(shù)量。 3.6 物料平衡計算以質(zhì)量為基準(zhǔn)，并求出產(chǎn)品占新鮮裂化原料的重量百分?jǐn)?shù)。 產(chǎn)品占新鮮裂化原料的重量百分?jǐn)?shù)，總和應(yīng)在98102%之間。物料平衡計算有時也以體積為基準(zhǔn)，并求出產(chǎn)品（除干氣和焦炭外）占新鮮原料的體積百分?jǐn)?shù)，由于催化裂化的主要產(chǎn)品密度比原料輕，相應(yīng)體積校大，所以除干氣和焦炭外的產(chǎn)品體積百分?jǐn)?shù)之和大于100。 3.7 根據(jù)不同的需要，物料平衡的表示方法有多種，其中三種最為常用。 3.7.1 粗物料平衡：粗物料平

31、衡是指按實際所得產(chǎn)品計算所得物料平衡，即按干氣、液態(tài)烴、穩(wěn)定汽油、輕柴油、焦碳等作為產(chǎn)物，但在有外裝置氣體（例如焦化富氣）進(jìn)入裝置時，無法分出干氣和液態(tài)烴，只得計作裂化氣。 3.7.2 細(xì)物料平衡：由于有時干氣和液態(tài)烴的分離不好，且干氣和液態(tài)烴中不同組分有不同的用途，因此經(jīng)常做細(xì)物料平衡，即求出所得產(chǎn)物中干氣和液態(tài)烴各組分的產(chǎn)率。3.7.3 細(xì)物料平衡（考慮汽油中的氣體）：穩(wěn)定汽油作為一個產(chǎn)品，為了得到較高質(zhì)量（如辛烷值等）和數(shù)量，壓入了不少碳四組分。為了了解穩(wěn)定汽油中有多少碳四組分，也常做細(xì)物料平衡。在做此細(xì)物料之前，先分析 汽油中碳四及比碳四輕的氣體含量，再將這些氣體組分歸并到干氣、液態(tài)烴

32、相應(yīng)組分中，而干氣、液態(tài)烴中的碳五及更重的部分則并入汽油中。這時所做出的細(xì)物料平衡中，氣體是催化裂化所得的真實氣體量，但汽油是c5+汽油，不符合商用汽油的規(guī)格。3.8 催化裂化物料平衡（以質(zhì)量為基準(zhǔn)）的歸一化 在3.7節(jié)中所做的物料平衡（以質(zhì)量為基準(zhǔn)），列出了損失項，即產(chǎn)品和新鮮裂化原料的差。為了便于比較，在不知道損失來源的情況下，假設(shè)損失是均勻分布在所有產(chǎn)品中，此時可將所有的產(chǎn)品產(chǎn)率歸一化，即使產(chǎn)品產(chǎn)率之和計算為100。3.9 調(diào)整汽油和輕柴油的切割點： 汽油和輕柴油的產(chǎn)率是與其沸點范圍（即切割點）密切相關(guān)的。在不同的生產(chǎn)季節(jié)、生產(chǎn)方案和生產(chǎn)裝置中，汽油和輕柴油的沸點范圍是不同的。為了便于比

33、較，常常通過計算將它們的沸點范圍調(diào)整到相同范圍。一般將汽油的干點定在4300f(221)實沸點（tbp），輕柴油干點定在6500f（343）實沸點（tbp）。但是一般的常規(guī)分析不包括實沸點蒸餾，而是進(jìn)行恩氏蒸餾分析。實沸點蒸餾數(shù)據(jù)一般是通過恩氏蒸餾數(shù)據(jù)估算的。調(diào)整干點的方法如下：l 粗輕循環(huán)油加穩(wěn)定汽油中430of+（221-）的組分，減去粗輕循環(huán)油中430of-（221-）的組分。再加上粗油漿（澄清油）中650of-(343-)的組分，減去粗輕循環(huán)油中650of+(343+)的組分。l 穩(wěn)定汽油加上粗輕循環(huán)油中430of-（221-）的組分，減去穩(wěn)定汽油中430of+（221）的組分。l 粗

34、油漿（澄清油）加上粗輕循環(huán)油中650of+(343+)的組分。減去粗油漿（澄清油）中650of-(343-)的組分。將astm d-86 轉(zhuǎn)化為tbp 的方法如下：方法一將 astm 50% 點轉(zhuǎn)化成tbp 50% 點溫度使用下面的公式將astm d-86 50% 點溫度轉(zhuǎn)化成 tbp 50% 點溫度: tbp(50)=0.87180*astm d-86(50)1.0258此處：tbp(50) =實沸點蒸餾50 vol%餾出溫度，0fastm d86(50)= astm d-86 蒸餾50 vol%餾出溫度vol%, 0f例:astm d-86(50)=547 0f（286）, 計算 tbp

35、50 vol%溫度:tbp(50)=0.87180*(547) 1.0258tbp(50)=5610f（284）將astm d-86轉(zhuǎn)化為tbp切割點 由下列公式計算tbp相鄰切割點的溫度差：yi=axib此處：yi= tbp 蒸餾二切割點間的溫度差， 0fxi= astm d-86蒸餾二切割點間的溫度差， 0fa, b =不同切割點范圍的常數(shù)，見下表： 切割點范圍ab 1100%-90%0.117981.6606 290%-70%3.04190.75497 370%-50%2.52820.820072 450%-30%3.03050.80076 530%-10%4.90040.71644 6

36、10%-0%7.40120.60244方法二 astm（恩氏）蒸餾數(shù)據(jù)和tbp（實沸點）蒸餾數(shù)據(jù)的換算 體積餾出， ab00.91671.0019100.52771.0900300.74291.0425500.89201.0176700.87051.0226900.94901.0110950.80081.0355ttbp =a*(1.8*td86)b/1.8td86 = a(-1/b)*(1.8*ttbp)1/b/1.8ttbp -實沸點溫度，0， 10， 30，50，70，90和95體積餾出點，ktd86 - 相應(yīng)的 astm d86餾出溫度，k 4 損失分析由上面敘述的物料平衡計算過程物料

37、平衡是通過計量和計算得到的，同時催化裂化裝置也比較復(fù)雜，不僅包括反應(yīng)再生系統(tǒng)，還包括產(chǎn)品回收系統(tǒng)。為了得到較為可靠的物料平衡數(shù)據(jù)，盡量減少損失，應(yīng)注意以下幾個方面：4.1 全裝置是否處在穩(wěn)定、平衡運轉(zhuǎn)中。4.2 計量儀表、裝置是否按規(guī)定進(jìn)行校驗。4.3 進(jìn)出裝置的物料量是否沒有遺漏。4.4 盡可能同時采用較多的計量方法和計算方法，并互相對照。 采用瞬時流量計時應(yīng)盡可能多地取點（尤其是操作波動時），以便更具代表性。4.5 估計污水、污油等各處可能發(fā)生的損失，并盡可能地計量。第三節(jié) 元素平衡 氫平衡1氫含量的測定和計算1.1裂化氣（干氣和液化氣）：裂化氣由較小的碳?xì)浠衔锝M成，且裂化氣組成是催化裂

38、化過程的常規(guī)分析，因此裂化氣的氫含量可以通過裂化氣的組成和裂化氣各組分氫含量計算得到。h=hi*wi其中： h 裂化氣氫含量，重量 hi 裂化氣中i組分氫含量，重量 wi 裂化氣中i組分的重量裂化氣各組分的氫含量見表1。 表1 裂化氣各組分氫含量 化合物 wt% 氫 氫 hydrogen h2 100.00 硫化氫 hydrogen sulfide h2s 5.92 甲烷 methane ch4 24.13乙烷 ethane c2h6 20.11 乙烯 ethene c2h4 14.37 丙烷 propane c3h8 18.29 丙烯 propylene c3h6 14.37 丁烷 buta

39、nes c4h10 17.34丁烯 butylenes c4h8 14.37硫化氫 h2s 5.881.2油品： 油品的氫含量可以通過試驗測得，如果沒有試驗條件，也可以使用經(jīng)驗圖表或公式代替。1.2.1試驗分析： 1.2.1.1 重量法： 試驗時，把盛有一定量油樣的瓷舟放在燃燒管里，通人氧氣，在800溫度下使樣品充分燃燒。為了使樣品完全燃燒成水和二氧化碳，燃燒管中還要填充適當(dāng)?shù)难趸瘎?，如線狀氧化銅等。燃燒生成的水和二氧化碳分別用吸水劑和二氧化碳吸收劑吸收。最后根據(jù)吸收劑的增重計算樣品中碳和氫的百分含量。 1.2.1.2 碳、氫、氮元素儀分析法： 使用碳、氫、氮元素儀分析元素時所需要的樣品量很少

40、，往往只需要若干mg,，分析速度也很快。試樣的燃燒過程和重量法相近，然后使用熱導(dǎo)檢測氣相色譜儀檢測燃燒產(chǎn)物，經(jīng)計算求得樣品中碳、氫、氮各元素的百分含量。 1.2.2經(jīng)驗公式和圖表法： 1.2.2.1 api technical data book圖表法：這一方法僅利用油品的常規(guī)分析，就可以求出輕重油品的氫含量。 圖2.1 用于由astm蒸餾數(shù)據(jù)和比重求石油餾份的特性因素k、分子量、苯胺點和碳?xì)渲亓勘?，也可以用其中任意二個性質(zhì)數(shù)據(jù)求得其他的性質(zhì)數(shù)據(jù)。對于高沸點石油餾份，一般蒸餾數(shù)據(jù)難以測得，而在一般的試驗室都可以測得運動粘度，通常測定二個不同溫度下的運動粘度，例如在210of（98.9）和100

41、 of（37.8）下測得運動粘度（厘沱，mm2/s,）通過圖2.2，求得高沸點石油餾份的分子量，然后使用圖2.1求出高沸點石油餾份的特性因數(shù)，碳?xì)渲亓勘取Ｓ袝r高沸點石油餾份在低溫（100 of（37.8）下粘度太大，以致難于流動，而在較高溫度下（例50、80）測得粘度，使用粘溫圖2.3求出210of（98.9）和100 of（37.8）的粘度。對于高沸點石油餾份，有時可測得苯胺點和比重，然后使用圖2.1 求得高沸點石油餾份的特性因素k、分子量和碳?xì)渲亓勘?1.2.2.2經(jīng)驗公式法:(1) 輕油品的常規(guī)分析中有密度和恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計算軽油品氫含量可用：汽油 式中 hw - 汽油氫含量， kuop

42、 k值 t中平均沸點，k。用此公式計算催化裂化汽油含氫量，其結(jié)果與實測值相比，最大誤差為2.8。柴油 式中 hw - 柴油氫含量， kuop k值； t中平均沸點，k。（2）使用油品的常規(guī)分析中密度和恩氏蒸餾數(shù)據(jù)，計算油品氫含量wt%h=0.171*api+3.718*ln(vabp-c)-16.43此處： api=比重指數(shù)，api 度 vabp=體積平均沸點，0f（無數(shù)據(jù)時可用50%點代替meabp）c=24 瓦斯油進(jìn)料=35 渣油進(jìn)料=24 石腦油=10 輕循環(huán)油=17 分餾塔底油(2) 使用密度計算渣油的氫含量 d420=1.4673-0.0431(%h)變?yōu)椋?%h)23.2*（1.4

43、673- d420）1.2.2.3其他：除上述方法外，還有其他一些分析方法和經(jīng)驗公式。分析方法如：用質(zhì)譜分析儀分析的pona，核磁共振儀分析計算油品的氫含量。經(jīng)驗公式如total法。 1.3焦炭中的氫是通過氮平衡計算得到的。2 催化裂化過程的氫平衡計算重油加工是將低h/c、低價值的重油生產(chǎn)出高h(yuǎn)/c、高價值的產(chǎn)品，如液化氣、汽油等。重油加工有加氫和脫碳二種，重油加工過程實質(zhì)上就是合理利用氫的過程。催化裂化是一種重要的重油脫碳過程。計算和研究催化裂化過程的氫平衡可以更好地選擇過程的操作條件、催化劑、原料以得到最合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。催化裂化過程氫的來源是原料油。經(jīng)過加工，原料油中的氫全部轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品中，

44、其中包括焦炭。即： hi*xi =hj*yj其中： hi是原料i中的氫含量 hj是產(chǎn)品j中的氫含量 xi是原料i占總原料的百分?jǐn)?shù) yj是產(chǎn)品j占總產(chǎn)品的百分?jǐn)?shù) 硫、氮平衡3 催化裂化過程硫平衡的計算：3.1 催化裂化過程原料中硫的去向： 3.1.1 產(chǎn)品中的硫化合物： 干氣 硫以h2s 存在，經(jīng)乙醇胺等溶劑脫除后，含h2s的酸性氣入硫磺回收裝置。 液化氣 汽油 硫多以硫醇存在。工廠多用梅洛克斯法催化氧化脫除硫醇。方法一是用鹼液把油品中的硫醇抽提出來，生成的硫醇鈉轉(zhuǎn)入水相，而使產(chǎn)物的含硫量降低。含硫醇鈉的鹼液與油分離后進(jìn)入氧化器，在催化劑存在下通人空氣，硫醇鈉被氧化為二硫化物。二硫化物不溶于鹼液

45、，下層鹼液克循環(huán)使用。另一方法是脫臭，即硫醇不被抽出，而是將含硫醇的油品與空氣、含催化劑的鹼液一起通過反應(yīng)器，硫醇被氧化為二氧化物，留在油中，而鹼液可循環(huán)使用。油品中的含硫量沒有減少。 柴油：可通過加氫精制脫除油品中的硫。 油漿 焦炭： 焦炭中的硫化物在再生器中和碳?xì)浠衔镆黄鹑紵蓅ox， 和煙氣一起排入大氣。3.1.2 污水中的硫化物反應(yīng)生成的可溶于水的硫化物溶于污水中。催化裂化的污水主要有：分餾塔頂油氣分離器切水;氣壓機出口切水; 穩(wěn)定塔頂回流罐切水; 汽油水洗水；機泵冷卻水等。3.2 含硫量的確定：無論是油品、煙氣，還是污水中的含硫量都只能通過分析得到，不能用公式或圖表得到。3.2

46、.1 油品含硫量的測定3.2.2 煙氣含硫量的測定3.2.3 污水含硫量的測定3.3 催化裂化過程硫平衡的計算： 3.3.1根據(jù)各裝置的具體情況，確定過程中硫的入方和出方； 3.3.2 根據(jù)過程中硫的入方和出方，計算硫的出入量：硫的入方srg*sg其中：sr 過程硫入方總量， t/hg 原料油流量.t/h sg 原料油含硫量, m%硫的出方schgi*si + yq*syq+gwi*swi 其中： sch 過程硫出方總量， t/hgi 含硫產(chǎn)品i的流量, t/h si 含硫產(chǎn)品i含硫量, m% yq 煙氣流量, t/h 或 m3/h syq 煙氣含硫量, m% 或 v% gwi含硫污水i流量,

47、 t/h swi含硫污水i含硫量, m%注意：硫平衡計算時要注意各產(chǎn)品，組成含硫量的單位。3 催化裂化過程氮平衡的計算：催化裂化過程氮平衡的計算和硫平衡相似。3.1 催化裂化過程原料中氮的去向： 3.1.1 產(chǎn)品中的氮化物： 3.1.2 焦炭在再生器燃燒時，氮化物氧化生成nox , 隨煙氣排入大氣中。 3.1.3 污水：原料中的氮和氫生成氰化物，溶于污水中。污水的來源和含硫污水相同。重金屬平衡1）估計催化劑重金屬污染水平的方法 根據(jù)催化裂化系統(tǒng)重金屬平衡，系統(tǒng)中催化劑重金屬含量隨時間的變化率為：（1）式（1）中：x催化劑重金屬含量（ppm）；t催化劑被污染天數(shù)（d）；f新鮮原料油處理量（t/d）；n新鮮原料油重金屬含量（ppm）；w催化劑平均補充速率（kg/t新料），其中包括自然跑損和卸劑；m系統(tǒng)中催化劑總藏量（t）。求解（1）式，得：（2）式（2）中：x1，x2