武汉炼油厂设计计算书Word下载.docx

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30.3

4

轻柴油

20.9

15675

376.2

12.54

5

澄清油

3.0

2250

54.0

1.8

6

焦炭

6.5

4875

117.0

3.9

转化率76.1%（质），轻质油收率71.4%（质）。

二、原料放产品的设计基础数据

1、原料及产品性质

原料及产品性质见表2。

表2原料及产品性质

名称

相对密度

特性因数K

分子量

原料油

0.8892

12

370

油浆

0.997

10.6

380

回炼油

0.9043

11.7

340

汽油

0.74

11.8

0.8995

11.0

200

2、反应-再生操作条件

反应-再生操作条件见表3。

表3反应-再生操作条件

单位

数值

沉降器顶部压力（表）

Kg/m2

1.5

烟气中CO2/CO

分子比

1.0

再生器顶部压力（表）

大气干球温度

℃

32

再生床层温度

670

相对湿度

%

71

提升管出口温度

510

烟气中过剩O2

%（mol）

0.5

再生催化剂积炭

0.2

焦炭中氢碳比（H/C）

8/92

催化剂微反活性

65~70

回炼比

三、再生器系统

1、空气流率、烟气流率及组成。

（1）燃烧的碳和氢

焦炭产量=4875kg/h，

焦炭中氢碳比，C/H=8/92，

焦炭=C+H

则：

碳产量=4875×

0.92=4485kg/h=374kmol/h

氢产量=4875-4485=390kg/h=195kmol/h

（2）生成CO和CO2的C

CO2/CO=1.0（分子比，其中C的质量比=分子比）

生成CO的C=4485×

0.5=2242.5kg/h=187kmol/h

生成CO2的C=4485×

（3）理论O2

生成CO2的O2=1×

187kmol/h=6000kg/h（5984kg/h）

生成CO的O2=0.5×

187=93.5kmol/h=2992kg/h

生成H2O的O2=0.5×

195=97.5kmol/h=3120kg/h

小计=187+93.5+97.5=387kmol/h=12112kg/h

（4）燃烧产物

CO=187kmol/h=5236kg/h

CO2=187kmol/h=8228kg/h

H2O=195kmol/h=3510kg/h

小计=187+187+195=569kmol/h

=5236+8228+3510=16974kg/h

（5）干空气量

再生器干烟气中过剩O2取0.5%

过剩空气量0.5/21=0.0238（mol分数）

0.00238=过剩空气量/（理论干空气量+过剩空气量）

其中：

O2=43.8×

0.21=9.2kmol/h=294kg/h

N2=43.8-9.2=34.6kmol/h=968.8kg/h

干空气量=理论空气量+过剩空气量=理论N2+理论O2+过剩空气量

=378×

79/21+378+43.8=1843.8kmol/h=1843.8×

28.85=53200kg/h=41300Nm3/h=689Nm3/min

（6）求空气中水气

干球温度=32℃=89.6oF

相对湿度=71%

查《乙烯回收手册》图2-5得：

H2O/干空气=0。

034

水蒸汽=0.034×

1843.8=62.7kmol/h=1128kg/h

（7）湿空气量

G湿=1843.8+62.7=1906.5kmol/h=42700Nm3/h=712Nm3/min

=53200+1128=54328kg/h

（8）烟气组成

烟气组成见表4。

表4烟气组成

组成

kmol/h

kg/h

mol%

（对湿烟气）

（对干烟气）

O2

9.2

294

0.44

CO

28

187

5236

8.92

10.2

CO2

44

8228

N2

1456.6

40780

69.42

79.1

总干烟气

1839.8

54538

100.0

生成水

18

195

3510

9.30

水蒸汽

62.7

1128

总湿烟气

2097.5

59176

干烟气分子量=54538/1839.8=29.7

湿烟气分子量=59176/2097.5=28.2

平衡核算：

湿空气量=54328kg/h

焦炭量=4875kg/h

两项小计=54328+4875=59203kg/h，与总湿烟气量59176kg/h相近。

至烟囱的干烟气=54538-885=53653kg/h

（9）烧焦单位耗空气量

湿空气量/焦炭量=42700/4875=8.8Nm3/kg焦

湿空气量/焦炭量=54328/4875=11.1kg/kg焦

（10）烟风比

湿烟气/湿空气=2097.5/1906.5=1.1（mol比）

2、再生器热平衡

（1）焦炭燃烧放出热量

生成CO2的C量=2242.5kg/h，发热值8100kCal/h

生成CO的C量=2242.5kg/h，发热值2450kCal/h

生成H2O的H量=390kg/h，发热值28600kCal/h

生成CO2的C放出热量=2242.5×

8100=1816×

104kCal/h

生成CO的C放出热量=2242.5×

2450=550×

生成H2O的H放出热量=390×

28600=1115×

小计=1816×

104+550×

104+1115×

104=3481×

104kCal/h.

（2）可利用热量

解吸催化剂上的焦炭需要总热量的11.5%.

即:

Q可=3481×

104×

0.885=3080×

（3）主风机出口温度

T入——入口温度，取28.8℃=301.8oK

P出——出口压力（绝），3.2大气压.

P入——入口压力（绝），0.95大气压.

η——多变效率，取η=0.75

K——绝热指数，1.4

取再生器入口处温度为170℃

（4）给催化剂净热量

①给干空气的热量=53200×

0.26（670-170）=692×

②给水蒸汽的热量

a.空气中带入H2O热量=1128×

0.5（670-170）=28×

b.催化剂带入H2O热量=720×

0.5（670-510）=5.8×

c.其它H2O热量=（37+18+158+125+118+24+172+1450）×

0.5（670-250）

=2102×

0.5（670-250）=44.1×

③热损失=120×

小计=692+28+5.8+44.1+120=889.9×

给催化剂的热量Q=（3080-889.9）×

104=2190.1×

（5）催化剂循环量

（6）剂油比=530000/（75000×

1.2）=5.9

3、再生器水平衡

（计算见第八节）

再生器水平衡见表5。

表5再生器水平衡

入

方

流量，kg/h

出

（1）空气中水

（1）带至反应器蒸汽

88

（2）氢燃烧生成水

（2）带至烟气的蒸汽

9582

（3）待生催化剂带入

720

（4）待生滑阀前松动蒸汽

37

（5）其它

单动滑阀吹扫蒸汽

稀相喷水咀冷却蒸汽

主风事故蒸汽管吹扫

燃烧油喷咀吹扫

溢流管顶喷咀冷却

膨胀节吹扫

再生集气室穹顶上吹扫

再生集气室穹顶下吹扫

旋风器级间冷却汽

158

125

118

24

172

1000

1450

1210

合计

9670

入密相床水汽=9670-（1000+1450+1210+158+88）=5764kg/h

入稀相床水汽=9670-（1210+1000+88）=7372kg/h

4、再生器藏量

按式：

式中：

CBR——碳燃烧率，吨/时；

CBR=4.875×

0.92=4.485吨/时

V——再生器效率因数，取210

P——压力因数，P=PT·

Po

Po——氧分压因数。

由0.5%O2含量查出Po=0.679

PT=（1.8×

14.2+14.7）/18.7=2.16

所以：

P=PT·

Po=2.16×

0.679=1.46

再生剂含碳0.2%（质）

（CR）0.7=0.20.7=0.324

T——温度因数

t=670+273=943oK

A=E/RT基

T基=593+273=866oK（基准温度）

E——活化能，取20000kCal/kmol（取自玉门炼厂提升管催化裂化装置标定数据）

R——气体常数，1.987kCal/kg•mol•oK

烧焦强度=4875/33.6=145公斤焦/吨催化剂藏量

5、结构尺寸

（1）密相床层直径

入密相床的气体量：

①总干烟气量=1839.8-29.8=1810kmol/h

②水蒸汽量=5764/18=320kmol/h

两项小计=1810+320=2130kmol/h

密相床密度取280kg/m3

密相床温度670℃

密相床高6.7m

再生器顶压力2.8kg/cm2（绝）

床层中点压力=2.8+0.02+6.7×

280×

10-4/2=2.91kg/cm2

气体体积流率

采用密相床层衬里后内径为5030mm

则密相床线速为:

（2）稀相床层直径

入稀相床的气体量

①总干烟气量=1810kmol/h

②稀相床水蒸汽=7372/18=410kmol/h

两项小计=1810+410=2220kmol/h

稀相床气体体积流率

取稀相床线速0.5m/s

则稀相床直径为

采用稀相床层衬里后内径为7000mm

则稀相床实际线速为:

（3）床层上净空

参照玉门炼厂试验数据选取~11m

（4）催化剂停留时间

停留时间,

（5）体积烧焦强度

体积烧焦强度=生焦量（kg/h）/密相床体积（m3）=4875/120=40.6kg/m3·

h

6、催化剂输送管线及分布板

（1）溢流管顶直径

催化剂循环量，G=530000kg/h=147.2kg/s

溢流管密度取370kg/m3

催化剂体积流率=147.2/370=0.398m3/s

取顶部最大流速为0.24m/s

则溢流管顶部面积为,F=0.398/0.24=1.66m2

直径为,

采用直径1.8m,则顶部流速为:

w=0.398/（0.785×

1.82）=0.156m/s

（2）溢流管顶槽口

槽口宽50mm，高600mm，面积0.03m2

溢流管顶催化剂压头由下式计算:

循环量=530×

1.1=583短吨/时=9.71短吨/分

床层密度280kg/m3=17.5磅/英尺3

堰长=2×

40=80英寸

所以取槽口开孔面积为溢流管顶面积的50%

则槽口总面积为,F=1.82×

0.785×

50%=1.27m2

开槽口总数=1.27/0.03=42条

实际开槽口40条

（3）再生待生催化剂斜管

采用斜管衬里后内径为584mm

催化剂循环量530000kg/h

催化剂质量流速=530000/（0.785×

0.5842）=2000000kg/h·

m2

取再生斜管密度200kg/m3

催化剂管内流速=2000000/（200×

3600）=2.78m/s

取待生斜管密度400kg/m3

催化剂管内流速=2000000/（400×

3600）=1.39m/s

（4）分布板开孔

取分布板压降△P=0.1kg/cm2=1000kg/m2

取颂板下温度t=250+273=523K

分布板下压力P=2.8+6.7×

10-4+0.1=3.088kg/m2

通过分布板的风量为712Nm3/min

空气密度

按式:

通过分布板的空气速度:

取N=2.2

所以分布板开孔面积为:

F=Q/W=7.36/62=0.119m2

按φ15开孔,则开孔数论为:

n=0.119/（0.0152×

0.785）=673个

实际分布板开孔为:

φ15,656个;

φ25,4个

实际开孔面积=656×

0.0152+4×

0.0252=0.118m2

分布板直径为4.83m

分布板开孔率=0.118/（0.785×

4.832）=0.646%

7、旋风分离系统

（1）旋风分离器入口线速

总湿烟气量=2220kgmol/h

气体体积流率17m3/s

旋分器一级入口截面积0.305×

0.71=0.217m2

旋分器二级入口截面积0.288×

0.686=0.197m2

采用5组旋风分离器.

则一级入口线速W1=17/（5×

0.217）=15.6m/s

二级入口线速W2=17/（5×

0.197）=17.2m/s

增加旋风分离器级间冷却蒸汽1210kg/h,二级旋风分离器入口线速为:

入口气体体积,

二级入口线速W2=17.2/（5×

0.197）=17.5m/s

（2）旋风分离器压力降

①一级旋风分离器的压降△P1

△P1=（KDT+3.4DV）×

W12/2g

W1——一级入口线速，15.6m/s

G——重力常数,9.8

K——速度函数,1.8

DT——介质和催化剂的密度

DV——介质密度

取入口处催化剂密度为10kg/m3

则DT=10+1.0=11kg/m3

②二级旋风分离器的压降△P2

③一、二级旋风分离器总压降ΔP

ΔP=ΔP1+ΔP2=0.0288+0.018=0.0468kg/cm2

（3）料腿长度计算

①一级料腿长度

静压头

密相床静压头6×

280=1680kg/m2

稀相床静压头208kg/m2

旋风分离器压降288kg/m2

以上三项小计:

1680+208+288=2176kg/m2

取一级料腿密度480kg/m3

一级料腿当量长度=2176/480=4.53m

一级料腿应取长度=4.53+4.53×

0.35=6.11m

实际长度为15301mm

②二级料腿长度

取翼阀压降35kg/m2

旋风分离器压降468kg/m2

密相床静压头1.314×

280=368kg/m2

以上四项小计:

208+35+468+368=1079kg/m2

二级料腿当量长度=1079/480=2.25m

二级料腿应取长度=2.25+0.9=3.15m

实际长度为10501mm

（4）负荷情况

进入一级旋风分离器的催化剂量为：

ρ×

V=10×

17=170kg/s=612吨/时

进入每一组旋风分离器的催化剂量=612/5=122.2吨/时

一级料腿采用φ426×

12管子

管子截面积=0.785×

0.4022=0.127m2

质量流速=122200/（3600×

0.127）=268kg/m2·

s

进入二级旋风分离器的催化剂若为一级的10%

二级料腿采用φ168×

10管子

0.1482=0.0172m2

二级料腿质量流速=122200×

0.1/（3600×

0.0172）=198kg/m2·

（5）催化剂损失

催化剂单耗按0.6公斤/新鲜原料吨

每小时为0.6×

75=45公斤/时=1080公斤/天

损耗率=45/612000=0.00735%

旋风分离器回收率=100-0.0074=99.9926%

8、双动滑阀

考虑双动滑阀有三种不同的操作。

正常流量：

在设计负荷下操作不用紧急水

最大流量：

在最大烧焦负荷下操作，由于二次燃烧而动用喷水及旋风分离喷入最大蒸汽量。

最小流量：

由于二次燃烧而将烧焦空气切断，动用稀相喷水，并且吹入事故蒸汽，此时单动滑阀切断。

（1）正常流量

考虑旋风分离器喷蒸汽降温14℃，即烟气从670℃降至656℃。

干烟气1810kmol/h=53653kg/h

水蒸汽532kmol/h=9582kg/h（见水平衡）

两项小计：

1810+532=2342kmol/h=53653+9582=63235kg/h

滑阀前压力P1=2.8-0.0468=2.7532kg/cm2=39.1英磅/英寸2

滑阀后压力P2=2.7532-0.6=2.1532kg/cm2=30.5英磅/英寸2

烟气体积流率

烟气密度,ρ=63235/64500=0.982kg/m3

烟气分子量,M=63235/2342=27

滑阀前温度,T1=1212+460=1672oR

压缩因数,μ=1

烟气流量W=63235×

2.2/3600=38.7磅/秒

绝热指数,k=1.38

设d/D=0.38,Cd=0.66

Rc=P2最小/P1=0.615,P2最小=Rc·

P1=0.615×

39.1=24.0磅/英寸2

P2最小<

P1

Y1=0.925

=13.0英寸=0.33m

d/D=0.33/0.87=0.38,与假设一致,计算正确.

滑阀开孔面积=0.785×

0.332=0.0855m2

滑阀全开面积=0.785×

0.4042=0.128m2

正常双动滑阀开度=0.0855/0.128=66.8%

（2）最大流量

主风机最大流量51000Nm3/h=2280kmol/h

烟气量2280Nm3/h=2518kmol/h

其中:

干烟气量=1810×

2510/（1810+532）=2020kmol/h=60000/kg/h

水蒸汽量=2510-2020=490kmol/h=8810/kg/h

另:

级间喷汽最大=556kmol/h=10000/kg/h

集气室穹顶蒸汽118kmol/h=2500/kg/h

紧急喷水408kmol/h=7350/kg/h

小计3592kmol/h=88660/kg/h

烟气平均分子量M=88660/3592=24.6

烟气量W=88660×

2.2/3600=54.2磅/秒

烟气温度T1=670℃=1238oF=1698oR

滑阀上游压力P1=2.8-0.1=2.7kg/cm2=38.41英磅/英寸2

滑阀下游压力P2=2.7532-1.6=2.1kg/cm2=30.0英磅/英寸2

设d/D=0.46,Cd=0.7

Rc=P2最小/P1=0.63,P2最小=Rc·

P1=0.63×

38.4=24.2磅/英寸2

Y1=0.92

=15.4英寸=0.392m

d/D=0.392/0.87=0.45,与假设近似,计算正确.

0.3922=0.12m2

正常双动滑阀开度=0.12/0.128=93.8%

（3）最小流量

最小流量包括下列各项:

主风事故蒸汽8000kg/h

稀相喷水7350kg/h

旋风分离器蒸汽6000kg/h

穹顶蒸汽2500kg/h

小计23850kg/h

气体流量W=23850×

2.2/3600=14.6磅/秒

气体分子量,M=18

烟气温度,T1=1238+460=1698oK

绝热指数,k=1.31

为了安全泄放,滑阀在最小的位置,压力将上升至容器长期安全工作压力的110%,在此压力下主风机空气流率将是零。

滑阀上游压力P1=4.0kg/cm2=56.7英磅/英寸2

滑阀下游压力P2=1.15kg/cm2=16.3英磅/英寸2

设d/D=0.22,查图Cd=0.625

Rc=P2最小/P1=0.595

P2最小=Rc·

P1=0.595×

56.7=33.7磅/英寸2

P2最小>

P2计算取P2最小

查图Y1=0.885

=7.03英寸=0.178m

d/D=0.178/0.87=0.205,与假设相近,计算正确.

0.1782=0.0248m2

实际采用最小开孔面积=0.0252m2

9、辅助燃烧室

（1）在装置开工升温用空气量为600Nm3/min

湿空气量600Nm3/min=1600kmol/h

水蒸汽=1600-1550=50kmol/h=900kg/h

空气入口温度170℃,出口温度580℃

热负荷Q=44700×

0.26（580-170）+900×

0.5（580-170）=476×