催化裂化装置物料平衡与热量平衡计算
石油催化裂化—催化裂化工艺主要操作条件分析
原料性质也影响产品分布，在同样转化率时，石蜡基原料的汽油及焦 炭产率较低，气体产率较高；环烷基原料的汽油产率高，气体产率低；芳 香基原料汽油产率居中，焦炭产率高。
五、空速和反应时间
空速：每小时进入反应器的原料油量与反应器催化剂藏量之比。分质 量空速和体积空速。空速大小反应映反应时间长短。其倒数为反应时间。
今天任务 催化裂化反应操作的
影响因素
七 回炼比
六 再生催化剂含碳量
一、 反应温度
催化裂化反 应操作的影
响因素
二、 反应压力(油气分压)
三 剂油比（C/O）
五 空速和反应时间
四 原料的性质
一、反应温度——以沉降器出口温度为标准
反应温度是生产中的主要调节参数，也是对产品产率和质量影响最灵 敏的参数。一方面，反应温度高则反应速度增大。另一方面，反应温度可 以通过对各类反应速率大小来影响产品的分布和质量。通过调节再生滑阀 的开度来调节反应温度。
七、回炼比
回炼比是回炼油（包括回炼油浆）的质量和新鲜原料油质量之比。回 炼比虽不是一个独立的变量，但却是一个重要的操作条件。回炼比的选取 要根据生产实际综合选定。
今天任务 催化裂化反应再生系
统的三大平衡
一、 压力平衡
催化裂化反 应再生系统 的三大平衡
二、 热平衡
三、 物料平衡
催化裂化反应—统的三大平衡 三、物料平衡
物料平衡包括催化剂和原料在数量上的平衡、单程转化 率和回炼比的平衡及催化剂的损失和补充的平衡。
• 总结：
反再系统操作关键： 三大平衡控制（压力平衡、热平衡、 物料平衡）
二、反应压力(油气分压)
油气分压提高意味着反应物浓度提高，因而反应速度加快，生焦的反 应速度也提高。
重油催化裂化反应-再生系统的热平衡控制
催化裂化工艺计算与技术分析
催化裂化工艺计算与技术分析[例4-1] 已知某催化裂化装置操作条件、产品分布等数据（见表4-6），求提升管油气停留时间。
解：（1）计算提升管入口油气流率，如表4-7所示。
= 26887m 3/h= 7.5 m 3/s（2） 计算提升管出口处油气流率，如表4-8所示。
1011401012732735204.22986+⨯+⨯⨯=i V= 54821m 3/h = 15.2m 3/s （3）计算油气线速 提升管横截面积：F = 0.25 πD 2= 0.25×3.14×1.22= 1.13 m 2计算入口油气流速： U i = V i /F = 7.5/1.13 = 6.6 m/s 计算出口油气流速： U o =V o /F = 15.2/1.13 = 13.5 m/s提升管内油气平均流速= 9.6 m/s（4） 计算油气平均停留时间 t = L / U m = 25 / 9.6 = 2.6 sYc ＝∆C k ·Rc(1+R F ) （ 4-3） 式中：∆C k ——催化剂的焦炭差，％（重）；R F ——回炼比。
流量计有多种，应根据不同的流量计要求，进行校正。
（1）质量流量计是目前为许多炼厂所采用的先进的流量计，这种流量计不受检测点条件变化的影响，可以直接取得总通过量，前后数据相减即可。
（2）差压式流量计是利用流体流经节流装置时所产生的压力差实现流量测量的。
应用最广泛的节流1011161012732734931874+⨯+⨯=o V )6.65.13ln(6.65.13ln-=-=io i o m U U U U U装置是孔板，其次是喷嘴。
使用差压式流量计时，液体体积流量可用下式表示：V 实= C △实Pρ （5-1）式中：V 实—流体体积流量， m 3/h;△P —孔板前后压差，Pa ；ρ实—操作条件下流体的密度，m 3/kg ； C —常数。
流体质量流量可表示为：P CG △实实⋅=ρ （5-2）G 实——液体质量流量，t/h 。
物料平衡和热量平衡
物料平衡和热量平衡物料平衡和热量平衡是工程领域中常用的分析方法，用于研究物质和能量在化工过程中的流动与转化。
物料平衡是指在一个封闭系统中，物质的输入、输出和积累之间的关系。
热量平衡是指在一个封闭系统中，能量的输入、输出和积累之间的关系。
物料平衡是化工过程设计和优化的基础，通过物料平衡分析可以确定反应器中物料的组成和流量，以及各个装置之间的物料流动情况。
物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即物料的输入和输出之和等于物料的积累量。
在进行物料平衡分析时，首先需要确定系统的边界，即确定分析的范围。
然后根据系统的输入和输出量，编写物料平衡方程。
物料平衡方程可以分为总物料平衡和组分物料平衡两种形式。
总物料平衡是指对物料的总量进行平衡，而组分物料平衡是指对物料中各个组分的量进行平衡。
在编写物料平衡方程时，需要考虑物料的输入、输出和积累量，以及反应或转化过程中的损失。
物料平衡方程可以通过实验数据或估算方法得到，也可以通过模拟计算得到。
通过求解物料平衡方程，可以确定物料的流动情况和组成，为工程设计和操作提供依据。
热量平衡是指在化工过程中，研究能量的输入、输出和积累之间的关系。
热量平衡的基本原理是能量守恒定律，即能量的输入和输出之和等于能量的积累量。
热量平衡分析可以确定反应器中的热量流动情况，以及各个装置之间的热量交换情况。
在进行热量平衡分析时，需要考虑各个装置的热量输入和输出，以及热量的传导、对流和辐射等方式的损失。
热量平衡方程可以通过实验数据或估算方法得到，也可以通过模拟计算得到。
通过求解热量平衡方程，可以确定热量的流动情况和温度分布，为工程设计和操作提供依据。
物料平衡和热量平衡在化工工程中的应用非常广泛。
通过物料平衡和热量平衡分析，可以确定化工过程中的物料流动和热量流动情况，找出问题所在，优化工艺参数，提高生产效率和产品质量。
同时，物料平衡和热量平衡也是工程安全和环保的重要手段，可以预测和控制系统中的物料和能量的流动，减少事故和污染的发生。
催化裂化装置设计工艺计算方法
1.3.3稀相段直径
稀相段中点压力=0.3315MPa 稀相段温度=675+273=946K 气体体积流率=46.84m3/s 取稀相直径=9.7m 稀相线速=0.62m/s
1.3.4稀相段高度 取稀相段高度为12m
1.3.5过渡段高度 取过渡角为45度
1.3.6催化剂的停留时间
过渡段高度为1.25m
195973.42
1.3.1密相床直径
取密相床密度300kg/m3稀相段平均密度25kg/m3 密相段高度为9m 稀相段高度为12 m 密相段中点压力=0.3465MPa 密相段温度=273+671=943k 气体体积流率=44.67m3/s 取密相段线速为1.1m/s
密相段直径=7.19m
1.3.2 密相段的高度 再生器密相床体积==222cm3 密相段高度==5.45m
1.2.13再生器物料平衡
入方 kg/h
I段干烟气
174422.8
II段干烟气
37492.1
待生剂待入烟 1080 气
I段主风带水 汽
3488.5
II段主风带水 670.8 汽
I段松动吹扫 汽
1500
II段松动吹扫 500 汽
焦炭
17000
循环催化剂 1010000
合计
1250100
出方kg/h
I段干烟气
1.1.2理论干空气量的计算
Ⅰ段碳燃烧生成二氧化碳需O2量706.1×1=706.1kmol/h Ⅰ段碳燃烧生成一氧化碳需O2量413.7×0.5=206.9kmol/h Ⅰ段氢燃烧生成水需O2量595×0.5=297.5kmol/h 理论需O2量=706.1+206.9+297.5=1210.5kmol/h=38736kg/h 理论需N2量=1210.5×79/21=4553.8kmol/h=127506.4kg/h Ⅰ段理论干空气量=O2+N2 =5764.3kmol/h=166242.4kg/h Ⅱ段碳燃烧生成CO2需O2量=197.6kmol/h=6323.2kmol/h Ⅱ段碳燃烧生成CO2需N2=197.6×79/21=743.4kmol/h=20813.9kg/h Ⅱ段碳燃烧生成CO2需N2== O2+ N2=941kmol/h=23137.1kg/h 1.1.3 实际干空气量
重油催化裂化反应-再生系统的热平衡控制
带 走 的热量 。
表 １ 某 炼 化 装 置 反 应 器 内 的各 部 分 物 料 的流 量 和操作条件表
７ ） 从 反应器 、 再生器散热到环境所需 的热量 ，
即散 热损失 。
８ ） 其他热量 ， 如焦碳脱附热等。
９ ） 当催 化 裂化 反 应 所 生成 的焦 碳 过 多 时 ， 还 包
所 需要 的热 量 。
重 油 催 化 裂 化 的催 化 剂 作 为 催 化 裂 化 装 置 的 热 载体 ， 催 化 剂 的循 环 量 影 响 到 了装 置 的热 平 衡 。 图 ｌ为 中有 催 化裂 化装 置 的热平 衡示 意 图 。 催 化 裂 化 装 置 的热 平 衡 状 态 既 受 装 置 进 料 质
中图分 类号 ： Ｔ Ｑ ２ ０ ３ ． ８
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ — １ ２ ６ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ７ — ０ ３
我 国某 炼 化 装 置 采 用 常 压 蒸 馏 得 到 的 常 压 渣 油 作 为 催 化 裂 化 装 置 的原 料 ， 生焦量大 ， 导 致 再 生 烧 焦 后 的二 密 出 口温 度过 高 ， 达到了 ６ ９ ０ ～ ７ ０ ０ ℃， 高
第３ １ 卷第 ３ 期
２ ０ １ ７ 年５ 月
天
津
化
工
Ｖｏ １ ． ３ １ ＮＯ ． ３
Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ７
重油催 化裂化反应一 再生系统 的热平衡控制
康 明艳 。 李钒 ， 伍 丽娜 。 孙津 清
（ 天津渤海职业技 术学院 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ０ ２ ）
催化裂化催化剂单耗计算公式
催化裂化催化剂单耗计算公式概述催化裂化是石油炼制中的一项重要工艺，而催化剂则是催化裂化过程中的关键因素之一。
催化剂的单耗计算对于优化生产过程、降低生产成本具有重要意义。
本文将介绍催化裂化催化剂单耗的计算公式及其应用。
催化剂单耗计算公式催化剂单耗计算公式是通过对催化剂的消耗量进行量化来评估催化裂化生产中的资源利用效率。
下面给出催化剂单耗计算公式的详细描述：公式一：单耗计算催化剂单耗=（进料中催化剂质量-出料中催化剂质量）/进料质量公式二：燃烧热值校正催化剂单耗（修正）=催化剂单耗*燃烧热值修正系数催化剂单耗计算示例为了更好地理解催化剂单耗计算公式的应用，我们将通过一个实际的示例来展示其计算过程。
示例假设某炼油厂使用的催化裂化装置进料中含有1000kg的催化剂，在经过催化裂化反应后，出料中含有800kg的催化剂。
催化过程中，进料总质量为10000k g。
燃烧热值修正系数为0.95。
根据公式一，可得：催化剂单耗=（1000k g-800kg）/10000k g=0.02k g/kg根据公式二，可得：催化剂单耗（修正）=0.02k g/kg*0.95=0.019k g/kg因此，该催化裂化装置的催化剂单耗为0.019kg/k g。
催化剂单耗计算的意义催化剂单耗计算的结果能够反映催化裂化装置中催化剂的利用效率，对生产过程进行优化具有重要意义。
通过计算催化剂单耗，可以评估催化裂化装置的状态，判断催化剂的耗用情况，并及时采取调整措施，以提高生产效益和降低生产成本。
总结本文介绍了催化裂化催化剂单耗计算公式及其应用。
催化剂的单耗计算对于优化生产过程、降低生产成本具有重要意义。
通过计算催化剂单耗，可以评估催化裂化装置的状态，提高资源利用效率。
同时，我们还通过一个示例展示了催化剂单耗计算公式的具体应用过程。
注意：在进行催化剂单耗计算时，需要准确获取催化剂的进料和出料质量，并根据实际情况进行燃烧热值的修正。
只有在真实数据的基础上进行计算，才能得到准确的催化剂单耗结果。
催化裂化装置的物料平衡与热量平衡计算
前言催化裂化过程是石油二次加工的重要过程之一。
监测一个催化裂化装置，唯一正确的方法就是定期考察装置的物料平衡和热平衡。
通过经常收集和研究装置运行的物料平衡和热平衡，才能更好地了解和理解装置运行的历史和现状，予期其未来，并为优化装置操作奠定基础。
理解催化裂化装置的操作，也需要深入了解装置的热平衡。
进料质量、操作条件、催化剂和设备状况的任何变化，都将影响装置的物料平衡及热平衡。
热平衡也是预测合评价装置变化的一个重要工具，这些变化将影响催化裂化产品的数量和质量。
要想深入了解和理解装置运行的物料平衡和热平衡，首先就必须正确做好物料平衡和热平衡计算。
为此目的，本文首先介绍了催化裂化物料平衡和热平衡的计算方法。
物料计量是做好物料平衡的基础。
本文所采用的基本方法是：1、油品1.1 油罐检尺/输油体积计量国家标准GB/ T 1884 石油和液体石油产品密度测定法（密度计法）；国家标准GB/ T 1885—1998 石油计量表；等效采用国际标准ISO 91—2：19911.2流量计计量2、液化石油气2.1球罐计量中华人民共和国石油化工行业标准SH/T 0221—92 液化石油气密度或相对密度测定法（压力密度计法）。
本标准等效采用国际标准ISO 3993—1984。
中华人民共和国石油化工行业标准SH/T 0230—92 液化石油气组成测定法（色谱法）。
用混合油品密度公式求液化石油气20℃密度。
3、焦碳计量用主风实际条件校正主风流量计表。
用奥氏分析仪、气相色谱仪或在线分析仪测再生烟气中的CO2、CO、及O2。
公式计算。
4、干气/富气用实际条件校正干气/富气流量计表。
公式计算。
干气/富气组成测定法（色谱法）。
用石油化工科学研究院分析方法。
热平衡1、方法一：不考虑焦碳吸附热、脱附热。
2、方法二：反应、再生过程中存在焦碳吸附热和脱附热。
参考文献1、石油化工工艺计算图表P113 烃加工出版社1985. 122、梁文杰：〈石油化学〉P100，P477 石油大学出版社1995.3第一节计量1.油品计量油品计量一般有二种方法：油罐检尺/输油体积法和在线流量计测定法。
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言
Hale Waihona Puke 催化裂化过程是石油二次加工的重要过程之一。监测一个催化裂化装置，唯一正确的 方法就是定期考察装置的物料平衡和热平衡。 通过经常收集和研究装置运行的物料平衡和热 平衡，才能更好地了解和理解装置运行的历史和现状，予期其未来，并为优化装置操作奠定 基础。理解催化裂化装置的操作，也需要深入了解装置的热平衡。进料质量、操作条件、催 化剂和设备状况的任何变化， 都将影响装置的物料平衡及热平衡。 热平衡也是预测合评价装 置变化的一个重要工具，这些变化将影响催化裂化产品的数量和质量。 要想深入了解和理解装置运行的物料平衡和热平衡， 首先就必须正确做好物料平衡和热 平衡计算。为此目的，本文首先介绍了催化裂化物料平衡和热平衡的计算方法。 物料计量是做好物料平衡的基础。本文所采用的基本方法是：
体积修正系数表 表 60A
其他石油计量表 表 E1 表 E2 表 E3 表 E4 1.1.2 表 59B——产品标准密度表和表 60B——产品体积修正系数表是 GB/T 1885—
1998《石油计量表》的组成部分。由于表格部分篇幅太长，因此按国际上的习惯作法，将其 单独编辑出版，以便用户按需要进行选择和使用。 1.1.3 表 59B 用于润滑油以外的石油产品， 由已知试验温度下的视密度 （密度计读数）
查取标准密度（20℃温度下的密度） 。表 60B 用于润滑油以外的石油产品，由标准密度和计 量温度查取由计量温度下体积修正到标准体积 （20℃温度下体积） 的体积修正系数 （VCF20） 。 1.1.4 编表常数
－6
密度计玻璃膨胀系数为 25×10
℃ 。
－1
热膨胀系数与 ISO 91－2 等同。 1.1.5 编表范围
V K P
法（压力密度计法） 。本标准等效采用国际标准 ISO 3993—1984。 中华人民共和国石油化工行业标准 SH/T 0230—92 法） 。 用混合油品密度公式求液化石油气 20℃密度。 液化石油气组成测定法 （色谱
3、焦碳计量 用主风实际条件校正主风流量计表。
用奥氏分析仪、气相色谱仪或在线分析仪 测再生烟气中的 CO2、CO、及 O2。 公式计算。 4、干气/富气 用实际条件校正干气/富气流量计表。 公式计算。 干气/富气组成测定法（色谱法） 。用石油化工科学研究院分析方法。 热平衡 1、方法一：不考虑焦碳吸附热、脱附热。 2、方法二：反应、再生过程中存在焦碳吸附热和脱附热。 参考文献 1、石油化工工艺计算图表 P113 2、梁文杰： 〈石油化学〉 P100，P477 烃加工出版社 1985. 12 石油大学出版社 1995.3
第一节
1. 油品计量
计
量
油品计量一般有二种方法：油罐检尺/输油体积法和在线流量计测定法。 1.1 油罐检尺/输油体积法： 油罐检尺法是炼厂中应用最广泛，计量也较为准确的方法之一。在通过油罐检尺/输 油体积而对油量进行计量时，应根据国家标准 GB/T 1885—1998 计算。该标准等效采用国际 标准 ISO 91—2：1991《石油计量表——第二部分：以 20℃为准标温度的表》的技术内容， 代替 GB/T 1885—83（91） ， 计算结果与 ISO 91—2：1991—致。该标准与 GB/T 1885—83 （91） 相比，基础数据取样广泛，石油计量表按原油、产品和润滑油分类建立。现已为世界大多数 国家采用，在石油贸易中更具通用性。催化裂化所用原料（除原油外）及产品均应使用石油 计量表——产品部分。石油计量所采用的密度计为玻璃密度计。GB/T 1885—1998《石油计 量表》——产品部分的简要说明及使用方法如下： 1.1.1 石油计量表的组成 标准密度表 表 59A 表 59B 表 60B 表 59D 表 60D
V20=Vt × VCF20…………………（1）
计算产品在空气中的质量（商业质量）时，应进行空气浮力修正，将标准密度（kg/m ） 减去空气浮力修正值 1.1kg/m ，再乘以标准体积，就得到产品质量（m） ，见公式（2） 。 m =V20×（ρ20－1.1）…………………（2）
3 3
在对油罐进行计量时，除应采用 GB/T 1885—1998 外，还应注意以下几点： 为了获取较正确的油罐中油品温度及油品密度，应对油罐上、中、下分别取样，等量混 合后，测其温度、视密度及测密度时的温度； 视密度是在非标准温度下获得的玻璃石油密度计读数； 根据国家质检部门的要求，定期由油罐检测部门检测油罐大小。 1.2 流量计测量法
1、油品 1.1 油罐检尺/输油体积计量 国家标准 GB/ T 1884 石油和液体石油产品密度测定法（密度计法） ； 国家标准 GB/ T 1885—1998 1991 1.2 流量计计量 石油计量表； 等效采用国际标准 ISO 91—2：
2、液化石油气 2.1 球罐计量 中华人民共和国石油化工行业标准 SH/T 0221—92 液化石油气密度或相对密度测定
有些物料量不能用油罐检尺法，只能依靠流量计计量。例如，为了节约能量，常常采用 常压渣油、减压渣油等热进料。在这种情况下，只能用流量计计量。流量计有多种：采用孔 板的差压式流量计、靶式流量计、椭圆齿轮流量计、涡轮流量计等，其表示的数值均为瞬时 流量，即单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小，常以体积流量（m /h）或质量流量 （t/h）表示。 以差压式流量计为例，用其测定的液体体积流量可用下式表示
密度，kg/m3 温度，℃
1.1.5
653~778 -18~95
778~824 -18~125
824~1075 -18~150
关于产品计量
产品按空气中的质量计算数量。 当在非标准温度下使用石油密度计测得产品的视密度时，应该用表 59B 查取该产品的标 准密度（ρ20） 。 在计算产品数量时，产品在计量温度下的体积，通常要换算成标准体积，产品的标准体 积（V20）用计量温度下的体积（Vt）乘以计量温度下的体积修正到标准体积的体积修正系数 （VCF20）获得，见公式（1） ，而体积修正系数是用标准密度和计量温度查表 60B 获得的。