年产30万吨催化裂化反应再生装置设计毕业设计(编辑修改稿)

年产30万吨催化裂化反应再生装置设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

为保护烟机并减少烟气中粉尘对大气的污染 ,本装置釆用操作弹 性大、分离效率高、立式 PDC 型三级旋风分离器，且采用大流量单管 ф300mm。 3 工艺流程简述 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 本装置包括反应再生装置、分馏装置、吸收稳定装置。 反应再生装置 130℃ 原料油自常压装置进入本装置原料油缓冲罐，经原料油泵升压与轻柴油、循环 油浆换热，换热后温度至 180℃ 左右和回炼油混合，分四路经原料油雾化喷嘴进入提升管反应器，油浆经单独的喷嘴进入提升管反应器，在此与高温再生催化剂接触并迅速升温、汽化，在催化剂沿提升管向上流动的同时，原料不断进行反应，生成汽油、轻柴油、液化石油、干气、油浆等气相产物，同时生成的焦炭覆盖在催化剂表面，使其裂化活性逐渐降低，成为待生催化剂，反应油气与待生催化剂经提升管反应器出口粗旋迅速分离。 进入沉降器后，油气经单级旋风分离器分离催化剂后，离开沉降器进入分馏塔。 待生催化剂在沉降器下部的汽提段与蒸汽逆流接触，以置换催 化剂所携带的油气，汽提后的催化剂经待生立管、待生塞阀、待生立管套筒进入再生器的密相床，在690℃ 的再生温度、富氧、 CO 助燃剂的条件下进逆流完全再生，催化剂活性得到恢复再生斜管输送到提升管反应器循环使用。 再生过程的过剩热量由外取热器取走。 再生器的部分催化剂由外取热器入口管进入外取热器壳程，在流化风的作用下，呈密相向下流动，在流经翅片管束间降温冷却，冷却后的催化剂经外取热器返回管由提升风提升返回再生器密相床层中部 ,外取热器流化风、提升风由增压机提供。 再生烟气经三组二级旋风分离器分离催化剂后，再经三级旋风分离 器进一步分离催化剂后进入烟气轮机膨胀做功驱动主风机。 从烟气轮机出来的烟气进入余热锅炉进一步回收烟气的热能，使烟气温度降到 180℃ 以下，最后经烟囱排入大气。 分馏装置 由沉降器顶部出来的反应产物油气进入分馏塔下部，经装有挡板的脱过热段后，油气自下而上通过分馏塔。 经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油 (也可以不出重柴油 )、回炼油及油浆。 如在塔底设油桨澄清段，可脱除催化剂出澄清油，浓缩的稠油浆再用回炼油稀释送回反应器进行回炼并回收催化剂。 如不回炼也可送出装置。 轻柴油和重柴油分别经汽提塔汽提后再经换热、 冷却然后出装置。 轻柴油有一部分经冷却后送至再吸收塔，作为吸收剂，然后返回分馏塔。 为了取走分馏塔的过剩热量和使塔的负荷分布均匀，在塔的不同位置分别建立 4 个循环回流即：顶循环回流、一中段回流、二中段回流及油浆循环回流。 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 吸收稳定装置 从分馏塔顶油气分离器来的富气进入气压机一段进行压缩，然后由气压机中间冷却器冷至 40℃ ，进入气压机中间气液分离器进行气、液分离。 分离出的富气再进入气压机二段。 气压机二段出口富气经压缩富气空冷器冷却后与解吸塔顶气、富气洗涤水，吸收塔底油混合，经压缩富气冷凝冷却器冷凝冷却至 40℃ ，进入气压机出口油气分离器进行气、液分离，分离后的气体进入吸收塔，用粗汽油及稳定汽油作吸收剂进行吸收，吸收过程放出的热量由吸收塔中段回流取走。 贫气至再吸收塔，用轻柴油作吸收剂进一步吸收后，干气自塔顶馏出经干气分液罐后，送至产品精制。 4 计算部分 物料衡算 反应再生物料衡算 焦碳中 H/C（重） 8/92 烟气组成 O2 % CO2 / CO（分子比） 完全再生 再生催化剂含碳量 大气温度 25℃ 大气相对湿度 50% 大气压力 101kPa （ 1）焦中的碳含量和氢含量 焦碳产量 41667% = 3750(kg/h) 焦中碳量 3750 = 3450(kg/h) 焦中氢量 3750 = 300(kg/h) （ 2） a）理论耗氧量 生成 CO2 耗氧 3450/12 = (kmol/h) 生成 H2O 耗氧 300/4 = 75(kmol/h) 理论耗氧量 = +75 = (kmol/h) b）燃烧产物量 生成 CO2 量 44 = 12650(kg/h) 生成 H2O 量 15018 = 2700(kg/h) 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 c）理论干空气量 理论 N2 量 79/21 = (kmol/h) 干空气量 + = (kmol/h) d）过剩空气量 烟气中含过剩氧 % 则 % = 过剩氧气量 /（理论干烟气量 +过剩氧气量 +过剩氮气量） 故 过剩氧气量 = （ +） /［ （ 79/21+1）］ = (kmol/h) 过剩氮气量 = 79/21 = (kmol/h) 所以 过剩空气量 = + = (kmol/h) e）总干气量 = + = (kmol/h) f）空气带入水量 = 分子湿度 干空气分子数 由空气温度 25℃ 相对湿度 50% 查空气相对湿含量和相对湿度的关系图，可得空气湿含量为 水汽 /kg 干 空气 故 空气带入水量 = = (kmol/h) g）烧焦所需主风量（即湿空气量） = + = (kmol/h) = (标 m3/h) h）湿烟气量 = CO2 +理论 N2 +生成水 +过剩干空气 +空气带入水 = ++150++ = (kmol/h) = (标 m3/h) （ 3） 烧焦耗风指标 = (标 m3/kg 焦 ) （ 4） 烟气比 =湿烟气量 /湿空气量 = 公式里的湿烟气不包括各项吹入水蒸气量 表 41 烟气量及组成数据 项目 流量 分子量 组成 %（ mol） （ kmol/h） kg/h 干烟气 湿烟气 CO2 12254 44 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 O2 32 N2 28 总干烟气 100 生成水汽 150 2700 18 主风带入水汽 18 总湿烟气 100 系统进料 F1 苏北渣油 41666kg/h 表 42 出料中各主要组分的收率 组分 液化石油气 轻柴油 焦炭 汽油 干气及损失 收率 (%) 20 44 所以出料中各组分的量 : F2 液化石油气 4166620% = (kg/h) F3 轻柴油 41666% = (kg/h) F4 焦炭 41666% = (kg/h) F5 汽油 4166644% = (kg/h) F6 干气及损失 41666% = (kg/h) 表 43 反应再生工段物料平衡 物料名称 收率 (%) 流量 (kg/h) 原料 苏北渣油 41666 产 物 液化石油气 20 轻柴油 焦炭 汽油 44 干气及损失 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 合计 100 41666 能量衡算 反应再生工段能量衡算 表 44 各物料在反应条件下的热性能参数 物料名称 反应条件下温度（ K） 反应条件下热性能参数 原料 苏北渣油 600 Cp=(kgK) 产 物 液化石油气 773 Cp=(kgK) 轻柴油 773 Cp=(kgK) 焦炭 983 Cp=(kgK) 汽油 773 Cp=(kgK) 干气 773 Cp=(kgK) 由此工段进入的能量 Q1 Q1 = 41666=(kJ/h) 由此工段输出的能量 Q2 Q2= 773+ +983+773 = (kJ/h) 所以在此工段中需要向外界传热 再生工段热量衡算 再生器的热量平衡计算 再生器的顶部压力： 焦炭中的 H/C： 8/92 烟气中的含氧量： % 再生催化剂的含量： % 大气温度： 25℃ 大气湿度： 50% 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 再生器顶部温度： 690℃ 再生器温度： 710℃ 温降取主生风入再生器的温度： 140℃ （ 1）供热 烧焦放出的热量（因为完全再生故可认为没有 CO） 焦炭的产量： 41666% = 3750(kg/h) 焦中的炭量： 3750 = 3450(kg/h) 焦中的氢量： 3750 = 300kg/h) 生成 CO2 放热： 34508100 = 104(kJ/h) 生成水放热： 30028600 = 104(kJ/h) 烧焦的总放热为： (+)104 = 104kJ/h 由经验值取焦炭的脱附热为总放热量的： % 则 可利用的热量： Q 利 = () 104 = 104(kJ/h) （ 2）出再生器的热量 a）干空气的升温热 Q 干空气 干空气的升温热 Q 干空气 = 干空气量 空气的平均比热容 (出再生器的温度 主风入再生器的温度 ) kJ/h = (690140) = 104(kJ/h) b）空气带入水升温热量 Q 空气水 空气带入水升温热量 Q 空气水 = 带入的水量 水蒸汽的比热容（出再生器温度 空气入再生器的温度） kJ/h、 水蒸汽的平均比热容按 kJ/kgK 则 Q 空气水 = 18(690140) = 104(kJ/h) c）焦炭升温热 Q 焦 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 Q 焦 =焦炭量 焦炭比热容 (再生器的温度 反应器的温度 ) 焦炭比热容取与催化剂相同的值为 kJ/kgK 则 Q 焦 = 3750(710510) = 104(kJ/h) d）待生催化剂带入的水量 Q 待剂水 按每吨待生催化 剂带入 1kg 的水汽，催化剂的循环量为 375t/h Q 待生水 = 375() = 104(kJ/h) 式中 为水蒸汽在 710℃ 时的热焓， 为 510℃ 时的热焓。 e）各处吹扫及松动蒸汽升温热 Q 吹扫水 取吹扫松动蒸汽量为 500 Q 吹扫水 = 500() = 104(kJ/h) f）再生器的热损失 Q 损 Q 损 = 139烧焦量 = 1393750 = 104(kJ/h) 再生器的热损失可按每燃烧 1kg 的炭散热 582 kJ 计算，对高温完全再生，此值可偏低。 同时散热损失除与烧焦炭量由有关外，还与生产规模有关。 故除再生器的总热量 Q 再出 Q 再出 = (+++++)104 = 104(kJ/h) （ 3）烧焦给催化剂的热量 =可利 用热 出再生器热 = ()104 = 104(kJ/h) 5 主要设备选型及工艺计算汇总 旋风分离器设计 年产 30 万吨催化裂化反应再生装置设计 旋风分离器型式的选择 采用布 PDC 型旋风分离器，两极串联。 PDC 型旋风分离器的主要尺寸见表。 一级料腿伸入到第二密相床面以下 ，二级料腿伸入 1m，一二级料腿均采用全覆盖溢阀。 表 51 PDC 旋风分离器主要尺寸 项目 一级 二级 筒体外径， mm 1020 1020 入口面积， m2 料腿直径， mm φ42812 φ16810 料腿内截面积， m2 旋风分离器组数的。