95万吨每年催化裂化柴油加氢精制计算书

1、一、全装置物料平衡1、物料平衡本设计的处理量为95万吨/年，反应阶段为其末期，每年开工时数按8000小时计算。43入方：原料油=95 1010一1% =118750公斤/小时80004=95 10100% 24 =2850 吨/ 天800043重整氢=95 1010一270% =3206公斤/小时800095 104 2.70% _ =24 =77 吨/天8000出方：精制柴油=11875096.95%=115128公斤/小时=2850 96.95%=2763 吨/ 天粗汽油=118750X1.52%=1805公斤/小时=2850 M.52%=43 吨/天高分排放气=118750X1.78%=

2、2114公斤/小时=2850X1.78%=51 吨/天低分排放气=118750X0.31%=368公斤/小时=28500.31%=8.8 吨/天回流罐排放气=118750X2.084%=2475公斤/小时=2850X2.084%=59 吨/天溶于水中的硫化氢=118750X0.022%=26公斤/小时=2850 0.022%=0.6 吨/天溶于水中的氨气=118750X0.024%=28.5公斤/小时=2850。024%=0.7 吨/天设备漏损=1187500.01%=12公斤/小时=2850 0.01%=0.3 吨/天2、化学耗氢量计算计算杂质脱除率1800 180a）硫脱除率=号而芦刈。

3、= 90%b）氮脱除率=261 58 X100% = 77.8%26115 1c）硫醇硫脱除率 = j-X100% = 93.3%d）氧脱除率（以酸度计算）3 ,原料油含氧率 =5.8一0一56-6 100% = 0.00192%100 0.86423精制油含氧率X100% = 0.0000463%0.14 10 /56 16100 0.8595尸陪心如 0.00192 0.0000465氧脱除率=X100% = 97.58%0.00192e)烯姓饱和率(以澳价计算)烯姓饱和率=20.5 4.1 X100% = 80%20.5化学耗氢量计算a)每脱掉1%的硫消耗12.5Nm3H2/m3原料油_

4、 _6 加氢脱硫耗氢量=12.5 1800 1090- 100 = 2.34 Nm3/T 0.86422.34 118750/22.4 ；=25kg/hr每脱掉1%的氮消耗53.7Nm3H2/m3原料油加氢脱氮耗氢量=1.26 Nm3/ T=0.0967 Nm3/ T二 53.7 261 10 6 77.8% 1000.86421.26 118750/22.4 -=13 kg/hr1000每脱掉1%的氧消耗44.6Nm3H2/m3原料油_5 加氢脱氧耗氢量=44.6 1.92 1097.6% 1000.86420.0967 118750/22.4 2-=1kg/hr1000d)烯姓饱和耗氢量烯

5、姓饱和耗氢量=(20.5-4.1) X1022.4/160 = 22.96 Nm3/T118750/22.4=243kg/hr1000e)饱和1%的芳烬消耗5.0Nm3H2/m3原料油芳姓饱和耗氢量=(43.1 41.5)0.68 5 =6.29 Nm3/ T0.8642118750/22.4 2-=67kg/hr1000f) 每脱掉1%的硫醇硫消耗12.5Nm3H2/m3原料油_ 6 0.8642硫醇硫耗氢量=12.5 15 1093.3% 100 = 0.02 Nm3/ T0.0202 118750/22.4 上一二0.2kg/hr1000g)加氢裂解耗氢量原料油裂解程度为3%,每裂解1分

6、子原料，消耗3分子氢加氢裂解耗氢量=1000 3% M22.4 = 10Nm3/T197.3410.22 118750/22.4 2=108kg/hr总化学耗氢量=2.34+1.26+0.0967+22.96+6.29+0.0202+10.22=43NrmT=24.81+13.36+1.025+243.44+66.69+0.214+108.36=458 kg/hr 24 81重量分数：加氢脱硫：.一 X100% =5.42%457.899. .13 36加氢脱氮： 一.一 X100% =2.92%457.899加氢脱氧：1.025 X100% =0.22%457.899243 44烯姓饱和：

7、一3一 X100% =53.16%457.899芳姓饱和：66.69 X100% =14.56%457.8990 214硫醇脱硫： 一.X100% =0.05%457.899108 36加氢裂解： X100% =23.66%457.8993、化学反应放热量.加氢脱硫反应放热量 =600 kcal/ Nm32.34 Nm3/T =1404kcal/T1404 kcal/T 118.75T/hr=166725kcal/hr.加氢脱氮反应放热量=600 kcal/ Nm3 X1.26 Nm3/T =756kcal/T756kcal/T 仅8.75T/hr=89775kcal/hr.加氢脱氧反应放热量

8、 =600 kcal/ Nm30.0967 Nm3/T =58.02kcal/T58.02kcal/T 118.75T/hr=6890kcal/hr.加氢烯姓:饱和反应放热量 =1260 kcal/ Nm322.96 Nm3/T =28929.6kcal/T 28930kcal/T 1 X8.75T/hr=3435438kcal/hr.加氢芳姓:饱和反应放热量 =540 kcal/ Nm36.29 Nm3/T =3396.6kcal/T 3397kcal/T 88.75T/hr=403394kcal/hr.加氢裂解反应放热量=450 kcal/ Nm3X0.22 Nm3/T =4599kcal

9、/T4599 kcal/T 118.75T/hr=546131kcal/hr总的反应放热量 E=1404+756+58.02+28930+3397+4599=39144kcal/T=166725+89775+6889.875+3435437.5+403393.75+546131.25=4648352.375kcal/hr39144重量分数：加氢脱硫：-1404 100% 3.59%加氢脱氮： 上56- 100% 1.93%3914458.02加氢脱氧： 100% 0.15%39144一.289296烯姓饱和： .6 100% 73.95%39144芳姓饱和：339竺100% 8.68%3914

10、44599 力口氢裂解： 100% 11.76%391444、纯氢平衡表入方：新氢=2.7% 955.5107z1022.27 241000=25T/d2 X87.68%/8000 = 1022kg/hr出方：化学耗氢量=458kg/hr457.899 241000=10.99T/d排放耗氢量2113.756.52X80.86% = 525.9kg/hr525.9 241000=13T/d溶解耗氢（包括低分排放和回流罐排放）低分=368等X43.10%2=18kg/hr247475回流罐=5 2.03%2=2. kg/hr44.46溶解耗氢总量！17.52+2.26=20kg/hr19.78

11、241000=0.47472T/d机械漏损：入方-出方=1022.27-(457.899+525.9+19.78)=18.691kg/hr18.691 241000=0.449T/d重量分数：化学耗氢：排放耗氢:溶解耗氢:机械漏损:457.8991022.27525.91022.2719.781022.2718.6911022.27X100%=44.79%X100%=51.44%X100%=1.93%X100%=1.83%5、硫化氢的物料平衡产生H2S：118750 1800 10 6 90%3234 =204kg/hr排放H2S：重量分数:204.40 24=5T/d1000高分排放:66.

12、34 241000低分排放:17.62 2410002113.756.51.6T/d368.12518.110.4T/d0.6% 34=66kg/hr2.55% 34=18kg/hr回流罐排放：24747591.79 241000水中溶解:26.125 2444.462.2T/d4.85% 34=92kg/hr26kg/hr （在装置总物料平衡中已计算）0.6T/d1000粗汽油中溶解：204.40- (66.34+17.62+91.79+26.125 =2.5kg/hr2.525 2410000.06T/d高分排放:低分排放:66204.4018100% =32.46%204.40回流罐排放

13、：*100%=8.62%100%=44.90%204.4026水中溶解： 100%=12.78%204.402 5粗汽油中，解： 100%=1.24%204.40二、反应器的工艺设计入口温度为320C ,入口压力为4.0Mpa,取塔径为3.4m,出口压力为3.9Mpa, 选用固定床轴向冷壁式反应器，已知数据如下：表一在压力为4.0Mpa时，温度与气化率和热焰的对应关系如下: 加氢反应器入口温度 C气化率ew (%)混合烙(Kcal/kg )2264.72186.642669.49217.2631019.09254.1535928.81295.9137438.65311.58注：物料包括原料油，

14、新氢和循环氢表二 在不同压力下，气化率与温度和热焰之间的对应关系如下:系统压 力P=3.9MpaP=3.8MpaP=3.7MpaP=3.6Mpa气化率ew(%)温 度 C混合烙(Kcal/kg )温 度 C混合烙(Kcal/kg )温 度 C混合烙(Kcal/kg )温度 C混合烙(Kcal/kg )4.54196166.98194165.67193165.01191.5164.039.44267218.16265216.73264216.01262215.3219.00311254.67310253.9328.68341281.62339279.8938.47360299.9248.3837

15、5315.31注：物料包括加氢生成油，反应生成气和循环氢图一 3.90Mpa下始值与温度对应关系图二3.90Mpa下气化率与温度对应关系气化率ew (%)平均分子量10155201603016540170表三不同气化率下的油气平均分子量1.催化剂装填体积(选空速=2.5h-1)空速二油在20 C时的体积催化剂的体积*/8000=2.5V 催=54.96m3/门、几 c/ mrt 4 V催 4 54.96“彳取设 D=3.4m,贝U L=二2=5.06m冗 D 3.14 3.4.催化剂的当量直径(所选催化剂为1.2 6mm)Dp=6XV=6X冗/4 (122 10 3)2 6 10333=1.6

16、4 X0 3mF 九/4 (1.2 10 3)2 2 冗 1.2 10 3 6 10 3.循环氢（选氢油比二300）氢油比=菱=300V油95 10 /8000/864.2V 混合氢=41223.1Nm3412231w 混合氢二 V混合氢/22.4 M = 22 46.18=11373.16kg/hrw 循环氢二 w 混合氢-w新氢=11373.16-3206.25=8166.91kg/hr. Ed=0.33.反应器入口温度下物料的气化率和氢分压作 4.0Mpa 下的 Hmt、ew%t 图，查得 t=320 C 时，ew=21%, Hm=262.0Kcal/kg 由图可得：当ew=21%时，M

17、油气=160.5g/mol入口Ph2 二P总 x mm纯氢 ._(11373.16/6.18) 83.08%=4.0纯氢 m油气11373.16/6.18 118Z5 eM油气=3.06Mpa.反应器出口温度及气化率根据热量衡算得：（w混合氢w原料油）H m口+QX95%= （ w混合氢w原料油）Hm口（11373.16+118750） 262.0+39144 118750X0 3 95%= （11373.16+118750 Hm口Hm口 =295.94Kcal/kg作 tHm、ew%Hm 图，查得 ew口 =36.0%, t出口 =356C.出口氢分压 m反应生成气=m循环氢 +1-(96.

18、95%+1.52%)吗料油=8166.91 0.0153 118750=9983.785kg/hrm反应生成气/7.95 77.60%出口Ph2 =P总由图可得：当ew=36.0%时，M油气=168g/molm反应生成气/7.95 m原料油(96.95% 1.52%) ew/M油气=3.9 X(9983.785/7.95) 77.60%9983.785/7.95118750 09847 36.0%168=2.52Mpa8.气体密度pt=(t进口 +t出口 )/2=(320+356)/2=338 Cew =( e 进 +ew )/2=(21%+36%)/2=28.5%M 155 (160 155

19、)/(20 10) (28.5 10) 164.25g /mol亚气=亚混合氢 +w原料油 XeT =11373.16+118750 28.5%=45216.91kg/hr空2+ w原料油 为磔.4 X1 xUZ3 M 混合氢 M3.95 9.869273.11373.16 118750 28.5%1v338 273=11I /22.4 6.18164.253.95 9.869273=2631.72m3/hrw气_ 45216.912631.72=17.18kg/m39.空塔线速u假设 D=3.4m,则 S=(兀 /4)D=9.075m2u=2631.729.075 3600=0.081m/s

20、ec10.混合物粘度查分子量为164.25、温度为338c下，石油储分蒸汽粘度为Zi=0.0082厘泊一(K )丁 丁 ?338 273Tr=Tc(K)33.218.40 P Pr= Pc3.951.2973.05根据Tr与Pr氢的粘度图得ZiH2=0.013厘泊2m混合氢m原料油(1 ew) m纯氢M油气 =6.18m混合氢 /A m cccc m原料油 ew(1 0.8308)=M原料油11373 1611373.16 118750 (1 28.5%) 83.08% 26.1811373.166.18 =193.05(10.8308)118750 28.5%197.3411373.166.

21、1883.08%11373.16 118750 28.5%=0.7476.180.5_yimi Zi _ 0.747z 混=05一 二yimi164.25205 0.013 (1 0.747)193.050.5 0.0082_ 05 z x050.747 2 .(1 0.747) 193.05 .=9.31 X0 3 厘泊11.求 hGv = m混合氢 m原料油 ew =11373.16+118750 28.5%=45216.91kg/hrGL = m原料油(1 ew) =118750*1-28.5%) =84906.25kg/hrGL/Gv =84906.25/45216.91=1.8784

22、5216.91 0.20482 .G v =45216.91kg/hr=2=1020.5 磅/ 尺 hr冗/4 3.42根据Gv与Gl /Gv关系图查得：h=0.18A0.91.9 0.1” 6 3 10 5 Pvu z混0.67 h1.1L(Ep h) 3Dp(1 h/2.3)5 17.18。9 0.071.9 (9.21 10 3 /1000)20.67 0.18= 6.3 10 5 7 7(0.33 0.18)33 1.64 10 3 (1 0.18/2.3)=0.1034Pa/m12.检验0.1034Pa/m,在 0.0230.115Pa/m范围内 L L 506 1.5 1D 3.4

23、Ap p L 0.1034)5.06=0.523 kg/cm296.95%-4075.5=111052.625kg/hr粗汽油（V） =118750X1.49%=1769.375kg/hr溶解气（V） =118750X（2.084+0.03）%=2510.375kg/hr水蒸气（V） =118750X3%=3562.5kg/hr冷回流=L0气提塔物料衡算热焰表项目温度C热火含kcal/kg油kg/hr热量10 _ _5_(171.2 10 + Q1)95%=160.625 10 + Q2kcal / hr入 方柴油（V）200169.699940766.9柴油（L）200111.5857111

24、053123.9粗汽油（V）200184.966417693.3溶解气（V）200437.5898251011.0水蒸气（V）300732.5356326.1冷回流（V）40029.1682L0Q1出 方柴油（L）194107.9641115128124.3溶解气（V）147408.2489251010.2水蒸气（V）147655.2356323.3粗汽油（V）147154.671117692.7冷回流（V）14751.5248L0Q2根据物料平衡和能量平衡得： 入方 出方(171.2 105 + 29.1682 L0)刈5%=160.625 105 + 51.5248 L0L0=8413kg

25、/hr回流比R0=L0=%1384.66m 1.52% 118750 1.52%水蒸气的摩尔分率Xh2o0.3753562.5/182510.375 3562.5 8413.18 1769.37544.491899.3799.37Ph2o, d=0.35 软869 0.375=1.295atm 查得 Ph2o, d=1.295atm 时,t=121.1CtD=147C121.1C水蒸气不会冷凝，假设正确。.求第24块塔板上的气液两相的流量第24块塔板上的温度t=200 147 147 1523 c24 14项目温度 C热火含kcal/kg油kg/hr热量10 5kcal / hr入方V2415

26、2157.6057GQiL04029.168284132.454出 方水蒸气147655.2356323.342溶解气147408.2489251010.249粗汽油147154.671117692.737L2415294.0350LQ2冷回流14751.528484134.335根据 入方 出方G+8413=L+3563+2510+1769+8413(157.6G+2.454X05)刈5%=40.663 105+ 94.0350L液相流量L=47746kg/hr气相流量V=55588kg/hr 3、求第14块塔板的气液两相的流量V14=3%+2.084%+(96.95+1.49)% 5%X1

27、18750=11882kg/hrL14 =V14+ (96.95%-3%) M18750=122260kg/hr4、气提塔上下部分流体的物性气相(上)：, 47746n巧 (心 99.37753kmolM753.1461769251099.37)44.095799.37 一57一753.146356344.49498 57198753.14619818 74kg/kmolpMP 二0.35106 73.838 10RT 8.3145 (152.3 273.15)37.306 kg/m55588.093V=2.1135m3/s7.306 3600气相(下)：3562.5 (96.95% 1.49

28、%)5% 1187502.084% 11875018197.917 29.819 55.625197.917 /cM18283.36129.819283.361196.01283.361kmol55.625196.01 283.36144.4944.49 42kg / kmolpMP =RT(0.35 5/760) 106341.933 108.3145(200 273.15)3.661kg /m311882.1253,V=0.902m3/s3.661 3600液相(上)：L=47746kg/hrM 99kg/kmol p =620k/m347745.843 ,一V=77.01m /hr620

29、液相(下)：L=122260kg/hrM 196kg/kmol p =740k/m3、, 122260.253 人740V= 165.22m /hr项目气相液相上下上下质量负何（kg/hr）555881188247746122260体积负荷（m3/hr）2.10.977165平均分子量M （kg/kmol）73.83841.93399.37196.01密度 p (kg/m3)7.3063.661620740表向张力b （达因/cm）-9.815.0粘度Z(cp)-0.330.295、气提塔的高度计算人孔：600mm板间距：600mm顶部空间：1400mm （含一个人孔）底部空间：2200mm

30、（含一个人孔）进料段：800mm （第14块板为进料段）人孔数：5个塔板数：24块气提塔总高度 H=1400+60（X 9+600X13+2200+600X2+800=18800mm四、气提塔的校核计算因是在加压下操作的清洁物料，分离操作要求比较严格，而压力降不是主要 因素，所以选用Fi型浮阀塔339阀。初选板间距 HT=600mm=0.6m。（一）气提塔上部工艺尺寸的选择以第24块板的物料为基准，初选塔径 D=2.0m,选用单溢流塔板取堰长 l=1400mm,堰宽 H=286mm, A 8.8% , A 降=0.2756m2, A=3.1416m2A开孔率=20.25%31.临界阀孔速度临界

31、阀孔速度whc=（728）0.548=（228 ）0.548=3.52m/sPv7.306空塔气速w=气相体积负荷冗 D2 /42.11353.14 2.02 /40.6731m/s开孔率二上Wh实际发泡速度wh0.67313.32m/ s20.25%3 32wh/whc=3.520.943（0.8,1.0） 符合要求.阀孔动能因数FoFo= wh XV7；=3.32%7306 8.9745符合要求.溢流强度E= VL 7701 =55wl=5.37X332 7306 =0.03555m 液柱2g pL 2 9.81620气体通过塔板液层的压力降A=0.4hw+2.35 X0 3 (VL)2/

32、3=0.4 处.05+2.35 10 3 (701 )2/3 =0.05399m液 l1.4柱A=Apd+Api =0.03555+0.05399=0.08954m液柱b.不设进口堰时，液相通过降液管的压力降A网kA 磔k=0.153wb2=0.153 0.25472=0.009925m 液柱A 庄=A +A pdk=0.08954+0.009925=0.099465m液柱w- 虫+0.4hw+2.35 X0 3 (匕)2/3+0.153wb2=0.420 TOC o 1-5 h z 2g Pllw wV|V|whwbh 21.25%l hb1.462 2 0.0622/32整理得：0.713

33、w +0.001149Vl +3.835 10-7Vl =0.404取点计算得：Vi (m3/hr)w(m/s)100.7477500.73721000.72561500.71342000.69992500.6849汽提塔上部负荷性能图（二）气提塔下部工艺尺寸的选择以第14块板的物料为基准，初选塔径 D=2.2m取堰长 l=1800mm,堰宽 H=467.5mm, 父 15.5%, A 降=0.5902m2,AA=3.7994m2开孔率=5.218%3.临界阀孔速度临界阀孔速度whc=( 728 )0.548=(卫8 )0.548=5.147m/s0v3.661空塔气速w=气相体积负荷冗 D2

34、 /40.902一一一 23.14 2.2 /40.237m/s开孔率二义实际发泡速度Wh w 0.2374.542m/sWh5.218%0.8825 (0.8,1.0)符合要求4.542Wh/W h c=5.147.发泡动能因数F0F0= Wh XqT7 =4.542 xj3.6618.691 5符合要求.溢流强度1.8E=Vl 16522 =91.78970 符合要求.液体在降液管中的停留时间Af HtVi0.5902 0.6 r rc 7.72s165.22/36005s符合要求.雾沫夹带量C(0.052hl 1.72)e= Ht（）2W W)3.7e mn=0.95,HT=0.6m,巾=0.6,C=0.159m=5.63 10 5 (%产95()0.425 Pv Zv/g= 5.63 10 5 (上产5(740 36610.425 0.44453.6610.01298 0.102 10A 2A 降3.7994 2 0.5902 = 0.689A3.7994选溢流土!高度hw=50mm=0.5m2堰上液层高度 how=2.84E( 9)3=2.84 1 (