石油催化裂化系统设计.docx
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石油催化裂化系统设计
第1章绘制控制工艺流程图1
1.1石油催化裂化工艺生产过程简介1
1.2催化裂化的工艺特点2
1.3CAD流程图3
第2章节流装置的设计计算4
2.1节流装置程序设计流程4
2.3数据计算5
第3章调节阀口径计算8
3.1调节阀的选型8
3.2调节阀口径计算8
3.3计算数据9
第4章程序设计心得10
参考文献11
第1章绘制控制工艺流程图
1.1石油催化裂化工艺生产过程简介
该装置工艺流程分四个系统如图
图2-1催化裂化装置工艺流程图
1反应-再生系统：
原料油经过加热汽化后进入提升管反应器进行裂化。
提升管中催化剂处于稀相流化输送状态，反应产物和催化剂进入沉降器，并经汽提段用过热水蒸气汽提，再经旋风分离器分离后，反应产物从反应系统进入分馏系统，催化剂沉降到再生器。
在再生器中用空气使催化剂流化，并且烧去催化剂表面的焦炭。
烟气经旋风分离器和催化剂分离后离开装置，使催化剂在装置中循环使用。
反应系统主要由反应器和再生器组成。
原料油在装有催化剂的反应器中裂化，催化剂表面有焦炭沉积。
沉积的焦炭的催化剂在再生器中烧焦进行再生，再生后的催化剂返回反应器重新使用。
反应器主要为提升管，再生器为流化床。
再生器的主要作用是：
烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。
再生用空气由主风机供给，空气通过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进入。
在反应系统中加入水蒸汽其作用为：
（1）雾化一一从提升管底部进入使油气雾化，分散，与催化剂充分接触；
（2）预提升一一在提升管中输送油气；
（3）汽提一一从沉降器底部汽提段进入，使催化剂颗粒间和颗粒内的油气汽提，
减少油气损失和焦炭生成量，从而减少再生器负荷。
汽提水蒸气占总水蒸气量的大部分。
（4）吹扫、松动一一反应器、再生器某些部位加入少量水蒸气防止催化剂堆积、堵塞。
2分馏系统由反应器来的反应产物油气从底部进入分馏塔，经塔底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品：
塔顶为富气，汽油，侧线有轻柴油，重柴油和回炼油，塔底产品为油浆。
轻、重柴油分别经汽提后，再经换热，冷却后出装置。
分馏系统主要设备是分馏塔，裂化产物在分馏塔中分馏成各种馏分的油品。
塔顶汽在粗汽油分离罐中分成粗汽油和富气。
分馏塔具有的特点有：
（1）分馏塔底部设有脱过热段，用经过冷却的油浆把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分馏和避免堵塞塔盘。
（2）设有多个循环回流：
塔顶循环回流、一至两个中段回流、油浆回流。
（3）塔顶回流采用循环回流而不用冷回流。
3吸收一稳定系统：
该系统主要由吸收塔，再吸收塔，解吸塔及稳定塔组成。
从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油部分，而粗汽油中则溶解有C3,C4组分
吸收一稳定系统的作用就是利用吸收和精馏方法，将富气和粗汽油分离成干气
（C2），液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油。
1.2催化裂化的工艺特点
催化裂化过程是以减压馏分油，焦化柴油和蜡油等重质馏分油或渣油为原料，在常
压和450C~510C条件下，在催化剂的存在下，发生一系列化学反应，转化生成气体，汽油,柴油等轻质产品和焦炭的过程•催化裂化过程具有以下几个特点：
⑴轻质油收率高,可达70%~80%;
⑵催化裂化汽油的辛烷值高，汽油的安定性也较好；
⑶催化裂化柴油十六烷值较低，常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值,以满足规格要求；
⑷催化裂化气体,C3和C4气体占80%其中C3丙烯又占70%,C4中各种丁烯可占55%,是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料•
根据所用原料，催化剂和操作条件的不同，催化裂化各产品的产率和组成略有不同，大体上,气体产率为10%~20%汽油产率为30%~50%柴油产率不超过40%焦炭产率5%~7左右.由以上产品产率和产品质量情况可以看出，催化裂化过程的主要目的是生产汽油.我国的公共交通运输事业和发展农业都需要大量柴油，所以催化裂化的发展都在大量生产
汽油的同时，能提高柴油的产率，这是我国催化裂化技术的特点•
1.3CAD流程图
第2章节流装置的设计计算
2.1节流装置程序设计流程
本课程设计要求标准节流装置设计计算需编制计算机程序实现，程序设计流程框图
如下图所示
图2-1程序设计流程方框图
2.3数据计算
标准节流装置设计计算原始数据
项目
数据
备注
位号
FE21502
用途
200-RG2305
介质名称
压缩富气
介质状态
气体
取大量
12000m3/h
正常量
2200m3/h
最小量
1200m3/h
操作温度
40r
操作压力
1.5MPa
量程比
10:
1
1•辅助计算
1计算流量标尺
因被测介质为液体，应求出质量流量。
根据流量标尺取标准流量为6000Kg/h,即为1.6666Kg/s,
2计算差压上限
qmp^=41訂?
J2P1
再根据公式14计算P
其中C=0.6,1=1,=0.5,d=D20X,qm代17.5000Kg/s，全部代入得
P=135078.47Fa
因国产差变的系列值为1.0,1.6,2.5,4.0,6.0X10n，取P=160000.00Pa
3求雷诺数
4gm
ReD=D
4*16.455
=3.141592654*0.100446*0.001139
=183127.498360
4求A2
_ReD_
A2=D■2P1
0.001139*183127.498360
0.100446*、2*135078.47*677
=0.153548
2•计算初值
设：
C0=C=0.6060,0=1
A2
令X1=C00=0.2533795413
20.25
X1
又1=1X1
=0.4955983337
因被测介质为液体，所以③求C1
C1=0.5959+0.0312B12.1—0.1840B18+0.0029B12.5（106/ReD）0.75
故C1=0.5959+0.0312X（0.4955983337）2.1—0.1840X（0.4955983337）
8+0.0029X（0.4955983337）2.5X（106/183127.498360）0.75
=0.6041653582
因此1=A2X1C11
=0.0004648607
④精确度判断
已T~
所以A2
=0.0030274617
3•进行迭代计算，设定第二个假定值X2
A2
X2=C11
=0.2541489676
20.25
X22=1X2
=0.4963047208
2=1
C22
=0.6041854730
因此
=-0.0000051122
4.进行迭代计算，设定第三个假定值X3，利用快速收敛弦截法公式（n=3起用）
X3X2
X2X1
2
21=0.2541405981
20.25
X；
3
1X；
=0.4962970445
3=1
=0.0000000001
由于E3=0.0000000005
精确度达到要求。
第3章调节阀口径计算
3.1调节阀的选型
在选择调节阀的结构形式时，主要是根据现场被控工艺介质的特点、工艺生产条件和控制要求等，结合调节阀本身的流量特性和结构特点来选择。
如用于大口径、大流量、低压差或浓浊浆状及悬浮颗粒物的介质调节时，可选用气动薄膜调节蝶阀；当要求直角连接，介质为高粘度、含悬浮物和颗粒状介质的调节时，可选用流路简单、阻力小、易于冲洗的气动薄膜角型调节阀；当调节脱盐水介质时，由于脱盐水介质中含有低浓度的酸或碱，它们对衬橡胶的蝶阀、隔膜阀有较大的腐蚀性，因此可选用水处理专用球阀，以延长使用寿命；当要求阀在小开度时工作，就不应选用双座阀，因双座阀有两个阀芯，其下阀芯处于流闭状态，稳定性差，易引起阀的振荡。
此外，选用调节阀时，还应考虑调节阀的阀芯型式。
阀芯是调节阀最关键的零件，有直行程阀芯和角行程阀芯两大类。
直行程调节阀阀芯是垂直节流的，而介质是水平流进流出的，阀腔内流道必然转弯倒拐，使阀的流路形状如倒“S”型，因而存在许多死区，为介质的沉淀提供了空间，易造成堵塞。
角行程调节阀的阀芯是水平节流的，与介质的进出方向一致，因此易把不干净介质带走，而且流路简单，介质沉淀空间少，故其防堵性能好。
再次，还应考虑调节阀上阀盖的形式和所用的填料。
当介质温度为-20~200C时,
应选用普通型阀盖；当温度高于200C时，应选用散热型阀盖；当温度低于-20C时，应选用长颈型阀盖；在有剧毒、易挥发、易渗透等重要介质的场合，应选用波纹管密封型阀盖。
上阀盖填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料，前者摩擦系数小，可减少回差，且密封性好；后者使用寿命长，但密封性差。
3.2调节阀口径计算
从调节阀的Kv计算到阀的口径确定，一般需经以下步骤：
1计算流量的确定。
现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算流量
的Qma刑Qmin.
2阀前后压差的确定。
根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S（阻力系数），
再确定计算压差。
3计算Kv。
根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表，求得Kvmax和Kvmin.
4选用Kv。
根据Kvmax,在所选择的产品标准系列中选取＞Kvmax且与其最接近的一级C.
5调节阀开度验算。
一般要求最大计算流量时的开度〉90%最小计算流量时的
开度玄10%
6调节阀实际可调比的验算。
一般要求实际可调比玄10。
7阀座直径和公称直径的确定。
验证合适后，根据C确定
3.3计算数据
调节阀口径计算数据
项目
数据
备注
位号
FE21105
操作压力
1.0MPa
安装位置
200-LS2119
最大流量
6000kg/h
介质
原料油雾化蒸汽
操作密度
4.21kg/m3
公称直径（DN）
200
动力粘度
0.01805MPa.s
工作温度
250C
等熵指数
1.32cp/cv
计算过程：
⑴计算Kv
第4章程序设计心得
回想起来我在《石油催化裂化的系统设计》课程设计的过程中，我对石油催化裂化系统有了更为深刻的了解，感觉到自己学有所用。
虽然这个过程是漫长和枯燥，但是我却有一种充实的感觉，看到自己的论文，心中充满了欣慰。
此次课程设计既是对我们三年来知识的综合运用的检查，也是理论走向实践的第一步，为我们以后走向工作岗位奠定了基础。
本篇论文圆满完成，首先感谢母校一一电气信息工程学院的辛勤培养，其次感谢指导老师-霍凤财老师对我的悉心指导，在这期间给我解答疑难问题，对此我在为这里表示衷心的感谢！
最后非常感谢在这期间同学们的互相帮忙与讨论，使我从中学到了很多新的知识。
鉴干本人的水平有限，难免存在一些错误和漏洞，望各位老师不吝赐教，在此向大家表示衷心的感谢！
参考文献
[1]金以慧•过程控制[M].北京：
清华大学出版社，2005.
[2]
1991.
奚文群.翁维勤.调节阀口径计算指南[M].兰州：
化工部自控设计技术中心站,
[3]董德发.张天春.自控工程设计基础[M].大庆：
大庆石油学院，1999.
[4]俞金寿.蒋慰孙.过程控制工程（第三版）.北京：
电子工业出版社，2007.⑸陈俊伍.催化裂化工艺与流程[M].北京：
中国石化出版社，2005.
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