① 裂化率怎麼計算
加氫裂化實質上是加氫和催化裂化過程的有機結合,一方面能夠使重質油品通過催化裂化反應生成汽油、煤油和柴油等輕質油品,另一方面又可以防止生成大量的焦炭,而且還可以將原料中的硫、氮、氧等雜質脫除,並使烯烴飽和。加氫裂化具有輕質油收率高、產品質量好的突出特點。
(1) 加氫裂化的化學反應
烴類在加氫裂化條件下的反應方向和深度,取決於烴的組成、催化劑性能以及操作條件,主要發生的反應類型包括裂化、加氫、異構化、環化、脫硫、脫氮、脫氧以及脫金屬等。
① 烷烴的加氫裂化反應。在加氫裂化條件下,烷烴主要發生C-C鍵的斷裂反應,以及生成的不飽和分子碎片的加氫反應,此外還可以發生異構化反應。
② 環烷烴的加氫裂化反應。加氫裂化過程中,環烷烴發生的反應受環數的多少、側鏈的長度以及催化劑性質等因素的影響。單環環烷烴一般發生異構化、斷鏈和脫烷基側鏈等反應;雙環環烷烴和多環環烷烴首先異構化成五元環衍生物,然後再斷鏈。
③ 烯烴的加氫裂化反應。加氫裂化條件下,烯烴很容易加氫變成飽和烴,此外還會進行聚合和環化等反應。
④ 芳香烴的加氫裂化反應。對於側鏈有三個以上碳原子的芳香烴,首先會發生斷側鏈生成相應的芳香烴和烷烴,少部分芳香烴也可能加氫飽和生成環烷烴。雙環、多環芳香烴加氫裂化是分步進行的,首先是一個芳香環加氫成為環烷芳香烴,接著環烷環斷裂生成烷基芳香烴,然後再繼續反應。
⑤ 非烴化合物的加氫裂化反應。在加氫裂化條件下,含硫、氮、氧雜原子的非烴化合物進行加氫反應生成相應的烴類以及硫化氫、氨和水。
(2) 加氫裂化催化劑
加氫裂化催化劑是由金屬加氫組分和酸性擔體組成的雙功能催化劑。該類催化劑不但要求具有加氫活性,而且要求具有裂解活性和異構化活性。
① B族和Ⅶ族中的幾種金屬元素(如Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W)的氧化物或硫化物,以及貴金屬元素Pt、Pd等。催化劑的加氫活性組分。與加氫精製催化劑相同,加氫裂化催化劑的加氫活性組分也主要是Ⅵ
② 催化劑的擔體。加氫裂化催化劑的擔體有酸性和弱酸性兩種。酸性擔體為硅酸鋁、硅酸鎂、分子篩等,弱酸性擔體為氧化鋁及活性炭等。催化劑的擔體具有如下幾方面的作用:增加催化劑的有效表面積;提供合適的孔結構;提供酸性中心;提高催化劑的機械強度;提高催化劑的熱穩定性;增加催化劑的抗毒能力;節省金屬組分的用量,降低成本。
③ 催化劑的預硫化。加氫裂化催化劑的活性組分是以氧化物的形態存在的,而其活性只有呈硫化物的形態時才較高,因此加氫裂化催化劑使用之前需要將其預硫化。預硫化就是使其活性組分在一定溫度下與H2S反應,由氧化物轉變為硫化物。預硫化的效果取決於預硫化的條件,一般的溫度范圍為280~300℃。
(3) 石油餾分加氫的影響因素
影響石油餾分加氫過程(加氫精製和加氫裂化)的主要因素包括:反應壓力、反應溫度、原料性質和催化劑性能等。
① 反應壓力。反應壓力的影響是通過氫分壓來體現的,而系統中氫分壓決定於操作壓力、氫油比、循環氫純度以及原料的氣化率。含硫化合物加氫脫硫和烯烴加氫飽和的反應速度較快,在壓力不高時就有較高的轉化率;而含氮化合物的加氫脫氮反應速度較低,需要提高反應壓力(即延長反應時間)和降低空速來保證一定的脫氮率。對於芳香烴加氫反應,提高反應壓力不僅能夠提高轉化率,而且能夠提高反應速度。
② 反應溫度。提高反應溫度會使加氫精製和加氫裂化的反應速度加快。在通常的反應壓力范圍內,加氫精製的反應溫度一般不超過420℃,加氫裂化的反應溫度一般為260~400℃。當然,具體的加氫反應溫度需要根據原料性質、產品要求以及催化劑性能進行合理確定。
③ 空速。空速反映了裝置的處理能力。工業上希望採用較高的空速,但是空速會受到反應溫度的制約。根據催化劑活性、原料油性質和反應深度的不同,空速在較大的范圍內(0.5~10h-1)波動。重質油料和二次加工得到的油料一般採用較低的空速,加氫精製過程中,降低空速可使脫硫率、脫氮率以及烯烴飽和率上升。
④ 氫油比。提高氫油比可以增大氫分壓,這不僅有利於加氫反應,而且能夠抑制生成積炭的縮合反應,但是卻增加了動力消耗和操作費用。此外,加氫過程是放熱反應,大量的循環氫可以提高反應系統的熱容量,減小反應溫度變化的幅度。在加氫精製過程中,反應的熱效應不大,可採用較低的氫油比;在加氫裂化過程中,熱效應較大,氫耗量較大,可採用較高的氫油比。
(4) 加氫裂化工藝流程
目前的加氫裂化工藝絕大多數都採用固定床反應器,根據原料性質、產品要求和處理量的大小,加氫裂化裝置一般按照兩種流程操作:一段加氫裂化和兩段加氫裂化。除固定床加氫裂化外,還有沸騰床加氫裂化和懸浮床加氫裂化等工藝。
① 固定床一段加氫裂化工藝。
一段加氫裂化主要用於由粗汽油生產液化氣,由減壓蠟油和脫瀝青油生產航空煤油和柴油等。一段加氫裂化只有一個反應器,原料油的加氫精製和加氫裂化在同一個反應器內進行,反應器上部為精製段,下部為裂化段。其流程示意圖見下圖。
一段加氫裂化工藝流程示意圖
以大慶直餾柴油餾分(330~490℃)一段加氫裂化為例。原料油經泵升壓至16.0MPa,與新氫和循環氫混合換熱後進入加熱爐加熱,然後進入反應器進行反應。反應器的進料溫度為370~450℃,原料在反應溫度380~440℃、空速1.0h-1、氫油體積比約為2500的條件下進行反應。反應產物與原料換熱至200℃左右,注入軟化水溶解NH3、H2S等,以防止水合物析出堵塞管道,然後再冷卻至30~40℃後進入高壓分離器。頂部分出循環氫,經壓縮機升壓後返回系統使用;底部分出生成油,減壓至0.5MPa後進入低壓分離器,脫除水,並釋放出部分溶解氣體(燃料氣)。生成油加熱後進入穩定塔,在1.0~1.2MPa下蒸出液化氣,塔底液體加熱至320℃後進入分餾塔,得到輕汽油、航空煤油、低凝柴油和塔底油(尾油)。一段加氫裂化可用三種方案進行操作:原料一次通過、尾油部分循環和尾油全部循環。
② 固定床兩段加氫裂化工藝
兩段加氫裂化裝置中有兩個反應器,分別裝有不同性能的催化劑。第一個反應器主要進行原料油的精製,使用活性高的催化劑對原料油進行預處理;第二個反應器主要進行加氫裂化反應,在裂化活性較高的催化劑上進行裂化反應和異構化反應,最大限度的生產汽油和中間餾分油。兩段加氫裂化有兩種操作方案:第一段精製,第二段加氫裂化;第一段除進行精製外,還進行部分裂化,第二段進行加氫裂化。兩段加氫裂化工藝對原料的適應性大,操作比較靈活。
③ 固定床串聯加氫裂化工藝
固定床串聯加氫裂化裝置是將兩個反應器進行串聯,並且在反應器中填裝不同的催化劑:第一個反應器裝入脫硫脫氮活性好的加氫催化劑,第二個反應器裝入抗氨、抗硫化氫的分子篩加氫裂化催化劑。其它部分與一段加氫裂化流程相同。同一段加氫裂化流程相比,串聯流程的優點在於:只要通過改變操作條件,就可以最大限度的生產汽油或航空煤油和柴油。
④ 沸騰床加氫裂化
沸騰床加氫裂化工藝是藉助於流體流速帶動一定顆粒粒度的催化劑運動,形成氣、液、固三相床層,從而使氫氣、原料油和催化劑充分接觸而完成加氫裂化反應。該工藝可以處理金屬含量和殘炭值較高的原料(如減壓渣油),並可使重油深度轉化。但是該工藝的操作溫度較高,一般在400~450℃。
⑤ 懸浮床加氫裂化工藝
懸浮床加氫裂化工藝可以使用非常劣質的原料,其原理與沸騰床相似。其基本流程是以細粉狀催化劑與原料預先混合,再與氫氣一同進入反應器自下而上流動,並進行加氫裂化反應,催化劑懸浮於液相中,且隨著反應產物一起從反應器頂部流出。
② 耗能工質能源中的新水是什麼
新水在工廠、生活中,相對於循環水而言,新水就是補充進循環水系統的自來水或處理水。循環水系統中的保有水量是要求保持恆定的。
③ 關於折標系數的問題
名 稱參考折標系數(噸標煤)</b>原煤(噸)0.7143洗精煤(噸)0.9000其他洗煤(噸)0.2850型煤(噸)0.6000焦碳(噸)0.9714其他焦化產品(噸)1.3000焦爐煤氣(萬立方米)6.1430高爐煤氣(萬立方米)1.2860其他煤氣(萬立方米)3.5701天然氣(萬立方米)13.300原油(噸)1.4286汽油(噸)1.4714煤油(噸)1.4714柴油(噸)1.4571燃料油(噸)1.4286液化石油氣(噸)1.7143煉廠干氣(噸)1.5714其他石油製品(噸)1.2000熱力(百萬千焦)
0.0341電力(萬千瓦時)
(當量值)(等價值)
1.229 4.0400(自備電廠電力折標系數採用本廠實際發電煤耗折算) 說明:1、以上除電力項目外,其餘能源項目均為按燃料自身當量熱值折算標准量。
2、標准煤的低位發熱量為29271kJ(千焦)/kg(即7000千卡/公斤)。
各種能源參考熱值及折標准煤系數表 能源名稱平均低位發熱量折標准煤系數原 煤20908千焦(5000千卡)/千克0.7143千克標准煤/千克洗精煤26344千焦(6300千卡)/千克0.9000千克標准煤/千克其它洗煤 (1)洗中煤8363千焦(2000千卡)/千克0.2857千克標准煤/千克(2)煤 泥8363-12545千焦(2000-3000千卡)/千克0.2857-0.4286千克標准煤/千克焦 炭28435千焦(6800千卡)/千克0.9714千克標准煤/千克原 油41816千焦(10000千卡)/千克1.4286千克標准煤/千克燃料油41816千焦(10000千卡)/千克1.4286千克標准煤/千克汽 油43070千焦(10300千卡)/千克1.4714千克標准煤/千克煤 油43070千焦(10300千卡)/千克1.4714千克標准煤/千克柴 油42652千焦(10200千卡)/千克1.4571千克標准煤/千克液化石油氣50179千焦(12000千卡)/千克1.7143千克標准煤/千克煉廠干氣45998千焦(11000千卡)/千克1.5714千克標准煤/千克天然氣38931千焦(9310千卡)/m31.3300千克標准煤/ m3焦爐煤氣16726-17981千焦(4000-4300千卡)/ m30.5714-0.6143千克標准煤/ m3其它煤氣 (1)發生爐煤氣5227千焦(1250千卡)/ m30.1786千克標准煤/ m3(2)重油催化裂解煤氣19235千焦(4600千卡)/ m30.6571千克標准煤/ m3(3)重油熱裂解煤氣35544千焦(8500千卡)/ m31.2143千克標准煤/ m3(4)焦炭制氣16308千焦(3900千卡)/ m30.5571千克標准煤/ m3(5)壓力氣化煤氣15054千焦(3600千卡)/ m30.5143千克標准煤/ m3(6)水煤氣10454千焦(2500千卡)/ m30.3571千克標准煤/ m3煤焦油33453千焦(8000千卡)/千克1.1429千克標准煤/千克粗 苯41816千焦(10000千卡)/千克1.4286千克標准煤/千克熱 力(當量)按熱焓計算 0.03412千克標准煤/106焦 (0.14286千克標准煤/1000千卡)電 力(當量)3596千焦(860千卡)/千瓦小時0.1229千克標准煤/千瓦小時電 力(等價)11826千焦(2828千卡)/千瓦小時0.4040千克標准煤/千瓦小時說明:以上數據來源於原國家經委、國家統計局《1986年重點工業、交通運輸企業能源統計報表制度》
以上數據也來源於《中國能源統計年鑒2005》,但該書中「電力」的等價系數「按當年火電發電標准煤耗計算」。
其他產品折標准煤系數 1kg 10.0MPa級蒸汽 = 0.131429 kg標煤
1kg 3.5MPa級蒸汽 = 0.125714 kg標煤
1kg 1.0MPa級蒸汽 = 0.108571 kg標煤
1kg 0.3MPa級蒸汽 = 0.094286 kg標煤
1kg 小於0.3MPa級蒸汽 = 0.078571 kg標煤
1 噸新鮮水 = 0.2429 kg標煤
1 噸循環水 = 0.1429 kg標煤
1 噸軟化水 = 0.3571 kg標煤
1 噸除鹽水 = 3.2857 kg標煤
1 噸除氧水 =13.1429 kg標煤
1 噸凝汽式蒸汽輪機凝結水 = 5.2143 kg標煤
1 噸加熱設備凝結水 = 10.9286 kg標煤
說明:以上數據引自《國家統計局標准》和《煉油廠能量消耗計算方法》。