重整装置基础能耗计算.pdf

1 1 适应范围本计算方法适用于固定床、组合床、连续床等三种形式的重整装置本计算方法包括了预加氢、重整反应、催化剂再生、氢气再接触以及重整后分馏等部分，其中预加氢分馏部分包括一塔或两塔流程，氢气再接触部分包括一级或两级压缩，重整后分馏部分只包括稳定塔2 2 基准能耗的基础条件(1)原料性质石脑油，干点≯180℃(ASTM D86) ；氮含量≯ 2.0 ppm；芳烃潜含量〔简称芳潜〕40±10〔m％〕2)产品性质重整产物为稳定汽油〔C5＋〕， 40℃出装置；氢气纯度 90(mol ％)，纯氢产率（缺省值为）：连续重整取3.5，固定床取2.8，组合床取3.1；氢气出装置压力（缺省值为）2.0MPa3)预加氢反应条件预加氢采用氢气循环流程；气油体积比100 : 1，或氢油分子比0.5 : 14)重整反应条件循环氢纯度：连续重整、固定床及组合床均取80v%5)各塔操作条件预分馏塔：塔顶压力(表)0.3 MPa ，回流比0.30〔对进料的重量比〕；汽提塔：塔顶压力(表)1.0 MPa，回流比0.25〔对进料的重量比〕；稳定塔：塔顶压力(表)1.0 MPa，回流比0.20〔对进料的重量比〕；各塔回流温度均为40℃。

6)加热炉热效率重整加热炉〔“四合一”炉〕热效率90％；其他圆筒炉〔不包括分子筛再生炉〕热效率88％；热油气管线及反应器、塔类等高温设备散热损失取3%3 (7)其他重整循环氢压缩机采用离心机〔背压式蒸汽透平驱动〕，动力为3.5 MPa 蒸汽，排汽为1.0 MPa 蒸汽，离心式压缩机效率取0.85；其他压缩机采用电动往复式，压缩机效率取0.95；泵采用电机驱动；各塔热源均按重沸炉供热，而不考虑利用管网蒸汽供热；拔头油直接送出装置而不进稳定塔4 3 基础条件的说明3.1 原料性质重整进料的ASTM D86 干点不允许超过180℃，如果石脑油原料ASTM D86 干点超过180℃，则预分馏塔除需拔头外还需切除重组分〔≥180℃馏分〕这种情况国内很少出现，所以本基准能耗不予考虑当原料氮含量过高时，预加氢必须采用较高压力，这时能耗会有较大的增加3.2 气体产品性质重整产氢经再接触后送出装置的氢气是重整装置重要的副产品随着重整催化剂的不断更新，重整反应压力不断降低，为了保证重整稳定汽油〔C5＋〕收率及产氢纯度，无论是连续重整、组合床重整还是固定床重整，都增设氢气再接触流程3.3 预加氢反应条件在上述原料性质得到保证的前提下，采用该预加氢反应条件一般能够满足要求，即使反应条件有所缓和，对全装置能耗影响也不大，但对于预加氢氢气一次通过、且不设氢气再接触流程的情况则能耗应降低。

3.4 重整反应条件在不同的重整装置中，重整反应部分的高分压力、循环氢系统压降、氢油分子比等参数相差较大，本计算方法中按变量考虑循环氢浓度变化不大，统一按常数80v%考虑3.5 各塔操作条件考虑到塔的优化操作，汽提塔及稳定塔采用较先进的回流比0.25 及 0.20〔对进料，重〕，而过去常采用的回流比为0.30各塔热源按重沸炉考虑，若利用管网蒸汽供热，则能耗会增加5 4 基准能耗的计算方法4.1 原始数据(1)原料性质重整进料平均分子量、进料中环烷烃含量、进料中芳烃含量2)预加氢产物预分馏塔顶产品收率(全馏分加氢时为0)、预加氢汽提塔顶产品收率3)重整产物相对于重整进料的芳烃收率、氢气收率、干气收率、液化气收率、戊烷油收率4)操作参数预加氢进料换热器热端温差、重整进料换热器热端温差、预加氢高分压力、重整高分压力、循环氢系统压降、氢油分子比、增压机出口压力、预加氢进料泵进出口压差、重整进料泵进出口压差、再接触泵进出口压差、重整稳定塔进料泵进出口压差4.2 计算步骤及方法说明 ：所有能耗单位为kWh/t 进料，除加热炉外均为单位进料轴功率（kWh/t ）(1)重整反应热（E1）E1 = W/ （0.36 Moil × 0.9）W 为每 100kmol 进料反应总吸热量（MJ）W=W1+W2+W3+W4W1 = 196.55 Mni W2 = 240.45 (Mao-Mai-Mni) W3 = 164.5 Who× Moil/100 )(100Moil4iidHWW(2)重整进料加热炉（补偿重整进料换热器热端温差）（E2）6 E2 = 1.003 D Tr （1+1.7*HPCH/10 ）(3)预加氢加热炉（E3）E3 = 0.9028 DTh / (1-Yh) (4)预加氢汽提塔（E4）①适应于第一塔，塔底脱戊烷。

E4 = (1.427 （LGh+ C5h +30 ）+0.3098（100- LGh- C5h）)/(1-Yh) ②适应于第一塔，塔底脱丁塔（塔顶温度为60℃）E4 = 1.180（LGh+30 ）+0.3098（100- LGh ）(5)预加氢稳定塔（E5）①适用于两塔流程中的第二塔塔底脱丁烷即此塔为小塔，分离第一塔塔顶料，对应第一塔为脱戊塔）E5= [1.18( LGh +25 （LGh+ C5h）/100) +0.124 (100- LGh )]/(1-Yh) ②适用于两塔流程中的第二塔塔底脱戊烷即此塔为大塔，分馏第一塔的塔底物料，对应的第一塔为脱丁塔）E5= 1.118( C5h +20) (6)重整稳定塔（ E6）E6计算方法同E4(7)预加氢压缩机（E7）)](1)6. 0[(9.184252308.0kJPPWhh(缺省值为1321.3) 压缩机轴功E7：E7= 0.00174 W(8)重整循环压缩机（E8）)](1)[(9.184252308.0kJPDPPWrrrE8 = 0.003845 HPCH ×W7 (9)重整氢增压机（E9）)(] 1)[(9.184252308. 0kJNPPWcomrpE9 = 0.001720 ×WHo× W× 1.1 (10)泵（ E10）E10 = 0.6667 ×（ DP1+ DP2 +DP3 + DP4）+8.25(kWh 电/t 进料 ) (11)空冷器（ E11）E11= 6.5 kWh/t (12)氨冷部分（ E12）Ｅ12= 2.827+0.2019 × WHo (13)再生系统能耗（E13）冷循环方式按1.8kWh/kg 催化剂设计循环量。

热循环方式按1.2kWh/kg 催化剂设计循环量不同装置因其生焦率不同将再生能耗折合成每吨重整进料即可14)其它能耗（ E14）E14 = 7 kWh/t 总能耗 E：（ kWh/t ）E = （ E1+E2+E3+E4+E5+E6）/0.95 + E8/0.3901 + (E7+ E9+E10+E11+E12 +E13)/0.314+E144.3 符号说明Moil —重整进料平均分子量，缺省值为100；Mni — 进料中环烷含量，mol%；Mai — 进料中芳烃含量，mol%；Mao—相对于进料的芳烃收率，mol%；Who—相对于进料纯氢产率， m%；Wi– -分别为干气、液化气、戊烷油相对于进料的产率，m%；8 dHi—分别为干气、液化气、戊烷油在四反出口温度下的生成焓(MJ/kmol) ，见表 1；表 1 干气、液化气、戊烷油在四反出口温度下的生成焓(MJ/kmol)项目干气液化汽戊烷油500℃下的与等质量进料烷烃的焓差(MJ/100kmol) -131.56-39.54-7.53参考平均分子量Mi 23 51 72 DTr—换热器热端设计温差,℃；HPCH —重整反应部分氢油分子比，缺省值见表2；表 2 换热器热端设计温差和重整反应部分氢油分子比缺省值表项目连续床组合床固定床HPCH2 3.5 6 DTr 30 30 50 DTh—换热器热端设计温差，℃，缺省值取60℃；Yh—预加氢拔头率，重量比，用小数表示，缺省值取0.1；LGh—石脑油进料中液化汽含量，m%；C5h—石脑油进料中戊烷油收率， m%；Ph—预加氢压缩机入口压力（绝压），MPa；Pr—重整循环压缩机入口压力（绝压），MPa；DPr—重整循环氢系统压降，MPa；Pp— 重整增压机第一级出口压力（绝压），MPa；Ncom— 重整增压机级数；Who—纯氢产率， m%；DP1—预加氢进料泵进出口压差，MPa；DP2—重整进料泵进出口压差，MPa；DP3—再接触进料泵进出口压差，MPa；DP4—重整分馏进料泵的进出口压差，MPa。

9 5 基准能耗的校正在装置负荷率与设计能力相差较多时，需要对基准能用下式进行近似校正EC = （E1+E2+E3+E4+E5+E6）/0.95 + (E9+E10+E12)/0.314 +[(E7+E11+E13)/0.314+ E8/0.3901 + E14 ]/L式中： EC—近似的校正后的能耗，kWh/t ；L— 装置负荷率， %10 6 建议的能耗评价指标由于各装置的具体条件差别较大，特别是原料和产品的差别，很大程度上影响重整反应热，用能耗的绝对值对各装置进行比较是不合适的，因此，建议用能耗因数EF并结合装置与本基准能耗设定的条件对比，分析评价各装置的能量利用水平EF = EE/EC 式中： EC— 计算基准能耗；EE—装置实际能耗EF 值越大，表示装置实际能耗与基准能耗的差距越大，能量利用水平越低EF 值越接近1，表示能量利用水平越高，在设计完善、操作优秀的装置中，EF 值小于 1 也是可能的11 7 基准能耗计算举例例一，长岭 50万 t/a 低压组合床重整装置（基本数据见表3）(1)反应热 E1W1 = 196.55 × 37.32 = 7335.2 W2 = 240.41 × (67.09-10.80-37.32) = 4560.6 W3= 164.5 ×3.07× 1.045 = 527.7 W4 = (-131.56 × 2.43 – 39.54× 5.75 – 7.53× 3.18) ×1.045 = - 596.6 E1 = (W1+W2+W3+W4)/(0.36 × 104.5 × 0.9 ) = 349.3 (2)重整进料加热炉E2E2 = 1.003 ×30 ×1.595 = 48.13 (3)预加氢加热炉E3E3 = 0.9346 × 60 /(1-0.1872) = 68.99 (4)预加氢分馏塔E4E4 = 0.0 (5)预加氢汽提塔E5E5 = [1.427 × (18.27+30)+0.3098 × (100-18.27)] /(1-0.1827) = 115.26 (6)重整稳定塔E6E6 = 1.427 × (5.75+3.18+30) + 0.3098 × (100-5.75-3.18) = 83.77 (7)预加氢压缩机E7W = 18425.9 × [(2.65/2.05)0.2308-1] = 1321.3 E7 = 0.00174 × 1321.3 = 2.30 (8)重整循环压缩机E8W = 18425.9 × [(1.15/0.85)0.2308-1] = 1331.412 E8 = 0.003845 × 3.5× 1331.4 = 17.92 (9)重整增加机E9W = 18425.9 ×[(2.3/0.85)0.2308-1] = 4759.05E9 = 0.001720 ×3.1× 4759.05 × 1.1 = 27.92 (10)泵类 E10E10 = 0.6667 × (2.5+1.0+1.8) + 8.25 = 10.58 (11)空冷器 E11E11 = 6.5 (12)氨压机 E12E12 = 3.45 (13)再生系统能耗E13 E13 = 1.8 ×250/62.5 = 6.4 (14)其它能耗E14 = 7 (15)总能耗：E = (349.3+ 48.13 +68.99+115.26+83.77) /0.95+17.92/0.39 +(2.3+27.92+10.58+6.5+3.5+6.4)/0.314+7 =。