催化裂化的裝置簡(jiǎn)介及工藝流程

1、時(shí)間：二0二一年七月二十九日催化裂化的裝置簡(jiǎn)介及工藝流程之樊仲川億創(chuàng)作時(shí)間：二0二一年七月二十九日概述催化裂化技術(shù)的成長(zhǎng)密切依賴于催化劑的成長(zhǎng).有了微球催化劑,才出現(xiàn)了流化床催化裂化裝置；份子篩催化劑的出現(xiàn)，才成長(zhǎng)了提升管催化裂化.選用適宜的催化劑對(duì)于催化裂化過(guò)程的產(chǎn)品產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益具有重大影響.催化裂化裝置通常由三大部分組成，即反響/再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng).其中反響-再生系統(tǒng)是全裝置的核心，現(xiàn)以凹凸并列式提升管催化裂化為例，對(duì)幾大系統(tǒng)分述如下：（一）反響-再生系統(tǒng)新鮮原料（減壓餾分油）經(jīng)過(guò)一系列換熱后與回?zé)捰突旌?，進(jìn)入加熱爐預(yù)熱到370C左右，由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入

2、提升管反響器下部，油漿不經(jīng)加熱直接進(jìn)入提升管，與來(lái)自再生器的低溫（約650C700C）催化劑接觸并立即汽化，油氣與霧化蒸汽及預(yù)提升蒸汽一起攜帶著催化劑以7米/秒8米/秒的高線速通過(guò)提升管，經(jīng)快速別離器別離后，大部分催化劑被分出落入沉降器下部，油氣攜帶少量催化劑經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)別離器分出夾帶的催化劑后進(jìn)入分餾系統(tǒng).積有焦炭的待生催化劑由沉降器進(jìn)入其下面的汽提段，用過(guò)熱蒸氣進(jìn)行汽提以脫除吸附在催化劑概略上的少量油氣.待生催化劑經(jīng)待生斜管、待生單動(dòng)滑閥進(jìn)入再生器，與來(lái)自再生器底部的空氣時(shí)間：二0二一年七月二十九日（由主風(fēng)機(jī)提供）接觸形成流化床層,進(jìn)行再生反響,同時(shí)放出大量燃燒熱,以維持再生器足夠高的床層溫

3、度（密相段溫度約650C680C）.再生器維持0.15MPa0.25MPa俵）的頂部壓力，床層線速約0.7米/秒1.0米/秒.再生后的催化劑經(jīng)淹流管,再生斜管及再生單動(dòng)滑閥前往提升管反響器循環(huán)使用.燒焦產(chǎn)生的再生煙氣,經(jīng)再生器稀相段進(jìn)入旋風(fēng)別離器,經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)別離器分出攜帶的大部分催化劑,煙氣經(jīng)集氣室和雙動(dòng)滑閥排入煙囪.再生煙氣溫度很高并且含有約5%10%CO,了利用其熱量,很多裝置設(shè)有CO鍋爐,利用再生煙氣產(chǎn)生水蒸汽.對(duì)于操縱壓力較高的裝置,常設(shè)有煙氣能量回收系統(tǒng),利用再生煙氣的熱能和壓力作功,驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)以節(jié)約電能.（二）分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)的作用是將反響/再生系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行別離,得到部分產(chǎn)品和半

4、成品.由反響/再生系統(tǒng)來(lái)的低溫油氣進(jìn)入催化分餾塔下部,經(jīng)裝有擋板的脫過(guò)熱段脫熱后進(jìn)入分餾段,經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回?zé)捰秃陀蜐{.富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經(jīng)汽提、換熱或冷卻后出裝置，回?zé)捰颓巴错?再生系統(tǒng)進(jìn)行回?zé)?油漿的一部分送反響再生系統(tǒng)回?zé)?另一部分經(jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔.為了取走分餾塔的過(guò)剩熱量以使塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷散布均勻,在塔的不合位置辨別設(shè)有4個(gè)循環(huán)回流：頂循環(huán)回流,一中段回流、二中段回流和油漿循環(huán)回流.催化裂化分餾塔底部的脫過(guò)熱段裝有約十塊人字形擋板.由于進(jìn)料是460C以上的帶有催化劑粉末的過(guò)熱油氣,因此必須先把油氣冷卻到飽和狀態(tài)并洗下夾帶的粉塵以便

5、進(jìn)行分餾和避免堵塞塔盤(pán).因此由塔底抽出的油漿經(jīng)冷卻后前往人字形擋板的上方與由塔底上來(lái)的油氣逆流接觸,一方面使油氣冷卻至飽和狀態(tài),另一方面也洗下油氣夾帶的粉塵.（三）吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂油氣別離器出來(lái)的富氣中帶有汽油組分,而粗汽油中則溶解有C3C4甚至C2組分.吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)的作用就是利用吸收和精餾的辦法將富氣和粗汽油別離成干氣（C2）、液化氣（C3、C4）和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油.裝置簡(jiǎn)介（一）裝置成長(zhǎng)及其類型1裝置成長(zhǎng)催化裂化工藝產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代,是煉油廠提高原油加工深度的一種重油輕質(zhì)化的工藝.20世紀(jì)50年代初由ESSO公司（美國(guó)）推出了W型流出催化裝置,使用微球催化劑（平均粒徑為

6、6070tan）,從而使催化裂化工藝得到極大成長(zhǎng).1958年我國(guó)第一套移動(dòng)床催化裂化裝置在蘭州煉油廠投產(chǎn).1965年我國(guó)自己設(shè)計(jì)制造施工的W型催化裝置在撫順石油二廠投產(chǎn).經(jīng)過(guò)近40年的成長(zhǎng),催化裂化已成為煉油廠最重要的加工裝置.截止1999年底，我國(guó)催化裂化加工能力達(dá)8809.5x104t/a,占一次原油加工能力的335,是加工比例最高的一種裝置,裝置規(guī)模由（3460）x104t/a成長(zhǎng)到國(guó)內(nèi)最大300X104t/a,國(guó)外為675X104t/a.隨著催化劑和催化裂化工藝的成長(zhǎng),其加工原料由重質(zhì)化、劣質(zhì)化成長(zhǎng)至目前全減壓渣油催化裂化.按照目的產(chǎn)品的不合,有追求最大氣體收率的催化裂解裝置（DCC）

7、,有追求最大液化氣收率的最大量高辛烷值汽油的MGG工藝等，為了適應(yīng)以上的成長(zhǎng)，相應(yīng)推出了二段再生、富氧再生等工藝,從而使催化裂化裝置向著工藝技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益更好的標(biāo)的目的成長(zhǎng).2裝置的主要類型催化裂化裝置的核心部分為反響再生單元.反響部分有床層反響和提升管反響兩種,隨著催化劑的成長(zhǎng),目前提升管反響已取代了床層反響.再生部分可分為完全再生和不完全再生,一段再生和二段再生（完全再生即指再生煙氣中CO含量為106級(jí)）.從反響與再生設(shè)備的平面安插來(lái)講又可分為凹凸并列式和同軸式,典型的反響再生單元見(jiàn)圖24、圖25、圖26、圖27,其特點(diǎn)見(jiàn)表211.（二）裝置單元組成與工藝流程1.組成單元催化裂化裝置的

8、基本組成單元為：反響再生單元,能量回收單元,分餾單元,吸收穩(wěn)定單元.作為擴(kuò)充部分有：干氣、液化氣脫硫單元,汽油、液化氣脫硫醇單元等.各單元作用介紹如下.(1) 反響再生單元重質(zhì)原料在提升管中與再生后的熱催化劑接觸反響后進(jìn)入沉降器(反響器),油氣與催化劑經(jīng)旋風(fēng)別離器與催化劑別離,反響生成的氣體、汽油、液化氣、柴油等餾分與未反響的組分一起離開(kāi)沉降器進(jìn)入分餾單元.反響后的附有焦炭的待生催化劑進(jìn)入再生器用空氣燒焦,催化劑恢復(fù)生性后再進(jìn)入提升管介入反響,形成循環(huán),再生器頂部煙氣進(jìn)入能量回收單元.(2) 三機(jī)單元所謂三機(jī)系指主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)和增壓機(jī).如果將反一再單元作為裝置的核心部分,那么主風(fēng)機(jī)就是催化裂化

9、裝置的心臟,其作用是將空氣送人再生器,使催化劑在再生器中燒焦,將待生催化劑再生,恢復(fù)生性以包管催化反響的繼續(xù)進(jìn)行.增壓機(jī)是將主風(fēng)機(jī)出口的空氣提壓后作為催化劑輸送的動(dòng)力風(fēng)、流化風(fēng)、提升風(fēng),以堅(jiān)持反再系統(tǒng)催化劑的正常循環(huán).氣壓機(jī)的作用是將分餾單元的氣體壓縮升壓后送人吸收穩(wěn)定單元,同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也可達(dá)到控制沉降器頂部壓力的目的,這是包管反響再生系統(tǒng)壓力平衡的一個(gè)手段.(3) 能量回收單元利用再生器出口煙氣的熱能和壓力使余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽和煙氣輪機(jī)作功、發(fā)電等,此舉可大大降低裝置能耗,目前現(xiàn)有的重油催化裂化裝置有無(wú)此回收系統(tǒng),其能耗可相差13左右.(4) 分餾單元沉降器出來(lái)的反響油氣經(jīng)換熱后進(jìn)入

10、分餾塔,按照各物料的沸點(diǎn)差,從上至下別離為富氣（至氣壓機(jī)）、粗汽油、柴油、回?zé)捰秃陀蜐{.該單元的操縱對(duì)全裝置的平安影響較大,一頭一尾的操縱尤為重要,即分餾塔頂壓力、塔底液面的平穩(wěn)是裝置平安生產(chǎn)的有力包管,包管氣壓機(jī)人口縱火炬和油漿出裝置系統(tǒng)的通暢,是平安生產(chǎn)的必備條件.（5）吸收穩(wěn)定單元經(jīng)過(guò)氣壓機(jī)壓縮升壓后的氣體和來(lái)自分餾單元的粗汽油,經(jīng)過(guò)吸收穩(wěn)定部分,聯(lián)系為干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油.此單元是本裝置甲類危險(xiǎn)物質(zhì)最集中的地方.（6）產(chǎn)品精制單元包含干氣、液化氣脫硫和汽油液化氣脫硫醇單元該兩部分,干氣、液化氣在胺液（乙醇胺、二乙醇胺、w甲基二乙醇胺等）作用下、吸收干氣、液化氣中的H2S氣體以達(dá)到脫除

11、H2S的目的.汽油和液化氣在堿液狀態(tài)中在磺化酞氰鈷或聚酞氰鉆作用下將硫醇氧化為二硫化物,以達(dá)到脫除硫醇的目的.2工藝流程工藝原則流程見(jiàn)圖28.原料油由罐區(qū)或其他裝置（常減壓、潤(rùn)滑油裝置）送來(lái),進(jìn)入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200300°C左右，分餾塔來(lái)的回?zé)捰秃陀蜐{一起進(jìn)入提升管的下部，與由再生器再生斜管來(lái)的650700°C再生催化劑接觸反響,然后經(jīng)提升管上部進(jìn)入分餾塔（下部）；反響完的待生催化劑進(jìn)入沉降器下部汽提段.被汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過(guò)待生斜管進(jìn)入再生器下部燒焦罐.由主風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣送人燒焦罐燒焦,并同待生劑一道進(jìn)入再生器繼續(xù)燒焦,燒焦再生后的再生催化劑由再生

12、斜管進(jìn)人提升管下部循環(huán)使用.煙氣經(jīng)一、二、三級(jí)旋分器別離出催化劑后，其溫度在650700°C,壓力0.2-0.3MPa俵）,進(jìn)人煙氣輪機(jī)作功帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)，其后溫度為500550°C,壓力為0.01MPa（表）左右,再進(jìn)入廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，發(fā)汽后的煙氣（溫度大約為200C左右）通過(guò)煙囪排到大氣.反響油氣進(jìn)入分餾塔后,首先脫過(guò)熱,塔底油漿（油漿中含有2%左右催化劑）分兩路,一路至反響器提升管,另一路經(jīng)換熱器冷卻后出裝置.脫過(guò)熱后油氣上升,在分餾塔內(nèi)自上而下別離出富氣、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰?回?zé)捰腿ヌ嵘茉俜错?輕柴油經(jīng)換熱器冷卻后出裝置,富氣經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后與粗汽油共進(jìn)吸收塔,吸

13、收塔頂?shù)呢殮膺M(jìn)入再吸收塔由輕柴油吸收其中的C4-C5,再吸收塔頂干氣進(jìn)入干氣脫硫塔脫硫后作為產(chǎn)品出裝置,吸收塔底富吸收油進(jìn)入脫吸塔以脫除其中的C2.塔底脫乙烷汽油進(jìn)入穩(wěn)定塔,穩(wěn)定塔底油經(jīng)堿洗后進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置,穩(wěn)定塔頂液化氣進(jìn)入脫硫塔脫除H,S,再進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置.（脫硫脫硫醇未畫(huà)出）（三）化學(xué)反響過(guò)程1催化裂化反響的特點(diǎn)催化裂化反響是在催化劑概略上進(jìn)行的,其反響過(guò)程的7個(gè)步調(diào)如下： 氣態(tài)原料份子從主流擴(kuò)散到催化劑概略； 原料份子沿催化劑外向內(nèi)擴(kuò)散； 原料份子被催化劑活性中心吸附； 原料份子產(chǎn)生化學(xué)反響； 產(chǎn)品份子從催化劑內(nèi)概略脫附； 產(chǎn)品份子由催化劑外向外擴(kuò)散； 產(chǎn)品

14、份子擴(kuò)散到主流中.重質(zhì)原料反響生成目的產(chǎn)品可用下圖暗示：2催化裂化反響種類石油餾分是由十分龐雜的烴類和非烴類組成,其反響過(guò)程十分龐雜,種類單一,大致分為幾個(gè)類型.(1) 裂化反響是主要的反響.即CC鍵斷裂，大份子變成小份子的反響.(2) 異構(gòu)化反響是重要的反響.即化合物的相對(duì)份子量不變,烴類份子結(jié)構(gòu)和空間位置變更,所以催化裂化產(chǎn)品中會(huì)有較多異構(gòu)烴.(3) 氫轉(zhuǎn)移反響是一個(gè)烴份子上的氫脫下來(lái)加到另一個(gè)烯烴份子上,使其烯烴飽和,該反響是催化裂化特有的反響.雖然氫轉(zhuǎn)移反響會(huì)使產(chǎn)品安定性變好,但是大份子的烴類反響脫氫將生成焦炭.(4) 芳構(gòu)化反響烷烴、烯烴環(huán)化生成環(huán)烷烴和環(huán)烯烴,然后進(jìn)一步氫轉(zhuǎn)移反響生

15、成芳烴,由于芳構(gòu)化反響使汽油、柴油中芳烴較多.除以上反響外,還有甲基轉(zhuǎn)移反響、疊合反響和烷基化反響等.（四）主要操縱條件及工藝技術(shù)特點(diǎn)1主要操縱條件因不合的工藝操縱條件不盡相同,表212列出一般一段再生催化裂化的主要操縱條件.2工藝技術(shù)特點(diǎn)（1）微球催化劑的氣固流態(tài)化催化裂化確切一點(diǎn)應(yīng)該叫作流化催化裂化.微球催化劑（6070/1m粒徑）在不合氣相線速下呈現(xiàn)不合狀態(tài)，可分為固定床（即催化劑不動(dòng)）、流化床（即催化劑只在一定的空間運(yùn)動(dòng)）和輸送床（即催化劑與氣相介質(zhì)一同運(yùn)動(dòng)而離開(kāi)原來(lái)的空間）三種.催化裂化的提升管反響是輸送床,而再生器中待生催化劑的燒焦過(guò)程是流化床,所以微球催化劑的氣固流態(tài)化是催化裂化

16、工藝得以成長(zhǎng)的基礎(chǔ),從而使反響再生能在不合的條件下得以實(shí)現(xiàn).（2）催化裂化的化學(xué)反響最主要的反響是大份子烴類裂化為小份子烴類的化學(xué)反響,從而使原油中大于300C餾分的烴類生成小份子烴類、氣體、液化氣、汽油、柴油等,極大地增加了煉油廠的輕質(zhì)油收率,并能副產(chǎn)氣體和液化氣.（五）催化劑及助劑1催化劑烴類裂化反響,應(yīng)用熱裂化工藝也能完成,但是有了催化劑的介入,其化學(xué)反響方法不合,所以導(dǎo)致二類工藝的產(chǎn)品性質(zhì)和產(chǎn)品散布都不合.目前催化裂化所使用的催化劑都是份子篩微球催化劑,按照不合產(chǎn)品要求可制造出各類型號(hào)的催化劑.但其使用性能要求是配合的,即高活性和選擇性,良好的水熱穩(wěn)定性,抗硫、氮、重金屬的中毒；好的強(qiáng)

17、度,易再生,流化性能好等.目前罕見(jiàn)的有重油催化裂化催化劑、生產(chǎn)高辛烷值汽油催化劑、最大輕質(zhì)油收率催化劑、增加液化氣收率催化劑和催化裂解催化劑等.由于催化裂化原料的重質(zhì)化,使重油催化劑成長(zhǎng)十分迅速,目前國(guó)內(nèi)全渣油型催化劑性能見(jiàn)表213.2催化裂化助劑為了彌補(bǔ)催化劑的其他性能,近年來(lái)成長(zhǎng)了多種起幫助作用的助催化劑,這些助劑均以劑的方法,加到裂化催化劑中起到除催化裂化過(guò)程外的其他作用.如促進(jìn)再生煙氣中CO轉(zhuǎn)化為C02,提高汽油辛烷值,鈍化原料中重金屬對(duì)催化劑活性毒性,降低煙氣中的SOx的含量等各類助劑,它們絕大多數(shù)也是制造成與裂化催化劑一樣的微球辨別加入再生器內(nèi),但占總劑量很少,一般在13,所以每天添加量只有10-1000kSd左右.CO助燃劑為SiO2AI2O3細(xì)粉上載有活性金屬鉑制成.辛烷值助劑大多是含有15%-20%ZSM5份子篩的SiAI微球劑.而金屬時(shí)間：二0二一年七月二十九日鈍化劑為液態(tài)型含銻的化合物，將其注入原料油中，使其分化的金屬銻沉積在催化劑上以鈍化Ni的活性.（六）原料及產(chǎn)品性質(zhì)1.催化裂化原資料各類催化裂化所使用的原資料不盡相同，現(xiàn)將一般所使用的原資料主要性質(zhì)匯總，見(jiàn)表2