催化裂化技術課件

催化裂化技術催化裂化技術第一章概述一、催化裂化技術二、催化裂化技術發(fā)展狀況三、催化裂化反應類型四、催化裂化的方法五、催化裂化的目的及意義第二章工藝敘述一、反應-再生系統(tǒng)二、分餾系統(tǒng)三、吸收—穩(wěn)定系統(tǒng)四、余熱鍋爐系統(tǒng)五、反應系統(tǒng)主要設備第一章概述2第一章概述

一、催化裂化技術

催化裂化（FluidCatalyticCracking）是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用下使重質油發(fā)生裂化反應，轉變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等的過程。催化裂化原料是原油通過原油蒸餾（或其他石油煉制過程）分餾所得的重質餾分油;或在重質餾分油中摻入少量渣油,或經溶劑脫瀝青后的脫瀝青渣油；或全部用常壓渣油或減壓渣油。在反應過程中由于不揮發(fā)的類碳物質沉積在催化劑上，縮合為焦炭，使催化劑活性下降，需要用空氣燒去（見催化劑再生），以恢復催化活性，并提供裂化反應所需熱量。催化裂化是石油煉廠從重質油生產汽油的主要過程之一。所產汽油辛烷值高（馬達法80左右），裂化氣（一種煉廠氣）含丙烯、丁烯、異構烴多。第一章概述一、催化裂化技術3

二、催化裂化技術發(fā)展狀況催化裂化技術由法國E.J.胡德利研究成功，于1936年由美國索康尼真空油公司和太陽石油公司合作實現工業(yè)化，當時采用固定床反應器，反應和催化劑再生交替進行。由于高壓縮比的汽油發(fā)動機需要較高辛烷值汽油，催化裂化向移動床（反應和催化劑再生在移動床反應器中進行）和流化床（反應和催化劑再生在流化床反應器中進行）兩個方向發(fā)展。60年代，出現分子篩催化劑，因其活性高，裂化反應改在一個管式反應器（提升管反應器）中進行，稱為提升管催化裂化。中國1958年在蘭州建成移動床催化裂化裝置，1965年在撫順建成流化床催化裂化裝置，1974年在玉門建成提升管催化裂化裝置。1984年，中國催化裂化裝置共39套，占原油加工能力23%。二、催化裂化技術發(fā)展狀況4

三、催化裂化反應類型石油餾分是由烷烴、環(huán)烷烴、芳烴所組成。在催化劑上，各種單體烴進行著不同的反應，有分解反應、異構化反應、氫轉移反應、芳烴化反應等，其中，以分解分解反應為主，催化裂化這一名稱就是因此而得。各種反應同時進行，相互影響。

1.烷烴烷烴主要發(fā)生裂化反應，大分子烷烴裂化成小分子烷烴和烯烴。nC16H34--→nC8H16+nC8H18三、催化裂化反應類型5

2.烯烴烯烴的裂化反應是大分子烯烴裂化成兩個小分子烯烴。烯烴的裂化反應速度比烷烴快得多，大分子烯烴的裂化速度比小分子快，異構烯烴的裂化速度比正構烯烴快。nC16H32--→2nC8H162.烯烴6

3.環(huán)烷烴環(huán)烷烴發(fā)生裂化反應時既可以斷裂側鏈，又可以開環(huán)裂化生成烯烴，烯烴再繼續(xù)進行化學反應。

4.芳香烴烷基芳烴可以脫烷基裂化成芳烴和烯烴，其烷基側鏈也可以斷裂裂化成帶烯烴側鏈的芳烴和烷烴。3.環(huán)烷烴7四、催化裂化的方法1、固定床：反應和再生過程是在同一設備中交替進行，屬于間歇式操作。為了使整個裝置能連續(xù)生產，就要用幾個反應器輪流的進行反應和再生。因此這種裝置的設備結構復雜，生產能力小，鋼材耗量大，操作麻煩，工業(yè)上早已被淘汰。2、移動床：移動床催化裂化，使用直徑約3mm的小球催化劑，起初是用機械提升的方法在兩器間運送催化劑，后來改為空氣提升，生產能力較固定床大為提高，產品質量也得到改善。由于催化劑在反應器和再生器內靠重力向下移動，速度緩慢，所以對設備磨損較小，不過移動床的設備結構仍比較復雜，鋼材耗量比較大。四、催化裂化的方法8

3、流化床在石油催化裂化的反應中，催化劑與原料油接觸越充分越有利于反應的進行。因此在催化裂化工藝中使用了狀催化劑，直徑為20~100微米。為了充分發(fā)揮催化劑在反應中的作用和保證再生完全，現代催化裂化生產裝置設計使催化劑在反應和再生兩個設備中呈“流化狀態(tài)”。同時，催化劑靠加熱的原料油氣或其他氣體攜帶，循環(huán)于兩器間。3、流化床9

a、流化床定義將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，從而使顆粒具有流體的某些表觀特征，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化，即流化床。

b、流化床主要特性充分流態(tài)化的床層表現出類似于液體的性質。密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上；床面保持水平；床層服從流體靜力學關系，即高度差為L的兩截面的壓差△p=ρgL；顆粒具有與液體類似的流動性，可以從器壁的小孔噴出；兩個聯(lián)通的流化床能自行調整床層上表面使之在同一水平面上。上述性質使得流化床內顆粒物料的加工可以像流體一樣連續(xù)進出料，并且由于顆粒充分混合，床層溫度、濃度均勻使床層具有獨特的優(yōu)點得以廣泛的應用。

c、流化床可分為散式流態(tài)化與聚式流態(tài)化：在床層內的流體和顆粒兩相運動中，由于流速、流體與顆粒的密度差、顆粒粒徑及床層尺寸的不同，可呈現出不同的流化狀態(tài)，但主要分為散式流化態(tài)與聚式流化態(tài)兩類。a、流化床定義10①.散式流化態(tài):顆粒均勻地分布在整個流化床內且隨著流速的增加床層均勻膨脹，床內孔隙率均勻增加，床層上界面平穩(wěn)，壓降穩(wěn)定、波動很小。因此，散式流化態(tài)是較理想的流化狀態(tài)。一般流-固兩相密度差較小的體系呈現散式流態(tài)化特征，如液-固流化床。②.聚式流化態(tài):顆粒在床層的分布不均勻，床層呈現兩相結構：一相是顆粒濃度與空隙率分布較為均勻且接近初始流態(tài)化狀態(tài)的連續(xù)相，稱為乳化相；另一相則是以氣泡形式夾帶少量顆粒穿過床層向上運動的不連續(xù)的氣泡相，因此又稱為鼓泡流態(tài)化。

①.散式流化態(tài):114、提升管反應催化裂化發(fā)展對催化裂化技術的不斷提高起著極大的推動作用。20世紀60年代初期分子篩催化劑的問世，為了充分發(fā)揮分子篩催化劑高活性的特點，迫使流化床工業(yè)裝置采用提升管反應器，以高溫短接觸時間的活塞流反應代替原來的床層反應，因而克服了反混的特點，使生產能力大幅度提高，產品質量和收率得到顯著改善。4、提升管反應12五、催化裂化的目的及意義我國原油偏重，輕質油品含量低，為增加汽油、柴油、乙烯用裂解原料等輕質油品產量。我國煉油工業(yè)走深度加工的道路，形成了以催化裂化（FCC）為主體，延遲焦化、加氫裂化等配套的工藝路線。2001年底全國有147套催化裂化裝置，總加工能力超過100.0Mt/a，比1991年增加58.4Mt/a，增長137.16%，可以說是世界上催化裂化能力增長最迅速的國家。催化裂化是重要的重質油輕質化過程之一，在汽油和柴油等輕質油品的生產占有很重要的地位。催化裂化過程在煉油工業(yè)，以至國民經濟中占有重要的地位。在我國，由于多數原油偏重，而H/C相對較高且金屬含量相對較低，催化裂化過程，尤其是重油催化過程的地位顯得更為重要。五、催化裂化的目的及意義13第二章工藝敘述工藝流程說明第二章工藝敘述工藝流程說明14一、反應-再生系統(tǒng)

原料油經過加熱汽化后進入提升管反應器進行裂化。提升管中催化劑處于稀相流化輸送狀態(tài)，反應產物和催化劑進入沉降器，并經汽提段用過熱水蒸氣汽提，再經旋風分離器分離后，反應產物從反應系統(tǒng)進入分餾系統(tǒng)，催化劑沉降到再生器。在再生器中用空氣使催化劑流化，并且燒去催化劑表面的焦炭。煙氣經旋風分離器和催化劑分離后離開裝置，使催化劑在裝置中循環(huán)使用。反應系統(tǒng)主要由反應器和再生器組成。原料油在裝有催化劑的反應器中裂化，催化劑表面有焦炭沉積。沉積的焦炭的催化劑在再生器中燒焦進行再生，再生后的催化劑返回反應器重新使用。反應器主要為提升管，再生器為流化床。

一、反應-再生系統(tǒng)15再生器的主要作用是：燒去催化劑上因反應而生成的積炭，使催化劑的活性得以恢復。再生用空氣由主風機供給，空氣通過再生器下面的輔助燃燒室及分布管進入。在反應系統(tǒng)中加入水蒸汽其作用為：（1）霧化——從提升管底部進入使油氣霧化，分散，與催化劑充分接觸；（2）預提升——在提升管中輸送油氣；（3）汽提——從沉降器底部汽提段進入，使催化劑顆粒間和顆粒內的油氣汽提，減少油氣損失和焦炭生成量，從而減少再生器負荷。汽提水蒸氣占總水蒸氣量的大部分。（4）吹掃、松動——反應器、再生器某些部位加入少量水蒸氣防止催化劑堆積、堵塞。再生器的主要作用是：燒去催化劑上因反應而生成的積炭，16催化裂化技術課件17VQS快速分離器汽提擋板汽提蒸汽分布器待生滑閥酒杯口原料噴嘴翼閥分布環(huán)輔助燃燒室增壓機催化劑儲罐防倒錐反應再生系統(tǒng)工藝原則流程圖以及主要設備VQS快速分離器汽提擋板汽提蒸汽分布器待生滑閥酒杯口原料噴嘴18二、分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)的作用是將反應?再生系統(tǒng)的產物進行分離，得到部分產品和半成品。

由反應?再生系統(tǒng)來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經裝有擋板的脫過熱段脫熱后進入分餾段，經分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿。富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經汽提、換熱或冷卻后出裝置，回煉油返回反應––再生系統(tǒng)進行回煉。油漿的一部分送反應再生系統(tǒng)回煉，另一部分經換熱后循環(huán)回分餾塔。為了取走分餾塔的過剩熱量以使塔內氣、液相負荷分布均勻，在塔的不同位置分別設有4個循環(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。二、分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)的作用是將反應?再生系統(tǒng)的產物進行分離，19三、吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶解有C3、C4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方法將富氣和粗汽油分離成干氣(≤C2)、液化氣(C3、C4)和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油三、吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽20四、余熱鍋爐系統(tǒng)裝置產汽設備包括：外取熱器、循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐組成。其中高溫取熱爐一臺汽包，外取熱器一臺汽包，循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器每兩臺為一組，每組共同用一臺汽包，本裝置系統(tǒng)中共設有四臺汽包，其中外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器及高溫取熱爐分別用煙氣、催化劑、循環(huán)油漿作為熱源。余熱鍋爐取熱量為47.3MJ/h，主要用于過熱外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐產生的飽和蒸汽，余熱鍋爐煙氣出口溫度180℃左右，排入煙囪。由外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐產生的飽和蒸汽一起進入余熱鍋爐的過熱段過熱后，供裝置使用，剩余部分輸送至全廠中壓蒸汽管網。為保證裝置生產安全的可靠性，在中壓蒸汽管網與低壓蒸汽管網之間設置了減溫減壓器。四、余熱鍋爐系統(tǒng)裝置產汽設備包括：外取熱器、循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生21鍋爐部分原則流程圖減溫減壓器除氧器油漿蒸汽發(fā)生汽包外取汽包鍋爐部分原則流程圖減溫減壓器除氧器油漿蒸汽發(fā)生汽包外取汽包22反應再生系統(tǒng)設備三器三閥三機

提升管反應器沉降器再生器單動滑閥雙動滑閥塞閥主風機氣壓機增壓機反應再生系統(tǒng)設備三器三閥三機提升管反應器單動滑閥23提升管反應器再生劑、煙氣、水汽新鮮原料回煉油回煉油漿霧化蒸汽反應油氣、催化劑、煙氣、水蒸汽、預提升蒸汽反應溫度圖1提升管反應器的流程圖2提升管反應器結構示意圖提升管反應器再生劑、煙氣、水汽新鮮原料霧化蒸汽反應油氣、催化24沉降器沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經旋風分離器分出所夾帶的催化劑后經集氣室去分餾系統(tǒng)；由提升管快速分離器出來的催化劑靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。沉降器沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經旋25汽提段的作用是將待生催化劑攜帶的油氣汽提出來，增加產品收率，減小再生器燒焦負荷。催化劑攜帶的油氣分兩部分，一部分是催化劑顆粒間的油氣，另一部分是催化劑顆粒內孔道中的油氣。傳統(tǒng)的汽提段是設置環(huán)/錐擋板或人字檔板。催化劑在擋板間折流運動，通過空間的壓縮與擴張，氣體接觸交換將油氣置換出來。汽提段汽提段的作用是將待生催化劑攜帶的油氣汽提出來，增加產品收率，26再生器主要作用是燒去結焦劑上的焦炭以恢復其活性，同時也提供裂化反應所需的熱量

工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床再生再生器主要作用是燒去結焦劑上的焦炭以恢復其活性，同時也提供裂27工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床再生單段再生工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床28單段再生的溫度多在650~700℃之間。提高再生溫度是提高燒碳速率的有效手段。在高溫下，催化劑的水熱失活也比較嚴重。因此，在單段再生時，密相床層的溫度一般很少超過730℃。單段再生的主要問題是再生溫度的提高受到限制和密相床層的有效催化劑含碳量低。單段再生的溫度多在650~700℃之間。29兩段再生兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行。在第一段，燒去總燒碳量的約80%~85%；余下的在第二段再用空氣及在更高的溫度下繼續(xù)燒去。兩段再生可以在一個再生器筒體內分隔為兩段來實現，也可以在兩個獨立的再生器內實現。兩段再生兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行。在第一段，燒去30兩段再生的主要優(yōu)點與單段相比，兩段再生的主要優(yōu)點是：兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行①對于全混床反應器，第一段出口的半再生劑的含碳量高于再生劑的含碳量，從而提高了燒碳速率；②在第二段再生時可以用新鮮空氣和更高的溫度，提高了燒碳速率；③第二段內的水氣分壓可以很低，減輕了催化劑的水熱老化；且第二段的催化劑藏量比單段再生器的催化劑藏量低，停留時間較短。因此，第二段可采用較高的再生溫度。兩段再生的主要優(yōu)點31快速床(循環(huán)流化床)再生優(yōu)點快速床(循環(huán)流化床)再生優(yōu)點快速床(循環(huán)流化床)再生優(yōu)點1.氣相轉化成連續(xù)相，催化劑顆粒變?yōu)榉稚⑾?，從而強化了燒碳過程

2.隨著氣速的提高，返混程度減小，中、上部接近于平推流，也有利于燒碳強度的提高1.氣相轉化成連續(xù)相，催化劑顆粒變?yōu)榉稚⑾?，從而強化了燒碳過程

2.隨著氣速的提高，返混程度減小，中、上部接近于平推流，也有利于燒碳強度的提高1.氣相轉化成連續(xù)相，催化劑顆粒變?yōu)榉稚⑾?，從而強化了燒碳過程

快速床(循環(huán)流化床)再生優(yōu)點快速床(循環(huán)流化床)再生優(yōu)點快速32單動滑閥用于床層反應器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化裝置。其作用是：正常操作時用來調節(jié)催化劑在兩器間的循環(huán)量，出現重大事故時用以切斷再生器與反應沉降器之間的聯(lián)系，以防造成更大事故。單動滑閥單動滑閥用于床層反應器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化裝置33雙動滑閥是一種兩塊閥板雙向動作的超靈敏調節(jié)閥，安裝在再生器出口管線上（煙囪），其作用是調節(jié)再生器的壓力，使之與反應沉降器保持一定的壓差。雙動滑閥雙動滑閥是一種兩塊閥板雙向動作的超靈敏調節(jié)閥，安裝在再生器出34催化裂化技術課件35塞閥同軸式塞閥用于同軸式催化裂化裝置塞閥比滑閥具有以下優(yōu)點：（1）磨損均勻而且較少；（2）高溫下承受強烈磨損的部件少；（3）安裝位置較低，操作維修方便。塞閥同軸式塞閥用于同軸式催化裂化裝置塞閥比滑閥具有以下優(yōu)點：362.4主風及煙氣能量回收系統(tǒng)該系統(tǒng)的設備主要包括主風機、增壓機、高溫去熱氣（一、二再煙氣混合后）、煙氣輪機以及余熱鍋爐等，其主要任務是：1、為再生器提供燒焦用的空氣及催化劑輸送提升用的增壓風、流化風等；2、回收再生煙氣的能量，降低裝置能耗。圖1能量回收系統(tǒng)典型流程示意圖由于催化劑再生時產生的煙氣攜帶有大量熱能和壓力能，回收這部分能量，可以降低生產成本和能耗，提高經濟效益。對于大型裝置，一般都是采用煙氣輪機回收壓力能，用作驅動主風機的動力和帶動薄電機發(fā)電；用余熱鍋爐進行熱能回收，以產生蒸汽，供汽輪機使用或外輸。2.4主風及煙氣能量回收系統(tǒng)圖1能量回收系統(tǒng)典37三機主風機承擔著向再生器提供燒焦用風的重要任務。氣壓機的作用是將分餾部分來的富氣壓力提升到吸收穩(wěn)定部分操作所需的壓力。增壓機為外取熱器提供提升風和流化風以及為待生套筒提供流化風三機主風機承擔著向再生器提供燒焦用風的重要任務。38謝謝!WPS

OfficeMakePresentationmuchmorefun主編：白玲張文平策劃人：衛(wèi)國杰設計：石鑫謝謝!WPSOfficeMakePresentation39催化裂化技術催化裂化技術第一章概述一、催化裂化技術二、催化裂化技術發(fā)展狀況三、催化裂化反應類型四、催化裂化的方法五、催化裂化的目的及意義第二章工藝敘述一、反應-再生系統(tǒng)二、分餾系統(tǒng)三、吸收—穩(wěn)定系統(tǒng)四、余熱鍋爐系統(tǒng)五、反應系統(tǒng)主要設備第一章概述41第一章概述

一、催化裂化技術

催化裂化（FluidCatalyticCracking）是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用下使重質油發(fā)生裂化反應，轉變?yōu)榱鸦瘹狻⑵秃筒裼偷鹊倪^程。催化裂化原料是原油通過原油蒸餾（或其他石油煉制過程）分餾所得的重質餾分油;或在重質餾分油中摻入少量渣油,或經溶劑脫瀝青后的脫瀝青渣油；或全部用常壓渣油或減壓渣油。在反應過程中由于不揮發(fā)的類碳物質沉積在催化劑上，縮合為焦炭，使催化劑活性下降，需要用空氣燒去（見催化劑再生），以恢復催化活性，并提供裂化反應所需熱量。催化裂化是石油煉廠從重質油生產汽油的主要過程之一。所產汽油辛烷值高（馬達法80左右），裂化氣（一種煉廠氣）含丙烯、丁烯、異構烴多。第一章概述一、催化裂化技術42

二、催化裂化技術發(fā)展狀況催化裂化技術由法國E.J.胡德利研究成功，于1936年由美國索康尼真空油公司和太陽石油公司合作實現工業(yè)化，當時采用固定床反應器，反應和催化劑再生交替進行。由于高壓縮比的汽油發(fā)動機需要較高辛烷值汽油，催化裂化向移動床（反應和催化劑再生在移動床反應器中進行）和流化床（反應和催化劑再生在流化床反應器中進行）兩個方向發(fā)展。60年代，出現分子篩催化劑，因其活性高，裂化反應改在一個管式反應器（提升管反應器）中進行，稱為提升管催化裂化。中國1958年在蘭州建成移動床催化裂化裝置，1965年在撫順建成流化床催化裂化裝置，1974年在玉門建成提升管催化裂化裝置。1984年，中國催化裂化裝置共39套，占原油加工能力23%。二、催化裂化技術發(fā)展狀況43

三、催化裂化反應類型石油餾分是由烷烴、環(huán)烷烴、芳烴所組成。在催化劑上，各種單體烴進行著不同的反應，有分解反應、異構化反應、氫轉移反應、芳烴化反應等，其中，以分解分解反應為主，催化裂化這一名稱就是因此而得。各種反應同時進行，相互影響。

1.烷烴烷烴主要發(fā)生裂化反應，大分子烷烴裂化成小分子烷烴和烯烴。nC16H34--→nC8H16+nC8H18三、催化裂化反應類型44

2.烯烴烯烴的裂化反應是大分子烯烴裂化成兩個小分子烯烴。烯烴的裂化反應速度比烷烴快得多，大分子烯烴的裂化速度比小分子快，異構烯烴的裂化速度比正構烯烴快。nC16H32--→2nC8H162.烯烴45

3.環(huán)烷烴環(huán)烷烴發(fā)生裂化反應時既可以斷裂側鏈，又可以開環(huán)裂化生成烯烴，烯烴再繼續(xù)進行化學反應。

4.芳香烴烷基芳烴可以脫烷基裂化成芳烴和烯烴，其烷基側鏈也可以斷裂裂化成帶烯烴側鏈的芳烴和烷烴。3.環(huán)烷烴46四、催化裂化的方法1、固定床：反應和再生過程是在同一設備中交替進行，屬于間歇式操作。為了使整個裝置能連續(xù)生產，就要用幾個反應器輪流的進行反應和再生。因此這種裝置的設備結構復雜，生產能力小，鋼材耗量大，操作麻煩，工業(yè)上早已被淘汰。2、移動床：移動床催化裂化，使用直徑約3mm的小球催化劑，起初是用機械提升的方法在兩器間運送催化劑，后來改為空氣提升，生產能力較固定床大為提高，產品質量也得到改善。由于催化劑在反應器和再生器內靠重力向下移動，速度緩慢，所以對設備磨損較小，不過移動床的設備結構仍比較復雜，鋼材耗量比較大。四、催化裂化的方法47

3、流化床在石油催化裂化的反應中，催化劑與原料油接觸越充分越有利于反應的進行。因此在催化裂化工藝中使用了狀催化劑，直徑為20~100微米。為了充分發(fā)揮催化劑在反應中的作用和保證再生完全，現代催化裂化生產裝置設計使催化劑在反應和再生兩個設備中呈“流化狀態(tài)”。同時，催化劑靠加熱的原料油氣或其他氣體攜帶，循環(huán)于兩器間。3、流化床48

a、流化床定義將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，從而使顆粒具有流體的某些表觀特征，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化，即流化床。

b、流化床主要特性充分流態(tài)化的床層表現出類似于液體的性質。密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上；床面保持水平；床層服從流體靜力學關系，即高度差為L的兩截面的壓差△p=ρgL；顆粒具有與液體類似的流動性，可以從器壁的小孔噴出；兩個聯(lián)通的流化床能自行調整床層上表面使之在同一水平面上。上述性質使得流化床內顆粒物料的加工可以像流體一樣連續(xù)進出料，并且由于顆粒充分混合，床層溫度、濃度均勻使床層具有獨特的優(yōu)點得以廣泛的應用。

c、流化床可分為散式流態(tài)化與聚式流態(tài)化：在床層內的流體和顆粒兩相運動中，由于流速、流體與顆粒的密度差、顆粒粒徑及床層尺寸的不同，可呈現出不同的流化狀態(tài)，但主要分為散式流化態(tài)與聚式流化態(tài)兩類。a、流化床定義49①.散式流化態(tài):顆粒均勻地分布在整個流化床內且隨著流速的增加床層均勻膨脹，床內孔隙率均勻增加，床層上界面平穩(wěn)，壓降穩(wěn)定、波動很小。因此，散式流化態(tài)是較理想的流化狀態(tài)。一般流-固兩相密度差較小的體系呈現散式流態(tài)化特征，如液-固流化床。②.聚式流化態(tài):顆粒在床層的分布不均勻，床層呈現兩相結構：一相是顆粒濃度與空隙率分布較為均勻且接近初始流態(tài)化狀態(tài)的連續(xù)相，稱為乳化相；另一相則是以氣泡形式夾帶少量顆粒穿過床層向上運動的不連續(xù)的氣泡相，因此又稱為鼓泡流態(tài)化。

①.散式流化態(tài):504、提升管反應催化裂化發(fā)展對催化裂化技術的不斷提高起著極大的推動作用。20世紀60年代初期分子篩催化劑的問世，為了充分發(fā)揮分子篩催化劑高活性的特點，迫使流化床工業(yè)裝置采用提升管反應器，以高溫短接觸時間的活塞流反應代替原來的床層反應，因而克服了反混的特點，使生產能力大幅度提高，產品質量和收率得到顯著改善。4、提升管反應51五、催化裂化的目的及意義我國原油偏重，輕質油品含量低，為增加汽油、柴油、乙烯用裂解原料等輕質油品產量。我國煉油工業(yè)走深度加工的道路，形成了以催化裂化（FCC）為主體，延遲焦化、加氫裂化等配套的工藝路線。2001年底全國有147套催化裂化裝置，總加工能力超過100.0Mt/a，比1991年增加58.4Mt/a，增長137.16%，可以說是世界上催化裂化能力增長最迅速的國家。催化裂化是重要的重質油輕質化過程之一，在汽油和柴油等輕質油品的生產占有很重要的地位。催化裂化過程在煉油工業(yè)，以至國民經濟中占有重要的地位。在我國，由于多數原油偏重，而H/C相對較高且金屬含量相對較低，催化裂化過程，尤其是重油催化過程的地位顯得更為重要。五、催化裂化的目的及意義52第二章工藝敘述工藝流程說明第二章工藝敘述工藝流程說明53一、反應-再生系統(tǒng)

原料油經過加熱汽化后進入提升管反應器進行裂化。提升管中催化劑處于稀相流化輸送狀態(tài)，反應產物和催化劑進入沉降器，并經汽提段用過熱水蒸氣汽提，再經旋風分離器分離后，反應產物從反應系統(tǒng)進入分餾系統(tǒng)，催化劑沉降到再生器。在再生器中用空氣使催化劑流化，并且燒去催化劑表面的焦炭。煙氣經旋風分離器和催化劑分離后離開裝置，使催化劑在裝置中循環(huán)使用。反應系統(tǒng)主要由反應器和再生器組成。原料油在裝有催化劑的反應器中裂化，催化劑表面有焦炭沉積。沉積的焦炭的催化劑在再生器中燒焦進行再生，再生后的催化劑返回反應器重新使用。反應器主要為提升管，再生器為流化床。

一、反應-再生系統(tǒng)54再生器的主要作用是：燒去催化劑上因反應而生成的積炭，使催化劑的活性得以恢復。再生用空氣由主風機供給，空氣通過再生器下面的輔助燃燒室及分布管進入。在反應系統(tǒng)中加入水蒸汽其作用為：（1）霧化——從提升管底部進入使油氣霧化，分散，與催化劑充分接觸；（2）預提升——在提升管中輸送油氣；（3）汽提——從沉降器底部汽提段進入，使催化劑顆粒間和顆粒內的油氣汽提，減少油氣損失和焦炭生成量，從而減少再生器負荷。汽提水蒸氣占總水蒸氣量的大部分。（4）吹掃、松動——反應器、再生器某些部位加入少量水蒸氣防止催化劑堆積、堵塞。再生器的主要作用是：燒去催化劑上因反應而生成的積炭，55催化裂化技術課件56VQS快速分離器汽提擋板汽提蒸汽分布器待生滑閥酒杯口原料噴嘴翼閥分布環(huán)輔助燃燒室增壓機催化劑儲罐防倒錐反應再生系統(tǒng)工藝原則流程圖以及主要設備VQS快速分離器汽提擋板汽提蒸汽分布器待生滑閥酒杯口原料噴嘴57二、分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)的作用是將反應?再生系統(tǒng)的產物進行分離，得到部分產品和半成品。

由反應?再生系統(tǒng)來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經裝有擋板的脫過熱段脫熱后進入分餾段，經分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿。富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經汽提、換熱或冷卻后出裝置，回煉油返回反應––再生系統(tǒng)進行回煉。油漿的一部分送反應再生系統(tǒng)回煉，另一部分經換熱后循環(huán)回分餾塔。為了取走分餾塔的過剩熱量以使塔內氣、液相負荷分布均勻，在塔的不同位置分別設有4個循環(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。二、分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)的作用是將反應?再生系統(tǒng)的產物進行分離，58三、吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶解有C3、C4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方法將富氣和粗汽油分離成干氣(≤C2)、液化氣(C3、C4)和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油三、吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽59四、余熱鍋爐系統(tǒng)裝置產汽設備包括：外取熱器、循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐組成。其中高溫取熱爐一臺汽包，外取熱器一臺汽包，循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器每兩臺為一組，每組共同用一臺汽包，本裝置系統(tǒng)中共設有四臺汽包，其中外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器及高溫取熱爐分別用煙氣、催化劑、循環(huán)油漿作為熱源。余熱鍋爐取熱量為47.3MJ/h，主要用于過熱外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐產生的飽和蒸汽，余熱鍋爐煙氣出口溫度180℃左右，排入煙囪。由外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器和高溫取熱爐產生的飽和蒸汽一起進入余熱鍋爐的過熱段過熱后，供裝置使用，剩余部分輸送至全廠中壓蒸汽管網。為保證裝置生產安全的可靠性，在中壓蒸汽管網與低壓蒸汽管網之間設置了減溫減壓器。四、余熱鍋爐系統(tǒng)裝置產汽設備包括：外取熱器、循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生60鍋爐部分原則流程圖減溫減壓器除氧器油漿蒸汽發(fā)生汽包外取汽包鍋爐部分原則流程圖減溫減壓器除氧器油漿蒸汽發(fā)生汽包外取汽包61反應再生系統(tǒng)設備三器三閥三機

提升管反應器沉降器再生器單動滑閥雙動滑閥塞閥主風機氣壓機增壓機反應再生系統(tǒng)設備三器三閥三機提升管反應器單動滑閥62提升管反應器再生劑、煙氣、水汽新鮮原料回煉油回煉油漿霧化蒸汽反應油氣、催化劑、煙氣、水蒸汽、預提升蒸汽反應溫度圖1提升管反應器的流程圖2提升管反應器結構示意圖提升管反應器再生劑、煙氣、水汽新鮮原料霧化蒸汽反應油氣、催化63沉降器沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經旋風分離器分出所夾帶的催化劑后經集氣室去分餾系統(tǒng)；由提升管快速分離器出來的催化劑靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。沉降器沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經旋64汽提段的作用是將待生催化劑攜帶的油氣汽提出來，增加產品收率，減小再生器燒焦負荷。催化劑攜帶的油氣分兩部分，一部分是催化劑顆粒間的油氣，另一部分是催化劑顆粒內孔道中的油氣。傳統(tǒng)的汽提段是設置環(huán)/錐擋板或人字檔板。催化劑在擋板間折流運動，通過空間的壓縮與擴張，氣體接觸交換將油氣置換出來。汽提段汽提段的作用是將待生催化劑攜帶的油氣汽提出來，增加產品收率，65再生器主要作用是燒去結焦劑上的焦炭以恢復其活性，同時也提供裂化反應所需的熱量

工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床再生再生器主要作用是燒去結焦劑上的焦炭以恢復其活性，同時也提供裂66工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床再生單段再生工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床67單段再生的溫度多在650~700℃之間。提高再生溫度是提高燒碳速率的有效手段。在高溫下，催化劑的水熱失活也比較嚴重。因此，在單段再生時，密相床層的溫度一般很少超過730℃。單段再生的主要問題是再生溫度的提高受到限制和密相床層的有效催化劑含碳量低。單段再生的溫度多在650~700℃之間。68兩段再生兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行。在第一段，燒去總燒碳量的約80%~85%；余下的在第二段再用空氣及在更高的溫度下繼續(xù)燒去。兩段再生可以在一個再生器筒體內分隔為兩段來實現，也可以在兩個獨立的再生器內實現。兩段再生兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行。在第一段，燒去69兩段再生的主要優(yōu)點與單段相