催化聯(lián)合裝置工藝授課課件

2014.07.22催化裂化聯(lián)合裝置

基礎(chǔ)知識培訓(xùn)催化裝置主要內(nèi)容催化裂化裝置發(fā)展歷程原料和產(chǎn)品催化劑反應(yīng)原理我公司催化裝置工藝介紹催化裂化裝置發(fā)展歷程1、概述1）催化裂化是目前我國最重要的二次加工工藝，是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一。2）肩負(fù)著我國80%以上汽油與30%以上柴油的生產(chǎn)任務(wù)。3）這是由我國原油重質(zhì)餾分多的特點(diǎn)決定的。4）大于350℃餾分占60%-70%以上5）必須有強(qiáng)大的二次加工工藝，滿足國民經(jīng)濟(jì)對輕質(zhì)油品的需求。6）催化裂化工藝在我國做到了最大能力的衍生，反再系統(tǒng)有多種工藝。2、發(fā)展歷程1）五十年代引進(jìn)前蘇聯(lián)移動床催化裂化（小球催化劑）

1965年我國第一套流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)設(shè)計(jì)能力為60萬噸/年，75年改造為90萬噸/年。2）七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術(shù)的發(fā)展。3）1984年石家莊煉油廠大慶全常渣催化裂化的工業(yè)運(yùn)行，翻開了我國重油催化裂化的新篇章。4）九十年代初，前郭煉油廠實(shí)現(xiàn)了吉林原油全減壓渣油催化裂化；1998年大慶全減渣在燕化煉油廠實(shí)行了工業(yè)化。5）九十年代，催化裂化家族技術(shù)生產(chǎn)低烯烴成為催化裂化技術(shù)的又一新領(lǐng)域。6）新世紀(jì)初，兩段提升管催化裂化技術(shù)工業(yè)化，是提升管催化裂化技術(shù)的又一新里程碑7）多種汽油降烯烴技術(shù)與催化劑的開發(fā)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足環(huán)保法規(guī)要求。8）山東地?zé)捚髽I(yè)的催化裂化裝置的發(fā)展非常快，從80年代最早的3.5萬噸/年的小催化到現(xiàn)在的大裝置140萬噸/年的單套裝置已有多套，有的企業(yè)建有多套催化裝置，當(dāng)前國內(nèi)最大的單套催化能力為廣西石化350萬噸/年，在中石油中石化還有多套300萬噸/年的。原料組成及性質(zhì)1、主要有直餾蠟油、焦化蠟油、加氫蠟油、常壓渣油、減壓渣油等比重：0.86-0.93殘?zhí)迹?.3-10Ni+V：3-10PPmH含量：11.8-13%

氫平衡是制約催化裂化產(chǎn)品分布的關(guān)鍵。催裂化反應(yīng)也可理解為是氫的再分配，因此原料中的氫含量越多，就會越容易裂解，輕組分收率就越高。我裝置在設(shè)計(jì)時(shí)提出的氫含量要求不小于11.8%2、評價(jià)催化裂化原料的指標(biāo)：

1）餾分組成：餾程程范圍300－500℃，密度小于0.92g/cm3，隨著原料變重當(dāng)前的密度已到0.94左右。

2）烴類族組成：石蠟基原料裂解性能最好，其次是中間基，環(huán)烷基原料（主要指芳烴類）裂解性能差。烷烴多的原料，易裂化輕收高，催化理想原料。芳烴多，難裂化，輕收少，生焦量多。烴類的生焦能力排序：芳烴>烯烴>環(huán)烷烴>烷烴通過分析原料的四組分可以較直觀的判斷原料性質(zhì)，飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)3）殘?zhí)迹悍从沉嗽现猩刮镔|(zhì)的多少。餾分油0.4％，渣油4－10％，生焦大，一般作為摻煉，具體摻煉量只要依據(jù)反再系統(tǒng)的熱量平衡。

4）含硫、含氮硫含量多，轉(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，增加設(shè)備管線腐蝕，煙氣中的硫化物增加很多，我裝置提出的設(shè)計(jì)參數(shù)是最大不能超過1.5%

氮含量多，堿性氮化物能強(qiáng)烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，一般要求原料中的堿性氮小于700ppm，中性氮化物對使油品安定性下降。焦化蠟油因其堿性氮含量高、含烯烴和芳烴多轉(zhuǎn)化率低一般作為摻煉原料，經(jīng)驗(yàn)值為不超7%。

5）金屬含量：鈉、鐵、鎳、釩、銅要嚴(yán)格限制重金屬含量，對催化劑產(chǎn)生毒素作用，活性下降，選擇性差，生焦大。通過電脫鹽控制鈉鹽含量小于3ug/g。鎳小于10ug/g

，釩小于1ug/g

。鎳具有脫氫作用，會造成干氣中氫含量上升、焦炭收率上升、目的產(chǎn)物下降，通過分析干氣中的H/C就能判斷鎳的含量變化。釩會破壞分子篩的晶體結(jié)構(gòu)，降低催化劑活性。6）我公司催化裝置原料油設(shè)計(jì)指標(biāo)（見表1）催化主要產(chǎn)品1、干氣：約占2.5-4%，主要用途送至公司燃料氣管網(wǎng)做燃料。2、液化氣：約占10-15%，主要送至氣分裝置進(jìn)行分離為丙烷、丙烯、碳四；碳四中的異丁烯組分再與甲醇反應(yīng)生成MTBE。3、汽油：約占35-45%，辛烷值在90左右，送至汽油加氫裝置脫硫后作為產(chǎn)品外銷。4、催化柴油：約占25-35%，因其十六烷值低、安定性差，主要送至加氫裝置做原料。5、油漿：約占3-7%，主要受原料性質(zhì)影響，原料越重因其裂解性能越差，油漿收率就會隨之升高，如原料為石蠟基蠟油，裝置基本不會外送油漿，如原料為環(huán)烷基，因其裂解性能差，外甩油漿量就會較大。主要用途：作燃料、進(jìn)焦化作原料，因其中含有一定量的催化劑粉末會影響焦炭的灰分，摻煉比例要控制。6、焦炭：約占7-12%，主要用于催化劑再生時(shí)燃燒提供所需熱量，不會在產(chǎn)品中體現(xiàn)。催化裂化反應(yīng)1、催化原料在催化劑的作用下發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)的產(chǎn)物還會在催化劑的作用下發(fā)生二次反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)的最終產(chǎn)物為焦炭和氣體，因此要控制原料油和催化劑的接觸時(shí)間，控制二次反應(yīng)，使想要的產(chǎn)品的收率最大化。2、主要反應(yīng)類型

1）分解（裂化）反應(yīng)：主要是大分子斷鏈成為小分子，一般在直鏈烷烴、烯烴、環(huán)烷烴開環(huán)等為主。

2）氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)：氫從一個(gè)分子上脫下來加到另一個(gè)烯烴分子上使之飽和，二烯烴最容易接受氫成為單烯烴，是催化裂化特有的反應(yīng)。

3)異構(gòu)化反應(yīng):不改變分子量，但改變分子結(jié)構(gòu)。

4）芳構(gòu)化反應(yīng)：在完成芳構(gòu)化的同時(shí)脫氫。

5）聚合反應(yīng)：多個(gè)小分子合成大分子，最終結(jié)果生成焦炭。催化劑1、我國催化裂化催化劑主要生產(chǎn)基地中石化齊魯催化劑公司（山東淄博周村）中石化長嶺催化劑公司（湖南岳陽長嶺）中石油蘭州石化催化劑廠（甘肅蘭州）現(xiàn)已有多家民企開始生產(chǎn)催化劑，淄博正軒、青島惠城、山西騰茂等2、催化劑的主要性能指標(biāo)微反活性、比表面積、孔體積、密度、粒度分布、抗磨指數(shù)、抗重金屬能力等（見表2）催化劑的基質(zhì)主要是Al2O3，為提高活性，增加了分子篩，通過粘結(jié)劑成為一體，主要是為提高活性、對原料裂解的選擇性、抗重金屬能力等多方面考慮。新鮮劑的活性在78左右，比表面積在250-300㎡/g平衡劑經(jīng)過使用的催化劑為平衡劑，因?yàn)槠胶鈩┦沁B續(xù)使用的，因此對平衡劑的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測分析是非常重要的。主要參考指標(biāo)：重金屬含量，直接影響催化劑的活性中心，造成活性下降及比表面積降低（主要分析鎳、釩、鈉、鐵、鈣、銻等）。比表面積，直接影響原料油與催化劑的接觸效果。活性，主要反映中毒情況。粒度分布，能夠反映催化劑的流動性。（平衡劑分析報(bào)告單見表3）我公司催化裝置介紹1、設(shè)計(jì)規(guī)模：實(shí)際加工能力80萬噸/年2、兩器形式：同高并列，前置燒焦罐，石油大學(xué)開發(fā)的兩段提升管TMP工藝，但有些變動。3、裝置組成部分：反再系統(tǒng)、主風(fēng)機(jī)組、分餾系統(tǒng)、富氣壓縮機(jī)組、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)、雙脫系統(tǒng)、開工鍋爐系統(tǒng)。（根據(jù)DCS畫面講解主要流程工藝）氣體分餾、MTBE裝置氣分、MTBE裝置介紹氣分裝置加工能力：15萬噸/年，18噸/小時(shí)原料：為催化裝置所產(chǎn)的液化氣、焦化裝置液化氣產(chǎn)品：丙烷、丙烯、混合碳四，其中混合碳四作為MTBE裝置的原料。工藝原理:氣分部分是典型的精餾單元，主要靠各介質(zhì)的沸點(diǎn)不同進(jìn)行切割分離。（結(jié)合DCS畫面簡單介紹氣分工藝流程）MTBE裝置加工能力：原料8萬噸/年，產(chǎn)出MTBE2.2萬噸/年，加工量10噸/小時(shí)，其中原料中異丁烯含量約占17%反應(yīng)原理：混合碳四中的異丁烯與甲醇在樹脂催化劑的作用下發(fā)生醚化反應(yīng)生成甲基叔丁基醚，可以作為化工原料、調(diào)對高辛烷值汽油的組分，因其辛烷值較高在117，裝置上出的純度在95%左右，辛烷值會少低一些，在作為汽油調(diào)和組分時(shí)需要注意氧含量的控制。剩余產(chǎn)品：醚后碳四，因其含有正丁烯，還可繼續(xù)深加工。（結(jié)合DCS畫面簡單介紹工藝）汽油加氫裝置汽油加氫裝置介紹裝置加工能力：32萬噸/年，40噸/小時(shí)工藝原理：采用法國Axens公司工藝包，在全餾分選擇性加氫后，使汽油中的二烯烴飽和，再把輕重汽油切割后