催化裂化的裝置簡介及工藝流程

1、催化裂化的裝置簡介及工藝流程之樊仲川億創(chuàng)作時間：二O二一年七月二十九日概述催化裂化技術(shù)的成長密切依賴于催化劑的成長.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)，才成長了提升管催化裂化.選用適宜的催化劑對于催化裂化過程的產(chǎn)品產(chǎn) 率、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟效益具有重大影響.催化裂化裝置通常由三大部分組成 ，即反響/再生系統(tǒng)、分儲系 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 ，對幾大系統(tǒng)分述如下：（一,）反響-再生系統(tǒng)新鮮原料（減壓儲分油）經(jīng)過一系列換熱后與回煉油混合 ，進入 加熱爐預(yù)熱到 370c左右，由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入提升管反

2、 響器下部，油漿不經(jīng)加熱直接進入提升管，與來自再生器的低溫（約 650C 700C）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)兩級旋風別離器分出夾帶的催化劑后進入分儲系統(tǒng).積有焦炭的待生催化劑由沉降器進入其下面的汽提段，用過熱蒸氣進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、待生單動滑閥進入再生器 ，與來自再生器底部的空氣（由主風機提供）接觸形成流化床層，進行再生反響，同時放出大量 燃燒熱，以維持再生器足夠高的床層溫度（密相段溫度約

3、650C -680C）,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)再生器稀相段進入旋風別離器，經(jīng)兩級旋風別離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經(jīng)集氣室和雙動滑閥 排入煙囪.再生煙氣溫度很高并且含有約5%10%COl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)動主風機以節(jié)約電能.（二）分儲系統(tǒng)分儲系統(tǒng)的作用是將反響/再生系統(tǒng)的產(chǎn)品進行別離，得到部 分產(chǎn)品

4、和半成品.由反響/再生系統(tǒng)來的低溫油氣進入催化分儲塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫熱后進入分儲段，經(jīng)分儲后得到富氣、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(jīng)汽提、換熱或冷卻后出裝置，回煉油前往反響-再生系統(tǒng)進行回煉.油漿的一部分送反響再生系統(tǒng)回煉，另一部分經(jīng)換熱后循環(huán)回分儲塔.為了取走分儲塔的過剩熱量以使塔內(nèi)氣、液 相負荷散布均勻，在塔的不合位置辨別設(shè)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.催化裂化分儲塔底部的脫過熱段裝有約十塊人字形擋板.由于進料是460c以上的帶 有催化劑粉末的過熱油氣，因此必須先把油氣冷卻到飽和狀態(tài)并洗

5、下夾帶的粉塵以便進行分儲和避免堵塞塔盤.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)從分儲塔頂油氣別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 用吸收和精儲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.裝置簡介（一）裝置成長及其類型1 .裝置成長催化裂化工藝產(chǎn)生于 20世紀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50年代初由ESSO公司（美國）推出了 IV型流出催

6、化裝 置，使用微球催化劑（平均粒徑為6070tan）,從而使催化裂化工藝 得到極大成長.1958年我國第一套移動床催化裂化裝置在蘭州煉油廠投 產(chǎn).1965年我國自己設(shè)計制造施工的IV型催化裝置在撫順石油二廠 投產(chǎn).經(jīng)過近40年的成長，催化裂化已成為煉油廠最重要的加工裝 置.截止1999年底，我國催化裂化加工能力達 8809.5 x 104t / a,占 一次原油加工能力的 33. 5% ,是加工比例最高的一種裝置，裝置規(guī) 模由（3460）xi04t/ a成長到國內(nèi)最大 300X 104t/ a,國外為 675X 104t/ a.隨著催化劑和催化裂化工藝的成長，具加工原料由重質(zhì)化、劣質(zhì)化成長至目

7、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）,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，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、經(jīng)濟效益更好的標的目的成長.2 .裝置的主要類型催化裂化裝置的核心部分為反響一再生單元 .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，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）.從反響與再生設(shè)備 的平面安插來講又可分為凹凸并列式和同軸式 ，典型的反響一再生

8、單元見圖24、圖25、圖26、圖27，其特點見表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基本組成單元為：反響一再生單元，能量回收單元，分儲單元，吸收穩(wěn)定單元.作為擴充部分有：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)反響一再生單元重質(zhì)原料在提升管中與再生后的熱催化劑接觸反響后進入沉降器(反響器),油氣與催化劑經(jīng)旋風別離器與催化劑別離，反響生成的氣體、汽油、液化氣、柴油等儲分與未反響的組分一起離開沉降器進入分儲單元.反響后的附有焦炭的待生催化劑進入再生器用空氣燒焦，催化劑恢復(fù)生性后再進入提升管介入反響，形成循環(huán)，再生器頂部煙氣進入能量回收

9、單元.(2)三機單元所謂三機系指主風機、氣壓機和增壓機.如果將反一再單元作為裝置的核心部分，那么主風機就是催化裂化裝置的心臟 ，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)進行 .增壓機是將主風機出口的空氣提壓后作為催化劑輸送的動力風、流化風、提升風，以堅持反一再系統(tǒng)催化劑的正常循環(huán).氣壓機的作用是將分儲單元的氣體壓縮升壓后送人吸收穩(wěn)定單元，同時通過調(diào)節(jié)氣壓機轉(zhuǎn)數(shù)也可達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)生蒸汽和煙氣輪機作功、發(fā)電等，此舉可大大降

10、低裝置能耗，目前現(xiàn)有的重油催 化裂化裝置有無此回收系統(tǒng)，其能耗可相差1/3左右.(4)分儲單元沉降器出來的反響油氣經(jīng)換熱后進入分儲塔，按照各物料的沸點差，從上至下別離為富氣（至氣壓機）、粗汽油、柴油、回煉油和 油漿.該單元的操縱對全裝置的平安影響較大，一頭一尾的操縱尤為重要，即分儲塔頂壓力、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)過氣壓機壓縮升壓后的氣體和來自分儲單元的粗汽油，經(jīng)過吸收穩(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

11、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、IV 一甲基二乙醇胺等 ）作用 下、吸收干氣、液化氣中的 H2s氣體以達到脫除 H2s的目的.汽油和液化氣在堿液狀態(tài)中在磺化醐富鉆或聚醐富鉆作用下 將硫醇氧化為二硫化物，以達到脫除硫醇的目的.2 .工藝流程工藝原則流程見圖2-8.原料油由罐區(qū)或其他裝置（常減壓、潤滑油裝置）送來，進入原 料油罐，由原料泵抽出，換熱至200-300 C左右，分儲塔來的回煉 油和油漿一起進入提升管的下部，與由再生器再生斜管來的650700 C再生催化劑接觸反響，然后經(jīng)提升管上部進入分儲塔（下部）；反響完的待生催化劑進入沉降器下部汽提段 .被汽提蒸汽除

12、去 油氣的待生劑通過待生斜管進入再生器下部燒焦罐.由主風機來的空氣送人燒焦罐燒焦，并同待生劑一道進入再生器繼續(xù)燒焦 ，燒焦 再生后的再生催化劑由再生斜管進人提升管下部循環(huán)使用煙氣經(jīng)一、二、三級旋分器別離出催化劑后，其溫度在650700 C,壓力0. 2-0 . 3MPa俵）,進人煙氣輪機作功帶動主風機，其 后溫度為500-550 C,壓力為0.01MPa俵）左右，再進入廢熱鍋爐 產(chǎn)生蒸汽，發(fā)汽后的煙氣（溫度大約為200c左右）通過煙囪排到大 氣.反響油氣進入分儲塔后，首先脫過熱，塔底油漿（油漿中含有2妞右 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.脫過熱后油氣上升，在分

13、儲塔內(nèi)自上而下別離出富氣、粗汽油、 輕柴油、回煉油.回煉油去提升管再反響，輕柴油經(jīng)換熱器冷卻后出 裝置，富氣經(jīng)氣壓機壓縮后與粗汽油共進吸收塔，吸收塔頂?shù)呢殮膺M入再吸收塔由輕柴油吸收其中的C4-C5,再吸收塔頂干氣進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入脫吸塔以 脫除其中的 C2.塔底脫乙烷汽油進入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔底油經(jīng)堿洗后 進入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置，穩(wěn)定塔頂液化氣進入脫硫塔脫除 H,S,再進入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置.（脫硫脫硫醇未畫出）（三）化學(xué)反響過程1 .催化裂化反響的特點催化裂化反響是在催化劑概略上進行的，其反響過程的7個步調(diào)如下:氣態(tài)原料份子從主流擴散到催化劑概略

14、；原料份子沿催化劑外向內(nèi)擴散；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散；產(chǎn)品份子擴散到主流中.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儲分是由十分龐雜的炫類和非炫類組成，其反響過程十分龐雜，種類單一，大致分為幾個類型.(1)裂化反響是主要的反響.即 * C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.即化合物的相對份子量不變，燒類份子結(jié)構(gòu)和 空間位置變更，所以催化裂化產(chǎn)品中會有較多異構(gòu)炫.氫轉(zhuǎn)移反響是一個炫份子上的氫脫下來加到另一個烯炫份子上，使其烯炫飽和，該反響是催化裂化特有的反響.雖然氫

15、轉(zhuǎn)移反響會使產(chǎn)品安定性變好，但是大份子的炫類反響脫氫將生成焦炭.芳構(gòu)化反響烷炫、烯炫環(huán)化生成環(huán)烷炫和環(huán)烯炫,然后進一步氫轉(zhuǎn)移反響生成芳煌,由于芳構(gòu)化反響使汽油、柴油中芳燒較多.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1 .主要操縱條件因不合的工藝操縱條件不盡相同，表2 12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（1）微球催化劑的氣一固流態(tài)化催化裂化確切一點應(yīng)該叫作流化催化裂化.微球催化劑 （60 70/1m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）、流化床（即催化劑只在一定的空間運動 ）和輸送床 （即

16、催化劑與氣相介質(zhì)一同運動而離開原來的空間 ）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程是流化床，所以微球催化劑的氣一固流態(tài)化是催化裂化工藝得以成長的基礎(chǔ)，從而使反響一再生能在不合的條件下得以實現(xiàn).（2）催化裂化的化學(xué)反響最主要的反響是大份子炫類裂化為小份子炫類的化學(xué)反響，從而使原油中大于300c微分的炫類生成小份子炫類、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 .催化劑炫類裂化反響，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

17、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；好的強度，易再生，流化性能好等.目前罕見的有重油催化裂化 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，使重油催化劑成長十分迅速，目前國內(nèi)全渣油型催化劑性能見表 213.2 .催化裂化助劑為了彌補催化劑的其他性能，近年來成長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 裂化過程外的其他作用.如促進再生煙氣中 CO轉(zhuǎn)化為C02

18、,提高汽 油辛烷值，鈍化原料中重金屬對催化劑活性毒性，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1 % 3% ,所以每 天添加量只有 10-1000kS / d左右.CO助燃齊I為SiO2A12O3細粉上載有活性金屬鉗制成.辛烷值 助劑大多是含有15%-20 %ZSMb5份子篩的Si A1微球劑.而金屬鈍化劑為液態(tài)型含錫的化合物，將其注入原料油中，使其分化的金屬鑲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，見表214.A £-14 化*牝JR材料主性索去 ,加件1fiff1> Stilt 01 Sr ft .1S。嗝S Mi * V < io h in 1由E事可<B 博.因已出舄E，|i ni . W f f!門依 t ZMn.。t