催化裂化的裝置簡介及工藝流程

時(shí)間：二O二一年七月二十九日催化裂化的裝置簡介及工藝流程之樊仲川億創(chuàng)作時(shí)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(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)過一系列換熱后與回?zé)捰突旌?進(jìn)入加熱爐預(yù)熱到370°C左右，由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入提升管反響器下部,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(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、待生單動滑閥進(jìn)入再生器，與來自再生器底部的空氣（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度（密相段溫度約650°C~680°C）.再生器維持0.15MPa~0.25MPa（表）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(jìn)入旋風(fēng)別離器，經(jīng)兩級旋風(fēng)別離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經(jīng)集氣室和雙動滑閥排入煙囪.再生煙氣溫度很高并且含有約5%~10%CO,為了利用其熱量,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(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)品和半成品.由反響/再生系統(tǒng)來的低溫油氣進(jìn)入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫熱后進(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?jīng)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(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熱段裝有約十塊人字形擋板.由于進(jìn)料是460°c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)并洗下夾帶的粉塵以便進(jìn)行分餾和避免堵塞塔盤.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）吸收一穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾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餾的辦法將富氣和粗汽油別離成干氣（WC2）、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(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）推出了W型流出催化裝置，使用微球催化劑（平均粒徑為60—70tan），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(jì)制造施工的0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(dá)8809.5X104t/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（34—60）X104t/a成長到國內(nèi)最大300X104t/a,國外為675X104t/a.隨著催化劑和催化裂化工藝的成長，其加工原料由重質(zhì)化、劣質(zhì)化成長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）,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(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益更好的標(biāo)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10—6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，典型的反響一再生單元見圖2—4、圖2—5、圖2—6、圖2—7，其特點(diǎn)見表2—11.（二）裝置單元組成與工藝流程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.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(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.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力風(fēng)、流化風(fēng)、提升風(fēng)，以堅(jiān)持反一再系統(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)壓力平衡的一個手段.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此回收系統(tǒng)，其能耗可相差1/3左右.分餾單元沉降器出來的反響油氣經(jīng)換熱后進(jìn)入分餾塔，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)過氣壓機(jī)壓縮升壓后的氣體和來自分餾單元的粗汽油，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(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(dá)到脫除H2S的目的.汽油和液化氣在堿液狀態(tài)中在磺化酞氧鉆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.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(jìn)入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200—300°C左右，分餾塔來的回?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的650?700°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待生斜管進(jìn)入再生器下部燒焦罐.由主風(fēng)機(jī)來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斜管進(jìn)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650?700°C，壓力0.2-0.3MPa（表），進(jìn)人煙氣輪機(jī)作功帶動主風(fēng)機(jī)，其后溫度為500—550°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200°C左右）通過煙囪排到大氣.反響油氣進(jìn)入分餾塔后，首先脫過熱，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)入脫硫醇單兀脫硫醇后出裝置，穩(wěn)定塔頂液化氣進(jìn)入脫硫塔脫除S,再進(jìn)入脫硫醇單兀脫硫醇后出裝置.（脫硫脫硫醇未畫出）（三）化學(xué)反響過程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,其反響過程的7個步調(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：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，其反響過程十分龐雜，種類單一,大致分為幾個類型.裂化反響是主要的反響.即C—C鍵斷裂,大份子變成小份子的反響.異構(gòu)化反響是重要的反響.即化合物的相對份子量不變，烴類份子結(jié)構(gòu)和空間位置變更，所以催化裂化產(chǎn)品中會有較多異構(gòu)烴.氫轉(zhuǎn)移反響是一個烴份子上的氫脫下來加到另一個烯烴份子上，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.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)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.工藝技術(shù)特點(diǎn)（1） 微球催化劑的氣一固流態(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（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(yùn)動）和輸送床（即催化劑與氣相介質(zhì)一同運(yùn)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(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300°C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)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2—13.催化裂化助劑為了彌補(bǔ)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(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助燃劑為SiO2—Al2O3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%ZSM—5份子篩的Si—Al微球劑.而金屬鈍化劑為液態(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，見表2—14.?1-U普代W化尊材料主要性照疆￥塑化了阻括Mtt1驚柔由SO.；**-舍S<03TtA右，<l