催化裂化的装置简介及工艺流程.docx

催化裂化的装置简介与工艺流程概述催化裂化技术的发展亲密依靠于催化剂的发展。有了微球催化剂，才出现了潦化床催化裂扮装置：分了筛催化剂的出现，才发展了提升管催化裂化。选用相宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以与经济效益具有重大影响.催化裂扮装置通常由三大部分组成，即反应/再生系统、分馆系统和汲取稳定系统。其中反应-再生系统是全装置的核心，现以凹凸并列式提升管催化裂化为例，对几大系统分述如下：（一）反应-再生系统簇新原料（减压储分油）经过一系列换热后与回炼油混合，进入加热炉预热到370C左右，由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部，油浆不经加热干脆进入提升管，与来自再生器的高温（约650C'700C）催化剂接触并马上汽化，油气与雾化蒸汽与预提升蒸汽一起携带者催化剂以7米/秒、8米/杪的高线速通过提升管，经快速分别器分别后，大部分催化剂被分出落入沉降器卜.部，油气携带少量催化剂经两级旋风分别器分出夹带的催化剂后进入分情系统。积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段，用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气。待牛.催化剂经待生斜管、待生雎动滑阀进入再生器，与来自再生器底部的空气（由主风机供应接触形成流化床U,进行再生反应，同时放出大量燃烧热，以维持再生器足够高的床层温度（密相段温度约650C680P）.再生器维持0.15MPa0.25MPa（表）的顶部压力,床层线速约0.7米/秒、1.0米/秒.再生后的催化剂经淹潦管，再生斜管与再生单动滑阀返回提升管反应器循环运用。烧焦产生的再生烟气，经再生冷稀相段进入旋风分别器，经两级旋风分别罂分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀扑入烟囱。再生烟气温度很高而且含有约5%1O%CO,为了利用其热量，不少装置设有CO锅炉，利用再生.烟气产生水蒸汽。对下操作压力较离的装置，常设有烟气能珏回收系统，利用再生烟气的热能和压力作功，驱动主风机以节约电能。（）分慵系统分储系统的作用是将反应/再生系统的产物进行分别，得到部分产品和半成品。由反应/再生系统来的高温油气进入催化分懦塔下部，经装仃揩板的脱过热段脱热后进入分惚段，经分储后得到宫气、粗汽油、轻柴油、亚柴油、回炼油和油浆。常气和粗汽油去汲取稳定系统：轻、重柒油经汽提、换热或冷却后出装置，阿炼油返回反应-再生系统进行I可炼。油浆的一部分送反应再生系统网炼，另一部分经换热后循环回分憎塔。为了取走分储塔的过剩热量以使塔内气、液相负荷分布匀称，在塔的不同位置分别设有4个循环回流:顶循环回流，中段回流、二中段I可潦和油浆循环回流，傕化裂化分馅塔底部的脱过热段装有约十块人字形挡板。由于进料是460C以上的带有催化剂粉末的过热油气，因此必需先把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分衡和避开堵塞塔盘。因此由塔底抽出的油浆经冷却后返回人字形挡板的上方与由塔底上来的油气逆潦接触，一方面使油气冷却至饱和状态，另一方面也洗下油气夹带的粉尘。（三）汲取一稳定系统从分饱塔顶油气分别器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有C3、C4甚至C2组分。汲取-稳定系统的作用就是利用汲取和精储的方法将富气和粗汽油分别成干气（WC2）、液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油.装置简介（）装置发展与其类型1.装置发展催化裂化工艺产生于20世纪-10年头，是炼油厂提高原油加工深度的一种重油轻质化的工艺。20世纪50年头初由ESSO公司（美国）推出了IV型潦出催扮装巴，运用微球催化剂（平均粒径为60-70tan）,从而使催化裂化工艺得到极大发展。1958年我国第一套移动床催化裂扮装置在兰州炼油厂投产1965年我国白己设计制造施工的IV型催扮装置在抚顺石油二厂投产。经过近40年的发展，催化裂化已成为炼油厂最重要的加工装置。截止1999年底,我国催化裂化加工实力达8809.5X101.1./a,占一次原油加工实力的33.5%,是加工比例最高的一种装置，装置规模由（3470）X104t/a发展到国内最大300X104ta,国外为675×104ta.随着催化剂和催化裂化工艺的发展，其加工原料由重质化、劣质化发展至目前全减压渣油催化裂化。依据目的产品的不同，有追求最大气体收率的催化裂解装置(DCC),有追求最大液化气收率的最大量高辛烷值汽油的MGG工艺等，为了适应以上的发展，相应推出了二段再生、富乳再生等工艺，从而使催化裂扮装置向着工艺技术先进、经济效益更好的方向发展.2.装置的主要类型催化裂扮装身的核心部分为反应一再生单元。反应部分有床层反应和提升管反应两种，随着催化剂的发展，目前提升管反应己取代了床U反应.再生部分可分为完全再生和不完全再生，一段再生和二段再生(完全再生即指再生烟气中CO含量为10级)。从反应与再生设备的平面布置来讲乂可分为凹凸并列式和同轴式，典型的反应一再生单元见图24、图25、图26、图2-7.其特点见表2-11.VMiy-RCM«>4«ItI»-*»«*«.fr-van*A»N«M>>-fMAIfr-K*1.1.1.-三f1.1J-B三t>-W<*aM-：n««AiS-*4泊气至分馆塔增/K酸风机图2-6双器两段再生带力取热设施的清油催化融化反应内生系统«2-7高低片“词3二段再生反应再生系统«2-11««««««<-HKXItArttt9-MtRX<WRX,XMRf1IiaiHraie2.fiQf1.<<tVVaXatIt,马RtSfIAA1.RtRSIfcX)4. <MnnA.5. *ft1 .<QKB0tRtotai2 *f<ann0u>.v*4CIaB<t1只x*H1.-*5ftAff2QA.>-R1.fA.-.R,K>A.二*r>¾.一,.maKt,4金，V1管Iftf1.A*<2.ftWHK01.Wx0*1t.力鼻十w),仇，惠！(a.rf4VMR3RK三(CRAA40wt除优UBaXF"JCM)It1.tI一&RA.W*""*f>.11峰2NM4<tNAt*B1.%。俗工化RHIMSR>AR1B内姓4.IAMftMA1RJ.CMA1.VM4.小传>*c.I.A1.terMT1大36件.>配“、4.wma<M5化电(！9(二)装置堆元组成与工艺流程1 .组成单元催化裂扮装史的基本组成单元为：反应一再生单元，能量回收单元，分储单元，汲取稳定单元。作为扩充部分有：干气、液化气脱硫单元，汽油、液化气脱硫醉单元等。各单元作用介绍如下。(1)反应一再生单元重质原料在提升管中与再生后的热催化剂接触反应后进入沉降器(反应器)，油气与催化剂经旋风分别器与催化剂分别，反应生成的气体、汽油、液化气、柴油等储分与未反应的组分一起离开沉降器进入分储单元。反应后的附有焦炭的待生催化剂进入再生器用空气烧焦，催化剂发原活性后再进入提升管参与反应，形成循环，再生器顶部烟气进入能埔回收单元。(2)三机单元所谓三机系指主风机、气压机和增压机.假如将反一再单元作为装置的核心部分，那么主风机就是催化裂扮装置的心脏，其作用是将空气送人再生器，使催化剂在再生器中烧焦，将待生催化剂再生，比原活性以保证催化反应的接着进行。增压机是将主风机出口的空气提压后作为催化剂输送的动力风、流化风、提升风，以保持反一再系统催化剂的正常循环。气压机的作用是将分储单元的气体压缩升压后送人汲取稳定单元，同时通过调貉气压机转数也可达到限制沉降器顶部压力的F1.的，这是保证反应再生系统压力平衡的一个手段。(3)能量回收单元利用再生器出口烟气的热能和压力使余热锅炉产生蒸汽和烟气轮机作功、发电等,此举可大大降低装置能耗，目前现有的重油催化裂扮装置仃无此回收系统，其能耗可相差1/3左右.(4)分储单元沉降器出来的反应油气经换热后进入分馀塔，依据各物料的沸点差，从上至下分别为富气(至气压机人粗汽油、柴油、回炼油和油浆。该单元的操作对全装置的平安影响较大，一头一尾的操作尤为重要，即分谯塔顶压力、塔底液面的平稳是装置平安生产的有力保证，保证气压机人口放火炬和油浆出装置系统的通畅,是平安生产的必备条件.(5)汲取稳定单元经过气压机压缩升压后的气体和来自分储单元的粗汽油，经过汲取稔定部分,分割为干气、液化气和稳定汽油。此雎元是本装置甲类危急物质最集中的地方。(6)产品精制单元包括干气、液化气脱硫和汽油液化气脱散醉单元该两部分，干气、液化气在胺液(乙醇胺、二乙醇胺、IV一甲基二乙醉胺等)作用卜.、汲取干气、液化气中的H2S气体以达到脱除H2S的目的.汽油和液化气在碱液状态中在磺化前能钻或聚敌便钻作用下将碗醇氧化为二瓶化物，以达到脱除硫醇的目的。2 .工艺流程工艺原则流程见图28。原料油由楸区或其他装置（常减压、润滑油装置.）送来，进入原料油罐，由原料泵抽出，换热至200-300°C左右，分储塔来的回炼油和油浆起进入提升管的下部，与由再生器再生斜管来的650700°C再生催化剂接触反应，然后经提升管上部进入分储塔（卜.部）：反应完的待生催化剂进入沉降器卜部汽提段。被汽提蒸汽除去油气的待生剂通过待生斜管进入再生器下都烧焦揣。由主风机来的空气送入烧焦罐烧焦，并同待生剂一道进入再生器接着烧焦，烧焦再生后的再生催化剂由再生斜管进人提升管下部循环运用。烟气经一、二、三级旋分器分别出催化剂后，其温度在650700°C,压力0.20.3MPa（表），进入烟气轮机作功带动主风机，其后温度为500-550oC,压力为0.OIMPa（表）左右，再进入废热锅炉发生蒸汽，发汽后的烟气（温度大约为200C左右）通过烟囱排到大气.反应油气进入分镭塔后，首先脱过热，塔底油浆（油浆中含有2%左右催化剂）分两路，路至反应胧提升管，另路经换热罂冷却后出装置。脱过热后油气上升，在分储塔内自上而下分别出由气、粗汽油、轻柴油、回炼油.回炼油去提升管再反应,轻柴油经换热涔冷却后出装置，常气经气压机压缩后与粗汽油共进汲取塔,汲取塔顶的贫气进入再汲取塔由轻柴油汲取其中的C4-C5,再汲取塔顶干气进入干气脱破塔脱硫后作为产品出装置，汲取塔底常汲取油进入脱吸塔以脱除其中的C2。塔底脱乙烷汽油进入稳定塔，稳定塔底油经碱洗后进入脱成醇单.元脱硫醉后出奘置，稳定塔顶液化气进入脱能塔脱除H.S,再进入脱硫酵单元脱破解后出装置。(脱陶脱碗醉未画出)（三）化学反应过程1.催化裂化反应的特点催化裂化反应是在催化剂表面上进行的，其反应过程的7个步骤如卜丁气态原料分子从主流扩散到催化剂表面：原料分子沿催化剂外向内扩散：原料分子被催化剂活性中心吸附：原料分子发生化学反应：产品分子从催化剂内表面脱附：产品分子由催化剂外向外扩股：产品分子扩散到主流中。重质原料反应生成目的产品可用卜.图表示：缔合产物一短炭注：虚线表示不乖要的反应2.催化裂化反应种类石油谣分是由非常困难的燃类和非燃类组成，其反应过程非常困难，种类繁多，大致分为几个类型。(D裂化反应是主要的反应.即C-C键断裂，大分子变为小分子的反应。(2)异构化反应是重要的反应。即化合物的相对分子量不变,烧类分子结构和空间位置改变,所以催化裂化产物中会有较多异构燃。（3）氢转移反应是一个嫌分子上的氮脱下来加到另个烯垃分子上，使其烯燃饱和，该反应是催化裂化特有的反应。虽然翻转移反应会使产品安定性变好，但是大分子的烧类反应脱乳将生成焦炭。（4）芳构化反应烷燃、烯燃环化生成环烷烧和环烯烧，然后进一步缄转移反应生成芳烧，由于芳构化反应使汽油、柴油中芳烧较多。除以上反应外，还有甲基转移反应、会合反应和烷基化反应等.（四）主要操作条件与工艺技术特点1 .主要操作条件因不同的工艺操作条件不尽相同，表212列出一般一段再生催化裂化的主要操作条件。2 .工艺技术特点（1）微球催化剂的气一固流态化催化裂化准确点应当叫作流化催化裂化。微球催化剂（6070/Im粒径）在不同气相线速下出现不同状态，可分为固定床（即催化剂不动）、流化床（即催化剂只在肯定的空间运动）和输送床（即催化剂与气相介质一同运动而离开原来的空间）三种。K信BMBoc9vntt11aaD(I1.由I1.f1.1.力(K)*(Ab8H1.IK1.nSXXMn1.SOD-UO.ISOJmo0.5-0BW“鱼飞度MiinBA()MPbM-M)0.2>0JS人。/M11fKA段修伊飞人。度三Airaw(*)aAmrdMABatM6X6>>tfO0.H-0M»-4»“3345-2»4>eBH0ftf1.tamnft(*)at*A11S（八）wa4MNMD-1»O1-0.12W-MO¢.1-1J0f枚修力（八）N#OfK力()puh0M力(*>我2Bft()«»«««化气原“味力（三）MhirGSMP.4)-4).t*.2117。1.0-1.5男MI4>1.1.MO-10I4-X：ttaX仪J1.工£0«!Q一fMtS(*>MP.0B-1.0(tnna4IS<>I1.-IJ干气Mftnna(trtsFi力(*)wrI0-1.4MTa©5-06r0.1-0.2R1三M()*、04-06催化裂化的提升管反应是辘送床，而再生器中待生催化剂的烧焦过程是流化床，所以微球催化剂的气一固潦态化是催化裂化工艺得以发展的基础，从而使反应一再生能在不同的条件下得以实现。(2)催化裂化的化学反应最主要的反应是大分子攵至类裂化为小分子媒类的化学反应，从而使原油中大于300C懦分的烧类生成小分子烧类、气体、液化气、汽油、柒油等，极大地增加了炼油厂的轻质油收率，并能副产气体和液化气。(五)催化剂与助剂1 .催化剂媒类裂化反应，应用热裂化工艺也能完成，但是有了催化剂的参与，其化学反应方式不同，所以导致二类工艺的产品性质和产品分布都不同。目前催化裂化所运用的催化剂都是分子筛微球催化剂，依据不同产品要求可制造出各种型号的催化剂。但其运用性能要求是共同的，即将活性和选择性，良好的水热稳定性，抗硫、氮、重金属的中毒：好的强度，易再生，流化性能好等.目前常见的有全油催化裂化催化剂、生产而辛烷值汽油催化剂、最大轻质油收率催化剂、增加液化气收率催化剂和催化裂解催化剂等。由于催化裂化原料的重质化，使重油催化剂发展非常快速，目前国内全渣油型催化剂性能见表213。2-mv-v<dNttn&«。0y.4)3MMm他&X<Uroi&mce2 .催化裂化助剂为了补充催化剂的其他性能，近年来发展了多种起协助作用的助催化剂，这些助剂均以剂的方式，加到裂化催化剂中起到除催化裂化过程外的其他作用.如促进再生烟气中CO转化为C02,提高汽油辛烷值，钝化原料中用金属对催化剂活性蠡性，降低烟气中的SOx的含量等各类助剂，它们绝大多数也是制造成与裂化催化剂一样的微球分别加入再生耦内，但占总剂量很少，一般在1%3%,所以每天添加量只有IO-100OkS/d左右。CO助燃剂为SiO2-A12O3细粉上载有活性金属的制成.辛烷值助剂大多是含有15-20%ZSM-5分子筛的Si-M微球剂。而金属钝化剂为液态型含镭的化合物，将其注入原料油中，使其分解的金属储沉积在催化剂上以触化Ni的活性。（六）原料与产品性质1 .催化裂化原材料各类催化裂化所运用的原材料不尽相同，现将一般所运用的原材料主要性质汇总，见表214。«2-HftS<t*WMX*tt*ZKWfVft4etnaftI>w>“41WS.2.MtM<03«tM>V<M>>IO*t向找纣体mA1.tA(>coxhnt!o<<r6>2Wam¼*cMn«iam«£胡IB力«0X(*<>ajt.但t«««.«三<tH1.b.Rt*tt«.z<.W“。,MA.fi¾MH>CDBBBIMA'MBttRtx.etn4tVH<t1.体Aen<ttH>.ftemf1.5e.amtR/JCMVtt.!WMI4a.不1二乙”除儿I化ABA！«12 .产品性质产品性质见表2-15»2-15化裂化产+住题IM«fi<t*IHH.GQ少IG力爆厂ZHtM<Df1.T3中，2枚鼻a*(t)ut).n27-AgI三(tnGG*鬣&方.需条林卜力俗.<三,(»气作Ancwa.01.g修)1，(体)汴值kdFnetnffX.MHBa*ttR.毋>(>WO-虎6.RA.ItABItft.十分It的,BVM9a4>V*>*UG*M(WB4：WMMWB<(UM,三*t1.1.1I三<MWWMWW9m7NUX>*“一“*xeww-gM.<N-CKDX-0xs1.1.i><8*UIW(W)w-or三U、务WAS«”*<4)-Qr9BWA»»fuu0，x-yveV>tWVMVWem<VVMt>三三1«V三O-(O耳JJ投MKoMBBVC”3节。UaWVBfoifVW3-4M-g4Q*a-0(WMV4'uw3o33C11CNB,(W)M：>->¥*»VYJV1X、Y3Y产K«M*x->“M（三）*4-II3*OKMUg三as-<ww«tn,(M三)aBeifo3r)X-Oat>B¾V>WVC一，.B3,»