1、催化裂化的裝置簡(jiǎn)介及工藝流程創(chuàng)作：歐陽(yáng)學(xué)時(shí)間：2021.03. 03概述催化裂化技術(shù)的發(fā)展密切依賴于催化劑的發(fā)展。有了 微球催化劑，才出現(xiàn)了流化床催化裂化裝宣；分子篩催化 劑的出現(xiàn)，才發(fā)展了提升管催化裂化。選用適宜的催化劑 對(duì)于催化裂化過(guò)程的產(chǎn)品產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益具 有童大影響。催化裂化裝宣通常由三大部分組成，即反應(yīng)/再生系統(tǒng)、 分爾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。其中反應(yīng)一再生系統(tǒng)是全裝登 的核心，現(xiàn)以高低并列式提升管催化裂化為例，對(duì)幾大系 統(tǒng)分述如下:（一）反應(yīng)一再生系統(tǒng)新鮮原料（減壓錮分油）經(jīng)過(guò)一系列換熱后與回?zé)捰?昆 合，進(jìn)入加熱爐預(yù)熱到37O°C左右，由原料油噴嘴以霧化狀 態(tài)噴

2、入提升管反應(yīng)器下部，油漿不經(jīng)加熱直接進(jìn)入提升管， 與來(lái)自再生器的高溫（約650°C700°C）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(guò)提升管，經(jīng)快速分離器分離后， 大部分催化劑披分出落入沉降器下部，油氣攜帶少量催化 劑經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出夾帶的催（匕劑后進(jìn)入分錮系統(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(guò)熱蒸氣進(jìn)行汽提以脫除吸附在催化劑表面上的少 量油玄。待生催化劑經(jīng)待生斜管、待生單動(dòng)滑閥進(jìn)入再生 器，與來(lái)自 再生器底部的空氣（由主風(fēng)機(jī)提供）接觸形成流彳匕 床層，進(jìn)行再生反應(yīng)，同時(shí)放出大量燃燒熱，以維

3、持再生 器足夠高的床層溫度（密相段溫度約650°C680°C）。再生器 維持0.15MPa0.25MPa（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(dòng)滑閥返回提升管反應(yīng)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)分離 器，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出攜帯的大部分催彳匕劑，煙耗經(jīng) 集氣室牙口雙動(dòng)滑閥曲E入煙 囪。再生煙氣溫度艮高而且含有 約5%10%CO,為了利用其熱量，不少裝置設(shè)有CO鍋爐， 利用再生煙氣產(chǎn)生水蒸汽。對(duì)于操作壓力較高的裝置.，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(dòng)主風(fēng)機(jī)以節(jié)約電能

4、。（二）分爾系統(tǒng)分錮系統(tǒng)的作用是將反應(yīng)/再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進(jìn)行分離， 得到部分產(chǎn)品和半成品。由 反應(yīng)/再生系統(tǒng)來(lái)的高溫 油玄進(jìn)入催彳匕分錮塔下部， 經(jīng)裝有擋板的脫過(guò)熱段脫熱后進(jìn)入分錮段，經(jīng)分錮后得到 富氣、粗汽油、輕柴油、童柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。富耗和 粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、童柴油經(jīng)汽提、換熱或冷卻 后出裝宣，回?zé)捰头祷胤磻?yīng)一再生系統(tǒng)進(jìn)行回?zé)?。油漿的 一部分送反應(yīng)再生系統(tǒng)回?zé)?，另一部分?jīng)換熱后循環(huán)回分 細(xì)塔。為了取走分錮塔的過(guò)剩熱量以使塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷 分布均勻，在塔的不同位宣分別設(shè)有4個(gè)循環(huán)回流：頂循 環(huán)回流，一中段回流、二中段回流牙口3由漿循環(huán)回流。催彳匕 裂化分錮塔底部的脫過(guò)熱段裝有約十塊

5、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(guò)熱油氣，因此必須 先把油耗冷卻到飽和狀態(tài)并洗下夾帶的粉塵以便進(jìn)行分錮 和避免堵塞塔盤(pán)。因少匕由塔底抽出的油漿經(jīng)冷去P后返回人 字形擋板的上方與由塔底上來(lái)的油氣逆流接用蟲(chóng)，一方面使 油氣冷卻至f包和狀態(tài)，另一方面也洗下油氣夾帶的粉塵。（三）吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)從分錮塔頂油氣分離器出來(lái)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。吸收一穩(wěn)定系 統(tǒng)的作用就是利用吸收和精餉的方法將富氣和粗汽油分離 成干氣0C2）、液化氣（C3、C4）和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油。 裝置簡(jiǎn)介（一）裝宣發(fā)展及其類型1.裝宣發(fā)展催化裂化工藝產(chǎn)生于2

6、0世紀(jì)40年代，是煉油廠提離 原油加工深度的一種童油輕質(zhì)彳匕的 工藝。20世紀(jì)50年代初由ESSO公司(美國(guó))推出了IV型流出 催化裝宣，使用微球催化劑(平均粒徑為 60一70tan), 從而 使催化裂化工藝得到極大發(fā)展。1958年我國(guó)第一奈移動(dòng)床催化裂化裝宣在蘭州煉油廠 投產(chǎn)。1965年我國(guó) 自己設(shè)計(jì)制造施工的IV型催化裝宣在撫 順石油二廠投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，催化裂化已成為煉 油廠最童要的加工裝宣。截止1999年底，我國(guó)催化裂化加 工能力達(dá)8809o5xl04t/a,占一次原油加工能力的33.5%, 是加工比例最高的一種裝宣，裝宣規(guī)模由(3460)xl04t/a 發(fā)展到國(guó)內(nèi)最大300x

7、l04t/a,國(guó)外為675xl04t/ao隨著催化劑和催化裂化工藝的發(fā)展，其加工原料由童 質(zhì)化、劣質(zhì)化發(fā)展至目前全減壓渣油催化裂化。根據(jù)目的 產(chǎn)品的不同，有追求最大氣體收率的催化裂解裝宣(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)以上的發(fā)展，相應(yīng)推出了二段再生、富氧 再生等工藝，從而使催化裂化裝宣向著工藝技術(shù)先進(jìn)、經(jīng) 濟(jì)效益更好的方向發(fā)展。2.裝宣的主要類型催化裂化裝宣的核心部分為反應(yīng)一再生單元。反應(yīng)部 分有床層反應(yīng)和提升管反應(yīng)兩種，隨著催化劑的發(fā)展，目 前提升管反應(yīng)已取代了床層反應(yīng)。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

8、煙氣中CO 含量為10一6級(jí)）。 從反應(yīng)與再生設(shè)備的平面布宣來(lái)講又可分為高低并列式和 同軸式，典型的反應(yīng)一再生單元見(jiàn)圖 2、圖 25、圖 26、圖27,其特點(diǎn)見(jiàn)表211。（二）裝宣單元組成與工藝流程1. 組成單元催化裂化裝宣的基本組成單元為：反應(yīng)一再生單元， 能量回收單元，分錮單元，吸收穩(wěn)定單元。作為擴(kuò)充部分 有：干氣、液化代脫硫單元，汽油、液化氣脫硫醇單元等。 各單元作用介紹如下。（1）反應(yīng)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用蟲(chóng)反應(yīng)后 進(jìn)入沉降器（反應(yīng)器），油氣與催彳匕劑經(jīng)旋風(fēng)分離器與催T匕劑 分離，反應(yīng)生成的氣體、汽油、液化氣、柴油等錮分與未 反應(yīng)的組分一起離開(kāi)沉降器進(jìn)入分飼

9、單元。反應(yīng)后的附有 焦炭的待生催化劑進(jìn)入再生器用空玄燒焦，催化劑恢復(fù)活 性后再進(jìn)入提升管參加反應(yīng)，形成循環(huán)，再生器頂部煙氣 進(jìn)入能量回收單元。（2）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 再單元作為裝宣的核心部分，那么主風(fēng)機(jī)就是催化裂化裝 宣的心臟，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)活性以保證催化反應(yīng) 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(dòng)力風(fēng)、流化風(fēng)、提升風(fēng)，以保持反一再系統(tǒng)催化劑的 正常傭環(huán)。氣壓機(jī)的作用是將分錮單元的氣體壓縮升壓后送人吸 收穩(wěn)定單元，同時(shí)通過(guò)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，

10、這是保證反應(yīng)再生系統(tǒng)壓力平衡的一 個(gè)手段。(3) 矣邑量回收單元利用再生器出口煙耗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，此舉可大大降低裝宣能耗， 目前現(xiàn)有的重油催化裂化裝宣有無(wú)此回收系統(tǒng)，其能耗可 相差1/3左右。(4) 分錮單元沉降器出來(lái)的反應(yīng)油玄經(jīng)換熱后進(jìn)入分錮塔，根據(jù)各 物料的沸點(diǎn)差，從上至下分離為富氣(至氣壓機(jī))、粗汽油、 柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。該單元的操作對(duì)全裝宣的安全影響 較大，一頭一尾的操作尤為童要，即分錮塔頂壓力、塔底 液面的平穩(wěn)是裝宣安全生產(chǎn)的有力保證，保證耗壓機(jī)人口 放火炬和油漿出裝宣系統(tǒng)的通暢，是安全生產(chǎn)的必備條件。（5）吸收穩(wěn)定單元經(jīng)過(guò)代壓機(jī)壓縮升壓后的

11、氣體和來(lái)自分錮單元的粗汽 油，經(jīng)過(guò)吸收穩(wěn)定部分，分割為干氣、液f匕代和穩(wěn)定汽油。 此單元是本裝宣甲 類危險(xiǎn)物質(zhì)最集中的 地方。（6）產(chǎn)品精制單元包扌舌干氣、液化氣脫硫牙口汽油液彳匕氣脫硫酉享單元該兩 部分，干氣、液化代在胺液（乙醇胺、二乙醇胺、IV甲基 二乙醇胺等）作用下、吸收干代、液化氣中的 H2S氣體以達(dá) 到脫除H2S的目的。汽油和液彳匕氣在堿液狀態(tài)中在磺彳匕駄氨鉆或聚駄氤鉆 作用下將硫醇氧化為二硫化物，以達(dá)到脫除硫醇的 目的。2. 工藝流程工藝原則流程見(jiàn)圖28O原料油由罐區(qū)或其他裝置（常減壓、潤(rùn)滑油裝宣）送來(lái)， 進(jìn)入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200300°C左右, 分

12、63;留塔來(lái)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(lái)的650一700°C再生催化劑接觸反應(yīng)，然后 經(jīng)提升管上部進(jìn)入分錮塔（下部）；反應(yīng)完的待生催化劑進(jìn)入 沉降器下部汽提段。披汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過(guò)待 生斜管進(jìn)入再生器下部燒焦罐。由主風(fēng)機(jī)來(lái)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 生后的再生催彳匕劑由再生斜管進(jìn)人提升管下部循環(huán)使用。煙氣經(jīng)一、二、三級(jí)旋分器分離出催彳匕劑后，其溫度 在650一700°C,壓力0. 20. 3MPa（表），進(jìn)人煙氣輪機(jī)作 功帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)，其后溫度為500550°C , 壓力為 0. OIMP

13、a（表）左右, 再進(jìn)入廢熱鍋爐發(fā)生蒸汽，發(fā)汽后的 煙氣（溫度大約為200°C左右）通過(guò)煙 囪排到大氣。反應(yīng)油氣進(jìn)入分餉塔后，首先脫過(guò)熱，塔底油漿（油漿中含 有2%左右催化劑）分兩路，一路至反應(yīng)器提升管，另一路 經(jīng)換熱器冷卻后出裝宣。脫過(guò)熱后油氣上升，在分錮塔內(nèi) 自上而下分離出富氣、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰??；責(zé)捰?去提升管再反應(yīng)，輕柴油經(jīng)換熱器冷卻后出裝宣，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)呢毢倪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) 入干耗脫硫塔脫硫后作為產(chǎn)品出裝宣，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

14、塔底油經(jīng)堿洗后進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置.，穩(wěn) 定塔頂液化氣進(jìn)入脫硫塔脫除H, S,再進(jìn)入脫硫醇單元脫 硫醇后出裝置。（脫硫脫硫醇未畫(huà)出）（三）化學(xué)反應(yīng)過(guò)程1. 催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)催化裂化反應(yīng)是在催化劑表面上進(jìn)行的，其反應(yīng)過(guò)程 的7個(gè)步驟如下： 氣態(tài)原料分子從主流擴(kuò)散到催化劑表面； 原料分子沿催化劑外向內(nèi)擴(kuò)散； 原料分子被催化劑活性中心吸附； 原料分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 產(chǎn)品分子從催化劑內(nèi)表面脫附； 產(chǎn)品分子由催化劑外向外擴(kuò)散； 產(chǎn)品分子擴(kuò)散到主流中。童質(zhì)原料反應(yīng)生成 目 的產(chǎn)品可用下圖表示：2. 催化裂化反應(yīng)種類石油錮分是由十分復(fù)雜的炷類和非脛?lì)惤M成， 其反應(yīng) 過(guò)程十分復(fù)雜，種類繁多，大致分為

15、幾個(gè)類型。(1) 裂化反應(yīng)是主要的反應(yīng)。即CC鍵斷裂，大分子變?yōu)樾》肿拥?反應(yīng)。(2) 異構(gòu)化反應(yīng)是重要的反應(yīng)。即化合物的相對(duì)分子量不變，爛類分 子結(jié)構(gòu)和空間位宣變化，所以催化裂化產(chǎn)物中會(huì)有較多異 構(gòu)脛。(3) 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是一個(gè)脛分子上的氫脫下來(lái)加到另一個(gè)烯痊分子上， 使其烯脛飽和，該反應(yīng)是催化裂化特有的反應(yīng)。雖然氫轉(zhuǎn) 移反應(yīng)會(huì)使產(chǎn)品安定性變好，但是大分子的脛?lì)惙磻?yīng)脫氫 將生成焦炭。（4）芳構(gòu)化反應(yīng)烷脛、烯脛環(huán)化生成環(huán)烷炷和環(huán)烯脛，然后進(jìn)一步氫 轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成芳脛，由于芳構(gòu)彳匕反應(yīng)T吏汽油、柴油中芳脛 較多。除以上反應(yīng)外，還有甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)、疊合反應(yīng)和烷基 化反應(yīng)等。（四）主要操作條件及工藝技術(shù)特

16、點(diǎn)1. 主要操作條件因不同的工藝操作條件不盡相同，表 212列出一般 一段再生催化裂化的主要操作條件。2. 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（6070/ lm 粒徑）在不同氣相線速下呈現(xiàn)不同狀態(tài)，可 分為固定床（即催化劑不動(dòng)）、流化床（即催化劑只在一定的 空間運(yùn)動(dòng)）和輸送床（即催化劑與氣相介質(zhì)一同運(yùn)動(dòng)而離開(kāi) 原來(lái)的空間）三種。催化裂化的提升管反應(yīng)是輸送床，而再生器中待生催 化劑的燒焦過(guò)程是流化床，所以微球催化劑的氣一固流態(tài) 彳匕是催彳匕裂彳匕工藝得以發(fā)展的基礎(chǔ)，從而使反應(yīng)一再生能 在不同的條件下得以實(shí)現(xiàn)。（2）催化裂化的化學(xué)反應(yīng)最主要

17、的反應(yīng)是大分子痊類裂化為小分子脛?lì)惖幕瘜W(xué) 反應(yīng)，從而使原油 中大于 300°C錮分的脛?lì)惿尚》肿尤?類、氣體、液化玄、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. 催化劑爛類裂化反應(yīng)，應(yīng)用熱裂化工藝也能完成，但是有了 催化劑的參加，其化學(xué)反應(yīng)方式不同，所以導(dǎo)致二類工藝 的產(chǎn)品性質(zhì)和產(chǎn)品分布都不同。目 前催化裂化所使用的催化劑都是分子篩微球催化 劑，根據(jù)不同產(chǎn)品要求可制造出各種型號(hào)的催化劑。但其 使用性能要求是共同的，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。目前常見(jiàn)的有瑩油催化裂化

18、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 瑩質(zhì)彳匕，使重油催f匕劑發(fā)展十分迅速，目前國(guó)內(nèi)全渣油型 催化劑性能見(jiàn)表213o2. 催化裂化助劑為了補(bǔ)充催化劑的其他性能，近年來(lái)發(fā)展了多種起輔 助作用的助催化劑，這些助劑均以劑的方式，加到裂化催 化劑中起到除催化裂化過(guò)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，鈍化原料中童金屬 對(duì)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分別加 入再生器內(nèi)，但占總劑量很少，一般在1%3%, 所以毎 天添加量只有10-1000kS / d左右。CO 助燃劑為SiO2A12O3細(xì)粉上載有活性金屬至白制 成。辛烷值助劑大多是含有15%-2