煉廠認識實習催化裂化CatalyticCracking

煉廠認識實習CatalyticCracking

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1裝置概況2生產原理及主要影響因素3工藝流程4產品說明及物料平衡煉廠認識實習CatalyticCracking

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煉廠認識實習催化裂化是煉油工業中最重要的一種二次加工工藝原油經過一次加工（蒸餾）所能得到的輕質油品只占原油的10％～40％，如果不經過二次加工重質餾分油和殘渣油只能作為潤滑油原料或重質燃料油催化裂化所產汽油一般占其加工量的40％～50％，且汽油辛烷值高（RON法達85％以上），安定性好，從經濟效益而言，煉油企業中一半以上的效益是靠催化裂化取得的

煉廠認識實習11936年，第一套固定床的催化裂化裝置在美國投入工業生產21950年前后出現了移動床催化裂化及流化催化裂化裝置.31965我國第一套流化催化裂化裝置建成投產催化裂化的技術發展：固定床fixed-bed

、移動床moving-bed

、流化床fluidized-bed和提升管riser催化裂化四個階段

煉廠認識實習

煉廠認識實習到1994年底，我國有催化裂化裝置近100套，總加工能力約5300萬噸目前我國單套催化裂化裝置最大處理能力350萬噸（480萬）。2010年FCC總加工能力約1.5億噸。

煉廠認識實習1.裝置概況（FCC裝置遠景圖）勝利煉油廠第一催化裂化裝置

煉廠認識實習1.裝置概況（FCC裝置遠景圖）

煉廠認識實習裝置概況

1969年4月開始設計、施工，次年年底投產，年加工能力120萬噸。經歷了4次改造：⑴1977年為解決二次加工能力不足，改為反-再系統高壓操作（0.08MPa提至0.15MPa），年加工能力提高到150萬噸。.⑵1990年10月，為增加汽油收率，降低催化劑單耗，提高對原料的適應能力，裝置又改為提升管-外帶循環管燒焦罐型完全再生的工藝，設計年加工能力為140萬噸。

煉廠認識實習裝置概況

1969年4月開始設計、施工，次年年底投產，年加工能力120萬噸。經歷了4次改造：⑶1996年為回收煙氣中的能量，保護環境，在聯合國綠色和平組織的援助下，增上了一套煙氣能量回收裝置⑷2001年實現了以微處理器為基礎的分散控制系統，即DCS控制，使裝置控制技術又上了一個臺階

煉廠認識實習裝置概況（兩種不同的控制模式）

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素1基本概念2催化裂化原料及反應條件3生產原理4催化裂化催化劑5催化反應部分的影響因素

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.1基本概念是在熱和催化劑作用下使重質油發生裂化反應，并轉變為裂化氣、辛烷值較高的汽油和柴油等產品的加工過程。催化裂化（Catalyticcracking）

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.1基本概念TextinhereFCC（FluidCatalyticcracking）催化裂化工藝發展的前期是采用固定床反應器和移動床反應器，現在已經全部采用流化床反應器，稱為流化催化裂化（Fluid

Catalyticcracking

），簡稱FCC。

煉廠認識實習催化裂化為目前最主要的石油二次加工過程

由于原油中所含的直餾汽油及柴油的數量不能滿足社會對內燃機燃料的要求，而直餾汽油辛烷值一般又太低，不能單獨用作汽油機燃料。本世紀40年代，催化裂化應運而生。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.2催化裂化原料減壓蠟油VGO減壓渣油VR常壓渣油AR

脫瀝青油DAOdeasphaltedoil焦化蠟油CGOcokeroil焦化重餾分油（通常須經加氫精制）催化裂化原料

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.2催化裂化原料勝煉第一催化裂化裝置的原料：勝煉140萬t/a催化裂化裝置是以勝利混合原油的減壓餾分油、重油加氫裝置（VRDS)常壓渣油為原料。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素渣油催化裂化

2.2催化裂化原料焦炭產率高催化劑污染嚴重產品含硫含氮量高

再生器燒焦負荷增大、反再系統熱量過剩。如何減少生焦量，提高再生器的燒焦效率以及取出剩余熱量是渣油催化裂化的技術關鍵之一

控制重金屬對催化劑的污染和提高催化劑的抗重金屬污染能力是渣油催化裂化的又一技術關鍵

影響油品的質量

煉廠認識實習渣油催化裂化在工藝上與餾分油催化裂化相似，主要采用改進的催化劑，并在工藝條件上作一些改進。代表性的有HOC和RCC過程等。國內也開發了適合渣油裂化的催化劑，如CRC-1、RHZ-300、超穩Y型等沸石催化劑。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.2反應條件原料油在500℃左右、2～4atm及與裂化催化劑接觸的條件下，經裂化反應生成氣體、汽油、柴油、重質油及焦炭。反應產物的產率與原料性質、反應條件及催化劑性能有密切的關系主要目的是生產高辛烷值汽油；在大量生產汽油的同時，提高柴油產率

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.2反應條件氣體產率約10％～20％，主要是C3、C4汽油產率約30％～60％，其RON約80～90，安定性也較好柴油產率約0～40％，其十六烷值較直餾柴油低，安定性也較差焦炭產率約5％～7％，摻渣時的焦炭產率更高可達8％～10％

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.2反應條件勝煉第一催化裂化裝置反應條件

勝煉140萬t/a催化裂化裝置是在480℃-520℃，0.27-0.29MPa的反應條件下，與分子篩催化劑充分接觸，經過以裂化反應為主的一系列反應，轉化為干氣、液化氣、汽油、柴油、油漿等產品。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.3生產原理單體烴的催化裂化反應烷烴：主要發生分解反應分解成較小分子的烷烴和烯烴。多從中間的C－C鍵處斷裂，分子越大越易斷裂烯烴環烷烴芳香烴：主要反應也是分解反應，同時還有異構化，氫轉移和芳構化反應：主要反應有分解、脫氫和異構化：芳環十分穩定，但芳環上的烷基側鏈很容易斷裂生成較小分子的烯烴；多環芳烴主要發生縮合反應。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.3生產原理主要化學反應1、裂化反應2、氫轉移反應3、異構化反應4、芳構化反應5、生焦反應烯烴疊合芳烴縮合

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.3生產原理幾點說明：裂化反應最主要、最重要的反應，對整個反應的熱力學和動力學起決定作用氫轉移反應特征反應，反應速度不快，較低溫有利。氫轉移反應的結果是有一部分烯烴飽和，這是FCC產品飽和度較高的根本原因！芳構化反應反應能力較弱，汽油ON提高主要靠裂化和異構化反應各類烴辛烷值大小順序：芳烴、異構烯烴>異構烷烴、烯烴>環烷烴>正構烷烴

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.4催化裂化催化劑CatalyticCrackingCatalyst

催化劑：能夠改變化學反應速度而本身不發生化學反應的物質催化劑能有選擇性地促進某些反應催化劑不僅對裝置的生產能力、產品產率及質量好壞、經濟效益起主要影響，而且對操作條件、工藝過程和設備型式的選擇有重要影響。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.4催化裂化催化劑裂化催化劑的種類無定型硅酸鋁40年代~60年代晶體硅鋁酸鹽-分子篩Zeolites60年代~至今裂化催化劑分兩大類：裂化cat.的組成：活性組分Y型、擇形分子篩載體全合成硅酸鋁粘結劑硅、鋁溶膠

煉廠認識實習超籠

“八面沸石籠”，它是催化反應進行的主要場所。進入八面沸石籠的主要通道是由十二元環組成，其平均直徑為0.8～0.9nm。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素2.4催化裂化催化劑主要使用性能：活性

activity

催化劑促進化學反應的能力

穩定性

stability

催化劑在使用中保持其活性的能力

選擇性

selectivity

催化劑增加目的產品、減少副產品的選擇反應能力

篩分組成

screencomposition

不同粒徑cat.在催化劑中所占比例

機械強度

mechanicalstrength

反映催化劑的抗磨能力

FCCU中，可維持催化劑活性在一個較穩定的水平，稱此活性為平衡活性equilibriumactivity

平衡活性的高低取決于催化劑自身的穩定性、新鮮催化劑的置換率及重金屬沉積量

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素裂化催化劑助劑promoter

辛烷值助劑：其作用是提高裂化汽油的辛烷值。它的主要活性組分是一種中孔擇形分子篩，最常用的是ZSM-5。一般汽油MON提高1.5～2單位，RON提高2～3單位。金屬鈍化劑：其作用是使催化劑上的有害金屬減活，以減少其毒害作用

CO助燃劑：其作用是促進CO氧化成CO2，以減少污染，同時回收大量熱量，可使再生溫度提高，從而提高了燒焦速率并使再生劑的含碳量降低，提高了再生劑的活性和選擇性，有利于提高輕質油收率，降低催化劑循環量。

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素裂化催化劑的失活與再生

Deactivationandregenerationofcrackingcatalyst1、裂化催化劑的失活原因主要有三個方面：

高溫水熱失活即“老化”–aging破壞結構

為永久性失活，關鍵提高cat.穩定性

反應結焦失活與原料性質、工藝條件有關

為暫時失活，可再生恢復

金屬毒物中毒失活與原料性質有關

為永久性失活，設法改善原料質量,提高cat.制備水平800℃，水蒸氣、4~8h

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素裂化催化劑的再生Regeneration

再生的目的再生在FCC反應中起著至關重要的作用。主要表現在：恢復催化劑活性、為反應提供熱量，滿足FCC反應的需要即再生過程是為反應系統提供溫度合適、數量足夠、含碳量低的催化劑

煉廠認識實習2.生產原理及主要影響因素影響再生反應的主要因素

再生溫度:溫度高，燒焦速率快再生壓力:主要指氧分壓的影響催化劑的含碳量:燒焦速率與催化劑上的焦炭含量成正比

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程

分餾系統.反應再生系統催化裂化裝置一般由三或四個部分組成吸收穩定系統再生煙氣的能量回收系統（處理量較大、反應壓力較高的裝置）

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（工藝特點）產品質量好。催化裂化所得汽油辛烷值高，達到85以上（研究法）（直餾汽油僅40左右），且安定性好，輕質油收率高，可達75％以上。可提供大量化工原料。裂化氣體中的C3、C4組份占80％以上，C3中丙烯又占70％，C4中各種丁烯占55％左右，這些都是優良的石油化工原料，還能提供大量液化氣供民用。裂化柴油中含有大量的重質芳烴（含40-50％），經抽提后，可改善柴油的十六烷值，同時成為寶貴的化工原料。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（流程總圖）

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（流程總圖）

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（反應再生系統）反應再生系統是催化裂化裝置的核心部分，不同類型的催化裂化裝置，其主要區別就在于它們反應再生部分的型式不同。

煉廠認識實習正常流向循環：必須保證催化劑在兩器間按反應器→沉降器→待生斜管→再生器→再生斜管

煉廠認識實習

新鮮原料與回煉油混合后從噴嘴進入提升管底部，與從再生斜管來的700℃左右的再生催化劑混合后立即汽化并發生化學反應。隨著原料裂解，上升速度加快，到提升管頂約3-5s。

煉廠認識實習

油汽經提升管出口的兩組粗旋風快速分離器后，進入沉降器中的四組單級旋分器，進一步將油汽中的催化劑分離出去。反應后的油汽離開沉降器去分餾塔，分離出來的催化劑下降到汽提段。

煉廠認識實習

分離出來的催化劑在汽提段用蒸汽汽提掉附在催化劑上的油汽，然后經待生斜管進入燒焦罐與主風混合，在600℃-700℃的條件下燒焦。再生后的催化劑分兩路：一路經再生斜管去提升管反應器，一路經循環斜管返回燒焦罐。再生煙氣一部分去煙機發電，一部分去余熱爐。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（反應再生系統）提升管再生器沉降器

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（反應再生系統）

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（分餾系統）分餾系統的作用：分餾系統的任務主要是把反應器（沉降器）頂的氣態產物，按沸點范圍分割成富氣、汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿等餾分。原理：采用精餾操作原理，但催化分餾塔有其獨特的工藝特點(與常壓塔比較)

煉廠認識實習460~480℃含cat.粉塵

分餾系統人字型塔板去吸收-穩定系統

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（分餾系統）由反應一再生系統來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經裝有擋板的脫過熱段脫過熱后進入分餾段，經分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油回煉油和油漿（塔底抽出的帶有催化劑細粉的渣油）。

煉廠認識實習富氣和粗汽油去吸收穩定系統；輕、重柴油經汽提、換熱或冷卻后出裝置，回煉油返回反應－再生系統進行回煉；油漿的一部分送反應－再生系統回煉，另一部分經換熱后循環回分餾塔（也可以將其中一部分冷卻后送出裝置）

煉廠認識實習分餾系統的進料是過熱氣體，并帶有催化劑細粉，所以進料口在塔的底部，塔下端用油漿循環以沖洗擋板和防止催化劑在塔底沉積，并通過油漿與原料換熱取走過剩熱量。

煉廠認識實習由于全塔剩余熱量大，為保證全塔汽液負荷相差不過于懸殊，并回收高溫位熱量，除塔底設置油漿循環取熱外，還設置中段回流取熱。

煉廠認識實習塔頂氣態產品量大，為減少塔頂冷凝器負荷，塔頂也采用循環回流取熱代替冷回流，以減少冷凝冷卻的總面積。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（分餾系統）分餾塔

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem主要作用:

利用吸收和精餾原理，將富氣、粗汽油分離成干氣、LPG和蒸汽壓合格的穩定汽油

催化裝置的反再系統若能多產，但多產能否多收?將取決于分餾和吸收穩定系統的操作水平!

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem主要目的:吸收－穩定系統目的在于，利用吸收和精餾方法將來自分餾部分的催化富氣中Ｃ２以下組分與Ｃ３以上組分分離為干氣（Ｃ１、Ｃ２）和液化氣（Ｃ３、Ｃ４），以便分別利用。同時將混入粗汽油中的少量氣體烴分出，得到穩定汽油，以降低汽油的蒸汽壓，保證符合商品規格。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem吸收、脫吸過程要求同時達到兩個目的：１、通過吸收塔盡可能將C3、C4組份吸收下來；２、通過解吸塔盡量將C2組份解吸出去。吸收劑一般是分餾部分的石腦油，并根據吸收率的要求以穩定汽油作為補充吸收劑。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem由分餾系統油氣分離器出來的富氣經氣體壓縮機升壓后，冷卻并分出凝縮油，壓縮富氣進入吸收塔底部，粗汽油和穩定汽油作為吸收劑由塔頂進入，吸收Ｃ３、Ｃ４及部分Ｃ２的富吸收油由塔底抽出送至解析塔頂部。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem吸收塔頂出來的貧氣中尚夾帶少量汽油，經再吸收塔用輕柴油回收其中的汽油組分后成為干氣送燃料氣管網。吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分流塔。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（吸收穩定系統）

Absorbing-stabilizingsystem解吸塔是通過加熱將富吸收油中Ｃ２組分解吸出來，由塔頂引出進入中間平衡罐，塔底為脫乙烷汽油被送至穩定塔；穩定塔的目的是將汽油中Ｃ４以下的輕烴脫除，在塔頂得到液化石油氣（簡稱液化氣），塔底得到合格的穩定汽油。

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（勝煉一催DCS圖）

煉廠認識實習催化裂化裝置工藝流程（勝煉一催