催化裂化优化讲座

催化裂化优化讲座,中国石化工程建设公司2010-10-17,催化裂化优化讲座,概述催化裂化优化的内容和目标催化裂化的主要变量工艺计算装置结构与原料、安全、产品分布、能耗、物耗的关系现有装置的定性分析与定量优化,一、概述,二十一世纪以来，世界原油的一次加工能力仅增加4.67，而催化裂化的加工能力却增加了15.02%，催化裂化占原油一次加工能力也由2001年年初的16.86%提高到2006年的18.52%，仍然占据原油深度加工的首位。我国催化裂化自1965年诞生以来，经过40多年的发展，截止到2005年全国已有催化裂化装置131套，总加工能力达到10563.0万吨/年，占原油一次加工能力的29.95%，成为仅次于美国，居世界第二位的催化裂化装置大国。随着我国国民经济的持续快速发展，石油消费已进入高速增长阶段，其中主要原因是交通运输燃料的增长。据中国石化股份有限公司炼油事业部统计，2005年成品汽油中催化裂化汽油占74.74%，成品柴油中催化裂化柴油占21.08%24.13%，这种状况今后也不会有较大的改变。伴随着中国经济的快速发展，中国石化装置的负荷率由2001年的80.39%提高到2005年的99.64%。由此可见，催化裂化在原油深度加工、提高轻质油收率、炼化一体化生产及炼油厂经济效益等方面一直发挥着非常重要的作用，近期及将来都将是中国石化企业的核心工艺装置。催化裂化在炼油厂加工总流程中的重要作用及其对全厂能耗、物耗的举足轻重的地位，决定了催化裂化装置优化的重要意义。,二、催化裂化优化的内容和目标,近年来，国内催化裂化装置所面临的主要课题：（1）原料的适应性（2）产品分布的灵活适应性（3）产品质量方面的压力与新课题（4）可持续发展对催化裂化节能降耗的客观需要（5）长周期稳定安全运行的要求,（1）原料的适应性,上世纪九十年代，国内催化裂化装置主要面临的课题是原料的重质化、劣质化趋势，以及在此趋势下追求良好的产品分布与安全稳定长周期运行。为此开发了大量的新工艺、新技术和新设备，这其中包括各种类型的高效进料雾化喷嘴、提升管快分、提升管反应环境的优化技术、各种形式的内、外取热技术、适应不同原料和再生要求的再生技术等。随着本世纪初环境保护呼声日益高涨的客观要求，对炼化企业的燃料产品的质量控制日趋严格，目标瞄准在当今国际上严格的欧洲燃料标准，对炼油厂的主要燃料生产装置催化裂化的产品性质及其生产过程中的环境污染尤其是大气污染提出了更为苛刻的要求，客观上促进了催化裂化原料的适当优质化，这集中表现在新建的大型炼化企业中，通过加工总流程的匹配（如配置一定规模的焦化装置）和催化裂化原料经加氢预处理加以改质，大大改善了催化裂化装置的原料性质。,（1）原料的适应性,但是，必须清醒地认识到，随着对进口原油的依存度的提高，我国在国际石油产地争取较大规模的经济油种的努力受到多方面因素的限制，不可能象美国等西方发达国家在主要石油产地长期经营得到的大宗便宜的份额油，我们主要的原油资源大多来自于国际期货和现货市场，因此原油的价格、性质等主要经济指标很难做到稳定优化，这为我国炼油厂的加工总流程的优化配置增加了困难，同时国内燃料市场的瞬息万变，客观上要求我国的催化裂化在新时期转变设计、生产模式，向优化、精细化、定向化方面努力的同时，仍然要保持与国外催化裂化装置显著不同的技术路线和设计思路，即适当宽泛的原料性质、加工负荷与产品方案的灵活性。,（2）产品分布的灵活适应性,自本世纪初以来，国内对燃料结构的要求，经历了几次较大的变化，从追求液化气和丙烯，到增产柴油、追求炼油企业乃至催化裂化装置的柴汽比，到今天的限产柴油、增产汽油，同时不同地域、不同时期，对产品分布的要求也大有不同。这就要求作为主要的燃料和轻质烯烃生产装置的催化裂化装置，具有在一定范围内灵活的市场应变能力，对设计和生产操作、管理等方面都提出了更高的要求。,（3）产品质量方面的压力与新课题,催化裂化装置主要目的产品汽油面临的质量压力主要是烯烃和硫含量。硫含量通过催化裂化技术本身可以得到一定程度的控制，但本质上还是决定于原料性质，从根本上降低产品调和汽油的硫含量还是需要通过相关的配套技术（如S-ZORB、汽油选择性加氢、CDTECH等）来加以解决。而催化汽油中的烯烃含量近几年以来一直是困扰催化裂化产品质量升级的主要矛盾之一，而降低催化汽油烯烃含量的有效且经济的措施主要集中在催化裂化装置本身，围绕着这一课题，近来各有关科研单位、大学所开发的诸多降低催化汽油烯烃的技术都取得了较为满意的进步，不同的技术，其适应性和对催化裂化生产效果也构成了不同的影响，因此，需要在各种技术的选取中充分考虑各方面的因素。,（4）可持续发展与催化裂化节能降耗,催化裂化一直是炼油厂的耗能大户，同时也是产能大户。催化裂化反应生成的焦炭，占据了催化裂化装置能耗乃至全厂能耗的很大一部份，其公用工程消耗也很大，同时，由于催化副产的燃料瓦斯和再生过剩热产生的蒸汽较大，对全厂的动力平衡影响巨大。因此，优化催化裂化的用能与产能，尽量降低装置能耗，对提高催化裂化装置和全厂经济效益，是十分有益的，这也是近年来催化裂化装置技术进步的主要课题之一。,（5）长周期稳定安全运行的要求,催化裂化装置安全稳定和长周期运行是最大的效益基点。因原料重质化、劣质化带来的各方面隐患，很长时间内都在困扰着催化裂化装置的安全稳定长周期运行。虽然近来因原料适度优化，这方面的难度有所降低，但在一定程度上仍然是设计、生产、管理等各方面的工作重点。综上所述，催化裂化装置的优化，将主要围绕着上述五个方面进行。同时，因上述目标在某种程度上又有所矛盾，因此，优化工作将主要集中在上述目标之中进行有效协调、寻优。,三、催化裂化的主要变量,催化裂化工艺过程的操作变量可分为独立操作变量和非独立操作变量。独立操作变量是在一定范围内可以直接调节的变量，如反应温度、反应压力、反应时间和空速、进料预热温度、再生压力、有独立取热系统控制的再生温度、催化剂活性等。非独立变量指的是由于独立操作变量的变化而随之改变的变量，包括剂油比、没有取热系统控制的再生温度、转化率和主风流量等。各操作变量之间既互相影响又互相制约。催化裂化的独立操作变量和非独立操作变量，都直接或间接地影响到催化裂化的三大平衡物料平衡、能量平衡和压力平衡，在三大平衡稳定的限制范围内，在上述变量之间寻找一定范围内的最优条件，就是催化裂化优化的任务。需要指出的是，所谓独立操作变量和非独立操作变量，是在催化裂化工艺中经过理论分析判断出的变量分类，在工业化装置的运行过程中，各个操作变量互相影响、共同作用，诸多工艺参数的测量大多是多个操作变量互相影响的综合结果，很难定量给出单独参数的影响效果评价。,（一）独立操作变量,反应温度反应压力空速与反应时间原料预热温度再生温度（有取热设施）6催化剂活性,反应温度,一些文献介绍了反应温度对产品收率和选择性的影响，但大多是基于等转化率“假定条件”下的实验结果，实际工业运行中，反应温度的改变，会直接影响到转化率的变化，同时会带动其它操作变量的变化而起到“综合效果”，因此，在实际运转中较难定量验证这些影响效果。,反应温度,改变反应温度，在工业装置上大多体现出如下趋势：（1）在一定范围内，提高反应温度，焦炭产率会有所下降，但实际运行装置，温度提高到一定幅度后，会因剂油比的增加，使剂油比焦的增加超过裂化反应生成焦的降低速度，使生焦率有所上升。（2）提高反应温度，干气和液化气总气体收率明显增加，其中轻质烯烃C3=、C4=增加较快，表现为裂化反应速度的增加超过了氢转移的反应速度的增加，但超过一定幅度后，则H2+CH4急剧增加，显示热裂化和过裂化速度增加较快。（3）降低反应温度、活性控制适当低，降低单程转化率，可以增加柴油收率和总的轻质油收率，柴油的十六烷值较高、汽油安定性较好。（4）提高反应温度，可以提高汽油辛烷值，超过一定幅度，使汽油的裂化速度超过生成速度导致汽油收率下降，根据不同的炼厂的实际情况（催化汽油调和的辛烷值低限指标）来确定适宜的反应温度，以达到辛烷值产量的最高值，以使经济效益最佳。,反应温度,（5）降低反应温度可以降低汽油中的烯烃含量，但工业化装置单纯降低反应温度往往随之带来剂油比的降低，剂油比的降低有时对汽油烯烃含量的增加的贡献比降低反应温度的贡献要大，所以体现在一定范围内，降低反应温度，汽油烯烃不降反增的现象，这也是多重因素综合影响的体现。在现有装置上，为协调好汽油烯烃含量、汽油辛烷值、汽油收率等各方面的优化解决方案，大多采用优化提升管温度梯度分布的手段，如分段进料、提升管中部温度控制、中止剂和急冷注入等，再生器可以加大外取热负荷、降低原料预热温度等手段来提高剂油比以降低汽油中烯烃含量。但是，上述手段毕竟受到各方面的约束较多，很难从根本上解决汽油烯烃含量的问题，因此最近开发的MIP、多种双提升管工艺都可以较好地解决该问题。,反应压力,反应压力是独立操作变量，反应压力降低，对降低生焦和干气产率、改善产品分布有利，相同水蒸汽注入条件下反应压力对焦炭和干气产率的影响见图-1、2所示。反应压力的适当选取，是装置设计之初，根据原料的裂化性能、目的产物的产品方案、装置规模、再生负荷及再生模式等各因素综合考虑的优化结果，对于现有的工业化装置，反应压力一般受装置处理量和两器压力平衡的限制，已无大的调整余地，仅作为调整装置负荷、维持两器各部线速和压力平衡稳定的手段。,图-1图-2,3空速与反应时间,提升管催化裂化装置大多采用提升管内的油气停留时间来衡量反应时间，空速在稀相输送状态下应用较少。在工业化装置上，一般都体现出，在其它条件不变时，随着反应时间的增加，转化率上升，反应深度加大，气体产率上升，液体产品的选择性下降。为追求装置的经济效益，高温短接触在很长时间内都是催化裂化反应工程追求的目标，但是，一些文献中的试验原料大多是馏分油，在小型提升管上取得的，作为工业化装置，尤其是近来以加工重质化、劣质化原料为主的重油催化裂化装置，过短的反应停留时间，会使原料中的一些高沸点的重组分“结焦前身物”因对其它组分的扩散控制、阻碍作用的影响，使油剂接触、汽化、反应的受到不利影响，未汽化油较多，形成“液焦”，易在提升管、沉降器内部、旋分升气管背侧形成结焦，影响装置的长周期安全运转，因此，对于加工重质化原料的装置，保持适当的提升管反应停留时间，同时辅之以优化的喷嘴结构、提升管出口终端快分结构、适宜的水蒸汽分压，是协调解决产品分布优化与安全稳定长周期运转矛盾的手段。,4原料预热温度,原料预热温度与再生温度都对两器热平衡产生重要影响。在相同的反应温度和再生温度下，提高原料预热温度，剂油比降低，待生剂与再生剂炭差的增加，使再生温度上升（取热负荷不变的情况下），剂油比的减小对产品分布带来明显的影响，转化率下降，焦炭产率降低。,5再生温度,在有独立的内、外取热设施的情况下，再生温度是独立的操作变量，可以通过控制再生温度，调节剂油比，从而影响反应行为。有学者认为，适当高的再生剂温度，对于胶质、沥青质含量较高的劣质原料，初始的短暂热裂化对原料中富含多环芳烃的胶质和部分沥青纸组分产生“热压”效应，弥补正碳离子的催化反应对芳烃的裂解能力缺乏，在一定程度上对提高轻质油收率有利。,6催化剂活性,催化剂的平衡活性会明显影响到汽油收率和汽油中的烯烃含量，活性高，汽油收率高，汽油中烯烃含量降低。催化剂的平衡活性主要受到催化剂金属污染水平、再生催化剂的定炭等因素的影响。催化剂对重金属污染条件下的水热失活的耐受性，除了催化剂本身性能起决定作用以外，水热失活条件和再生剂定炭与再生器的设计有关。,（二）非独立操作变量,回炼比剂油比再生温度（无取热设施的热自平衡）转化率,回炼比,回炼比是衡量单程转化率的指标。一些文献中认为回炼比是独立操作变量，此概念来源于早期的无固定型3A催化剂的反应行为，当初的催化剂活性低，反应单程转化率较低，回炼油量较大，是否采用回炼、回炼比多大、是否单程一次通过，有较大的独立灵活性，随着分子筛催化剂活性的提高，催化反应的单程转化率较高，总转化率一定的情况下，回炼比日益减小，在日常生产中，回炼比已经成为由反应温度、催化剂活性、剂油比等独立或非独立操作变量控制的因变量，例如，提高反应温度，随着转化深度的增加，回炼油罐液面下降，回炼比随之减小，近来开发的MIP等工艺，因转化深度较大，回炼油量已基本为0。在柴油生产方案中，通过降低反应温度，适当控制再生剂定炭和平衡活性，降低了单程转化率，回炼油增多，回连比自然加大，总转化率提高，轻质油收率和柴油收率增加，是经典的增产柴油的生产方案。,剂油比,提高剂油比等于增加了与原料分子接触的催化剂活性中心的数量，从而提高了反应速度和转化率，气体、汽油和焦炭产率随之增加。剂油比受两器热平衡、焦炭产率的影响。剂油比对汽油的辛烷值和烯烃含量有较大影响。,再生温度,在没有内、外取热设施的条件下，再生系统的热量处于自平衡状态。根据反应生焦量、反应所需热量和待生、再生催化剂的炭差，决定了再生器的温度。再生器温度反过来也通过剂油比影响到反应行为。随着催化剂技术的进步，催化裂化再生温度逐渐由低到高。作为生焦率较低的蜡油催化裂化装置，再生温度不是一个独立变量，而是受反应再生热平衡决定的受控变量。再生放热大于反应需热的重油催化裂化装置，由于设置了内、外取热设施，再生温度可以自由控制，因而再生温度成为独立变量，可以根据需要进行调整。在工业化装置中，较低的再生温度会弱化再生效果，再生剂定碳较高，较高的再生温度则可以强化烧焦，降低再生剂定碳，有效恢复催化剂的活性。降低再生温度，可以有效提高反应剂油比，改善产品分布，但适宜的再生温度与原料性质有关，对于较轻质的油品，再生温度可低一些，而对于较为劣质的重油进料，从汽化、传质、反应角度出发，则需要较高的再生温度。,转化率,转化率是催化剂活性与选择性、反应温度、剂油比、反应停留时间等独立和非独立操作变量的函数。转化率对产品尤其是对柴油的收率和柴油质量有较大的影响。单程转化率提高，柴油收率和质量下降。,四、工艺计算,催化裂化装置的工艺参数众多，影响因素复杂，除了在工程设计中要准确预测并详细计算各有关参数以决定装置的设计成功与否以外，对于现有装置的运行，也要通过对各有关参数进行计算，部分参数还要与现有操作数据进行比对，以总结并发现装置运行过程中存在的问题，指导装置的硬件改进与操作优化。下面就有关反应再生系统的主要工艺参数的计算进行简要说明。,1原料性质分析,原料比重、残炭、金属含量、C、H、S、N（及碱性N）、族组成、粘度、恩氏蒸馏数据等，可以据此判断原料的裂化性能。比重、粘度、族组成、结构参数和恩氏蒸馏数据可以判断原料的种类，残炭、C、H含量可以判断原料的裂化性能，初步估计产品分布的优劣，金属含量中，Ni可以影响干气中的H2含量，据此判读催化脱氢反应造成的生焦和液收情况，V含量可以影响催化剂的活性，进而影响反应转化率，Fe元素可以影响催化剂的表面孔隙覆盖程度，碱金属元素的含量影响催化剂的孔体积、比表面和活性。粘度数据可以用于预测原料适宜的预热温度，确保油品的雾化性能。S、N含量主要作为预测或回归特定装置下反应产物的硫、氮含量和大气污染物排放规律以及对设备的腐蚀情况。,1原料性质分析,物料平衡,设计物料平衡需要根据原料性质，目的产品方案，选定（或设计）有针对性的催化剂、拟定适宜的反应再生条件，据此进行物料平衡的模拟与估算。设计物料平衡的确定一般应由试验提供依据，在缺乏试验数据支持的情况下，可以根据以往加工类似原料和产品方案的装置的经验数据，结合相关模型进行模拟预测。,物料平衡,2.1对现有装置进出物流的标定计量获取运行装置的物料平衡和产品分布，可以通过罐区计量或进出装置界区的物料的流量进行统计。在用节流差压型计量元件进行测量时，需要对计量元件进行操作条件（T、P、）的校正。,物料平衡,(4-2-1),对于液体物流，测量流量与实际流量校正关系如下：,(4-2-2),V实实际体积流率，m3/hV设以差压元件设计密度计算未经校正的体积流率，m3/hG实实际质量流率，kg/hG设以差压元件设计密度计算未经校正的质量流率，kg/h设差压元件的设计密度，kg/m3实实际工况下的流体密度，kg/m3,物料平衡,(4-2-3),对于气体物流，测量流量与实际流量校正关系如下：,V实实际标准体积流率，nm3/hV设以差压元件设计密度计算未经校正的体积流率，nm3/h设差压元件的设计标准密度，kg/nm3实实际工况下的流体标准密度，kg/nm3M设差压元件的设计气体平均分子量，kg/kmolM实实际工况下的气体平均分子量，kg/kmolT设差压元件的设计温度，KT实实际工况下的流体温度，KP设差压元件的设计压力，kpa(a)P实实际工况下的流体压力，kpa(a),物料平衡,2.2生焦标定计算,主风量，V，nm3/h（经过差压测量的设计条件校正后的真实流量）空气的干球温度，Td，空气相对湿度，%当地大气中O2浓度，X，(体积分率)再生干烟气分析：CO2、CO、O2、N2，分别为所述组分在干烟气中的体积百分数，v%空气的绝对分子湿度计算：Y=0.9978A/(760-A)，水蒸气/干空气（v）(4-2-4-1)式中：A=ps/100(4-2-4-2)Ps=10B(4-2-4-3)B=8.11-1750.3/(235+Td)(4-2-4-4),物料平衡,2.2生焦标定计算,再生器干空气：Vd=V/(1+Y),nm3/h(4-2-4-5)再生器烧焦：,焦中H含量：H=（H/C）/（1+（H/C）100，w%（4-2-4-8）详细计算时，再生用的空气应包括反吹、松动用压缩风的耗量。上述公式用于快速核算装置生焦率，未考虑焦炭中的硫、氮等化合物燃烧耗氧等因素的影响，在热平衡计算过程中会用到各组分的燃烧热计算和烟气显热，因此，建议详细计算时应以分步计算为宜。分步计算出烟风比、耗风指标、烟气量等，以用于判断再生器的烧焦潜力和再生器的各部线速计算。,（4-2-4-6）,焦中H/C：,（4-2-4-7）,物料平衡,2.3粗物料平衡和细物料平衡对现有装置进行技术分析时，需要对标定考核得到的粗物料平衡进行细化分析，一方面对反应行为的判断提供依据，同时也对后部分馏、吸收稳定系统的操作诊断提供帮助。对于各股物料中因加工过程中带入的组分（如N2、O2、CO2等非烃组分）及各物流中因物理分割不清导致的重叠，需要进行剔除和调整，以获得真实的反应细物料平衡。,物料平衡,2.4元素平衡催化裂化反应系统元素平衡主要需要分析氢平衡、硫平衡。氢平衡用于分析产品分布的好坏，产品中氢含量最高的物流为干气，努力降低干气产率，是减少低价值产品占用氢资源、提高优质液体产品的途径；原料变重、氢含量降低，势必导致“脱氢供氢”的低氢含量产品焦炭产率的增加，使产品分布恶化。硫、氮平衡计算主要用于分析产物中硫、氮含量对设备、管道的腐蚀和大气排放等方面的问题。,物料平衡,2.4.1氢平衡（1）原料的氢含量：一般由分析得到，如无氢含量分析数据，有恩氏蒸馏数据的情况下，可由下列方法估算：tme中平均沸点，tf=1.8tme+32，Ftk=tme+273.15，Ktr=tk1.8，Rs比重d15.6,物料平衡,2.4.1氢平衡（1）原料的氢含量：,当tf开放式软联接,早期的VQS密闭直联存在效率偏低、弹性偏小的缺点，新近改进的VQS系统在效率和弹性方面有了很大的改善，已广泛应用于国内的大型化装置上。国外的专利商也大多采用密闭直联技术。,五、装置结构与安全、经济,（三）再生技术,催化剂再生工艺技术目标：（1）较低的再生催化剂定碳（0.050.1%，少数情况下可略大）（2）较高的烧焦强度，以减少不必要的催化剂藏量（80350）（3）催化剂的水热失活和磨损环境缓和，减少催化剂消耗（4）操作弹性、调节灵活性和抗波动干扰能力（5）节省投资，能耗较低，经济合理（6）结合污染物排放的不同特点，尽量满足环境保护的要求,五、装置结构与安全、经济,（三）再生技术,催化剂再生工艺大致分类：（1）催化剂和烧焦空气的流程不同（单段或两段，并流、错流或逆流等）；（2）流化床类型不同（湍流床、快速床或输送床等）；（3）CO的燃烧效果不同（部分燃烧或完全燃烧）；（4）其它工艺条件不同（温度、线速、氧浓度等）；（5）上述一种或几种的有机组合；,五、装置结构与安全、经济,（三）再生技术完全再生与不完全再生，具有不同的针对性和适应性。任何技术有优势，也会有局限。针对不同的原料、不同的产品方案、不同的经济着眼点，应该有不同侧重的选择方案，在侧重点与随之需要付出的代价之间进行优化权衡，正是技术路线选择的依据。以重叠式两段再生和烧焦罐+床层完全再生为代表的两种再生模式，是各有其适应性的。作为不完全再生模式，重叠式两段再生由于分段燃烧，一段富含水蒸汽，但催化剂不裸露，催化剂颗粒本体表面的温度不致过高，且在温度适当低的贫氧环境下，没有助燃剂，氧化作用没有得到强化，有利于催化剂避免金属钒的中毒和水热失活，二段适当高温、氧浓度较高，在水蒸汽分压很低的条件下，有利于烧净催化剂的积碳，恢复催化剂的活性，此种再生方式适应原料性质较差的重油催化裂化。作为完全再生模式，烧焦罐+床层再生，再生热量利用充分，主风、烟气调节简单，由于遵循烧焦罐的高温、高氧、高线速的原则，水蒸汽分压较大的情况下，适用于反应需热较大、原料性质较好的装置。,几种典型的再生工艺,常规再生并列式两段再生同轴独立两段再生重叠式两段再生烧焦罐再生烧焦罐+床层再生,*其它的还有单器两段再生、后置烧焦罐高效再生、带预混合管高效再生、高速床串联再生、管道式高效再生等多种型式。,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要指标,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,单段床层再生结构简单床层压降小烧焦强度低、藏量大再生剂定碳较高催化剂水热失活快、平衡活性较低（与催化剂烧焦流向及分布方式有关）催化剂循环推动力小取热量较大时产汽与过热不易协调不适宜于加工重质劣质原料,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,带外循环管烧焦罐高效再生再生压降小烧焦强度大、藏量较少催化剂循环推动力大催化剂水热失活快、平衡活性较低易发生稀相燃烧，CO助燃剂耗量大取热量较大时产汽与过热不易协调不适宜于加工重质劣质原料,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,并列式两段再生再生压降小催化剂水热失活少、平衡活性较高再生剂定碳低不需要CO助燃剂适宜于加工重质劣质原料结构、操作复杂增压风耗量大,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,同轴独立式两段再生催化剂水热失活少、平衡活性较高再生剂定炭低不需要CO助燃剂适宜于加工重质劣质原料结构、操作复杂增压风耗量大两再生器压差大、烟气压力能损耗大，能耗高,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,重叠式两段再生催化剂水热失活少、平衡活性较高再生剂定碳低不需要CO助燃剂反应-再生差压大，适于反再不同的压力需求产汽与过热热量平衡协调适宜于加工重质劣质原料反应器立面较高藏量偏大，再生压降稍大,五、装置结构与安全、经济,几种典型的再生工艺的主要特点,烧焦罐+床层再生再生剂定炭低稀相尾燃较少，但一般需要CO助燃剂催化剂水热失活较大、平衡活性较低藏量偏大再生差压偏大取热量较大时产汽与过热不易协调不适宜于加工重质劣质原料,五、装置结构与安全、经济,1。再生型式对原料性质的适应性不同的再生工艺对原料性质的适应性不同。一般来说常规逆流不完全再生或两段再生对高残碳、胶质沥青质、高重金属（V）的劣质原料较为合适。高生焦率的装置，基于产汽和过热的热量平衡方面考虑，一般采用不完全再生或两段再生，如采用完全再生则需要设置蒸汽过热内取热或单独的蒸汽过热炉。对追求高转化率的按汽油、液化气产品方案生产的装置，两段再生或带助燃剂的完全再生方式能更有效地发挥催化剂的活性作用。,五、装置结构与安全、经济,2。再生型式对产品分布的影响再生型式对反应的产品分布没有直接的影响关系，但再生效果与由于压力平衡决定的反应压力条件对反应的产品分布产生影响。反应压力提高0.4kg/cm2，干气和焦炭产率大致增加0.150.2w%。再生压力提高0.4kg/cm2，再生剂定碳大致降低0.020.05w%，催化剂平衡活性相应提高25个单位。基于协调优化的反应和再生两个方面的因素，反应压力近来有所提高，但不宜高于3.5kg/cm2(A)，否则会明显恶化反应行为，相应的再生压力也有所提高。好的反应再生工艺应该以较低的反应压力、较高的再生压力较大的反应再生差压，对产物分布较为有利。,五、装置结构与安全、经济,2。再生型式对产品分布的影响,图-1,图-2,图-3,五、装置结构与安全、经济,3。再生型式对装置能耗的影响评价反应再生系统能耗的最重要的基准是反应压力的统一。虽然反应压力的提高可以减少富气压缩机的功率消耗，但不应以牺牲反应产物分布这一基本前提。影响反应再生系统能耗的主要因素：反应系统至压缩机入口的压降；主风机出口至烟气轮机入口的压降；其它的因素如反应注汽量等均应统一基准。以统一的反应压力为基准，较高的再生压力，对强化再生烧焦、降低再生剂定碳有利。以统一的反应压力为基准，较高的再生压力，对于烟机回收主风机的功率大为有利，而且随着再生压力的提高而更加明显。,五、装置结构与安全、经济,3。再生型式对装置能耗的影响,五、装置结构与安全、经济,常规床层再生A烧焦罐再生B重叠两段再生C烧焦罐+床层串联再生D,3。再生型式对装置能耗的影响,五、装置结构与安全、经济,3。再生型式对装置能耗的影响,五、装置结构与安全、经济,3。再生型式对装置能耗的影响,再生器的压力源为主风机，再生烟气的压力能由烟气轮机回收。在保证再生效果、提供优化的再生剂活性的前提下，最大限度地降低再生器系统的压降，是为装置有效节能的重要手段。从该点出发，单段床层再生、烧焦罐高效再生无疑最为节能，但对原料的适应性有一定的局限。选择再生器模式，不能仅仅从能耗角度出发，需要对各方面的因素加以综合评价与衡量，优化选取。,五、装置结构与安全、经济,4。再生型式对环保的影响,贫氧再生可以有效地降低NOx和SO3的排放。同种原料情况下，使用CO助燃剂的完全再生烟气中NOx排放浓度较贫氧不完全再生高510倍。完全再生在使用硫转移剂时具有非常好的使用效果，烟气中SOx的排放可以减少70%以上，贫氧再生使用硫转移剂可降低排放3040%。根据地区环境评价要求选择适宜的再生方式。,五、装置结构与安全、经济,5。几种典型再生方式特点,五、装置结构与安全、经济,5。几种典型再生方式特点,五、装置结构与安全、经济,六、现有装置的定性分析与定量优化,（一）催化裂化工艺工程师和生产管理人员可以根据已掌握的催化裂化工艺基础理论和实际操作经验，在装置标定结果和详细的工艺计算基础上，对装置操作过程中的运行状态进行分析和总体评价，一方面在装置运转存在问题的研究和解决上寻找方法，另一方面在产物分布、产品性质、产能用能、化学品消耗等各方面寻找进一步优化的潜力。,六、现有装置的定性分析与定量优化,（二）定量优化与定性分析主要依靠技术人员的理论知识和生产经验的积累有很大的不同，定量预测与优化则需要借助催化裂化机理、半机理或经验模型这一工具来进行计算，定量找出优化的途径和操作模式，以此为帮助对现有装置的操作条件进行摸索，以寻求最优的运行条件。关于催化裂化的反应模型有文献报道和应用业绩的有很多，国内应用相对较多的是不同维数的集总动力学模型和以机理模型结合装置因数发展来的半机理模型，比较有代表性的是以Blending动力学方程为基础的半机理模型。催化裂化反应尤其是重油催化裂化反应，由于原料和产物组成繁多，反应历程复杂，多分子、复杂基团的交互作用动力学参数缺少，更主要的是催化反应本身是一门实验科学，因此，到目前为止，任何一种机理模型都很难详尽地诠释、模拟复杂的催化裂化反应，优化就更难谈及。,六、现有装置的定性分析与定量优化,（二）定量优化,半机理模型是从催化裂化反应的机理出发，通过对现有装置的标定取得机理模型修正所需的包括了原料性质、操作条件、产品分布、产品性质等多参数的一整套数据库，修正后的模型可以用于对所需优化的目标进行参数估算，为调整操作提供指导依据。以Blending动力学方程为基础修正的半机理模型的特点在于：不求计算准确，但求趋势正确。一次计算出的各项预测数据，与实际生产数据可能有较大的误差，但通过与生产数据的对比，对模型进行修正，修正后的模型用于新工况的预测