催化裂化的装置简介及工艺流程

1、催化裂化的装置简介及工艺流程之樊仲川亿创作时间：二O二一年七月二十九日概述催化裂化技术的成长密切依赖于催化剂的成长.有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；份子筛催化剂的出现，才成长了提升管催化裂化.选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产 率、产品质量以及经济效益具有重大影响.催化裂化装置通常由三大部分组成 ，即反响/再生系统、分储系 统和吸收稳定系统.其中反响-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,）反响-再生系统新鲜原料（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

2、 响器下部，油浆不经加热直接进入提升管，与来自再生器的低温（约 650C 700C）催化剂接触并立即汽化 ，油气与雾化蒸汽及预提升蒸 汽一起携带着催化剂以 7米/秒8米/秒的高线速通过提升管，经快 速别离器别离后，大部分催化剂被分出落入沉降器下部，油气携带少量催化剂经两级旋风别离器分出夹带的催化剂后进入分储系统.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概略上的少量油气.待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器 ，与来自再生器底部的空气（由主风机提供）接触形成流化床层，进行再生反响，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

3、650C -680C）,再生器维持 0.15MPa0.25MPa俵）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流管，再生斜管 及再生单动滑阀前往提升管反响器循环使用.烧焦产生的再生烟气，经再生器稀相段进入旋风别离器，经两级旋风别离器分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀 排入烟囱.再生烟气温度很高并且含有约5%10%COl了利用其热量,很多装置设有 CO锅炉，利用再生烟气产生水蒸汽.对于操纵压 力较高的装置，常设有烟气能量回收系统，利用再生烟气的热能和 压力作功，驱动主风机以节约电能.（二）分储系统分储系统的作用是将反响/再生系统的产品进行别离，得到部 分产品

4、和半成品.由反响/再生系统来的低温油气进入催化分储塔下部，经装有挡板的脱过热段脱热后进入分储段，经分储后得到富气、粗汽油、 轻柴油、重柴油、回炼油和油浆.富气和粗汽油去吸收稳定系统；轻、重柴油经汽提、换热或冷却后出装置，回炼油前往反响-再生系统进行回炼.油浆的一部分送反响再生系统回炼，另一部分经换热后循环回分储塔.为了取走分储塔的过剩热量以使塔内气、液 相负荷散布均匀，在塔的不合位置辨别设有 4个循环回流：顶循环 回流，一中段回流、二中段回流和油浆循环回流.催化裂化分储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，因此必须先把油气冷却到饱和状态并洗

5、下夹带的粉尘以便进行分储和避免堵塞塔盘.因此由塔底抽出的油浆经冷却后前往人字形挡板的上方与由塔底上来的油气逆流接触，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）吸收-稳定系统从分储塔顶油气别离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.吸收-稳定系统的作用就是利 用吸收和精储的办法将富气和粗汽油别离成干气（ C2）、液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油.装置简介（一）装置成长及其类型1 .装置成长催化裂化工艺产生于 20世纪40年代，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年代初由ESSO公司（美国）推出了 IV型流出催

6、化装 置，使用微球催化剂（平均粒径为6070tan）,从而使催化裂化工艺 得到极大成长.1958年我国第一套移动床催化裂化装置在兰州炼油厂投 产.1965年我国自己设计制造施工的IV型催化装置在抚顺石油二厂 投产.经过近40年的成长，催化裂化已成为炼油厂最重要的加工装 置.截止1999年底，我国催化裂化加工能力达 8809.5 x 104t / a,占 一次原油加工能力的 33. 5% ,是加工比例最高的一种装置，装置规 模由（3460）xi04t/ a成长到国内最大 300X 104t/ a,国外为 675X 104t/ a.随着催化剂和催化裂化工艺的成长，具加工原料由重质化、劣质化成长至目

7、前全减压渣油催化裂化.按照目的产品的不合，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，为了适应以上的成长，相应推出了二段再生、富氧再生等工艺，从而使催化裂化装置向着工艺技术先进、经济效益更好的标的目的成长.2 .装置的主要类型催化裂化装置的核心部分为反响一再生单元 .反响部分有床层 反响和提升管反响两种，随着催化剂的成长，目前提升管反响已取 代了床层反响.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106级）.从反响与再生设备 的平面安插来讲又可分为凹凸并列式和同轴式 ，典型的反响一再生

8、单元见图24、图25、图26、图27，其特点见表211.（二）装置单元组成与工艺流程1 .组成单元催化裂化装置的基本组成单元为：反响一再生单元，能量回收单元，分储单元，吸收稳定单元.作为扩充部分有：干气、液化气脱 硫单元，汽油、液化气脱硫醇单元等.各单元作用介绍如下.(1)反响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响后进入沉降器(反响器),油气与催化剂经旋风别离器与催化剂别离，反响生成的气体、汽油、液化气、柴油等储分与未反响的组分一起离开沉降器进入分储单元.反响后的附有焦炭的待生催化剂进入再生器用空气烧焦，催化剂恢复生性后再进入提升管介入反响，形成循环，再生器顶部烟气进入能量回收

9、单元.(2)三机单元所谓三机系指主风机、气压机和增压机.如果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化装置的心脏 ，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，恢复生性以包管催化反响的继续进行 .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，以坚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吸收稳定单元，同时通过调节气压机转数也可达到控制沉降器顶部压力的目 的，这是包管反响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

10、低装置能耗，目前现有的重油催 化裂化装置有无此回收系统，其能耗可相差1/3左右.(4)分储单元沉降器出来的反响油气经换热后进入分储塔，按照各物料的沸点差，从上至下别离为富气（至气压机）、粗汽油、柴油、回炼油和 油浆.该单元的操纵对全装置的平安影响较大，一头一尾的操纵尤为重要，即分储塔顶压力、塔底液面的平稳是装置平安生产的有力 包管，包管气压机人口纵火炬和油浆出装置系统的通畅，是平安生产的必备条件.（5）吸收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，经过吸收稳定部分，联系为干气、液化气和稳定汽油.此单元是本装置甲 类危险物质最集中的地方.（6）产品精制单元包含干气、液化气脱硫和汽

11、油液化气脱硫醇单元该两部分，干气、液化气在胺液（乙醇胺、二乙醇胺、IV 一甲基二乙醇胺等 ）作用 下、吸收干气、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醐富钻或聚醐富钻作用下 将硫醇氧化为二硫化物，以达到脱除硫醇的目的.2 .工艺流程工艺原则流程见图2-8.原料油由罐区或其他装置（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 油和油浆一起进入提升管的下部，与由再生器再生斜管来的650700 C再生催化剂接触反响，然后经提升管上部进入分储塔（下部）；反响完的待生催化剂进入沉降器下部汽提段 .被汽提蒸汽除

12、去 油气的待生剂通过待生斜管进入再生器下部烧焦罐.由主风机来的空气送人烧焦罐烧焦，并同待生剂一道进入再生器继续烧焦 ，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使用烟气经一、二、三级旋分器别离出催化剂后，其温度在650700 C,压力0. 2-0 . 3MPa俵）,进人烟气轮机作功带动主风机，其 后温度为500-550 C,压力为0.01MPa俵）左右，再进入废热锅炉 产生蒸汽，发汽后的烟气（温度大约为200c左右）通过烟囱排到大 气.反响油气进入分储塔后，首先脱过热，塔底油浆（油浆中含有2妞右 催化剂）分两路，一路至反响器提升管，另一路经换热器冷却后出装 置.脱过热后油气上升，在分

13、储塔内自上而下别离出富气、粗汽油、 轻柴油、回炼油.回炼油去提升管再反响，轻柴油经换热器冷却后出 装置，富气经气压机压缩后与粗汽油共进吸收塔，吸收塔顶的贫气进入再吸收塔由轻柴油吸收其中的C4-C5,再吸收塔顶干气进入干气脱硫塔脱硫后作为产品出装置，吸收塔底富吸收油进入脱吸塔以 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 进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置，稳定塔顶液化气进入脱硫塔脱除 H,S,再进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置.（脱硫脱硫醇未画出）（三）化学反响过程1 .催化裂化反响的特点催化裂化反响是在催化剂概略上进行的，其反响过程的7个步调如下:气态原料份子从主流扩散到催化剂概略

14、；原料份子沿催化剂外向内扩散；原料份子被催化剂活性中心吸附；原料份子产生化学反响；产品份子从催化剂内概略脱附；产品份子由催化剂外向外扩散；产品份子扩散到主流中.重质原料反响生成目的产品可用下图暗示：2.催化裂化反响种类石油储分是由十分庞杂的炫类和非炫类组成，其反响过程十分庞杂，种类单一，大致分为几个类型.(1)裂化反响是主要的反响.即 * C键断裂，大份子变成小份子的反响.(2)异构化反响是重要的反响.即化合物的相对份子量不变，烧类份子结构和 空间位置变更，所以催化裂化产品中会有较多异构炫.氢转移反响是一个炫份子上的氢脱下来加到另一个烯炫份子上，使其烯炫饱和，该反响是催化裂化特有的反响.虽然氢

15、转移反响会使产品安定性变好，但是大份子的炫类反响脱氢将生成焦炭.芳构化反响烷炫、烯炫环化生成环烷炫和环烯炫,然后进一步氢转移反响生成芳煌,由于芳构化反响使汽油、柴油中芳烧较多.除以上反响外，还有甲基转移反响、叠合反响和烷基化反响等.（四）主要操纵条件及工艺技术特点1 .主要操纵条件因不合的工艺操纵条件不尽相同，表2 12列出一般一段再生催化裂化的主要操纵条件.2 .工艺技术特点（1）微球催化剂的气一固流态化催化裂化确切一点应该叫作流化催化裂化.微球催化剂 （60 70/1m粒径）在不合气相线速下呈现不合状态 ，可分为固定床 （即催化剂不动）、流化床（即催化剂只在一定的空间运动 ）和输送床 （即

16、催化剂与气相介质一同运动而离开原来的空间 ）三种.催化裂化的提升管反响是输送床，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流态化是催化裂化工艺得以成长的基础，从而使反响一再生能在不合的条件下得以实现.（2）催化裂化的化学反响最主要的反响是大份子炫类裂化为小份子炫类的化学反响，从而使原油中大于300c微分的炫类生成小份子炫类、气体、液化气、汽油、柴油等，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）催化剂及助剂1 .催化剂炫类裂化反响，应用热裂化工艺也能完成，但是有了催化剂的介入，其化学反响方法不合，所以导致二类工艺的产品性质和产品 散布都不合.目前催化裂化所

17、使用的催化剂都是份子筛微球催化剂，按照不合产品要求可制造出各类型号的催化剂.但其使用性能要求是配合的，即高活性和选择性，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.目前罕见的有重油催化裂化 催化剂、生产高辛烷值汽油催化剂、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，使重油催化剂成长十分迅速，目前国内全渣油型催化剂性能见表 213.2 .催化裂化助剂为了弥补催化剂的其他性能，近年来成长了多种起帮助作用的 助催化剂，这些助剂均以剂的方法，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

18、,提高汽 油辛烷值，钝化原料中重金属对催化剂活性毒性，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 微球辨别加入再生器内，但占总剂量很少，一般在1 % 3% ,所以每 天添加量只有 10-1000kS / d左右.CO助燃齐I为SiO2A12O3细粉上载有活性金属钳制成.辛烷值 助剂大多是含有15%-20 %ZSMb5份子筛的Si A1微球剂.而金属钝化剂为液态型含锡的化合物，将其注入原料油中，使其分化的金属镶沉积在催化剂上以钝化Ni的活性.（六）原料及产品性质1 .催化裂化原资料各类催化裂化所使用的原资料不尽相同，现将一般所使用的原资料主要性质汇总，见表214.A £-14 化*牝JR材料主性索去 ,加件1fiff1> Stilt 01 Sr ft .1S。嗝S Mi * V < io h in 1由E事可<B 博.因已出舄E，|i ni . W f f!门依 t ZMn.。t