催化裂化讲稿新版

1、 Catalytic Cracking Catalytic Crackingunit 1 1 装置概况装置概况2 2 生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素3 3 工艺流程工艺流程4 4 产品说明及物料平衡产品说明及物料平衡Catalytic Crackingunit 原油经过一次加工（蒸馏）所能得到的轻质油品只占原油的原油经过一次加工（蒸馏）所能得到的轻质油品只占原油的1040，如果不经过二次加工重质馏分油和残渣油只能作为，如果不经过二次加工重质馏分油和残渣油只能作为润滑油原料或重质燃料油润滑油原料或重质燃料油催化裂化所产汽油一般占其加工量的催化裂化所产汽油一般占其加工量的4050，且

2、汽油辛烷值，且汽油辛烷值高（高（RON法达法达85以上），安定性好，以上），安定性好，从经济效益而言，炼油企业从经济效益而言，炼油企业中一半以上的效益是靠催化裂化取得的中一半以上的效益是靠催化裂化取得的 12.3 1.胜利炼油厂第一催化裂化装置胜利炼油厂第一催化裂化装置 1. 1977年为解决二次加工能力不足，改为反年为解决二次加工能力不足，改为反-再系再系统高压操作（统高压操作（0.08MPa提至提至0.15MPa），年加工能力），年加工能力提高到提高到150万吨。万吨。.1990年年10月，为增加汽油收率，降低催化剂单耗，月，为增加汽油收率，降低催化剂单耗，提高对原料的适应能力，装置又改为

3、提升管提高对原料的适应能力，装置又改为提升管-外带循环管外带循环管烧焦罐型完全再生的工艺，设计年加工能力为烧焦罐型完全再生的工艺，设计年加工能力为140万吨。万吨。 1996年为回收烟气中的能量，保护环境，在联合年为回收烟气中的能量，保护环境，在联合国绿色和平组织的援助下，增上了一套烟气能量回收国绿色和平组织的援助下，增上了一套烟气能量回收装置装置2001年实现了以微处理器为基础的分散控制系统，即年实现了以微处理器为基础的分散控制系统，即DCS控制，使装置控制技术又上了一个台阶控制，使装置控制技术又上了一个台阶 装置概况装置概况（两种不同的控制模式）（两种不同的控制模式） 2.2.生产原理及主

4、要影响因素生产原理及主要影响因素12345 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.1 基本概念基本概念 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.1 基本概念基本概念Text in here 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 催化裂化原料催化裂化原料 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 催化裂化原料催化裂化原料 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 催化裂化原料催化裂化原料焦炭产率高焦炭产率高 催化剂污染严重催化剂污染严重产品含硫含氮量高产品含硫含氮量高 再生器烧焦负荷增大、反再系统热量过剩

5、。如再生器烧焦负荷增大、反再系统热量过剩。如何减少生焦量，提高再生器的烧焦效率以及取出何减少生焦量，提高再生器的烧焦效率以及取出剩余热量是渣油催化裂化的技术关键之一剩余热量是渣油催化裂化的技术关键之一 控制重金属对催化剂的污染和提高催化剂的抗控制重金属对催化剂的污染和提高催化剂的抗重金属污染能力是渣油催化裂化的又一技术关键重金属污染能力是渣油催化裂化的又一技术关键 影响油品的质量影响油品的质量 渣油催化裂化在工渣油催化裂化在工艺上与馏分油催化裂艺上与馏分油催化裂化相似，主要采用改化相似，主要采用改进的催化剂，并在工进的催化剂，并在工艺条件上作一些改进。艺条件上作一些改进。代表性的有代表性的有H

6、OCHOC和和RCCRCC过程等。国内也开发过程等。国内也开发了适合渣油裂化的催了适合渣油裂化的催化剂，如化剂，如CRC-1CRC-1、RHZ-RHZ-300300、超稳、超稳Y Y型等沸石型等沸石催化剂。催化剂。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 反应条件反应条件原料油在原料油在500左右、左右、24atm及与裂化催化剂及与裂化催化剂接触的条件下，经裂化反应生成气体、汽油、柴接触的条件下，经裂化反应生成气体、汽油、柴油、重质油及焦炭。油、重质油及焦炭。反应产物的产率与原料性质、反应条件及催化反应产物的产率与原料性质、反应条件及催化剂性能有密切的关系剂性能有密切的关系

7、主要目的是生产高辛烷值汽油；在大量生产汽主要目的是生产高辛烷值汽油；在大量生产汽油的同时，提高柴油产率油的同时，提高柴油产率 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 反应条件反应条件气体产率约气体产率约10102020，主要是，主要是C C3 3、C C4 4汽油产率约汽油产率约30306060，其，其RONRON约约80809090，安定，安定性也较好性也较好柴油产率约柴油产率约0 04040，其十六烷值较直馏柴油低，其十六烷值较直馏柴油低，安定性也较差，安定性也较差焦炭产率约焦炭产率约5 57 7，掺渣时的焦炭产率更高，掺渣时的焦炭产率更高可达可达8 81010 2.2

8、.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.2 反应条件反应条件 胜炼胜炼140140万万t/at/a催化裂化装置是在催化裂化装置是在480 -520，0.27-0.29MPa的反应条件下，与分子筛催化剂充的反应条件下，与分子筛催化剂充分接触，经过以裂化反应为主的一系列反应，转化分接触，经过以裂化反应为主的一系列反应，转化为干气、液化气、汽油、柴油、油浆等产品。为干气、液化气、汽油、柴油、油浆等产品。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.3 生产原理生产原理烷烃烷烃：主要发生分解反应分解成较小分子的烷烃和烯烃。多从中：主要发生分解反应分解成较小分子的烷烃和烯烃。多从中

9、间的间的CC键处断裂，分子越大越易断裂键处断裂，分子越大越易断裂 烯烃烯烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃：主要反应也是分解反应，同时还有异构化，：主要反应也是分解反应，同时还有异构化，氢转移氢转移和芳构和芳构化反应化反应 ：主要反应有分解、脱氢和异构化：主要反应有分解、脱氢和异构化：芳环十分稳定，但芳环上的烷基侧链很容易断裂生成较小：芳环十分稳定，但芳环上的烷基侧链很容易断裂生成较小分子的烯烃；多环芳烃主要发生缩合反应。分子的烯烃；多环芳烃主要发生缩合反应。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.3 生产原理生产原理主要化学反应主要化学反应1、裂化反应、裂化反应2、氢转移反应、氢转

10、移反应3、异构化反应、异构化反应4、芳构化反应、芳构化反应5、生焦反应、生焦反应 烯烃叠合烯烃叠合 芳烃缩合芳烃缩合 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.3 生产原理生产原理几点说明：几点说明：裂化反应裂化反应最主要、最重要的反应，对整个反应的热力学最主要、最重要的反应，对整个反应的热力学和动力学起决定作用和动力学起决定作用氢转移反应氢转移反应特征反应，反应速度不快，较低温有利。氢转移特征反应，反应速度不快，较低温有利。氢转移反应的结果是有一部分烯烃饱和，这是反应的结果是有一部分烯烃饱和，这是FCC产品产品饱和度较高的根本原因！饱和度较高的根本原因！芳构化反应芳构化反应反应

11、能力较弱，汽油反应能力较弱，汽油 ON 提高主要靠裂化和异构化提高主要靠裂化和异构化反应反应 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.4 催化裂化催化剂催化裂化催化剂 Catalytic Cracking Catalyst 催化剂：能够改变化学反应速度而本身不发生化学反应的物质催化剂：能够改变化学反应速度而本身不发生化学反应的物质 催化剂能有选择性地促进某些反应催化剂能有选择性地促进某些反应催化剂不仅对装置的生产能力、产品产率及质量好坏、经济效益催化剂不仅对装置的生产能力、产品产率及质量好坏、经济效益起主要影响，而且对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重起主要影响，而且对操作

12、条件、工艺过程和设备型式的选择有重要影响。要影响。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.4 催化裂化催化剂催化裂化催化剂 裂化催化剂的种类无定型硅酸铝无定型硅酸铝 40年代年代 60年代年代晶体硅铝酸盐晶体硅铝酸盐 - 分子筛分子筛 Zeolites 60年代年代 至今至今裂化催化剂分两大类：裂化催化剂分两大类：裂化裂化cat.的组成：的组成： 活性组分活性组分 Y型、择形分子筛型、择形分子筛 载体载体 全合成硅酸铝全合成硅酸铝 粘结剂粘结剂 硅、铝溶胶硅、铝溶胶 超笼超笼 “八面沸石八面沸石笼笼”，它是催化反，它是催化反应进行的主要场所。应进行的主要场所。进入八面沸石笼的

13、进入八面沸石笼的主要通道是由十二主要通道是由十二元环组成，其平均元环组成，其平均直径为直径为0.80.80.9nm0.9nm。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素2.4 催化裂化催化剂催化裂化催化剂 主要使用性能主要使用性能： 活性活性 activity 催化剂促进化学反应的能力催化剂促进化学反应的能力 稳定性稳定性 stability 催化剂在使用中保持其活性的能力催化剂在使用中保持其活性的能力 选择性选择性 selectivity 催化剂增加目的产品、减少副产品的选择反应能力催化剂增加目的产品、减少副产品的选择反应能力 筛分组成筛分组成 screen compositio

14、n 不同粒径不同粒径cat.在催化剂中所占比例在催化剂中所占比例 机械强度机械强度 mechanical strength 反映催化剂的抗磨能力反映催化剂的抗磨能力 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素裂化催化剂助剂promoter 辛烷值助剂：辛烷值助剂：其作用是提高裂化汽油的辛烷值。它的主要活性组其作用是提高裂化汽油的辛烷值。它的主要活性组分是一种中孔择形分子筛，最常用的是分是一种中孔择形分子筛，最常用的是ZSM-5ZSM-5。一般汽油。一般汽油MONMON提高提高1.51.52 2单位，单位，RONRON提高提高2 23 3单位。单位。金属钝化剂：金属钝化剂：其作用是使催

15、化剂上的有害金属减活，以减少其毒其作用是使催化剂上的有害金属减活，以减少其毒害作用害作用 COCO助燃剂：助燃剂：其作用是促进其作用是促进COCO氧化成氧化成COCO2 2，以减少污染，同时回收大量，以减少污染，同时回收大量热量，可使再生温度提高，从而提高了烧焦速率并使再生剂的含碳量热量，可使再生温度提高，从而提高了烧焦速率并使再生剂的含碳量降低，提高了再生剂的活性和选择性，有利于提高轻质油收率，降低降低，提高了再生剂的活性和选择性，有利于提高轻质油收率，降低催化剂循环量。催化剂循环量。 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素裂化催化剂的失活与再生Deactivation and

16、 regeneration of cracking catalyst1 1主要有三个方面：主要有三个方面： 高温水热失活高温水热失活 即即“老化老化” aging aging 破坏结构破坏结构 为永久性失活，关键提高为永久性失活，关键提高cat.cat.稳定性稳定性 反应结焦失活反应结焦失活 与原料性质与原料性质、工艺条件有关、工艺条件有关 为暂时失活，可再生恢复为暂时失活，可再生恢复 金属毒物中毒失活金属毒物中毒失活 与原料性质有关与原料性质有关 为永久性失活，设法改善原料质量为永久性失活，设法改善原料质量, ,提高提高cat.cat.制备水平制备水平800 ，水蒸气、，水蒸气、48h 2.

17、2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素裂化催化剂的再生 Regeneration再生的目的再生的目的 再生在再生在FCCFCC反应中起着至关重要的作用。反应中起着至关重要的作用。主要表现在：主要表现在：恢复催化剂活性、为反应提供恢复催化剂活性、为反应提供热量，满足热量，满足FCCFCC反应的需要反应的需要 即再生过程是为反应系统提供温度合即再生过程是为反应系统提供温度合适、数量足够、含碳量低的催化剂适、数量足够、含碳量低的催化剂 2.2.生产原理及主要影响因素生产原理及主要影响因素影响再生反应的主要因素 再生温度再生温度: : 温度高，烧焦速率快温度高，烧焦速率快 再生压力再生压力:

18、 : 主要指氧分压的影响主要指氧分压的影响 催化剂的含碳量催化剂的含碳量: : 烧焦速率与催化剂上的焦炭含量成正比烧焦速率与催化剂上的焦炭含量成正比 催化裂化装置工艺流程催化裂化装置工艺流程分馏系统分馏系统.反应再生系统反应再生系统催化裂化装置一般由三或四个部分组成催化裂化装置一般由三或四个部分组成吸收稳定系统吸收稳定系统再生烟气的能量回收系统再生烟气的能量回收系统（处理量较大（处理量较大、反应压力较高的装置）、反应压力较高的装置） 催化裂化装置工艺流程（工艺特点）催化裂化装置工艺流程（工艺特点） 产品质量好。催化裂化所得汽油辛烷值高，达到产品质量好。催化裂化所得汽油辛烷值高，达到85以上（研

19、以上（研究法）（直馏汽油仅究法）（直馏汽油仅40左右），且安定性好，轻质油收率高左右），且安定性好，轻质油收率高，可达，可达75以上。以上。 可提供大量化工原料。裂化气体中的可提供大量化工原料。裂化气体中的C3、C4组份占组份占80以以上，上，C3中丙烯又占中丙烯又占70，C4中各种丁烯占中各种丁烯占55左右，这些左右，这些都是优良的石油化工原料，还能提供大量液化气供民用。裂都是优良的石油化工原料，还能提供大量液化气供民用。裂化柴油中含有大量的重质芳烃（含化柴油中含有大量的重质芳烃（含40-50），经抽提后，），经抽提后，可改善柴油的十六烷值，同时成为宝贵的化工原料。可改善柴油的十六烷值，同时

20、成为宝贵的化工原料。 催化裂化装置工艺流程（流程总图）催化裂化装置工艺流程（流程总图） 催化裂化装置工艺流程（流程总图）催化裂化装置工艺流程（流程总图） 催化裂化装置工艺流程（催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）反应再生系统是催反应再生系统是催化裂化装置的核心化裂化装置的核心部分，不同类型的部分，不同类型的催化裂化装置，其催化裂化装置，其主要区别就在于它主要区别就在于它们反应再生部分的们反应再生部分的型式不同。型式不同。 新鲜原料与回炼油混合新鲜原料与回炼油混合后从喷嘴进入提升管底后从喷嘴进入提升管底部，与从再生斜管来的部，与从再生斜管来的700 左右的再生催化左右的再生催化剂混合后立即汽化并

21、发剂混合后立即汽化并发生化学反应。随着原料生化学反应。随着原料裂解，上升速度加快，裂解，上升速度加快，到提升管顶约到提升管顶约3-5s 。 油汽经提升管出口的两油汽经提升管出口的两组粗旋风快速分离器后组粗旋风快速分离器后，进入沉降器中的四组，进入沉降器中的四组单级旋分器，进一步将单级旋分器，进一步将油汽中的催化剂分离出油汽中的催化剂分离出去。反应后的油汽离开去。反应后的油汽离开沉降器去分馏塔，分离沉降器去分馏塔，分离出来的催化剂下降到汽出来的催化剂下降到汽提段。提段。 分离出来的催化剂在汽提分离出来的催化剂在汽提段用蒸汽汽提掉附在催化剂段用蒸汽汽提掉附在催化剂上的油汽，然后经待生斜管上的油汽，

22、然后经待生斜管进入烧焦罐与主风混合，在进入烧焦罐与主风混合，在600 - 700 的条件下烧的条件下烧焦。再生后的催化剂分两路焦。再生后的催化剂分两路：一路经再生斜管去提升管：一路经再生斜管去提升管反应器，一路经循环斜管返反应器，一路经循环斜管返回烧焦罐。再生烟气一部分回烧焦罐。再生烟气一部分去烟机发电，一部分去余热去烟机发电，一部分去余热炉。炉。 催化裂化装置工艺流程（催化裂化装置工艺流程（反应再生系统） 催化裂化装置工艺流程（催化裂化装置工艺流程（反应再生系统） 催化裂化装置工艺流程（分馏系统）催化裂化装置工艺流程（分馏系统）u分馏系统的作用：分馏系统的分馏系统的作用：分馏系统的任务任务主

23、要是主要是把反应器（沉降器）顶的气态产物，按沸把反应器（沉降器）顶的气态产物，按沸点范围分割成富气、汽油、轻柴油、重柴点范围分割成富气、汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆等馏分。油、回炼油和油浆等馏分。u原理：原理：采用采用精馏操作精馏操作原理，但催化分馏塔原理，但催化分馏塔有其独特的工艺特点有其独特的工艺特点(与常压塔比较与常压塔比较) 460480含含cat.粉尘粉尘 分分 馏馏 系系 统统人字型塔板人字型塔板去吸收去吸收-稳定稳定系统系统 催化裂化装置工艺流程（分馏系统）催化裂化装置工艺流程（分馏系统） 由反应一再生系统来的由反应一再生系统来的高温油气进入催化分馏塔高温油气进入催化分馏塔

24、下部，经装有挡板的脱过下部，经装有挡板的脱过热段脱过热后进入分馏段热段脱过热后进入分馏段，经分馏后得到富气、粗，经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油回汽油、轻柴油、重柴油回炼油和油浆（塔底抽出的炼油和油浆（塔底抽出的带有催化剂细粉的渣油）带有催化剂细粉的渣油）。 富气和粗汽油去吸收稳定富气和粗汽油去吸收稳定系统；轻、重柴油经汽提系统；轻、重柴油经汽提、换热或冷却后出装置，、换热或冷却后出装置，回炼油返回反应再生系回炼油返回反应再生系统进行回炼；油浆的一部统进行回炼；油浆的一部分送反应再生系统回炼分送反应再生系统回炼，另一部分经换热后循环，另一部分经换热后循环回分馏塔（也可以将其中回分馏塔（

25、也可以将其中一部分冷却后送出装置）一部分冷却后送出装置） 分馏系统的进料是过热分馏系统的进料是过热气体，并带有催化剂细粉气体，并带有催化剂细粉，所以进料口在塔的底部，所以进料口在塔的底部，塔下端用油浆循环以冲，塔下端用油浆循环以冲洗挡板和防止催化剂在塔洗挡板和防止催化剂在塔底沉积，并通过油浆与原底沉积，并通过油浆与原料换热取走过剩热量。料换热取走过剩热量。 由于全塔剩余热量大，由于全塔剩余热量大，为保证全塔汽液负荷相差为保证全塔汽液负荷相差不过于悬殊，并回收高温不过于悬殊，并回收高温位热量，除塔底设置油浆位热量，除塔底设置油浆循环取热外，还设置中段循环取热外，还设置中段回流取热。回流取热。 塔

26、顶气态产品量大，为塔顶气态产品量大，为减少塔顶冷凝器负荷，塔减少塔顶冷凝器负荷，塔顶也采用循环回流取热代顶也采用循环回流取热代替冷回流，以减少冷凝冷替冷回流，以减少冷凝冷却的总面积。却的总面积。 催化裂化装置工艺流程（催化裂化装置工艺流程（分馏系统） 催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统） Absorbing-stabilizing systemAbsorbing-stabilizing system主要作用主要作用: 利用吸收和精馏原理利用吸收和精馏原理，将富气、粗汽油分离成干，将富气、粗汽油分离成干气、气、LPG和蒸汽压合格的稳定汽油和蒸汽压合格的稳定汽油

27、 催化装置的反再系统若能多产，但催化装置的反再系统若能多产，但多产能否多收多产能否多收? 将取决于分馏和吸收稳定系统的操作水平将取决于分馏和吸收稳定系统的操作水平 ! 催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统） Absorbing-stabilizing systemAbsorbing-stabilizing system主要目的主要目的: 吸收稳定系统目的在于，利用吸收和精馏方吸收稳定系统目的在于，利用吸收和精馏方法将来自分馏部分的催化富气中以下组分与法将来自分馏部分的催化富气中以下组分与以上组分分离为干气（、）和液化气（以上组分分离为干气（、）和液化气（、），

28、以便分别利用。同时将混入粗汽油、），以便分别利用。同时将混入粗汽油中的少量气体烃分出，得到稳定汽油，以降低汽油中的少量气体烃分出，得到稳定汽油，以降低汽油的蒸汽压，保证符合商品规格。的蒸汽压，保证符合商品规格。 催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统） Absorbing-stabilizing systemAbsorbing-stabilizing system 催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统） Absorbing-stabilizing systemAbsorbing-stabilizing system 吸收、脱吸过

29、程要求同吸收、脱吸过程要求同时达到两个目的：、通时达到两个目的：、通过吸收塔尽可能将过吸收塔尽可能将C3、C4组份吸收下来；、通组份吸收下来；、通过解吸塔尽量将过解吸塔尽量将C2组份解组份解吸出去。吸出去。吸收剂一般是分馏部分吸收剂一般是分馏部分的石脑油，并根据吸收率的石脑油，并根据吸收率的要求以稳定汽油作为补的要求以稳定汽油作为补充吸收剂。充吸收剂。 催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统） Absorbing-stabilizing systemAbsorbing-stabilizing system 由分馏系统油气分离器由分馏系统油气分离器出来的富气经气体压缩机出来的富气经气体压缩机升压后，冷却并分出凝缩升压后，冷却并分出凝缩油，压缩富气进入吸收塔油，压缩富气进入吸收塔底部，粗汽油和稳定汽油底部，粗汽油和稳定汽油作为吸收剂由塔顶进入，作为吸收剂由塔顶进入，吸收、及部分吸收、及部分的富吸收油