催化裂化的反应过程安全技术

1、催化裂化的反应过程安全技术裂化反应简介裂化有时又称裂解，是指有机化合物在高温隔绝空气的条件下分子发生分 解的反应过程，裂化可分为热裂化、催化裂化、加氢裂化三种类型。石油产品的 裂化主要是以重质油为原料，在加热、加压或催化作用下，使所含相对分子质量 较高的烃类断裂成相对分子质量较小的烃类（也有相对分子质量较小的烃类缩合 成相对分子质量较大的烃类）。再经分馏而得到裂化气、汽油、煤油、和残油等 产品，相对分子质量较小的烃类主要是烷烃和烯烃，相对分子质量较大的烃类主 要是芳烃。令疋77 AH o反应原理裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。烃类分子可能在

2、碳-碳键、 碳-氢键、无机原子与碳或氢原子之间的键处分裂。在工业裂化过程中，主要发 生的是前两类分裂。在中国，习惯上把从重质油生产汽油和柴油的过程称为裂化； 而把从轻质油生产小分子烯烃和芳香烃的过程称为裂解。单纯的裂化反应是吸热反应，如果在裂化反应同时又发生大量的催化加氢反 应（如加氢裂化），则为放热反应。单纯的裂化是不可逆反应。裂化反应的初次产 品还会发生二次裂化反应，另外少量原料也会在裂化的同时发生缩合反应。因此， 裂化反应属于平行顺序反应类型。化学特性工业上，烃类裂化过程是在加热，或同时有催化剂存在，或在临氢的条件下 进行，这就是石油炼制过程中常用的热裂化、催化裂化和加氢裂化。热裂化反应

3、 按自由基链反应机理进行，催化裂化反应按碳正离子链反应机理进行。此两类反 应的产品其性质和产率各不相同。烷烃化学反应方程式主要为：以（c16h34）为例：C16H34-c8H18+C8H16C8H18-c4H10+C4H8烷烃裂解的通式:务是的的产行冷却并分馏程各种产品。主要设备烷烃裂解的通式:务是的的产行冷却并分馏程各种产品。主要设备C H T C H + C Hn2 n+2m2 mp2 p+2反应需加热，裂化同干馏和钝化一样是化学变化。催化裂化设备 催化裂化用于重质油生产轻质油的工艺，催化裂化主要由三个系统组成：1、反应再生系统反应再生系统是催化裂化装置中的重要组成部分，它是生产中的关键。

4、反应过程 中生成的焦炭易沉积在催化剂的表面，从而使催化剂失去活性，沉到反应器底部不断送入再生器，在再生器内鼓入空气烧掉焦炭，使催化剂恢复活性，在返回反 应器。ms分离殍fi 丿 式分馏系统汽油汽油重柴油汽提吸收稳定 吸收稳定装置的yfiBMi 儼汽 a、要求，主要设备包括气体压缩机、吸收解吸塔、二级吸收塔、稳定塔、和汽油水 洗、碱洗等。催化裂化反应类型 催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻质化 的核心工艺 ，是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段。催化裂化原料：重质馏分油（减压馏分油、焦化馏分油）、常压重油、减渣（掺 一部分馏分油）、脱沥青油。主要控制指标：金属含

5、量和残碳值反应条件：460530C, 24atm,催化剂。产品分布及特点：气体：1020%，气体中主要是C3、C4，烯烃含量很高汽油： 产率在3060%之间，ON高，RON （辛烷值）可达90左右柴油： 产率在040%， CN较低，需调和或精制油浆：产率在 010%焦炭：产率在 5%10%， C：H=1：0.31工艺流程图：水灘rA主罠机阿炼袖浆水灘rA主罠机阿炼袖浆工艺过程分析： 新鲜原料（以馏分油为例）经换热后与回炼油混合后经加热炉余预热，由 喷嘴喷入提升管反应器底部（油浆不进加热炉直接进提升管）与高温再生催化剂 相遇，立即汽化反应，油气与雾化蒸汽及提升蒸汽一起携带催化剂沿提升管出口， 经

6、快速分离器进入沉降器，携带少量催化剂的油气与蒸汽的混合气经两极旋风分 离器，进入集气室，通过沉降器顶部出口进入馏分系统。经快速分离器分离出的催化剂，自沉降器下部进入汽提段，经旋风分离器 回收的催化剂也流入汽提段。进入汽提段的待生催化剂用水蒸气吹脱吸附的油气 经待生斜管、待生单动滑阀以切线方式进入再生器。再生催化剂经流淹流管、再 生斜管和再生单动滑阀进入提升管反应器。烧焦产生的再生烟气，经再生器稀相段进入旋风分离器。经两极旋风分离 出去携带的大部分催化剂，烟气通过集气室（或集气管）和双动滑阀排入烟囱（或 去能量回收系统）。回收的催化剂返回床层。再生烧焦所需空气由主风机供给，通过辅助燃烧室及分布板

7、（或管）进入再生器。在生产过程中催化剂会有损失，为了维持系统内的催化剂藏量，需要定期 地或经常地向系统补充新鲜催化剂。为此装置内应设两个催化剂贮罐，一个是供 加料用的新鲜催化剂贮罐，一个是供卸料用的热平衡催化剂贮罐。由沉降器顶部出来的反应物油气进入馏分塔下部，经装有挡板的脱过热段 后，油气自上而下通过分馏塔。经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油（也 可以不出重柴油）、回炼油及油浆。轻柴油和重柴油分别经汽提塔后在经换热、 冷却然后出装置。轻柴油有一部分经冷却后送至再吸收塔，作为吸收剂，然后返 回分馏塔。（在反应系统中加入水蒸汽其作用为：（1）雾化从提升管底部进入使油气雾化，分散，与催化剂充分

8、接触；（2）预提升在提升管中输送油气；（3）汽提从沉降器底部汽提段进入，使催化剂颗粒间和颗粒内的油气 汽提，减少油气损失和焦炭生成量，从而减少再生器负荷。汽提水蒸气占总水蒸 气量的大部分。（4）吹扫、松动反应器、再生器某些部位加入少量水蒸气防止催化剂 堆积、堵塞。）工艺过程及其装置主要危险性分析：1.生产工艺流程简介催化裂化是以重质油品为原料,在分子筛催化剂和一定的温度、压力下,以生 产轻质油品为目的的石油二次加工方法,是生产气体轻烯烃的新型石油炼制工艺 其工艺流程简图如图1所示。t质油器 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark22 o Current Docum

9、ent X忌養置I Wt质油器亠I汽隔警舞系统I*穗佥曾號系 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document _J嶷油.材油罐医LI图1 催化裂解工艺流程简图工艺过程及介质危险性分析催化裂解工艺是重质油轻质化的石油二次加工炼制新工艺 ,反应深度很 深,反应条件苛刻，咼温咼压，反应温度最咼达到750C左右，原料重质蜡油易燃易爆, 所以温度失控是工艺过程中重要的危险因素之一。反应中进料的速度控制如果太快或太慢 ,也会发生反应速度的失控导致 过热或空炉加热而发生火灾爆炸事故;原料的泄漏而引起外部火灾和污染。工艺过程中主要危险介质有:咼温工艺条件下加工的干气、液化气

10、及压缩 富气等易燃易爆气体组分及汽油组分,咼温易自燃的油浆等重油组分,中间产品及 主要产品丙烯和汽油柴油都是易燃易爆物质,易造成人体烫伤的油品蒸汽和加热 炉燃料中的瓦斯等易燃易爆介质,这些物质在超温超压的条件下容易发生火灾爆 炸事故。含硫化氢的酸性气体和碱液的危害。双脱胺液脱除干气、液化气中硫化 氢之后,经再生后循环使用,这样从再生塔顶出来的酸性水、酸性气中就带有大量 的硫化氢。酸性气体有很强的腐蚀和烧伤作用,硫化氢对人体有很大危害,若容器、 管线、阀门泄漏,超过允许浓度范围,都将发生人体中毒事故;双脱系统中的碱泵容 易泄漏碱液,易灼伤人体。防止催化剂的失效和中毒,严格工艺路线和工艺参数的控制

11、;咼温催化剂 容易从滑阀中泄漏和喷射造成人员烫伤 ,所以应控制温度,使床层温度均匀,避免 局部过热,同时还必须加强对滑阀的定期检测和校验,确保在承压范围之内。装置主要危险性分析反应器和再生器。反应器、再生器是裂解装置关键设备,其内装有价格昂 贵的CRP - 1裂解催化剂，充满易燃、易爆、高温、高压的烃类及油气体。若再生 器床层稀密相严重超温 ,处理不当或不及时,将会损坏催化剂和设备 ,若因操作失 误,将导致催化剂倒流,大量空气进入反应器甚至造成爆炸火灾事故。加热炉和辅助燃烧室及瓦斯发生器。加热炉、辅助燃烧室是装置重要的 设备。加热炉炉膛温控2800C,操作温度在300C400C之间，炉管由于长

12、期受高 温作用,腐蚀冲刷、局部过热、过高的油气线速,极易导致炉管减薄穿孔,引起火灾 或爆炸。如因事故熄火,瓦斯在烟道中聚集极易发生爆炸事故。在开工点炉过程 中,如操作程序错误或处理不当也易发生爆炸事故。加热炉火源也是装置唯一明 火点,如某一部位大量油气泄漏,扩散至炉区将发生恶性爆炸事故。严格控制瓦斯 发生器的出气速度,保证进入炉膛的瓦斯浓度。各种塔器。脱硫和脱硫醇塔中少量的H2 S和C02等酸性介质，易污染环境 和腐蚀设备,同时硫对设备的腐蚀性最强,须进行脱除;液化气、汽油脱硫醇抽提塔 为填料塔，采用高效FG格栅填料，控制回流比，使塔内流体分布均匀;乙烷、丙烷和 丙烯塔内都是易燃易爆气体,温度

13、失控和密封失效会带来严重火灾爆炸后果;吸收 器和稳定器设备中主要控制液化气的泄漏和压缩机的富气压力。裂解余热锅炉。裂解余热锅炉是利用裂解再生器产生的高温混合烟气 ， 依次经过过热器一蒸发器一省煤器一烟囱,它主要是利用高温烟气(620 C 680 C)与各受热面管内介质进行对流换热，使水蒸汽汽化最终在过热段生成 415C、3. 82 MPa高温高压的过热蒸汽。加强对余锅设备维护保养使其正常运行 操作，严防超温、超压、满水、缺水等事故发生。气分装置。气分装置是以液化气为原料，最高操作压力为3. 2 MPa,生产以 丙烯为目的产品的装置，容器、冷换设备、机泵、阀门、管线损坏都将造成大量 气体泄漏，如遇火星或明火就会发生燃烧和爆炸。选取反应再生系统作为研究的操作单元，根据两类危险源的定义，将反应 再生系统划分为第一类危险源。原因：反应再生系统中的动力来源主要是加热炉(明火)、辅助燃烧室、以高温的烃类及油气体为能量载体。此操作单元中存在