3.2 催化裂化新工程技术.ppt

1、第3章 催化裂化,本章主要内容,催化裂化发展方向 催化裂化工艺技术 催化裂化工程技术,催化裂化工程技术,终止剂技术 防结焦技术 新型喷嘴技术 气固快分技术,一、终止剂技术,如何减少中间产物的二次反应？,转化率及产物产率沿提升管反应器高度分布,Coke,Cracked Gas,Diesel,Gasoline,Conversion,Yield, wt %,Riser Height, m,胜利油田化工总厂60万吨重催终止剂位置的确定,Day,实际应用效果,二、防结焦技术,RFCCU结焦部位 提升管喷嘴处 沉降器 大油气管线水平段 分馏塔底循环系统 危害 因结焦造成的非正常停工次数几乎占总次数的2/3

2、 随掺渣率提高， RFCCU设备结焦日趋严重,最严重，危害最大,生产装置的结焦图片,喷嘴处,沉降器内壁,大油气管线,集气室,粗旋外壁,升气管外壁,结焦因素分析,原料性质 原料性质差、残炭高是沉降器结焦的内在因素 催化剂生焦中心 沉降器温度重组分冷凝 停留时间 理想状态的平均值、流动缓区停留时间长 流场分布存在流动缓区和死区 油气分压也影响重组分的冷凝,防结焦措施,安装油浆过滤器 在沉降器顶部加防焦蒸汽环管 采用相关设备 增加防焦蒸汽量 使用阻垢剂,效果有限,结焦原因分析,结焦的内因易结焦组分的存在 反应油气：气相裂化气、汽油、柴油、回炼油、油浆 液相油浆 ？ 结焦的外因结焦环境 沉降器：温度分

3、布、流场分布,油浆的结焦性能研究,油浆及其SARA组分失重速率曲线,油浆SARA组分在沉降器结焦中所占比重分析,结焦的原因,沉降器结焦的根本原因 极少量的吸附在待生剂上的油浆重组分在汽提段被汽提出来后，以液滴形式进入沉降器，弥漫在整个沉降器空间。在沉降器内的流动过程中，有95%以上被固体壁面捕获，继而发生沉降器的结焦,Key reasons for coking in disengager,Key reasons for coking in disengager,Content of C 70%,Coke on the top of disengager,防焦措施,防焦技术路线 将极少量的吸附

4、在待生剂上的，而在汽提段被汽提出来后就以液滴形式进入沉降器的油浆重组分转化掉，从根本上消除沉降器的结焦,化学汽提法,转化条件 合适的温度、时间和催化剂 转化方式 沉降器内 汽提段 发生化学反应 提出了“化学汽提器”概念，并申请了国家发明专利 “一种重油催化裂化沉降器抑制结焦的方法 ” （专利号：ZL 200310121301.1）,三、新型喷嘴技术,第三代雾化进料喷嘴 从九十年代中期 Mobil & Kellog公司的Atomax喷嘴 UOP公司的Optimix 喷嘴 这些喷嘴的雾化SMD粒径在50-60 m 它们能使装置的轻油产率有较为明显的提高，经济效益显著 石油大学自1997年在中国石油

5、总公司立项，进行催化裂化新型高效雾化进料喷嘴的开发,雾化技术及原理,液体雾化是指在外加能量作用下，液体在气体环境中变成液雾或小液滴的过程 单相流雾化：雾化能量来源于液体本身的压力能 压力雾化喷嘴、压力旋转雾化喷嘴 两相流雾化 低压鼓风雾化：利用大量而低速的气体来实现雾化 气体辅助雾化：利用少量而高速的气体来实现雾化 气泡雾化：在混合腔压力下，气体以气泡的形式存在于液体之中，经喷口喷出时压力突然降低，气泡突然膨胀，使液体得到雾化,雾化技术及原理,其它能量来源的雾化 机械旋转雾化 静电雾化 超声波雾化,催化裂化工艺对雾化喷嘴的要求,能够将原料油良好的雾化 具有较细的平均液滴粒径，较窄的粒径分布，大

6、液滴极少 使原料油能够迅速气化，使裂化反应在气相进行，以改善产品的选择性 产生良好的喷雾射流 呈扁平扇形，对提升管截面有较好的覆盖，使催化剂与油雾充分接触 要有一定的穿透力，但又不能射到对面的提升管管壁，以避免结焦 不应太厚，避免使催化剂颗粒在油雾中经过太长的距离 油与雾化蒸汽应平稳地均匀混合，油雾应平稳地喷入提升管，而不应产生节涌和振动,新型进料喷嘴,催化裂化过程 由于处理量大且原料油粘度较大，使用的均为两相流雾化喷嘴 两相流雾化喷嘴 气体辅助雾化能有效利用高速气体的能量，因而具有雾化效果好，单喷嘴可以有较大处理量，是一种非常有潜力的喷嘴形式,新型进料喷嘴,内混式气体辅助雾化：气体和液体在离

7、开喷嘴之前首先在喷嘴的内部进行混合，然后经过喷口喷出 外混式气体辅助雾化：高速运动的气流在喷嘴的出口处或出口处之外与液体相接触并产生作用 气泡雾化：气泡雾化是利用气体在液相中产生气泡，气泡在喷口爆破将液滴再次破碎 新型喷嘴采用的雾化原理：新型喷嘴的工作过程基于内混式雾化原理和气泡雾化原理,新型进料喷嘴结构,气体和液体首先在喷嘴的内部混合腔进行有效地混合，数百个蒸汽微射流将原料油破碎，蒸汽以气泡的形式存在，然后经过喷口喷出，经过射流剪切和气泡膨胀，达到将液体雾化的目的,雾化装置及效果,喷嘴试验照片，25吨/时,雾化喷嘴试验装置,雾化SMD粒径50 m,雾化效果,工业应用效果,1998年前郭炼油厂

8、八十万吨重油催化装置 汽油和柴油收率分别提高0.57%和0.77%，总液收率提高1.41%，干气减少0.94%，焦炭减少0.33% 年增经济效益1270万元 1999年濮阳炼油厂五十万吨重油催化装置 试验中采用了本项目开发的新型雾化进料喷嘴以及重质油国家实验室开发的终止剂技术 自开工以来累计平均液收率达到85.6-86%，提高3.95% 解决了提升管中结焦的问题 年增经济效益3660万元,四、提升管出口快分技术,国外有代表性的快分技术 UOP公司的VDS系统 和VSS系统 Stone Webster公司的Ramshorn旋分系 Mobil公司的闭式直联旋分系统 国产快分新技术 挡板汽提式粗旋快

9、分系统（FSC） Fender-stripping Cyclone 旋流式快分系统（VQS） Vortex QuickSeparation 密相环流快分系统（CSC） Circulating Stripping Cyclone,国产快分新技术,UOP,FSC快分系统的技术特点,粗旋下部的预汽提器可使催化剂在进入粗旋料腿浓集之前即将携带的油气及时置换出来，并使粗旋料腿由原来的正压差排料变为微负压差排料，既提高了汽提效率，又消除了油气向下返混 预汽提器内独特设计的档板结构及粗旋尺寸的优化匹配设计，可使粗旋在其下部有汽提气上升的情况下仍保持原有的高效 粗旋与顶旋间采用开式直联方式，不仅可使油气快速引

10、出，大大减少了油气在沉降器顶的扩散、滞留、结焦；而且使整个系统具有较大的操作弹性和良好的开停工性能,挡板汽提式粗旋快分系统（FSC）,延边15万吨/年 生焦减少0.28个百分点 干气降低1.72个百分点 轻油收率提高1.5个百分点 油浆固含量1.6 g/L以下,CSC系统技术方案,三快组合技术 油气和催化剂的快速分离、油气的快速引出、待生催化剂夹带油气的快速预汽提 “三快”组合方案： 提升管出口直联粗旋粗旋下部直联密相环流预汽提器粗旋排气管上接承插式导流管,特点,可使催化剂在密相环流中及时得到汽提 催化剂的密相环流可多次与新鲜预汽提蒸汽相接触 在较低蒸汽用量下可获得较高的汽提效率 降低生焦率和干气产率 提高轻质油收率 降低外取热蒸汽产量，操作平稳，延长生产周期,CSC系统工业应用结果,胜华炼油厂10万吨/年FCC装置、黑龙江石化厂40万吨/年FCC装置、胜华炼厂两段提升管FCC装置、前郭炼厂80万吨/年FCC装置、大庆炼化180万吨/年ARGG装置、扬子石化80万吨/年FCC装置等6套工业装置 大庆炼化180万吨/年ARGG装置 总液收提高0.5个百分点，干气降低0.64个百分点 年增效益1300万元,与UOP技术的综合比较,分离效率提高3.5个百分点 操作弹性提高30%以上