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一、装置简介 (一)装置发展及其类型 1．装置发展 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型流出催化装置，使用微球催化剂(平均粒径为60—70tan)，从而使催化裂化工艺得到极大发展。 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年的发展，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。5×104t／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(34—60)×104t／a发展到国内最大300×104t／a，国外为675×104t／a。 随着催化剂和催化裂化工艺的发展，其加工原料由重质化、劣质化发展至目前全减压渣油催化裂化。根据目的产品的不同，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，为了适应以上的发展，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、经济效益更好的方向发展。 2．装置的主要类型 催化裂化装置的核心部分为反应—再生单元。反应部分有床层反应和提升管反应两种，随着催化剂的发展，目前提升管反应已取代了床层反应。 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10—6级)。从反应与再生设备的平面布置来讲又可分为高低并列式和同轴式，典型的反应—再生单元见图2—4、图2—5、图2—6、图2—7，其特点见表2—11。 (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：反应—再生单元，能量回收单元，分馏单元，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)反应—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应后进入沉降器(反应器)，油气与催化剂经旋风分离器与催化剂分离，反应生成的气体、汽油、液化气、柴油等馏分与未反应的组分一起离开沉降器进入分馏单元。反应后的附有焦炭的待生催化剂进入再生器用空气烧焦，催化剂恢复活性后再进入提升管参加反应，形成循环，再生器顶部烟气进入能量回收单元。 (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，恢复活性以保证催化反应的继续进行。 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，以保持反—再系统催化剂的正常循环。 气压机的作用是将分馏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，这是保证反应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)分馏单元 沉降器出来的反应油气经换热后进入分馏塔，根据各物料的沸点差，从上至下分离为富气(至气压机)、粗汽油、柴油、回炼油和油浆。该单元的操作对全装置的安全影响较大，一头一尾的操作尤为重要，即分馏塔顶压力、塔底液面的平稳是装置安全生产的有力保证，保证气压机人口放火炬和油浆出装置系统的通畅，是安全生产的必备条件。 工艺流程 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，分馏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650～700°C再生催化剂接触反应，然后经提升管上部进入分馏塔(下部)；反应完的待生催化剂进入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除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、三级旋分器分离出催化剂后，其温度在650～700°C，压力0．2-0．3MPa(表)，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(表)左右，再进入废热锅炉发生蒸汽，发汽后的烟气(温度大约为200℃左右)通过烟囱排到大气。 反应油气进入分馏塔后，首先脱过热，塔底油浆(油浆中含有2%左右催化剂)分两路，一路至反应器提升管，另一路经换热器冷却后出装置。脱过热后油气上升，在分馏塔内自上而下分离出富气、粗汽油、轻柴油、回炼油。回炼油去提升管再反应，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)化学反应过程 1．催化裂化反应的特点 催化裂化反应是在催化剂表面上进行的，其反应过程的7个步骤如下： ①气态原料分子从主流扩散到催化剂表面；②原料分子沿催化剂外向内扩散；③原料分子被催化剂活性中心吸附；④原料分子发生化学反应；⑤产品分子从催化剂内表面脱附；⑥产品分子由催化剂外向外扩散；⑦产品分子扩散到主流中。 (五)催化剂 1．催化剂 烃类裂化反应，应用热裂化工艺也能完成，但是有了催化剂的参加，其化学反应方式不同，所以导致二类工艺的产品性质和产品分布都不同。 目前催化裂化所使用的催化剂都是分子筛微球催化剂，根据不同产品要求可制造出各种型号的催化剂。但其使用性能要求是共同的，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。目前常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，使重油催化剂发展十分迅速，目前国内全渣油型催化剂性能见表2—13。 (六)原料及产品性质 1．催化裂化原材料 各类催化裂化所使用的原材料不尽相同，现将一般所使用的原材料主要性质汇总。 (一)重点部位 1．反应—再生系统 从图2—7可见，沉降器(反应器)由沉降器旋风分离器、提升管、汽提段、待生斜管等组成。再生器部分由再生器、旋风分离器、快速分离器、稀相管、外取热器、循环催化剂管、烧焦罐预混合管等组成。接触催化剂的设备和壳体都有耐磨衬里，而沉降器、再生器、外取热器以及输送催化剂管线不但有耐磨衬里，而且有绝热衬里。目前，由于材料的发展，耐磨和绝热衬里合为一种。根据不同部位选择不同厚度的耐磨绝热衬里。若设备出现大的故障，如再生器旋分器磨穿或沉降器结焦，将造成催化剂从再生器大量跑损，催化剂从沉降器大量进入分馏塔，将影响装置的正常生产，严重时需停工处理(该部分是事故多发区)。 2．产品分离 (1)分馏塔 分馏塔是产品分离的主体，塔底油浆系统若发生堵塞、结焦或是油浆泵管线及管件磨漏或高温泄漏自燃着火，烧坏设备、电缆将会导致装置停工。 (2)吸收稳定、脱硫、脱硫醇 这部分如果发生故障，若处理得当，可停下来，与催化裂化的前部切断，其装置不致于停工。但是此部分塔、容器、冷换中储存大量液化气、汽油、干气，还有高浓度U25气体等，若发生泄漏遇见火星，将是一场大火，是装置十分危险地区。该区存在酸性气和酸性水，应注意防毒。该部分是事故多发区。 (二)重点设备 催化裂化重点设备机组为主风机、增压机、气压机。此外，还有许多的特殊阀门如控制催化剂循环量的电液滑阀，控制烟机流量的高温蝶阀等，这些阀门出现问题会使装置部分停工或全装置停工，处理不当也有可能导致恶性事故发生。
期限: 365天
发布日期: 2013-12-12
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