一(yi)、裝置簡(jian)介(jie)
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是重(zhong)油(you)(you)(you)輕(qing)質化(hua)(hua)的(de)核心工藝之一，是提高(gao)原油(you)(you)(you)加(jia)工深度、增加(jia)輕(qing)質油(you)(you)(you)收率的(de)重(zhong)要手段，在(zai)汽油(you)(you)(you)和柴油(you)(you)(you)等(deng)(deng)輕(qing)質產(chan)品的(de)生產(chan)中占(zhan)有很重(zhong)要的(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是煉廠(chang)獲(huo)取經濟效益的(de)重(zhong)要手段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是重(zhong)質油(you)(you)(you)在(zai)酸性催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)作用(yong)下發(fa)生裂(lie)解(jie)，生成(cheng)(cheng)輕(qing)質油(you)(you)(you)、氣(qi)體和焦炭的(de)過程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反應包括分(fen)解(jie)和縮(suo)合兩個過程，分(fen)解(jie)等(deng)(deng)反應生成(cheng)(cheng)氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)等(deng)(deng)小分(fen)子產(chan)物，縮(suo)合反應生成(cheng)(cheng)焦炭。
一般原油(you)(you)經(jing)過(guo)常減壓(ya)蒸(zheng)餾(liu)后可得到的(de)汽(qi)油(you)(you)、煤油(you)(you)及柴(chai)油(you)(you)等輕(qing)質油(you)(you)品(pin)僅有(you)10％～40％，其余(yu)的(de)是重(zhong)質餾(liu)分(fen)油(you)(you)和(he)殘(can)渣油(you)(you)。如果想(xiang)得到更(geng)多輕(qing)質油(you)(you)品(pin)，就必(bi)須對重(zhong)質餾(liu)分(fen)和(he)殘(can)渣油(you)(you)進行二次加(jia)工(gong)。催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是最常用(yong)的(de)生(sheng)產(chan)汽(qi)油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)生(sheng)產(chan)工(gong)序，汽(qi)油(you)(you)柴(chai)油(you)(you)主要是通過(guo)該(gai)工(gong)藝生(sheng)產(chan)出來。這(zhe)也是一般石油(you)(you)煉(lian)化(hua)(hua)(hua)企(qi)業最重(zhong)要的(de)生(sheng)產(chan)環節。
二、典型催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置的工藝及特點(dian)
原料(liao)：渣(zha)(zha)油(you)和蠟油(you)70％左(zuo)右，催化(hua)裂化(hua)一(yi)般是以減(jian)壓(ya)餾(liu)分油(you)和焦(jiao)化(hua)蠟油(you)為原料(liao)，但是隨著原油(you)日益加(jia)重以及對輕質油(you)需(xu)求越來越高，大部分石煉化(hua)企業開始在原料(liao)中摻加(jia)減(jian)壓(ya)渣(zha)(zha)油(you)，甚至直接(jie)以常(chang)壓(ya)渣(zha)(zha)油(you)作為原料(liao)進行煉制。
產品：汽油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿（重質餾分油(you)）、液(ye)體丙(bing)烯、液(ye)化氣；各自(zi)占比：汽油(you)占42％，柴(chai)油(you)占21.5％，丙(bing)烯占5.8％，液(ye)化氣占8％，油(you)漿占12％。
催化裂化是在有催化劑存(cun)在的(de)條件下，將重質油(you)(you)（例如(ru)渣油(you)(you)）加(jia)工(gong)成輕質油(you)(you)（汽油(you)(you)、煤油(you)(you)、柴油(you)(you)）的(de)主要工(gong)藝，是煉(lian)油(you)(you)過(guo)程主要的(de)二次(ci)加(jia)工(gong)手段，屬于化學加(jia)工(gong)過(guo)程。工(gong)藝過(guo)程：
①. 常渣和(he)臘油經(jing)過原料(liao)油緩沖罐(guan)進入提升管、沉降器、再生器形成油氣，進入分(fen)餾塔。
②. 一(yi)部分油氣(qi)進人粗汽油塔、吸收塔、空壓機進人凝(ning)縮油罐，經(jing)過再(zai)吸收塔、穩定(ding)塔，最后(hou)進行汽油精制(zhi)，生產出汽油。
③. 一部分油(you)(you)氣經(jing)過(guo)分餾塔進入柴油(you)(you)汽提塔，然后進行柴油(you)(you)精制(zhi)，生(sheng)產出柴油(you)(you)。
④. 一部分油(you)氣(qi)經過分餾塔進入油(you)漿(jiang)循環(huan)，最后生產出油(you)漿(jiang)。
⑤. 一(yi)部分(fen)油(you)氣經(jing)分(fen)餾塔(ta)進入液態(tai)烴緩沖(chong)罐(guan)，經(jing)過脫(tuo)硫吸附罐(guan)、砂濾塔(ta)、水洗(xi)(xi)罐(guan)、脫(tuo)硫醇抽提塔(ta)、預堿洗(xi)(xi)罐(guan)、胺液回收器(qi)、脫(tuo)硫抽提塔(ta)、緩沖(chong)塔(ta)，最(zui)后(hou)進入液態(tai)烴罐(guan)，形成液化氣。
⑥. 一部分油氣經過液(ye)(ye)態烴緩沖罐進入(ru)脫丙(bing)烷塔、回(hui)流塔、脫乙烷塔、精丙(bing)稀塔、回(hui)流罐，最后進入(ru)丙(bing)稀區(qu)球罐，形成液(ye)(ye)體丙(bing)稀。液(ye)(ye)體丙(bing)稀再經過聚(ju)丙(bing)稀車間的進一步加(jia)工生產出聚(ju)丙(bing)稀。
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)大致可以(yi)分為四(si)個加工單(dan)元，即(ji)反應再生系(xi)(xi)(xi)統(tong)、分餾系(xi)(xi)(xi)統(tong)、吸收穩定系(xi)(xi)(xi)統(tong)和能(neng)量回(hui)收系(xi)(xi)(xi)統(tong)。
1. 反應再生系(xi)統
反(fan)(fan)(fan)應(ying)再生(sheng)系統包括原(yuan)料油(you)的(de)(de)(de)裂化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)和催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)再生(sheng)兩個工(gong)藝(yi)過程。典型的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)裝置的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)再生(sheng)系統工(gong)藝(yi)流程如(ru)圖2.3所示。經(jing)換熱(re)升(sheng)(sheng)溫后(hou)的(de)(de)(de)新鮮原(yuan)料油(you)與(yu)回煉(lian)油(you)混合，經(jing)加(jia)熱(re)爐(lu)加(jia)熱(re)后(hou)送(song)至(zhi)催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)提升(sheng)(sheng)管(guan)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器下部噴(pen)嘴，原(yuan)料油(you)蒸氣(qi)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)后(hou)噴(pen)入提升(sheng)(sheng)管(guan)內，與(yu)來自再生(sheng)器的(de)(de)(de)高溫催化(hua)(hua)(hua)劑接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)(hua)并發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)(de)(de)氣(qi)體、汽(qi)油(you)、液(ye)化(hua)(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)等組成的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)油(you)氣(qi)被送(song)至(zhi)旋風(feng)分(fen)(fen)(fen)離(li)器。經(jing)旋風(feng)分(fen)(fen)(fen)離(li)器分(fen)(fen)(fen)離(li)出夾帶的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑后(hou)送(song)入分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔進行(xing)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)。
經汽(qi)提后的(de)(de)(de)待生(sheng)催化劑通(tong)過待生(sheng)斜管進入再生(sheng)器，用(yong)空氣燒焦，燒去催化劑上因反應(ying)而生(sheng)成的(de)(de)(de)積炭，使催化劑的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性得以恢(hui)復(fu)。再生(sheng)后的(de)(de)(de)催化劑落入淹流管，經再生(sheng)斜管送回反應(ying)器循環(huan)使用(yong)。在(zai)生(sheng)產過程中，催化劑會有損失及失活(huo)(huo)。為(wei)了維持系(xi)統內(nei)催化劑的(de)(de)(de)存量和活(huo)(huo)性，需要定(ding)期地(di)或經常(chang)地(di)向系(xi)統中補充或置換(huan)新(xin)鮮催化劑。催化劑的(de)(de)(de)補充常(chang)采用(yong)稀相輸送的(de)(de)(de)方法(fa)，輸送介質(zhi)為(wei)壓縮空氣。
2. 分餾系統
典型的催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)分(fen)餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由反(fan)應器來的(de)反(fan)應油(you)氣(qi)(qi)(qi)從(cong)分餾(liu)(liu)塔(ta)下(xia)部(bu)進(jin)入分餾(liu)(liu)塔(ta)。在(zai)底部(bu)的(de)脫過(guo)熱(re)段與油(you)漿換熱(re)，并洗掉油(you)氣(qi)(qi)(qi)中攜帶的(de)少(shao)量催化劑。反(fan)應油(you)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)分餾(liu)(liu)塔(ta)內(nei)上升并經過(guo)多次的(de)傳熱(re)、冷凝，在(zai)分餾(liu)(liu)段根據物料(liao)的(de)沸(fei)(fei)點差(cha)，從(cong)上至下(xia)分離出(chu)富氣(qi)(qi)(qi)、粗(cu)汽油(you)、柴油(you)、回煉油(you)和油(you)漿。塔(ta)頂為沸(fei)(fei)點最(zui)低的(de)富氣(qi)(qi)(qi)及粗(cu)汽油(you)。經換熱(re)冷卻后(hou)，進(jin)入油(you)氣(qi)(qi)(qi)分離器。油(you)氣(qi)(qi)(qi)分離器頂部(bu)出(chu)來的(de)催化富氣(qi)(qi)(qi)，經氣(qi)(qi)(qi)體壓(ya)縮機壓(ya)縮后(hou)，進(jin)入吸收穩定系統。
側(ce)線抽出(chu)的輕柴油(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)經(jing)汽(qi)提塔汽(qi)提，再經(jing)換熱(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝置(zhi)。側(ce)線回煉油(you)(you)(you)與原料油(you)(you)(you)混合返(fan)回分(fen)(fen)餾塔進行回煉。塔底抽出(chu)的是油(you)(you)(you)漿，一部分(fen)(fen)經(jing)換熱(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝置(zhi)；一部分(fen)(fen)返(fan)回分(fen)(fen)餾塔脫過(guo)熱(re)段進行循環；另一部分(fen)(fen)油(you)(you)(you)漿則送至反應器(qi)回煉。由于(yu)分(fen)(fen)餾塔的進料是帶有催化(hua)劑(ji)粉塵的過(guo)熱(re)油(you)(you)(you)氣，因此(ci)，分(fen)(fen)餾塔底部設有脫過(guo)熱(re)段，用(yong)經(jing)過(guo)冷(leng)卻(que)的油(you)(you)(you)漿把油(you)(you)(you)氣冷(leng)卻(que)到飽和狀(zhuang)態，并洗掉夾帶的催化(hua)劑(ji)粉塵，以便后續分(fen)(fen)餾，并避免塔盤(pan)堵塞。
3. 吸收(shou)穩定系(xi)統
典型的(de)催化(hua)裂化(hua)吸收穩定系統工藝流程如圖2.5所示。
從(cong)分餾塔(ta)頂油氣(qi)分離器出來的催(cui)化富氣(qi)中(zhong)帶(dai)有(you)汽(qi)(qi)油組分，而粗汽(qi)(qi)油中(zhong)則溶解有(you)組分。吸收穩定(ding)系統的作用就是利用吸收和(he)精餾的方法，將(jiang)富氣(qi)和(he)粗汽(qi)(qi)油分離成干氣(qi)(≤C2)液化氣(qi)（C3、C4）及穩定(ding)汽(qi)(qi)油。
吸(xi)收穩定系(xi)統主要由吸(xi)收塔(ta)、再吸(xi)收塔(ta)、解吸(xi)塔(ta)及穩定塔(ta)組成(cheng)。
①. 富(fu)氣(qi)經(jing)氣(qi)壓(ya)機升(sheng)壓(ya)、冷卻(que)并(bing)分出凝(ning)縮(suo)油(you)后形成不凝(ning)氣(qi)，由底部進入吸(xi)收(shou)塔。穩定(ding)汽(qi)(qi)(qi)油(you)和粗汽(qi)(qi)(qi)油(you)則作為吸(xi)收(shou)液(ye)由塔頂進入。將富(fu)氣(qi)中(zhong)的(de)C3、C4（含少量C2）等吸(xi)收(shou)后得到富(fu)吸(xi)收(shou)油(you)。吸(xi)收(shou)塔頂部出來的(de)貧氣(qi)中(zhong)夾帶(dai)有(you)少量的(de)穩定(ding)汽(qi)(qi)(qi)油(you)，經(jing)再吸(xi)收(shou)塔用柴油(you)回收(shou)其中(zhong)的(de)汽(qi)(qi)(qi)油(you)組(zu)分后成為干(gan)氣(qi)。干(gan)氣(qi)被(bei)送出裝置進行氣(qi)體(ti)脫(tuo)硫。再吸(xi)收(shou)塔底油(you)則返回催化(hua)分餾(liu)塔。
②. 富吸(xi)收油和(he)凝縮(suo)油均進入解吸(xi)塔，使其中的氣體解吸(xi)后，從塔頂返回凝縮(suo)油沉降罐(guan)。塔底的未(wei)穩(wen)定汽油送(song)入穩(wen)定塔，通過精餾(liu)作用將液化氣和(he)穩(wen)定汽油分開。
③. 穩定塔(ta)(ta)頂產(chan)品(pin)(pin)為液(ye)(ye)化(hua)氣（液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)），穩定塔(ta)(ta)底產(chan)品(pin)(pin)為穩定汽油(you)。液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)再利(li)用精(jing)餾的(de)方法通(tong)過氣體分餾裝(zhuang)置將(jiang)其中的(de)丙烯、丁烯分離出來，進(jin)行化(hua)工利(li)用。穩定塔(ta)(ta)實(shi)質上是一個精(jing)餾塔(ta)(ta)。
④. 能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系(xi)統 催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反應產生較多(duo)的(de)(de)熱能(neng)，而能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系(xi)統是為(wei)這些(xie)熱能(neng)的(de)(de)回(hui)(hui)收(shou)而設置的(de)(de)。不同的(de)(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系(xi)統的(de)(de)工藝流(liu)程不盡相同，主要區別(bie)在于煙(yan)氣(qi)輪機-主風機組的(de)(de)組成上。圖2.6所示為(wei)典(dian)型的(de)(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系(xi)統的(de)(de)工藝流(liu)程示意圖。
由(you)再生器過來的(de)高(gao)溫煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，含有(you)微量的(de)催化劑粉塵，會(hui)造成煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)輪(lun)機葉(xie)片的(de)磨損。煙(yan)(yan)(yan)(yan)汽輪(lun)機首先用于主風機的(de)驅動(dong)(dong)，多余能(neng)量則帶動(dong)(dong)電動(dong)(dong)／發(fa)電機發(fa)電。煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)在驅動(dong)(dong)煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)輪(lun)機做功(gong)并回收了壓力能(neng)后(hou)(hou)，溫度略有(you)降(jiang)低，但(dan)仍然保持較(jiao)高(gao)的(de)溫度。通常情況下，煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)還(huan)會(hui)被送(song)至余熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。最后(hou)(hou)，煙(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經進一步降(jiang)溫后(hou)(hou)直接排入大氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，或經脫硫后(hou)(hou)再排入大氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。
三(san)、介質特點
催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置反(fan)應再生系(xi)統(tong)最典(dian)型(xing)(xing)的(de)介(jie)質(zhi)特(te)點(dian)是高(gao)溫條件，部分介(jie)質(zhi)工況含有(you)固(gu)(gu)體顆(ke)粒(li)催化(hua)(hua)劑或夾(jia)帶固(gu)(gu)體顆(ke)粒(li)催化(hua)(hua)劑，同時又(you)伴隨有(you)硫(liu)化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等(deng)腐蝕介(jie)質(zhi)的(de)存在。含有(you)固(gu)(gu)體催化(hua)(hua)劑的(de)管(guan)道通常沖刷嚴重。工程設計中通常對(dui)高(gao)溫煙氣(qi)(qi)管(guan)道采用隔熱(re)耐(nai)磨(mo)襯里(li)。能(neng)量回(hui)收系(xi)統(tong)較(jiao)典(dian)型(xing)(xing)的(de)介(jie)質(zhi)特(te)點(dian)為高(gao)溫煙氣(qi)(qi)。除高(gao)溫煙氣(qi)(qi)外(wai)，該系(xi)統(tong)還有(you)預熱(re)鍋爐(lu)系(xi)統(tong)中的(de)中壓蒸汽管(guan)道、主風機的(de)大口(kou)徑非凈(jing)化(hua)(hua)風管(guan)道等(deng)。
四、催化(hua)裂化(hua)裝置的配(pei)管設計(ji)
主(zhu)(zhu)要(yao)是對加熱爐(lu)、塔、換熱器(qi)、罐、泵等設備(bei)(bei)的(de)配管設計。主(zhu)(zhu)要(yao)設備(bei)(bei)如下(xia)。
1. 再生(sheng)器
再生器(qi)的主(zhu)要作用是燒去結焦催(cui)化(hua)劑上的焦炭以恢復(fu)催(cui)化(hua)劑的活性，同時也提供裂化(hua)所需(xu)的熱量。再生器(qi)由(you)殼體、旋風(feng)分(fen)離器(qi)、空(kong)氣分(fen)布器(qi)、燃(ran)燒室(shi)和(he)取(qu)熱器(qi)組(zu)成。
2. 提升(sheng)管(guan)反應器
①. 直管式(shi)： 多用于高(gao)低并列式反再(zai)系統，特點是從沉降器底部(bu)直接插入，結構簡單，壓(ya)降小(xiao)。
②. 折(zhe)疊式(shi)：多用于(yu)同軸式(shi)式(shi)反再系統(tong)。
3. 沉降器
沉(chen)降器(qi)的(de)作用是使來自提升(sheng)管(guan)的(de)反應油氣和催化(hua)(hua)劑分(fen)離(li)，油氣經旋風(feng)分(fen)離(li)器(qi)分(fen)出(chu)夾帶(dai)催化(hua)(hua)劑后經集氣室去分(fen)餾(liu)系統。由快速分(fen)離(li)器(qi)出(chu)來的(de)催化(hua)(hua)劑靠重力在(zai)沉(chen)降器(qi)中向(xiang)下(xia)沉(chen)降，落入氣體段。
4. 主風機
供給再生器燒(shao)焦用空氣。
5. 氣壓機
用于給分(fen)餾系(xi)統來的富氣(qi)升壓(ya)，然(ran)后送往吸收(shou)穩定系(xi)統。
6. 增(zeng)壓機
供給(gei)IV型反應再生(sheng)裝置密相提升管(guan)調節(jie)催化劑循環量(liang)。
