一、裝置簡介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)油輕質(zhi)(zhi)化(hua)(hua)(hua)的(de)核心工(gong)(gong)藝之一，是提高原油加工(gong)(gong)深度、增加輕質(zhi)(zhi)油收率的(de)重(zhong)要手(shou)段，在汽油和柴油等(deng)輕質(zhi)(zhi)產(chan)品的(de)生產(chan)中(zhong)占有很重(zhong)要的(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是煉廠獲取經濟效益(yi)的(de)重(zhong)要手(shou)段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)質(zhi)(zhi)油在酸性催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)作用(yong)下發生裂解，生成輕質(zhi)(zhi)油、氣(qi)體(ti)和焦(jiao)炭(tan)的(de)過程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)反應(ying)包(bao)括分(fen)解和縮合兩(liang)個(ge)過程，分(fen)解等(deng)反應(ying)生成氣(qi)體(ti)、汽油等(deng)小分(fen)子產(chan)物(wu)，縮合反應(ying)生成焦(jiao)炭(tan)。
一(yi)般原油(you)(you)(you)(you)經過(guo)常減壓(ya)蒸餾后(hou)可(ke)得(de)(de)到(dao)的汽油(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)及柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)(you)等(deng)輕質油(you)(you)(you)(you)品(pin)僅(jin)有10％～40％，其余的是(shi)(shi)重(zhong)(zhong)質餾分油(you)(you)(you)(you)和殘渣油(you)(you)(you)(you)。如果想得(de)(de)到(dao)更多(duo)輕質油(you)(you)(you)(you)品(pin)，就必須對重(zhong)(zhong)質餾分和殘渣油(you)(you)(you)(you)進行二次加工(gong)。催化(hua)裂化(hua)是(shi)(shi)最(zui)常用(yong)的生產(chan)汽油(you)(you)(you)(you)、柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)(you)生產(chan)工(gong)序，汽油(you)(you)(you)(you)柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)(you)主要是(shi)(shi)通過(guo)該(gai)工(gong)藝生產(chan)出來(lai)。這也是(shi)(shi)一(yi)般石油(you)(you)(you)(you)煉化(hua)企業最(zui)重(zhong)(zhong)要的生產(chan)環節(jie)。
二、典(dian)型催化裂化裝置的工藝及(ji)特點(dian)
原料(liao)(liao)：渣油(you)和蠟(la)油(you)70％左右，催化(hua)裂化(hua)一(yi)般是(shi)以減壓餾分(fen)油(you)和焦化(hua)蠟(la)油(you)為(wei)原料(liao)(liao)，但(dan)是(shi)隨著(zhu)原油(you)日益加(jia)重(zhong)以及對(dui)輕質(zhi)油(you)需求(qiu)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高，大部(bu)分(fen)石煉化(hua)企業開(kai)始在原料(liao)(liao)中摻加(jia)減壓渣油(you)，甚至直(zhi)接(jie)以常(chang)壓渣油(you)作為(wei)原料(liao)(liao)進行煉制。
產品：汽油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)、油(you)(you)(you)漿（重質(zhi)餾分油(you)(you)(you)）、液體丙(bing)烯、液化(hua)氣(qi)；各(ge)自(zi)占(zhan)比：汽油(you)(you)(you)占(zhan)42％，柴(chai)油(you)(you)(you)占(zhan)21.5％，丙(bing)烯占(zhan)5.8％，液化(hua)氣(qi)占(zhan)8％，油(you)(you)(you)漿占(zhan)12％。
催化(hua)裂化(hua)是在有(you)催化(hua)劑(ji)存(cun)在的(de)條(tiao)件下，將(jiang)重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)（例如渣油(you)(you)(you)）加工成輕質(zhi)油(you)(you)(you)（汽油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)）的(de)主(zhu)要(yao)工藝，是煉油(you)(you)(you)過程主(zhu)要(yao)的(de)二次加工手段，屬于化(hua)學加工過程。工藝過程：
①. 常(chang)渣和臘油經過(guo)原料(liao)油緩沖罐進(jin)(jin)入提升管(guan)、沉(chen)降器(qi)、再(zai)生器(qi)形成油氣，進(jin)(jin)入分餾塔。
②. 一部(bu)分油(you)氣進(jin)人粗(cu)汽(qi)油(you)塔、吸收塔、空壓機進(jin)人凝縮油(you)罐，經(jing)過再吸收塔、穩定塔，最后(hou)進(jin)行(xing)汽(qi)油(you)精制，生(sheng)產(chan)出(chu)汽(qi)油(you)。
③. 一部分油氣(qi)經過分餾塔進入柴油汽提塔，然后進行柴油精(jing)制，生產出(chu)柴油。
④. 一部分(fen)(fen)油氣經(jing)過分(fen)(fen)餾塔進(jin)入油漿循環，最后生(sheng)產(chan)出油漿。
⑤. 一部分油氣經分餾塔(ta)進入(ru)液(ye)態烴緩沖罐(guan)，經過脫硫(liu)吸附罐(guan)、砂濾塔(ta)、水洗罐(guan)、脫硫(liu)醇(chun)抽提(ti)(ti)塔(ta)、預堿洗罐(guan)、胺(an)液(ye)回收(shou)器、脫硫(liu)抽提(ti)(ti)塔(ta)、緩沖塔(ta)，最(zui)后進入(ru)液(ye)態烴罐(guan)，形成液(ye)化氣。
⑥. 一(yi)(yi)部分(fen)油氣經過液(ye)(ye)態烴緩(huan)沖罐(guan)進(jin)入脫丙(bing)烷(wan)(wan)塔、回(hui)(hui)流塔、脫乙烷(wan)(wan)塔、精丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)塔、回(hui)(hui)流罐(guan)，最后進(jin)入丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)區(qu)球罐(guan)，形成液(ye)(ye)體丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)。液(ye)(ye)體丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)再經過聚(ju)丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)車間(jian)的進(jin)一(yi)(yi)步加工生產(chan)出聚(ju)丙(bing)稀(xi)(xi)(xi)。
催化裂(lie)化裝置大致(zhi)可(ke)以分為(wei)四個加工單元，即反(fan)應(ying)再(zai)生系(xi)(xi)統、分餾(liu)系(xi)(xi)統、吸(xi)收穩定系(xi)(xi)統和能量回收系(xi)(xi)統。
1. 反應再生系統
反應(ying)再生(sheng)系(xi)統(tong)(tong)包(bao)括原(yuan)料(liao)油(you)(you)的(de)(de)裂化(hua)(hua)(hua)反應(ying)和催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)再生(sheng)兩個工藝過程(cheng)。典(dian)型的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)裝置的(de)(de)反應(ying)再生(sheng)系(xi)統(tong)(tong)工藝流程(cheng)如(ru)圖2.3所示。經換熱升溫后的(de)(de)新鮮原(yuan)料(liao)油(you)(you)與回煉油(you)(you)混(hun)合，經加(jia)熱爐(lu)加(jia)熱后送至(zhi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)提升管(guan)(guan)反應(ying)器下(xia)部噴嘴，原(yuan)料(liao)油(you)(you)蒸氣霧化(hua)(hua)(hua)后噴入(ru)提升管(guan)(guan)內，與來自再生(sheng)器的(de)(de)高溫催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)接觸(chu)，隨(sui)即氣化(hua)(hua)(hua)并(bing)發生(sheng)反應(ying)。反應(ying)生(sheng)成的(de)(de)氣體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)(hua)氣、柴油(you)(you)等組成的(de)(de)反應(ying)油(you)(you)氣被(bei)送至(zhi)旋風分(fen)離(li)器。經旋風分(fen)離(li)器分(fen)離(li)出夾帶(dai)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)后送入(ru)分(fen)餾塔進行(xing)分(fen)餾。
經(jing)汽提后(hou)的(de)待生催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)通過待生斜管(guan)(guan)進入(ru)再(zai)生器(qi)，用空氣燒焦(jiao)，燒去催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)上因反(fan)應而生成(cheng)的(de)積(ji)炭，使催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)活性得以恢復。再(zai)生后(hou)的(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)落入(ru)淹流管(guan)(guan)，經(jing)再(zai)生斜管(guan)(guan)送(song)(song)回反(fan)應器(qi)循環(huan)使用。在生產過程中，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)會有損失(shi)及(ji)失(shi)活。為(wei)了(le)維持系統內(nei)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)存(cun)量和活性，需要定期地(di)或經(jing)常地(di)向系統中補充(chong)或置換新鮮催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)補充(chong)常采用稀相(xiang)輸送(song)(song)的(de)方法，輸送(song)(song)介質為(wei)壓(ya)縮空氣。
2. 分餾(liu)系統(tong)
典型的(de)催化(hua)裂化(hua)分(fen)餾系統工藝流程如圖2.4所(suo)示。
由反應(ying)器來(lai)(lai)的(de)(de)(de)反應(ying)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)從分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)下部進入分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)。在(zai)底部的(de)(de)(de)脫過(guo)熱段(duan)與(yu)油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)換熱，并洗掉油(you)(you)(you)(you)氣(qi)中攜帶的(de)(de)(de)少(shao)量催(cui)化(hua)劑。反應(ying)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)在(zai)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)內上升(sheng)并經過(guo)多次(ci)的(de)(de)(de)傳熱、冷凝，在(zai)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)段(duan)根(gen)據物料(liao)的(de)(de)(de)沸(fei)點(dian)差，從上至(zhi)下分(fen)(fen)(fen)離出(chu)(chu)富(fu)氣(qi)、粗汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)、回(hui)煉油(you)(you)(you)(you)和油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)。塔(ta)(ta)頂為沸(fei)點(dian)最低的(de)(de)(de)富(fu)氣(qi)及粗汽油(you)(you)(you)(you)。經換熱冷卻后，進入油(you)(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)離器。油(you)(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)離器頂部出(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)富(fu)氣(qi)，經氣(qi)體壓縮機壓縮后，進入吸收穩定系(xi)統(tong)。
側(ce)線(xian)抽(chou)出的(de)(de)輕(qing)柴(chai)油(you)(you)(you)(you)、重柴(chai)油(you)(you)(you)(you)經汽提塔(ta)(ta)汽提，再經換(huan)熱(re)、冷(leng)卻后(hou)出裝置。側(ce)線(xian)回(hui)煉油(you)(you)(you)(you)與(yu)原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)混合返回(hui)分(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)進(jin)(jin)行回(hui)煉。塔(ta)(ta)底抽(chou)出的(de)(de)是油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)，一部(bu)分(fen)(fen)經換(huan)熱(re)、冷(leng)卻后(hou)出裝置；一部(bu)分(fen)(fen)返回(hui)分(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)脫過(guo)(guo)熱(re)段進(jin)(jin)行循環；另一部(bu)分(fen)(fen)油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)則送至反應器(qi)回(hui)煉。由于分(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)的(de)(de)進(jin)(jin)料是帶有催化(hua)劑(ji)粉塵的(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)，因此(ci)，分(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底部(bu)設有脫過(guo)(guo)熱(re)段，用經過(guo)(guo)冷(leng)卻的(de)(de)油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)把油(you)(you)(you)(you)氣(qi)冷(leng)卻到(dao)飽和(he)狀態，并洗(xi)掉夾帶的(de)(de)催化(hua)劑(ji)粉塵，以(yi)便后(hou)續分(fen)(fen)餾(liu)(liu)，并避免塔(ta)(ta)盤堵塞。
3. 吸(xi)收穩定系(xi)統
典(dian)型的催化裂化吸收穩(wen)定(ding)系(xi)統工藝(yi)流程如(ru)圖2.5所示。
從分(fen)餾塔頂油(you)氣(qi)(qi)分(fen)離器出來(lai)的(de)催化富氣(qi)(qi)中帶有汽(qi)(qi)(qi)油(you)組分(fen)，而(er)粗汽(qi)(qi)(qi)油(you)中則(ze)溶解(jie)有組分(fen)。吸收穩定(ding)系統的(de)作用就是利用吸收和(he)精餾的(de)方法，將富氣(qi)(qi)和(he)粗汽(qi)(qi)(qi)油(you)分(fen)離成干氣(qi)(qi)(≤C2)液化氣(qi)(qi)（C3、C4）及穩定(ding)汽(qi)(qi)(qi)油(you)。
吸收(shou)穩(wen)定(ding)系統主要(yao)由吸收(shou)塔、再吸收(shou)塔、解(jie)吸塔及穩(wen)定(ding)塔組(zu)成(cheng)。
①. 富(fu)氣(qi)經氣(qi)壓機升壓、冷卻(que)并分出(chu)(chu)凝(ning)縮油后(hou)形成不凝(ning)氣(qi)，由(you)底(di)部進入(ru)吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)。穩定汽(qi)油和(he)粗(cu)汽(qi)油則(ze)作為吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)液由(you)塔(ta)頂進入(ru)。將富(fu)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)C3、C4（含(han)少量C2）等吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)后(hou)得(de)到富(fu)吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)油。吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)頂部出(chu)(chu)來的(de)貧氣(qi)中(zhong)(zhong)夾帶有少量的(de)穩定汽(qi)油，經再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)用(yong)柴(chai)油回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)汽(qi)油組(zu)分后(hou)成為干(gan)氣(qi)。干(gan)氣(qi)被送出(chu)(chu)裝置進行氣(qi)體脫硫。再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)底(di)油則(ze)返回(hui)(hui)催化分餾塔(ta)。
②. 富吸(xi)收(shou)油(you)(you)和凝(ning)縮(suo)油(you)(you)均進(jin)入解(jie)吸(xi)塔(ta)，使其中的氣體解(jie)吸(xi)后，從塔(ta)頂(ding)返回凝(ning)縮(suo)油(you)(you)沉降罐。塔(ta)底的未穩(wen)(wen)定(ding)汽油(you)(you)送入穩(wen)(wen)定(ding)塔(ta)，通過精餾作用將液化氣和穩(wen)(wen)定(ding)汽油(you)(you)分開。
③. 穩(wen)(wen)定(ding)(ding)塔(ta)頂(ding)產(chan)(chan)品為液化氣(qi)（液態(tai)烴），穩(wen)(wen)定(ding)(ding)塔(ta)底產(chan)(chan)品為穩(wen)(wen)定(ding)(ding)汽油。液態(tai)烴再利用(yong)精餾(liu)的方(fang)法通(tong)過氣(qi)體分(fen)餾(liu)裝(zhuang)置將其中的丙烯、丁烯分(fen)離出來(lai)，進行(xing)化工(gong)利用(yong)。穩(wen)(wen)定(ding)(ding)塔(ta)實質(zhi)上是一個精餾(liu)塔(ta)。
④. 能量回(hui)(hui)(hui)收系(xi)統 催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)反應產生較多的(de)(de)熱能，而能量回(hui)(hui)(hui)收系(xi)統是為(wei)這些熱能的(de)(de)回(hui)(hui)(hui)收而設置的(de)(de)。不同的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)能量回(hui)(hui)(hui)收系(xi)統的(de)(de)工藝流程(cheng)不盡相同，主要區別在(zai)于煙氣輪(lun)機-主風機組(zu)的(de)(de)組(zu)成(cheng)上(shang)。圖(tu)2.6所(suo)示為(wei)典型的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)能量回(hui)(hui)(hui)收系(xi)統的(de)(de)工藝流程(cheng)示意圖(tu)。
由再(zai)生(sheng)器過來的高(gao)溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)(qi)，含有微量的催化劑粉塵，會(hui)造成煙(yan)氣(qi)(qi)輪(lun)機葉片的磨損。煙(yan)汽輪(lun)機首先用(yong)于主風(feng)機的驅動(dong)，多余能量則(ze)帶動(dong)電動(dong)／發電機發電。煙(yan)氣(qi)(qi)在驅動(dong)煙(yan)氣(qi)(qi)輪(lun)機做功(gong)并(bing)回收了壓力能后，溫(wen)(wen)度略有降低，但仍(reng)然保持較(jiao)高(gao)的溫(wen)(wen)度。通常情況下，煙(yan)氣(qi)(qi)還會(hui)被送至余熱鍋爐(lu)產生(sheng)中壓蒸氣(qi)(qi)。最后，煙(yan)氣(qi)(qi)經(jing)進一步降溫(wen)(wen)后直接排入大氣(qi)(qi)，或經(jing)脫硫后再(zai)排入大氣(qi)(qi)。
三、介質特點
催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)反應(ying)再(zai)生(sheng)系統(tong)(tong)(tong)最典(dian)型(xing)的介(jie)質(zhi)(zhi)特點是高溫(wen)(wen)條件，部分介(jie)質(zhi)(zhi)工(gong)況含有(you)固體顆粒催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)或夾帶固體顆粒催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)，同時又伴隨有(you)硫化(hua)(hua)(hua)物、氮(dan)化(hua)(hua)(hua)物等腐蝕介(jie)質(zhi)(zhi)的存在。含有(you)固體催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的管(guan)道(dao)通常沖刷(shua)嚴重。工(gong)程設計中通常對(dui)高溫(wen)(wen)煙氣管(guan)道(dao)采用隔熱耐磨襯里。能量回收(shou)系統(tong)(tong)(tong)較典(dian)型(xing)的介(jie)質(zhi)(zhi)特點為高溫(wen)(wen)煙氣。除高溫(wen)(wen)煙氣外，該系統(tong)(tong)(tong)還有(you)預熱鍋爐系統(tong)(tong)(tong)中的中壓蒸汽(qi)管(guan)道(dao)、主風(feng)機(ji)的大口徑非凈化(hua)(hua)(hua)風(feng)管(guan)道(dao)等。
四、催化裂化裝(zhuang)置(zhi)的配管(guan)設計
主要是對加熱爐(lu)、塔、換(huan)熱器、罐、泵等設備的配管(guan)設計。主要設備如下。
1. 再生器
再生(sheng)器(qi)的主要作用是(shi)燒去(qu)結焦催化(hua)劑(ji)上的焦炭以恢復(fu)催化(hua)劑(ji)的活性(xing)，同時(shi)也提供裂化(hua)所需的熱量(liang)。再生(sheng)器(qi)由殼體(ti)、旋風分離(li)器(qi)、空(kong)氣分布器(qi)、燃燒室和取熱器(qi)組成。
2. 提升管反應器
①. 直管式： 多用于高低并列(lie)式(shi)反再系統，特點是從沉降器底部直接插(cha)入，結構簡單(dan)，壓降小。
②. 折疊式(shi)：多用于同軸式(shi)式(shi)反再系統。
3. 沉降器(qi)
沉降器(qi)的(de)(de)作用是使來自(zi)提升管的(de)(de)反應油氣(qi)和催化(hua)劑(ji)分離(li)，油氣(qi)經旋風分離(li)器(qi)分出夾帶(dai)催化(hua)劑(ji)后(hou)經集氣(qi)室去分餾系(xi)統。由快速分離(li)器(qi)出來的(de)(de)催化(hua)劑(ji)靠重力(li)在沉降器(qi)中向下沉降，落入氣(qi)體段。
4. 主風(feng)機
供給再生(sheng)器燒焦用空氣。
5. 氣壓(ya)機
用于給分(fen)餾系(xi)(xi)統(tong)來的富(fu)氣升壓，然后送往吸收穩定系(xi)(xi)統(tong)。
6. 增壓(ya)機(ji)
供給IV型反(fan)應(ying)再生(sheng)裝置(zhi)密相提升管調(diao)節催化劑循(xun)環量(liang)。
