一、裝(zhuang)置簡介
催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)重(zhong)油(you)輕(qing)質(zhi)化(hua)(hua)的(de)(de)核心工(gong)藝之一(yi)，是(shi)提高原(yuan)油(you)加工(gong)深度、增加輕(qing)質(zhi)油(you)收率的(de)(de)重(zhong)要(yao)手段，在(zai)汽油(you)和柴油(you)等輕(qing)質(zhi)產(chan)品的(de)(de)生(sheng)產(chan)中占有很重(zhong)要(yao)的(de)(de)地(di)位(wei)。催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)煉廠獲取經(jing)濟效(xiao)益的(de)(de)重(zhong)要(yao)手段。催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)重(zhong)質(zhi)油(you)在(zai)酸性催化(hua)(hua)劑的(de)(de)作用下發生(sheng)裂(lie)(lie)解，生(sheng)成(cheng)輕(qing)質(zhi)油(you)、氣(qi)(qi)體和焦(jiao)(jiao)炭的(de)(de)過(guo)程(cheng)。催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)反(fan)應包括分(fen)解和縮合(he)兩個過(guo)程(cheng)，分(fen)解等反(fan)應生(sheng)成(cheng)氣(qi)(qi)體、汽油(you)等小(xiao)分(fen)子產(chan)物，縮合(he)反(fan)應生(sheng)成(cheng)焦(jiao)(jiao)炭。
一般(ban)原油(you)(you)(you)(you)經(jing)過(guo)(guo)常減壓(ya)蒸餾(liu)后(hou)可得(de)(de)到的汽油(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)及柴油(you)(you)(you)(you)等輕質(zhi)油(you)(you)(you)(you)品僅有10％～40％，其(qi)余的是(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)質(zhi)餾(liu)分(fen)油(you)(you)(you)(you)和殘渣(zha)油(you)(you)(you)(you)。如果(guo)想得(de)(de)到更多輕質(zhi)油(you)(you)(you)(you)品，就必須對重(zhong)(zhong)質(zhi)餾(liu)分(fen)和殘渣(zha)油(you)(you)(you)(you)進行二(er)次加工(gong)(gong)。催化(hua)裂化(hua)是(shi)(shi)(shi)最常用(yong)的生(sheng)產(chan)(chan)汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)序，汽油(you)(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)(you)主要(yao)是(shi)(shi)(shi)通過(guo)(guo)該工(gong)(gong)藝(yi)生(sheng)產(chan)(chan)出來。這也是(shi)(shi)(shi)一般(ban)石油(you)(you)(you)(you)煉化(hua)企業(ye)最重(zhong)(zhong)要(yao)的生(sheng)產(chan)(chan)環節。
二、典(dian)型催化裂化裝置的工藝(yi)及特點
原(yuan)料：渣(zha)油(you)和蠟油(you)70％左右，催(cui)化(hua)裂化(hua)一般是(shi)以(yi)(yi)(yi)減(jian)壓餾分油(you)和焦(jiao)化(hua)蠟油(you)為原(yuan)料，但是(shi)隨著原(yuan)油(you)日益(yi)加重以(yi)(yi)(yi)及對輕質(zhi)油(you)需求越來越高，大部分石(shi)煉(lian)化(hua)企(qi)業開始在原(yuan)料中摻(chan)加減(jian)壓渣(zha)油(you)，甚至直接以(yi)(yi)(yi)常壓渣(zha)油(you)作為原(yuan)料進行煉(lian)制。
產品：汽油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿（重(zhong)質(zhi)餾分油(you)）、液體丙烯、液化氣；各自(zi)占(zhan)比：汽油(you)占(zhan)42％，柴(chai)油(you)占(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)5.8％，液化氣占(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)12％。
催(cui)化裂(lie)化是在有催(cui)化劑存在的條件下，將重質(zhi)油（例(li)如渣(zha)油）加(jia)(jia)工(gong)成輕質(zhi)油（汽油、煤(mei)油、柴油）的主(zhu)要工(gong)藝(yi)，是煉油過程(cheng)主(zhu)要的二次(ci)加(jia)(jia)工(gong)手(shou)段，屬于化學加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)。工(gong)藝(yi)過程(cheng)：
①. 常渣和臘油(you)經過原料油(you)緩沖(chong)罐(guan)進入提升管、沉降器(qi)、再(zai)生器(qi)形成油(you)氣(qi)，進入分餾塔。
②. 一部分油(you)氣(qi)進人粗汽(qi)(qi)油(you)塔(ta)、吸收(shou)塔(ta)、空壓機進人凝縮油(you)罐，經過再吸收(shou)塔(ta)、穩定塔(ta)，最后進行(xing)汽(qi)(qi)油(you)精制，生產出汽(qi)(qi)油(you)。
③. 一部(bu)分(fen)油氣經過分(fen)餾塔(ta)進(jin)入柴(chai)油汽提塔(ta)，然后(hou)進(jin)行柴(chai)油精制，生產出(chu)柴(chai)油。
④. 一部(bu)分油氣經過分餾(liu)塔進入油漿循環，最后生產出油漿。
⑤. 一部(bu)分油(you)氣(qi)經分餾塔(ta)進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)緩(huan)沖罐，經過脫硫吸附罐、砂濾塔(ta)、水洗(xi)罐、脫硫醇(chun)抽提(ti)塔(ta)、預堿(jian)洗(xi)罐、胺液(ye)(ye)回收器、脫硫抽提(ti)塔(ta)、緩(huan)沖塔(ta)，最后進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)罐，形成液(ye)(ye)化氣(qi)。
⑥. 一(yi)部分油(you)氣(qi)經(jing)過液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)緩沖罐(guan)進(jin)入脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)(bing)烷塔、回流塔、脫(tuo)乙烷塔、精丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀塔、回流罐(guan)，最后進(jin)入丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀區球罐(guan)，形成液(ye)(ye)體丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀。液(ye)(ye)體丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀再經(jing)過聚丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀車(che)間的進(jin)一(yi)步加工生產出(chu)聚丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀。
催化裂化裝置大致可以(yi)分為四(si)個加工(gong)單(dan)元，即反(fan)應再生系(xi)統、分餾系(xi)統、吸收穩定系(xi)統和(he)能量(liang)回收系(xi)統。
1. 反應再生(sheng)系(xi)統
反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系統(tong)包(bao)括原料(liao)油(you)(you)的(de)(de)(de)裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)和催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)再(zai)生(sheng)兩(liang)個(ge)工藝過程(cheng)。典(dian)型的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系統(tong)工藝流程(cheng)如(ru)圖2.3所示。經換(huan)熱升(sheng)(sheng)溫(wen)后的(de)(de)(de)新(xin)鮮原料(liao)油(you)(you)與回煉(lian)油(you)(you)混(hun)合，經加(jia)熱爐加(jia)熱后送至催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)提升(sheng)(sheng)管反(fan)應(ying)器(qi)下部噴嘴，原料(liao)油(you)(you)蒸氣(qi)(qi)霧化(hua)(hua)后噴入提升(sheng)(sheng)管內，與來(lai)自(zi)再(zai)生(sheng)器(qi)的(de)(de)(de)高溫(wen)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)接觸(chu)，隨即氣(qi)(qi)化(hua)(hua)并(bing)發生(sheng)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)(qi)、柴油(you)(you)等(deng)組成的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)被送至旋風(feng)分離器(qi)。經旋風(feng)分離器(qi)分離出(chu)夾帶的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)后送入分餾(liu)塔進行分餾(liu)。
經汽提(ti)后的(de)(de)(de)待(dai)生(sheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)通過待(dai)生(sheng)斜(xie)管(guan)進(jin)入(ru)再(zai)生(sheng)器(qi)，用(yong)(yong)空氣燒焦，燒去(qu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)上因反(fan)應(ying)(ying)而生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)積炭(tan)，使催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)得以恢復。再(zai)生(sheng)后的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)落入(ru)淹流管(guan)，經再(zai)生(sheng)斜(xie)管(guan)送(song)回反(fan)應(ying)(ying)器(qi)循(xun)環使用(yong)(yong)。在生(sheng)產過程中，催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)會有損(sun)失及失活(huo)。為了維持(chi)系統內(nei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)存量和(he)活(huo)性(xing)，需要定期地或經常(chang)地向系統中補充(chong)或置換新鮮催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)補充(chong)常(chang)采用(yong)(yong)稀(xi)相輸送(song)的(de)(de)(de)方法(fa)，輸送(song)介質為壓縮空氣。
2. 分餾系統(tong)
典型(xing)的催化裂化分餾(liu)系統工(gong)藝流程如圖2.4所示。
由(you)反(fan)應器來的(de)(de)反(fan)應油(you)氣(qi)從(cong)分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)下部(bu)進(jin)(jin)入(ru)分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)。在底部(bu)的(de)(de)脫(tuo)過熱(re)段(duan)與油(you)漿換(huan)熱(re)，并洗掉(diao)油(you)氣(qi)中(zhong)攜帶的(de)(de)少量催化(hua)劑。反(fan)應油(you)氣(qi)在分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)內上升(sheng)并經過多(duo)次(ci)的(de)(de)傳熱(re)、冷(leng)凝，在分(fen)(fen)餾段(duan)根據(ju)物料的(de)(de)沸(fei)點差，從(cong)上至下分(fen)(fen)離出富(fu)(fu)氣(qi)、粗汽油(you)、柴油(you)、回煉油(you)和油(you)漿。塔(ta)(ta)頂為沸(fei)點最低的(de)(de)富(fu)(fu)氣(qi)及粗汽油(you)。經換(huan)熱(re)冷(leng)卻后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)油(you)氣(qi)分(fen)(fen)離器。油(you)氣(qi)分(fen)(fen)離器頂部(bu)出來的(de)(de)催化(hua)富(fu)(fu)氣(qi)，經氣(qi)體壓縮(suo)機壓縮(suo)后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)吸收(shou)穩定(ding)系(xi)統。
側線抽出(chu)的(de)(de)輕柴油(you)、重(zhong)柴油(you)經(jing)汽(qi)提塔(ta)汽(qi)提，再經(jing)換(huan)熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝(zhuang)置(zhi)。側線回煉(lian)油(you)與原料油(you)混合返(fan)回分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)進行回煉(lian)。塔(ta)底抽出(chu)的(de)(de)是油(you)漿(jiang)，一部(bu)分(fen)經(jing)換(huan)熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝(zhuang)置(zhi)；一部(bu)分(fen)返(fan)回分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)脫過熱(re)(re)段(duan)進行循環；另一部(bu)分(fen)油(you)漿(jiang)則(ze)送至(zhi)反應器回煉(lian)。由(you)于分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)的(de)(de)進料是帶有(you)催(cui)化劑粉塵的(de)(de)過熱(re)(re)油(you)氣(qi)，因(yin)此，分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)底部(bu)設(she)有(you)脫過熱(re)(re)段(duan)，用經(jing)過冷(leng)卻(que)的(de)(de)油(you)漿(jiang)把油(you)氣(qi)冷(leng)卻(que)到飽和狀態，并(bing)洗掉夾帶的(de)(de)催(cui)化劑粉塵，以便后續(xu)分(fen)餾(liu)(liu)，并(bing)避(bi)免塔(ta)盤堵塞。
3. 吸收穩定系統
典(dian)型的催化(hua)裂化(hua)吸收(shou)穩定系統工藝流(liu)程(cheng)如圖2.5所示。
從分(fen)餾塔(ta)頂油(you)氣分(fen)離器(qi)出來的(de)催化(hua)富氣中(zhong)帶(dai)有汽油(you)組分(fen)，而粗汽油(you)中(zhong)則溶解有組分(fen)。吸(xi)收(shou)穩定系統的(de)作用就是(shi)利用吸(xi)收(shou)和精餾的(de)方法(fa)，將富氣和粗汽油(you)分(fen)離成干(gan)氣(≤C2)液化(hua)氣（C3、C4）及(ji)穩定汽油(you)。
吸收穩(wen)定系統(tong)主要由(you)吸收塔、再(zai)吸收塔、解吸塔及穩(wen)定塔組成。
①. 富(fu)(fu)氣(qi)經(jing)(jing)氣(qi)壓(ya)機升壓(ya)、冷卻并分出凝縮油(you)(you)后形成不凝氣(qi)，由(you)底(di)(di)部(bu)進(jin)入吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)。穩定汽(qi)油(you)(you)和粗汽(qi)油(you)(you)則作為吸(xi)收(shou)(shou)(shou)液由(you)塔(ta)頂進(jin)入。將富(fu)(fu)氣(qi)中的(de)(de)(de)C3、C4（含少量C2）等吸(xi)收(shou)(shou)(shou)后得到(dao)富(fu)(fu)吸(xi)收(shou)(shou)(shou)油(you)(you)。吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)頂部(bu)出來的(de)(de)(de)貧(pin)氣(qi)中夾帶有(you)少量的(de)(de)(de)穩定汽(qi)油(you)(you)，經(jing)(jing)再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)用柴油(you)(you)回收(shou)(shou)(shou)其(qi)中的(de)(de)(de)汽(qi)油(you)(you)組分后成為干(gan)氣(qi)。干(gan)氣(qi)被送出裝置進(jin)行氣(qi)體脫硫(liu)。再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)底(di)(di)油(you)(you)則返回催化(hua)分餾塔(ta)。
②. 富吸收油(you)和凝縮油(you)均進入解吸塔，使其中(zhong)的(de)氣體解吸后，從(cong)塔頂返回凝縮油(you)沉降罐。塔底的(de)未(wei)穩定汽油(you)送入穩定塔，通過精餾作用將(jiang)液化氣和穩定汽油(you)分開。
③. 穩(wen)定(ding)塔(ta)(ta)頂產品(pin)為液化(hua)氣（液態烴），穩(wen)定(ding)塔(ta)(ta)底產品(pin)為穩(wen)定(ding)汽油。液態烴再利用(yong)精(jing)餾(liu)的(de)方(fang)法通過氣體分餾(liu)裝置將其中的(de)丙烯(xi)、丁烯(xi)分離出(chu)來，進行(xing)化(hua)工利用(yong)。穩(wen)定(ding)塔(ta)(ta)實質上(shang)是(shi)一個精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)。
④. 能(neng)量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong) 催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)反應產生較多的(de)(de)熱(re)能(neng)，而能(neng)量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)是為這些熱(re)能(neng)的(de)(de)回(hui)(hui)收(shou)而設置的(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)能(neng)量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)工(gong)藝(yi)流程不(bu)盡(jin)相(xiang)同，主要(yao)區(qu)別在(zai)于煙氣輪機-主風(feng)機組的(de)(de)組成上。圖2.6所(suo)示(shi)為典型的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)能(neng)量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)工(gong)藝(yi)流程示(shi)意圖。
由(you)再生器過來的(de)高溫(wen)煙氣(qi)(qi)，含有微量的(de)催化劑粉塵(chen)，會造(zao)成煙氣(qi)(qi)輪機(ji)葉片的(de)磨(mo)損。煙汽輪機(ji)首先用于(yu)主風機(ji)的(de)驅動(dong)，多余(yu)能量則帶動(dong)電(dian)動(dong)／發電(dian)機(ji)發電(dian)。煙氣(qi)(qi)在驅動(dong)煙氣(qi)(qi)輪機(ji)做功(gong)并回(hui)收了壓力(li)能后(hou)，溫(wen)度略(lve)有降(jiang)低，但仍然保持較高的(de)溫(wen)度。通常情(qing)況下，煙氣(qi)(qi)還會被送至余(yu)熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)(qi)經進一步降(jiang)溫(wen)后(hou)直接排入大(da)氣(qi)(qi)，或經脫硫后(hou)再排入大(da)氣(qi)(qi)。
三、介(jie)質特點
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置反(fan)應再生系統(tong)最典型的(de)(de)(de)介質(zhi)特點(dian)(dian)是高(gao)(gao)溫條件，部分介質(zhi)工況含有(you)固體顆粒催(cui)化(hua)劑或夾帶固體顆粒催(cui)化(hua)劑，同(tong)時(shi)又伴隨有(you)硫化(hua)物、氮化(hua)物等腐(fu)蝕介質(zhi)的(de)(de)(de)存在。含有(you)固體催(cui)化(hua)劑的(de)(de)(de)管道通常(chang)沖刷嚴重。工程設計中(zhong)通常(chang)對高(gao)(gao)溫煙(yan)(yan)氣管道采(cai)用隔熱耐磨襯里。能(neng)量回收系統(tong)較典型的(de)(de)(de)介質(zhi)特點(dian)(dian)為高(gao)(gao)溫煙(yan)(yan)氣。除高(gao)(gao)溫煙(yan)(yan)氣外，該系統(tong)還有(you)預熱鍋爐系統(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)中(zhong)壓蒸(zheng)汽管道、主風機的(de)(de)(de)大(da)口徑非凈化(hua)風管道等。
四、催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置(zhi)的(de)配(pei)管設計
主要(yao)是(shi)對(dui)加熱爐、塔、換(huan)熱器、罐、泵(beng)等設(she)備(bei)的(de)配管設(she)計(ji)。主要(yao)設(she)備(bei)如下(xia)。
1. 再生器
再生器(qi)的(de)(de)主要作用是燒(shao)去(qu)結焦催(cui)化(hua)劑(ji)上的(de)(de)焦炭(tan)以恢復催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)活性，同時也提供裂(lie)化(hua)所(suo)需(xu)的(de)(de)熱量。再生器(qi)由殼體、旋風分(fen)離器(qi)、空氣分(fen)布(bu)器(qi)、燃(ran)燒(shao)室和取熱器(qi)組成。
2. 提升管(guan)反應器
①. 直管式： 多用于高低并列式反再系(xi)統，特點(dian)是從沉(chen)降(jiang)器底部(bu)直接插入，結(jie)構簡單(dan)，壓降(jiang)小(xiao)。
②. 折疊式：多(duo)用于同軸式式反再系統。
3. 沉(chen)降(jiang)器(qi)
沉降(jiang)器的(de)作用是使來自提升管的(de)反應油(you)氣(qi)(qi)和催(cui)(cui)化劑分離(li)，油(you)氣(qi)(qi)經旋(xuan)風分離(li)器分出夾帶催(cui)(cui)化劑后(hou)經集氣(qi)(qi)室去分餾系統。由(you)快(kuai)速分離(li)器出來的(de)催(cui)(cui)化劑靠重力在沉降(jiang)器中向下(xia)沉降(jiang)，落(luo)入氣(qi)(qi)體段。
4. 主風機
供給(gei)再(zai)生器燒(shao)焦(jiao)用空(kong)氣。
5. 氣壓機
用于(yu)給分(fen)餾系(xi)統來的富氣(qi)升壓，然后(hou)送(song)往吸收穩定系(xi)統。
6. 增壓機
供給(gei)IV型反(fan)應再(zai)生(sheng)裝置密(mi)相提升(sheng)管調節催化劑(ji)循環量。
