一(yi)、裝(zhuang)置簡介
催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是重油(you)輕(qing)質(zhi)化(hua)(hua)的(de)核心工藝(yi)之(zhi)一，是提高原油(you)加工深度、增加輕(qing)質(zhi)油(you)收率的(de)重要(yao)手段，在汽油(you)和柴油(you)等(deng)輕(qing)質(zhi)產品(pin)的(de)生產中占有(you)很(hen)重要(yao)的(de)地位。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是煉(lian)廠獲取(qu)經濟(ji)效益的(de)重要(yao)手段。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是重質(zhi)油(you)在酸性催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)作用下發生裂解(jie)(jie)，生成(cheng)輕(qing)質(zhi)油(you)、氣體和焦炭的(de)過程(cheng)。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)反應包括分解(jie)(jie)和縮合(he)(he)兩個(ge)過程(cheng)，分解(jie)(jie)等(deng)反應生成(cheng)氣體、汽油(you)等(deng)小分子(zi)產物(wu)，縮合(he)(he)反應生成(cheng)焦炭。
一般原油(you)(you)(you)經過常(chang)減壓蒸餾后可得(de)到(dao)的汽(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)及(ji)柴(chai)油(you)(you)(you)等輕質(zhi)油(you)(you)(you)品(pin)(pin)僅有10％～40％，其余的是(shi)重(zhong)(zhong)質(zhi)餾分(fen)油(you)(you)(you)和殘渣油(you)(you)(you)。如果(guo)想得(de)到(dao)更多輕質(zhi)油(you)(you)(you)品(pin)(pin)，就必須對重(zhong)(zhong)質(zhi)餾分(fen)和殘渣油(you)(you)(you)進行二次(ci)加工(gong)。催化裂(lie)化是(shi)最(zui)常(chang)用的生(sheng)產汽(qi)油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)生(sheng)產工(gong)序，汽(qi)油(you)(you)(you)柴(chai)油(you)(you)(you)主要是(shi)通過該(gai)工(gong)藝生(sheng)產出來。這(zhe)也是(shi)一般石(shi)油(you)(you)(you)煉化企業最(zui)重(zhong)(zhong)要的生(sheng)產環節。
二、典(dian)型催化裂化裝(zhuang)置的(de)工藝及特點
原(yuan)(yuan)料(liao)：渣(zha)(zha)油(you)和蠟油(you)70％左右(you)，催化裂化一般(ban)是以(yi)減壓餾(liu)分油(you)和焦化蠟油(you)為原(yuan)(yuan)料(liao)，但是隨著原(yuan)(yuan)油(you)日益(yi)加重以(yi)及對輕質(zhi)油(you)需(xu)求越來越高，大部分石煉化企業(ye)開(kai)始(shi)在原(yuan)(yuan)料(liao)中(zhong)摻加減壓渣(zha)(zha)油(you)，甚至直接以(yi)常壓渣(zha)(zha)油(you)作為原(yuan)(yuan)料(liao)進(jin)行煉制(zhi)。
產品：汽油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿(jiang)（重(zhong)質(zhi)餾分油(you)）、液體丙烯、液化(hua)氣；各自占(zhan)比：汽油(you)占(zhan)42％，柴(chai)油(you)占(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)5.8％，液化(hua)氣占(zhan)8％，油(you)漿(jiang)占(zhan)12％。
催化裂化是在有催化劑(ji)存在的條件下，將重質油(you)（例如渣油(you)）加(jia)工(gong)成輕質油(you)（汽油(you)、煤(mei)油(you)、柴油(you)）的主要(yao)工(gong)藝(yi)(yi)，是煉油(you)過程主要(yao)的二次加(jia)工(gong)手段，屬于化學加(jia)工(gong)過程。工(gong)藝(yi)(yi)過程：
①. 常渣和臘油(you)經過原料油(you)緩沖罐進(jin)入(ru)提(ti)升管、沉(chen)降器、再生器形成油(you)氣，進(jin)入(ru)分餾塔。
②. 一部分(fen)油(you)氣進人粗汽油(you)塔、吸收(shou)塔、空壓機進人凝(ning)縮油(you)罐，經過(guo)再吸收(shou)塔、穩定塔，最后進行(xing)汽油(you)精制(zhi)，生產出汽油(you)。
③. 一部分(fen)油(you)氣經過分(fen)餾塔(ta)進入柴油(you)汽提塔(ta)，然后進行柴油(you)精制，生產出(chu)柴油(you)。
④. 一部分油氣經過(guo)分餾塔進(jin)入油漿循環，最后(hou)生產出油漿。
⑤. 一部分油氣經分餾塔(ta)(ta)進入(ru)液(ye)(ye)態(tai)烴緩(huan)沖(chong)罐(guan)，經過脫(tuo)硫吸附罐(guan)、砂濾塔(ta)(ta)、水(shui)洗(xi)罐(guan)、脫(tuo)硫醇抽(chou)提塔(ta)(ta)、預(yu)堿洗(xi)罐(guan)、胺液(ye)(ye)回收器(qi)、脫(tuo)硫抽(chou)提塔(ta)(ta)、緩(huan)沖(chong)塔(ta)(ta)，最后進入(ru)液(ye)(ye)態(tai)烴罐(guan)，形成液(ye)(ye)化氣。
⑥. 一部分油氣經過(guo)液態烴緩沖罐(guan)進入脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷塔、回流(liu)塔、脫(tuo)乙(yi)烷塔、精丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)塔、回流(liu)罐(guan)，最后(hou)進入丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)區球罐(guan)，形成液體丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)。液體丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)再(zai)經過(guo)聚(ju)丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)車間的(de)進一步加(jia)工生產出聚(ju)丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)。
催化(hua)裂(lie)化(hua)裝(zhuang)置大致可以分為(wei)四(si)個加(jia)工單元(yuan)，即(ji)反應(ying)再生系統、分餾系統、吸收(shou)穩定系統和能量回(hui)收(shou)系統。
1. 反應再(zai)生系統
反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系(xi)統包(bao)括原料油的(de)裂化(hua)反(fan)(fan)應(ying)和催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)再(zai)生(sheng)兩(liang)個(ge)工(gong)藝過程。典(dian)型的(de)催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)的(de)反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系(xi)統工(gong)藝流程如圖2.3所示。經(jing)換熱(re)升溫(wen)后的(de)新(xin)鮮原料油與回煉油混合(he)，經(jing)加熱(re)爐加熱(re)后送(song)至催(cui)化(hua)裂化(hua)提(ti)升管(guan)(guan)反(fan)(fan)應(ying)器下部噴嘴，原料油蒸(zheng)氣(qi)霧(wu)化(hua)后噴入提(ti)升管(guan)(guan)內，與來自再(zai)生(sheng)器的(de)高溫(wen)催(cui)化(hua)劑(ji)接觸(chu)，隨即氣(qi)化(hua)并(bing)發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)氣(qi)體、汽(qi)油、液(ye)化(hua)氣(qi)、柴油等組成的(de)反(fan)(fan)應(ying)油氣(qi)被送(song)至旋(xuan)風分(fen)離(li)(li)器。經(jing)旋(xuan)風分(fen)離(li)(li)器分(fen)離(li)(li)出(chu)夾帶的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)后送(song)入分(fen)餾塔進(jin)行(xing)分(fen)餾。
經汽提后(hou)的(de)(de)待生催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)通(tong)過待生斜管(guan)進(jin)入再生器(qi)，用空氣燒焦，燒去催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)上因反(fan)應(ying)而生成的(de)(de)積炭，使催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)活(huo)性得以(yi)恢復。再生后(hou)的(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)落(luo)入淹流管(guan)，經再生斜管(guan)送(song)回反(fan)應(ying)器(qi)循環(huan)使用。在生產過程中(zhong)，催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)會有損失及失活(huo)。為了維(wei)持系(xi)統(tong)內(nei)催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)存量和活(huo)性，需要定期(qi)地或(huo)經常(chang)地向系(xi)統(tong)中(zhong)補充或(huo)置(zhi)換新鮮(xian)催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)補充常(chang)采(cai)用稀相輸送(song)的(de)(de)方(fang)法，輸送(song)介質為壓(ya)縮空氣。
2. 分(fen)餾系(xi)統(tong)
典型(xing)的催化裂化分餾系(xi)統工藝流程如圖2.4所示。
由反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)來的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)從分餾(liu)(liu)塔(ta)下(xia)部(bu)進入分餾(liu)(liu)塔(ta)。在(zai)(zai)底部(bu)的(de)(de)(de)脫(tuo)過(guo)熱(re)段與油(you)(you)漿(jiang)換熱(re)，并洗掉油(you)(you)氣(qi)中(zhong)攜帶的(de)(de)(de)少量(liang)催化劑。反(fan)(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)在(zai)(zai)分餾(liu)(liu)塔(ta)內上升并經(jing)(jing)過(guo)多次的(de)(de)(de)傳熱(re)、冷凝，在(zai)(zai)分餾(liu)(liu)段根據物(wu)料的(de)(de)(de)沸點差，從上至下(xia)分離出富(fu)(fu)氣(qi)、粗(cu)汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、回煉油(you)(you)和(he)油(you)(you)漿(jiang)。塔(ta)頂(ding)為沸點最低的(de)(de)(de)富(fu)(fu)氣(qi)及粗(cu)汽(qi)油(you)(you)。經(jing)(jing)換熱(re)冷卻后，進入油(you)(you)氣(qi)分離器(qi)(qi)。油(you)(you)氣(qi)分離器(qi)(qi)頂(ding)部(bu)出來的(de)(de)(de)催化富(fu)(fu)氣(qi)，經(jing)(jing)氣(qi)體壓縮機壓縮后，進入吸收穩定系(xi)統。
側線抽出(chu)(chu)的(de)輕柴(chai)油(you)、重柴(chai)油(you)經汽(qi)提塔(ta)(ta)汽(qi)提，再經換熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)(chu)裝置。側線回(hui)煉油(you)與原(yuan)料(liao)油(you)混合返回(hui)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)進(jin)行(xing)回(hui)煉。塔(ta)(ta)底抽出(chu)(chu)的(de)是油(you)漿(jiang)，一(yi)部(bu)(bu)分(fen)經換熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)(chu)裝置；一(yi)部(bu)(bu)分(fen)返回(hui)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)脫過(guo)熱(re)(re)段進(jin)行(xing)循環；另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)油(you)漿(jiang)則送至反應器回(hui)煉。由于分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)的(de)進(jin)料(liao)是帶(dai)(dai)有催化劑粉塵(chen)的(de)過(guo)熱(re)(re)油(you)氣(qi)，因(yin)此，分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)底部(bu)(bu)設(she)有脫過(guo)熱(re)(re)段，用經過(guo)冷(leng)卻(que)的(de)油(you)漿(jiang)把油(you)氣(qi)冷(leng)卻(que)到飽和狀態，并洗掉夾(jia)帶(dai)(dai)的(de)催化劑粉塵(chen)，以(yi)便后續分(fen)餾(liu)，并避免塔(ta)(ta)盤堵塞。
3. 吸收穩定(ding)系統
典型的(de)催(cui)化裂化吸(xi)收穩定系統(tong)工藝流程如(ru)圖(tu)2.5所示。
從分餾塔頂油(you)(you)氣分離器(qi)出來(lai)的催化富氣中帶有汽油(you)(you)組(zu)分，而(er)粗(cu)汽油(you)(you)中則溶解有組(zu)分。吸收穩定系(xi)統的作用(yong)就是利用(yong)吸收和(he)精(jing)餾的方(fang)法，將(jiang)富氣和(he)粗(cu)汽油(you)(you)分離成干氣(≤C2)液(ye)化氣（C3、C4）及(ji)穩定汽油(you)(you)。
吸收(shou)(shou)穩定(ding)系統(tong)主要由吸收(shou)(shou)塔(ta)、再吸收(shou)(shou)塔(ta)、解(jie)吸塔(ta)及(ji)穩定(ding)塔(ta)組成。
①. 富(fu)氣(qi)經氣(qi)壓機升壓、冷(leng)卻(que)并分(fen)出凝(ning)縮油(you)(you)(you)后形(xing)成(cheng)不凝(ning)氣(qi)，由底部(bu)進(jin)入(ru)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)。穩定(ding)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)和粗汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)則(ze)作為吸收(shou)(shou)液由塔(ta)(ta)頂(ding)進(jin)入(ru)。將(jiang)富(fu)氣(qi)中的(de)C3、C4（含少量C2）等吸收(shou)(shou)后得(de)到富(fu)吸收(shou)(shou)油(you)(you)(you)。吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)頂(ding)部(bu)出來(lai)的(de)貧氣(qi)中夾帶(dai)有(you)少量的(de)穩定(ding)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)，經再(zai)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)用柴(chai)油(you)(you)(you)回收(shou)(shou)其中的(de)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)組分(fen)后成(cheng)為干(gan)氣(qi)。干(gan)氣(qi)被送出裝置進(jin)行氣(qi)體(ti)脫硫。再(zai)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)底油(you)(you)(you)則(ze)返(fan)回催(cui)化分(fen)餾塔(ta)(ta)。
②. 富吸收油(you)(you)和凝(ning)縮油(you)(you)均進入解吸塔(ta)，使其(qi)中的氣體解吸后，從塔(ta)頂返回凝(ning)縮油(you)(you)沉降罐。塔(ta)底的未(wei)穩(wen)定汽(qi)油(you)(you)送入穩(wen)定塔(ta)，通過精餾作用將液(ye)化氣和穩(wen)定汽(qi)油(you)(you)分開。
③. 穩(wen)定(ding)塔(ta)頂產品為(wei)液化(hua)氣（液態(tai)烴(jing)），穩(wen)定(ding)塔(ta)底產品為(wei)穩(wen)定(ding)汽(qi)油。液態(tai)烴(jing)再(zai)利(li)用精餾的方法通過氣體分(fen)餾裝置(zhi)將其中的丙烯、丁(ding)烯分(fen)離出來，進行化(hua)工(gong)利(li)用。穩(wen)定(ding)塔(ta)實質上是(shi)一個精餾塔(ta)。
④. 能量回(hui)收(shou)系統 催化(hua)裂(lie)化(hua)反應(ying)產生較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱能，而能量回(hui)收(shou)系統是為這些(xie)熱能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)收(shou)而設置的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂(lie)化(hua)能量回(hui)收(shou)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝流(liu)(liu)程(cheng)不盡相(xiang)同，主要區(qu)別在于煙氣(qi)輪機-主風機組的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成上。圖(tu)2.6所(suo)示為典(dian)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂(lie)化(hua)能量回(hui)收(shou)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝流(liu)(liu)程(cheng)示意圖(tu)。
由(you)再生(sheng)器過來的高(gao)溫(wen)煙氣(qi)(qi)(qi)，含(han)有微量的催化劑粉(fen)塵(chen)，會(hui)造成(cheng)煙氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)(ji)葉片的磨損。煙汽(qi)輪(lun)機(ji)(ji)首先用于主風機(ji)(ji)的驅動，多余能(neng)量則帶(dai)動電(dian)(dian)動／發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)發(fa)電(dian)(dian)。煙氣(qi)(qi)(qi)在驅動煙氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)(ji)做功(gong)并(bing)回收了壓(ya)力能(neng)后(hou)，溫(wen)度(du)略有降低，但(dan)仍(reng)然保(bao)持較高(gao)的溫(wen)度(du)。通常情況下，煙氣(qi)(qi)(qi)還會(hui)被(bei)送至余熱鍋(guo)爐產生(sheng)中壓(ya)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)(qi)(qi)經進(jin)一步降溫(wen)后(hou)直(zhi)接(jie)排入大氣(qi)(qi)(qi)，或(huo)經脫硫后(hou)再排入大氣(qi)(qi)(qi)。
三、介質特點(dian)
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置反應再(zai)生(sheng)系統(tong)最典(dian)型的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)特點(dian)是高溫條件，部分介(jie)質(zhi)(zhi)工況含(han)有(you)(you)固體(ti)顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑或夾帶固體(ti)顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑，同時(shi)又伴隨有(you)(you)硫化(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)物(wu)等(deng)(deng)腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)存在。含(han)有(you)(you)固體(ti)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)管道(dao)通(tong)常沖刷(shua)嚴重(zhong)。工程設計中(zhong)通(tong)常對高溫煙(yan)氣(qi)(qi)管道(dao)采用隔熱耐磨襯里。能量回收系統(tong)較典(dian)型的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)特點(dian)為高溫煙(yan)氣(qi)(qi)。除高溫煙(yan)氣(qi)(qi)外(wai)，該系統(tong)還(huan)有(you)(you)預(yu)熱鍋爐系統(tong)中(zhong)的(de)(de)中(zhong)壓蒸汽管道(dao)、主風機的(de)(de)大口(kou)徑非凈化(hua)(hua)風管道(dao)等(deng)(deng)。
四、催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)的配管設計
主要是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵(beng)等(deng)設備的配(pei)管設計。主要設備如下(xia)。
1. 再生器
再(zai)生(sheng)器(qi)(qi)的(de)主要作用是(shi)燒去結焦催(cui)化(hua)劑上的(de)焦炭以恢復催(cui)化(hua)劑的(de)活性(xing)，同時也提供(gong)裂化(hua)所需的(de)熱量。再(zai)生(sheng)器(qi)(qi)由殼體(ti)、旋風(feng)分離(li)器(qi)(qi)、空氣分布器(qi)(qi)、燃燒室和取熱器(qi)(qi)組成(cheng)。
2. 提升管反應器(qi)
①. 直管式： 多用于(yu)高低并列式反再系統，特點(dian)是從(cong)沉(chen)降器(qi)底部(bu)直接插(cha)入，結構簡單，壓降小。
②. 折(zhe)疊式：多用于同軸式式反再(zai)系(xi)統。
3. 沉降器
沉降(jiang)器的作用是使來(lai)自提升管(guan)的反(fan)應(ying)油(you)氣和催化(hua)劑分(fen)離(li)，油(you)氣經旋(xuan)風分(fen)離(li)器分(fen)出(chu)夾帶催化(hua)劑后經集(ji)氣室去分(fen)餾系統。由(you)快速分(fen)離(li)器出(chu)來(lai)的催化(hua)劑靠重力(li)在沉降(jiang)器中向下沉降(jiang)，落(luo)入氣體段。
4. 主(zhu)風機(ji)
供給再生器燒焦用空(kong)氣。
5. 氣壓機
用于給分餾(liu)系統來的富氣(qi)升壓，然后送往吸收穩定系統。
6. 增(zeng)壓機
供給(gei)IV型反應(ying)再生裝(zhuang)置密相提(ti)升管(guan)調節催化劑循(xun)環量。
