一、裝(zhuang)置(zhi)簡介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)油(you)(you)輕質化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)工(gong)藝之一(yi)，是提(ti)高原油(you)(you)加工(gong)深(shen)度(du)、增加輕質油(you)(you)收率的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)手段，在汽(qi)油(you)(you)和(he)柴油(you)(you)等(deng)輕質產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)中占(zhan)有很重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)地位(wei)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是煉廠(chang)獲取(qu)經(jing)濟(ji)效益(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)手段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)質油(you)(you)在酸性催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)作用下發生(sheng)裂解(jie)，生(sheng)成輕質油(you)(you)、氣(qi)體和(he)焦(jiao)(jiao)炭的(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)包括(kuo)分(fen)解(jie)和(he)縮合兩個(ge)過程(cheng)(cheng)，分(fen)解(jie)等(deng)反(fan)應(ying)生(sheng)成氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)等(deng)小分(fen)子(zi)產(chan)物，縮合反(fan)應(ying)生(sheng)成焦(jiao)(jiao)炭。
一般(ban)原油(you)(you)經過常減(jian)壓(ya)蒸(zheng)餾(liu)后(hou)可得到(dao)的(de)汽油(you)(you)、煤(mei)油(you)(you)及柴(chai)油(you)(you)等輕(qing)質油(you)(you)品僅(jin)有10％～40％，其余的(de)是重(zhong)質餾(liu)分(fen)油(you)(you)和殘(can)渣(zha)(zha)油(you)(you)。如果想得到(dao)更多輕(qing)質油(you)(you)品，就(jiu)必須對重(zhong)質餾(liu)分(fen)和殘(can)渣(zha)(zha)油(you)(you)進行二次加工。催化裂化是最常用的(de)生(sheng)產汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)生(sheng)產工序，汽油(you)(you)柴(chai)油(you)(you)主要(yao)(yao)是通過該(gai)工藝生(sheng)產出來(lai)。這也(ye)是一般(ban)石油(you)(you)煉化企業最重(zhong)要(yao)(yao)的(de)生(sheng)產環節。
二、典型催化裂化裝(zhuang)置的工藝(yi)及特點(dian)
原料(liao)：渣油(you)和蠟油(you)70％左右，催化裂化一(yi)般是(shi)以減壓(ya)餾分油(you)和焦化蠟油(you)為原料(liao)，但(dan)是(shi)隨著原油(you)日益加重以及(ji)對輕質油(you)需(xu)求越(yue)來越(yue)高，大部分石煉(lian)化企業開始(shi)在原料(liao)中摻加減壓(ya)渣油(you)，甚(shen)至直接以常壓(ya)渣油(you)作為原料(liao)進行煉(lian)制。
產品：汽(qi)油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿（重質餾(liu)分油(you)）、液體丙(bing)烯(xi)(xi)、液化氣(qi)(qi)；各自占比：汽(qi)油(you)占42％，柴(chai)油(you)占21.5％，丙(bing)烯(xi)(xi)占5.8％，液化氣(qi)(qi)占8％，油(you)漿占12％。
催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是(shi)在有催(cui)化(hua)(hua)劑存(cun)在的(de)條件下，將重質油（例如渣油）加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)成輕質油（汽(qi)油、煤油、柴油）的(de)主(zhu)要工(gong)(gong)(gong)藝(yi)，是(shi)煉油過程主(zhu)要的(de)二次加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)手段，屬于化(hua)(hua)學加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)過程。工(gong)(gong)(gong)藝(yi)過程：
①. 常渣(zha)和臘油經過原料油緩沖罐進入提升管、沉降(jiang)器(qi)、再(zai)生器(qi)形成油氣(qi)，進入分(fen)餾塔。
②. 一(yi)部分(fen)油(you)氣(qi)進人(ren)粗汽油(you)塔、吸收塔、空壓機進人(ren)凝縮油(you)罐，經(jing)過再吸收塔、穩定塔，最后進行汽油(you)精制(zhi)，生產出汽油(you)。
③. 一部分油氣經過分餾塔進(jin)入柴(chai)(chai)油汽提塔，然(ran)后進(jin)行(xing)柴(chai)(chai)油精制，生產(chan)出柴(chai)(chai)油。
④. 一(yi)部分油(you)氣經過分餾塔(ta)進入油(you)漿循環，最后生(sheng)產出(chu)油(you)漿。
⑤. 一部分油(you)氣經分餾塔(ta)進入液(ye)態(tai)烴(jing)緩沖罐(guan)，經過脫硫吸附罐(guan)、砂濾(lv)塔(ta)、水洗(xi)罐(guan)、脫硫醇(chun)抽提塔(ta)、預堿洗(xi)罐(guan)、胺(an)液(ye)回收器、脫硫抽提塔(ta)、緩沖塔(ta)，最后進入液(ye)態(tai)烴(jing)罐(guan)，形成液(ye)化氣。
⑥. 一部分(fen)油氣經過液態(tai)烴緩沖(chong)罐進入脫丙(bing)(bing)烷塔(ta)(ta)、回(hui)流塔(ta)(ta)、脫乙烷塔(ta)(ta)、精丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)塔(ta)(ta)、回(hui)流罐，最(zui)后(hou)進入丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)區(qu)球罐，形成(cheng)液體(ti)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)。液體(ti)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)再經過聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)車間的進一步(bu)加工生產出(chu)聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)。
催化裂(lie)化裝置大致(zhi)可(ke)以分為四個加(jia)工單元，即反應再生(sheng)系統、分餾系統、吸(xi)收(shou)穩定系統和能量回收(shou)系統。
1. 反應(ying)再生系統
反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統包括原料油(you)(you)的裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)和催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)兩個工(gong)藝(yi)過程(cheng)(cheng)。典型的催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置的反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)如圖2.3所示(shi)。經(jing)換(huan)熱(re)升溫后的新(xin)鮮(xian)原料油(you)(you)與回煉油(you)(you)混合，經(jing)加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)后送至(zhi)催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)提(ti)升管反(fan)應(ying)器下部噴(pen)嘴(zui)，原料油(you)(you)蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)后噴(pen)入提(ti)升管內，與來(lai)自(zi)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)器的高(gao)溫催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成的氣(qi)體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)等組成的反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)被送至(zhi)旋風分離(li)器。經(jing)旋風分離(li)器分離(li)出夾帶的催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)后送入分餾塔進行分餾。
經(jing)(jing)汽提后(hou)的待生(sheng)(sheng)催(cui)(cui)化(hua)劑通過待生(sheng)(sheng)斜(xie)管進入(ru)再生(sheng)(sheng)器(qi)，用(yong)空氣燒焦，燒去催(cui)(cui)化(hua)劑上因反應而生(sheng)(sheng)成(cheng)的積(ji)炭，使催(cui)(cui)化(hua)劑的活性得以恢復。再生(sheng)(sheng)后(hou)的催(cui)(cui)化(hua)劑落入(ru)淹(yan)流管，經(jing)(jing)再生(sheng)(sheng)斜(xie)管送回反應器(qi)循環使用(yong)。在(zai)生(sheng)(sheng)產過程中(zhong)(zhong)，催(cui)(cui)化(hua)劑會有(you)損(sun)失及失活。為了維持系(xi)(xi)統內催(cui)(cui)化(hua)劑的存量和活性，需要定期地(di)或(huo)經(jing)(jing)常地(di)向系(xi)(xi)統中(zhong)(zhong)補(bu)充或(huo)置(zhi)換(huan)新鮮催(cui)(cui)化(hua)劑。催(cui)(cui)化(hua)劑的補(bu)充常采用(yong)稀相輸送的方法(fa)，輸送介質為壓(ya)縮空氣。
2. 分餾(liu)系統
典型的催化裂化分餾系統(tong)工藝(yi)流(liu)程如圖2.4所示。
由反(fan)應(ying)器(qi)(qi)來的反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)從分(fen)餾(liu)塔下部(bu)(bu)進(jin)入(ru)分(fen)餾(liu)塔。在(zai)底部(bu)(bu)的脫過(guo)熱段與油(you)(you)漿換(huan)熱，并洗掉油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)中攜帶(dai)的少量(liang)催化劑。反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)分(fen)餾(liu)塔內上(shang)升并經過(guo)多次(ci)的傳熱、冷凝，在(zai)分(fen)餾(liu)段根據(ju)物料的沸點(dian)差，從上(shang)至下分(fen)離出富(fu)(fu)氣(qi)(qi)(qi)、粗汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)、回煉油(you)(you)和油(you)(you)漿。塔頂為沸點(dian)最低的富(fu)(fu)氣(qi)(qi)(qi)及粗汽油(you)(you)。經換(huan)熱冷卻后(hou)，進(jin)入(ru)油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)離器(qi)(qi)。油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)離器(qi)(qi)頂部(bu)(bu)出來的催化富(fu)(fu)氣(qi)(qi)(qi)，經氣(qi)(qi)(qi)體壓縮機壓縮后(hou)，進(jin)入(ru)吸收穩定(ding)系統。
側(ce)線抽出(chu)的(de)(de)輕柴油(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)經(jing)(jing)汽(qi)提(ti)塔汽(qi)提(ti)，再經(jing)(jing)換熱(re)(re)、冷卻(que)后出(chu)裝(zhuang)置。側(ce)線回(hui)煉油(you)(you)(you)與原料(liao)油(you)(you)(you)混(hun)合返回(hui)分(fen)餾塔進(jin)行回(hui)煉。塔底抽出(chu)的(de)(de)是油(you)(you)(you)漿(jiang)，一部分(fen)經(jing)(jing)換熱(re)(re)、冷卻(que)后出(chu)裝(zhuang)置；一部分(fen)返回(hui)分(fen)餾塔脫(tuo)過熱(re)(re)段(duan)進(jin)行循環；另一部分(fen)油(you)(you)(you)漿(jiang)則送(song)至反應器回(hui)煉。由(you)于分(fen)餾塔的(de)(de)進(jin)料(liao)是帶(dai)有催(cui)化(hua)劑粉(fen)塵的(de)(de)過熱(re)(re)油(you)(you)(you)氣，因此，分(fen)餾塔底部設有脫(tuo)過熱(re)(re)段(duan)，用經(jing)(jing)過冷卻(que)的(de)(de)油(you)(you)(you)漿(jiang)把油(you)(you)(you)氣冷卻(que)到飽和(he)狀態(tai)，并洗掉夾帶(dai)的(de)(de)催(cui)化(hua)劑粉(fen)塵，以(yi)便后續分(fen)餾，并避免塔盤堵塞。
3. 吸收穩定系統
典型的(de)催化裂化吸(xi)收穩(wen)定系統工藝流程如圖2.5所示。
從分餾塔頂油(you)氣(qi)分離器出來(lai)的(de)(de)催化富氣(qi)中(zhong)帶有汽(qi)油(you)組分，而(er)粗汽(qi)油(you)中(zhong)則溶解有組分。吸(xi)收穩定系統的(de)(de)作(zuo)用就是利用吸(xi)收和精餾的(de)(de)方法，將富氣(qi)和粗汽(qi)油(you)分離成干氣(qi)(≤C2)液化氣(qi)（C3、C4）及穩定汽(qi)油(you)。
吸(xi)收(shou)穩定(ding)系(xi)統主要由吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)、再吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)、解吸(xi)塔(ta)(ta)(ta)及穩定(ding)塔(ta)(ta)(ta)組成。
①. 富氣(qi)經(jing)(jing)氣(qi)壓(ya)機升壓(ya)、冷卻并分出(chu)凝縮油(you)后形成(cheng)不凝氣(qi)，由底(di)部進入(ru)吸(xi)收(shou)塔(ta)。穩定汽油(you)和粗汽油(you)則作為吸(xi)收(shou)液由塔(ta)頂(ding)進入(ru)。將富氣(qi)中的(de)C3、C4（含少(shao)(shao)量C2）等(deng)吸(xi)收(shou)后得到富吸(xi)收(shou)油(you)。吸(xi)收(shou)塔(ta)頂(ding)部出(chu)來的(de)貧氣(qi)中夾帶有(you)少(shao)(shao)量的(de)穩定汽油(you)，經(jing)(jing)再吸(xi)收(shou)塔(ta)用柴(chai)油(you)回收(shou)其中的(de)汽油(you)組分后成(cheng)為干氣(qi)。干氣(qi)被送出(chu)裝置(zhi)進行氣(qi)體脫硫。再吸(xi)收(shou)塔(ta)底(di)油(you)則返回催化分餾塔(ta)。
②. 富(fu)吸(xi)收(shou)油(you)(you)(you)和(he)凝(ning)縮(suo)油(you)(you)(you)均進入解(jie)吸(xi)塔(ta)，使其中的(de)氣(qi)體解(jie)吸(xi)后，從塔(ta)頂(ding)返回(hui)凝(ning)縮(suo)油(you)(you)(you)沉降罐。塔(ta)底的(de)未穩(wen)定(ding)(ding)(ding)汽油(you)(you)(you)送入穩(wen)定(ding)(ding)(ding)塔(ta)，通過精餾作用將液化氣(qi)和(he)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)汽油(you)(you)(you)分(fen)開。
③. 穩定(ding)塔頂產品(pin)為液化(hua)氣(qi)（液態烴(jing)），穩定(ding)塔底產品(pin)為穩定(ding)汽油。液態烴(jing)再利用(yong)(yong)精餾的(de)(de)方(fang)法通過氣(qi)體(ti)分(fen)餾裝(zhuang)置將(jiang)其中的(de)(de)丙烯、丁(ding)烯分(fen)離出來，進行化(hua)工利用(yong)(yong)。穩定(ding)塔實質上是一個精餾塔。
④. 能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong) 催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)反應產生較(jiao)多的(de)(de)(de)熱能(neng)(neng)，而(er)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)是為這些熱能(neng)(neng)的(de)(de)(de)回(hui)收(shou)而(er)設置的(de)(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)流程不(bu)盡相同，主要區別在于煙氣輪機(ji)-主風機(ji)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)成上。圖(tu)2.6所示(shi)為典(dian)型的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)。
由再(zai)生器過(guo)來(lai)的高(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)，含有微量(liang)的催化劑粉塵，會造成煙(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)(ji)葉片的磨損。煙(yan)汽輪(lun)機(ji)(ji)首先用(yong)于主(zhu)風機(ji)(ji)的驅(qu)動，多(duo)余能量(liang)則帶動電動／發(fa)電機(ji)(ji)發(fa)電。煙(yan)氣(qi)在(zai)驅(qu)動煙(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)(ji)做功并回收(shou)了(le)壓力能后(hou)，溫(wen)度略有降低，但仍然保持較高(gao)的溫(wen)度。通常情況下，煙(yan)氣(qi)還會被送至余熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)。最后(hou)，煙(yan)氣(qi)經進一步(bu)降溫(wen)后(hou)直(zhi)接排入(ru)(ru)大(da)氣(qi)，或經脫硫后(hou)再(zai)排入(ru)(ru)大(da)氣(qi)。
三、介質特(te)點
催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置反(fan)應再生系(xi)統最典型(xing)的介質(zhi)特(te)點是高溫(wen)(wen)條件(jian)，部分介質(zhi)工(gong)況含有固(gu)體顆粒(li)催化(hua)劑或夾(jia)帶固(gu)體顆粒(li)催化(hua)劑，同時又伴隨有硫化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕(shi)介質(zhi)的存在。含有固(gu)體催化(hua)劑的管(guan)(guan)道通(tong)常沖刷嚴重。工(gong)程設計中通(tong)常對高溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)管(guan)(guan)道采(cai)用隔熱(re)耐磨襯(chen)里。能(neng)量(liang)回(hui)收系(xi)統較典型(xing)的介質(zhi)特(te)點為高溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)。除高溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)外，該(gai)系(xi)統還有預熱(re)鍋爐系(xi)統中的中壓(ya)蒸汽(qi)管(guan)(guan)道、主風機的大口徑非(fei)凈化(hua)風管(guan)(guan)道等。
四、催化(hua)裂化(hua)裝置的配(pei)管(guan)設計
主要(yao)是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等設備的配(pei)管(guan)設計。主要(yao)設備如下。
1. 再生器
再(zai)生(sheng)器的(de)主(zhu)要作用是燒去結焦(jiao)催化劑(ji)上的(de)焦(jiao)炭以恢(hui)復(fu)催化劑(ji)的(de)活性，同(tong)時也提(ti)供裂化所需的(de)熱量。再(zai)生(sheng)器由殼(ke)體(ti)、旋風分離器、空氣分布(bu)器、燃燒室和取熱器組(zu)成。
2. 提升管反(fan)應器
①. 直(zhi)管式： 多用于高低(di)并(bing)列式(shi)反再系統，特點是從沉降器(qi)底部直接插入，結構簡單，壓降小。
②. 折疊式：多(duo)用于同軸式式反再系統(tong)。
3. 沉降器
沉降(jiang)器(qi)的(de)作用(yong)是(shi)使來(lai)自提升管(guan)的(de)反應油氣和催化劑(ji)分(fen)(fen)離，油氣經旋風分(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)出夾(jia)帶催化劑(ji)后經集氣室(shi)去分(fen)(fen)餾(liu)系統(tong)。由(you)快速分(fen)(fen)離器(qi)出來(lai)的(de)催化劑(ji)靠重力(li)在(zai)沉降(jiang)器(qi)中向下沉降(jiang)，落(luo)入氣體段(duan)。
4. 主風(feng)機
供給再生器燒焦用(yong)空(kong)氣。
5. 氣壓機
用于(yu)給分(fen)餾系統來的富氣升壓，然后送往吸收穩定系統。
6. 增壓機
供給IV型(xing)反應再生裝置密相(xiang)提(ti)升管調節催化劑循(xun)環量(liang)。
