一、裝置簡介
催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)(lie)(lie)化是(shi)(shi)重油(you)輕(qing)質化的(de)(de)核心工藝之一，是(shi)(shi)提高(gao)原油(you)加(jia)工深度(du)、增(zeng)加(jia)輕(qing)質油(you)收率的(de)(de)重要(yao)手(shou)段，在(zai)汽(qi)油(you)和柴(chai)油(you)等(deng)輕(qing)質產品(pin)的(de)(de)生(sheng)產中(zhong)占有很(hen)重要(yao)的(de)(de)地位。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)(lie)(lie)化是(shi)(shi)煉廠獲(huo)取經濟效益的(de)(de)重要(yao)手(shou)段。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)(lie)(lie)化是(shi)(shi)重質油(you)在(zai)酸性(xing)催(cui)(cui)(cui)化劑的(de)(de)作用下(xia)發(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)解，生(sheng)成輕(qing)質油(you)、氣體和焦炭(tan)的(de)(de)過程。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)(lie)(lie)化反(fan)應(ying)(ying)包括(kuo)分(fen)解和縮(suo)合(he)(he)兩(liang)個過程，分(fen)解等(deng)反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成氣體、汽(qi)油(you)等(deng)小分(fen)子(zi)產物，縮(suo)合(he)(he)反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成焦炭(tan)。
一般原油經過常(chang)減壓蒸餾(liu)后可得(de)到(dao)的(de)汽油、煤油及柴油等(deng)輕(qing)質油品(pin)僅有10％～40％，其余的(de)是重(zhong)質餾(liu)分(fen)油和殘渣(zha)油。如果想(xiang)得(de)到(dao)更(geng)多輕(qing)質油品(pin)，就(jiu)必須(xu)對重(zhong)質餾(liu)分(fen)和殘渣(zha)油進行二次加工。催化裂(lie)化是最(zui)常(chang)用(yong)的(de)生(sheng)產(chan)汽油、柴油生(sheng)產(chan)工序，汽油柴油主要是通過該工藝生(sheng)產(chan)出來。這也是一般石(shi)油煉化企業最(zui)重(zhong)要的(de)生(sheng)產(chan)環節(jie)。
二、典型催化裂化裝置的工(gong)藝及特點
原(yuan)(yuan)料：渣油(you)和(he)蠟油(you)70％左右，催化(hua)裂化(hua)一般是(shi)以(yi)減壓餾分油(you)和(he)焦化(hua)蠟油(you)為(wei)原(yuan)(yuan)料，但是(shi)隨(sui)著原(yuan)(yuan)油(you)日(ri)益(yi)加重以(yi)及(ji)對輕質油(you)需(xu)求越來越高(gao)，大部分石煉化(hua)企業(ye)開始(shi)在原(yuan)(yuan)料中摻(chan)加減壓渣油(you)，甚至直接(jie)以(yi)常壓渣油(you)作為(wei)原(yuan)(yuan)料進行煉制。
產品：汽油、柴(chai)油、油漿(jiang)（重質(zhi)餾分油）、液體丙烯、液化氣(qi)；各(ge)自占(zhan)比(bi)：汽油占(zhan)42％，柴(chai)油占(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)5.8％，液化氣(qi)占(zhan)8％，油漿(jiang)占(zhan)12％。
催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)在(zai)有催(cui)化(hua)劑存在(zai)的(de)條件下，將重質(zhi)油(you)(you)（例如渣油(you)(you)）加(jia)(jia)工(gong)成輕質(zhi)油(you)(you)（汽油(you)(you)、煤油(you)(you)、柴油(you)(you)）的(de)主要工(gong)藝，是(shi)煉油(you)(you)過程(cheng)主要的(de)二次加(jia)(jia)工(gong)手(shou)段(duan)，屬(shu)于化(hua)學加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)。工(gong)藝過程(cheng)：
①. 常渣和(he)臘(la)油經過原料油緩沖(chong)罐進(jin)入提升管、沉(chen)降器、再生器形成油氣，進(jin)入分餾塔。
②. 一部分油(you)氣進(jin)人粗(cu)汽(qi)(qi)油(you)塔、吸收塔、空壓機(ji)進(jin)人凝縮(suo)油(you)罐，經過再(zai)吸收塔、穩(wen)定塔，最后進(jin)行汽(qi)(qi)油(you)精制，生(sheng)產出汽(qi)(qi)油(you)。
③. 一部分(fen)油氣經(jing)過分(fen)餾塔進入柴(chai)油汽提塔，然后進行柴(chai)油精制，生產出柴(chai)油。
④. 一部分油氣(qi)經過分餾塔(ta)進入油漿循環(huan)，最后(hou)生產出油漿。
⑤. 一(yi)部分(fen)油氣經分(fen)餾塔(ta)進入液態烴緩沖(chong)罐，經過脫硫(liu)吸附罐、砂濾塔(ta)、水(shui)洗罐、脫硫(liu)醇(chun)抽提(ti)(ti)塔(ta)、預(yu)堿(jian)洗罐、胺液回收器、脫硫(liu)抽提(ti)(ti)塔(ta)、緩沖(chong)塔(ta)，最后(hou)進入液態烴罐，形(xing)成液化氣。
⑥. 一部分油氣經過(guo)液態烴緩沖罐進入脫丙(bing)(bing)(bing)(bing)烷塔(ta)、回流塔(ta)、脫乙烷塔(ta)、精丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)塔(ta)、回流罐，最后進入丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)區球罐，形成液體丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)。液體丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)再經過(guo)聚丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)車間的進一步加工生產出聚丙(bing)(bing)(bing)(bing)稀(xi)。
催化裂化裝置大致可以分(fen)為(wei)四個加工單元，即反應再生系統、分(fen)餾系統、吸收(shou)穩定系統和能量回收(shou)系統。
1. 反應再生系(xi)統(tong)
反應(ying)再(zai)生系統(tong)包括原料油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)化(hua)反應(ying)和催化(hua)劑的(de)(de)(de)(de)再(zai)生兩個工藝(yi)過(guo)程。典型的(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂(lie)化(hua)裝置的(de)(de)(de)(de)反應(ying)再(zai)生系統(tong)工藝(yi)流程如圖2.3所示。經(jing)換(huan)熱升(sheng)溫后(hou)的(de)(de)(de)(de)新鮮原料油(you)(you)(you)(you)與(yu)回煉油(you)(you)(you)(you)混合，經(jing)加熱爐加熱后(hou)送至催化(hua)裂(lie)化(hua)提升(sheng)管反應(ying)器(qi)下部噴(pen)嘴，原料油(you)(you)(you)(you)蒸(zheng)氣(qi)霧化(hua)后(hou)噴(pen)入提升(sheng)管內，與(yu)來自再(zai)生器(qi)的(de)(de)(de)(de)高溫催化(hua)劑接(jie)觸，隨即氣(qi)化(hua)并發生反應(ying)。反應(ying)生成的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)(you)(you)、液(ye)化(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)(you)等組成的(de)(de)(de)(de)反應(ying)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)被送至旋風分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)。經(jing)旋風分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)(li)出夾帶的(de)(de)(de)(de)催化(hua)劑后(hou)送入分(fen)(fen)餾(liu)塔進(jin)行分(fen)(fen)餾(liu)。
經(jing)汽提后的(de)待(dai)生催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑通過待(dai)生斜管進(jin)入再(zai)生器(qi)，用(yong)空(kong)(kong)氣燒(shao)焦，燒(shao)去催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑上因(yin)反(fan)應而生成的(de)積炭(tan)，使催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)活性得以恢復。再(zai)生后的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑落入淹(yan)流管，經(jing)再(zai)生斜管送回反(fan)應器(qi)循環使用(yong)。在生產過程(cheng)中(zhong)，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑會(hui)有損失及失活。為了維(wei)持系(xi)統(tong)內催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)存量和(he)活性，需要定(ding)期地(di)(di)或(huo)經(jing)常地(di)(di)向(xiang)系(xi)統(tong)中(zhong)補(bu)充或(huo)置換新鮮催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)補(bu)充常采(cai)用(yong)稀相輸(shu)送的(de)方法，輸(shu)送介質為壓縮空(kong)(kong)氣。
2. 分餾系統
典型的(de)催化裂化分餾系統工藝(yi)流(liu)程如圖2.4所(suo)示。
由(you)反(fan)應器來的(de)(de)(de)反(fan)應油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)從分餾(liu)塔(ta)下(xia)部(bu)進(jin)入分餾(liu)塔(ta)。在底部(bu)的(de)(de)(de)脫過(guo)熱段與油(you)(you)(you)漿換熱，并洗(xi)掉(diao)油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)中攜帶的(de)(de)(de)少量催(cui)化(hua)劑。反(fan)應油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)在分餾(liu)塔(ta)內(nei)上(shang)升并經過(guo)多次的(de)(de)(de)傳熱、冷(leng)(leng)凝，在分餾(liu)段根據物料的(de)(de)(de)沸點(dian)差，從上(shang)至(zhi)下(xia)分離出(chu)富(fu)氣(qi)(qi)、粗汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)、回(hui)煉油(you)(you)(you)和(he)油(you)(you)(you)漿。塔(ta)頂(ding)為沸點(dian)最低的(de)(de)(de)富(fu)氣(qi)(qi)及(ji)粗汽(qi)油(you)(you)(you)。經換熱冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)，進(jin)入油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)分離器。油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)分離器頂(ding)部(bu)出(chu)來的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)富(fu)氣(qi)(qi)，經氣(qi)(qi)體壓(ya)縮(suo)機壓(ya)縮(suo)后(hou)，進(jin)入吸(xi)收穩(wen)定系(xi)統。
側線抽(chou)出(chu)的輕柴油(you)(you)(you)(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)(you)(you)(you)經(jing)汽(qi)提塔(ta)汽(qi)提，再經(jing)換(huan)熱(re)(re)、冷卻(que)后出(chu)裝置。側線回(hui)(hui)煉(lian)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)與原料油(you)(you)(you)(you)(you)(you)混合返回(hui)(hui)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)進行回(hui)(hui)煉(lian)。塔(ta)底抽(chou)出(chu)的是(shi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)漿(jiang)，一(yi)部分(fen)(fen)(fen)經(jing)換(huan)熱(re)(re)、冷卻(que)后出(chu)裝置；一(yi)部分(fen)(fen)(fen)返回(hui)(hui)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)脫過(guo)熱(re)(re)段(duan)進行循環；另一(yi)部分(fen)(fen)(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)漿(jiang)則送至反應器回(hui)(hui)煉(lian)。由于分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)的進料是(shi)帶有催(cui)化(hua)劑粉塵的過(guo)熱(re)(re)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣，因此，分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)底部設(she)有脫過(guo)熱(re)(re)段(duan)，用經(jing)過(guo)冷卻(que)的油(you)(you)(you)(you)(you)(you)漿(jiang)把油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣冷卻(que)到飽和狀態，并洗(xi)掉夾帶的催(cui)化(hua)劑粉塵，以便(bian)后續分(fen)(fen)(fen)餾(liu)，并避免塔(ta)盤堵塞。
3. 吸收(shou)穩定(ding)系統
典(dian)型的催化(hua)裂化(hua)吸(xi)收穩定系統工(gong)藝流(liu)程(cheng)如圖2.5所示。
從分(fen)(fen)(fen)餾塔頂油(you)(you)氣(qi)(qi)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)出來的(de)(de)催化(hua)富氣(qi)(qi)中帶有汽(qi)油(you)(you)組分(fen)(fen)(fen)，而粗汽(qi)油(you)(you)中則溶解有組分(fen)(fen)(fen)。吸收穩(wen)定系統(tong)的(de)(de)作用就是利用吸收和(he)精餾的(de)(de)方法，將富氣(qi)(qi)和(he)粗汽(qi)油(you)(you)分(fen)(fen)(fen)離成干(gan)氣(qi)(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)(qi)（C3、C4）及穩(wen)定汽(qi)油(you)(you)。
吸(xi)收穩定系統主(zhu)要(yao)由吸(xi)收塔(ta)、再吸(xi)收塔(ta)、解吸(xi)塔(ta)及穩定塔(ta)組(zu)成(cheng)。
①. 富(fu)氣(qi)(qi)經(jing)氣(qi)(qi)壓(ya)機升壓(ya)、冷卻并分出凝縮油(you)(you)后(hou)形成不凝氣(qi)(qi)，由(you)底(di)部進(jin)入(ru)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)。穩(wen)定汽(qi)油(you)(you)和粗汽(qi)油(you)(you)則作為吸收(shou)(shou)液由(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)進(jin)入(ru)。將富(fu)氣(qi)(qi)中的(de)(de)C3、C4（含少(shao)量C2）等吸收(shou)(shou)后(hou)得到富(fu)吸收(shou)(shou)油(you)(you)。吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)部出來的(de)(de)貧(pin)氣(qi)(qi)中夾(jia)帶有少(shao)量的(de)(de)穩(wen)定汽(qi)油(you)(you)，經(jing)再吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)用柴油(you)(you)回收(shou)(shou)其中的(de)(de)汽(qi)油(you)(you)組分后(hou)成為干(gan)氣(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)被送出裝置進(jin)行氣(qi)(qi)體(ti)脫(tuo)硫。再吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)油(you)(you)則返回催化分餾塔(ta)(ta)(ta)(ta)。
②. 富吸(xi)收油和(he)凝縮油均(jun)進(jin)入解吸(xi)塔(ta)，使其(qi)中的(de)氣體解吸(xi)后，從(cong)塔(ta)頂(ding)返回凝縮油沉(chen)降罐。塔(ta)底的(de)未穩(wen)(wen)定汽(qi)油送入穩(wen)(wen)定塔(ta)，通過(guo)精餾作用將液化氣和(he)穩(wen)(wen)定汽(qi)油分開。
③. 穩(wen)(wen)定塔(ta)頂產品為(wei)液(ye)化氣(qi)（液(ye)態(tai)烴(jing)），穩(wen)(wen)定塔(ta)底產品為(wei)穩(wen)(wen)定汽油。液(ye)態(tai)烴(jing)再利用(yong)精餾的(de)方(fang)法通(tong)過氣(qi)體分(fen)餾裝置(zhi)將其中的(de)丙(bing)烯(xi)、丁烯(xi)分(fen)離出來，進行化工利用(yong)。穩(wen)(wen)定塔(ta)實質上(shang)是一(yi)個精餾塔(ta)。
④. 能(neng)(neng)量回(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong) 催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應產生較多的熱能(neng)(neng)，而能(neng)(neng)量回(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong)是為(wei)這些熱能(neng)(neng)的回(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)而設(she)置的。不同的催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)(neng)量回(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong)的工(gong)藝流程不盡相同，主(zhu)(zhu)要區(qu)別在(zai)于煙(yan)氣輪機(ji)-主(zhu)(zhu)風機(ji)組(zu)的組(zu)成上。圖2.6所(suo)示為(wei)典型的催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)(neng)量回(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong)的工(gong)藝流程示意(yi)圖。
由再生器過(guo)來(lai)的高溫煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)，含有(you)微量的催(cui)化(hua)劑粉塵(chen)，會(hui)造成煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)葉(xie)片的磨損。煙(yan)(yan)汽輪(lun)機(ji)首先(xian)用于主風機(ji)的驅(qu)動(dong)，多(duo)余能(neng)(neng)量則帶動(dong)電動(dong)／發電機(ji)發電。煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)在驅(qu)動(dong)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)做(zuo)功并回收了壓力能(neng)(neng)后，溫度(du)略有(you)降(jiang)低，但(dan)仍然保持(chi)較高的溫度(du)。通常(chang)情況下，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)還(huan)會(hui)被送至余熱(re)鍋爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)。最后，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)經(jing)進一步降(jiang)溫后直接排入大氣(qi)(qi)，或經(jing)脫硫后再排入大氣(qi)(qi)。
三、介質特點(dian)
催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置(zhi)反(fan)應再(zai)生系統最典(dian)型(xing)的(de)介(jie)質特(te)點(dian)(dian)是高溫(wen)條件，部分介(jie)質工(gong)況含(han)有固(gu)(gu)體(ti)顆(ke)粒催(cui)化(hua)(hua)劑或夾帶(dai)固(gu)(gu)體(ti)顆(ke)粒催(cui)化(hua)(hua)劑，同(tong)時又伴隨有硫化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等腐(fu)蝕介(jie)質的(de)存在(zai)。含(han)有固(gu)(gu)體(ti)催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)管道(dao)通常沖刷(shua)嚴(yan)重。工(gong)程設計中通常對高溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)管道(dao)采用(yong)隔熱耐磨襯里。能量(liang)回收系統較典(dian)型(xing)的(de)介(jie)質特(te)點(dian)(dian)為高溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)。除高溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)外，該系統還有預熱鍋爐系統中的(de)中壓蒸汽管道(dao)、主(zhu)風機的(de)大口徑非凈(jing)化(hua)(hua)風管道(dao)等。
四(si)、催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置(zhi)的配管設計(ji)
主要是對加熱(re)爐、塔、換熱(re)器(qi)、罐(guan)、泵等設備的配管(guan)設計。主要設備如下。
1. 再生器
再(zai)生(sheng)器(qi)(qi)的(de)主要作用是(shi)燒去結焦(jiao)催化劑上的(de)焦(jiao)炭以恢復(fu)催化劑的(de)活性，同(tong)時也提供裂化所需(xu)的(de)熱量。再(zai)生(sheng)器(qi)(qi)由殼體、旋風分離器(qi)(qi)、空氣分布器(qi)(qi)、燃燒室(shi)和(he)取熱器(qi)(qi)組成(cheng)。
2. 提升(sheng)管反應器
①. 直管式： 多用于高低并列(lie)式反再系統，特點是從沉降器(qi)底部直(zhi)接插入，結(jie)構簡單，壓(ya)降小。
②. 折疊式：多用于同軸(zhou)式式反再系統。
3. 沉降(jiang)器
沉(chen)(chen)降(jiang)器的作(zuo)用是使來自(zi)提升管的反應油(you)氣和催(cui)(cui)化劑(ji)分(fen)離(li)，油(you)氣經旋風分(fen)離(li)器分(fen)出(chu)夾帶催(cui)(cui)化劑(ji)后經集氣室去分(fen)餾系統。由快速分(fen)離(li)器出(chu)來的催(cui)(cui)化劑(ji)靠重力在沉(chen)(chen)降(jiang)器中向下(xia)沉(chen)(chen)降(jiang)，落(luo)入(ru)氣體段。
4. 主風機
供給再生器燒焦(jiao)用空氣。
5. 氣壓(ya)機
用于給分餾系統(tong)來的富氣升壓，然后(hou)送(song)往吸收穩定系統(tong)。
6. 增壓機
供(gong)給IV型(xing)反應再生(sheng)裝(zhuang)置密相提升(sheng)管(guan)調節催化劑循環(huan)量。
