一、裝置(zhi)簡介
催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)化是(shi)重油輕質(zhi)化的核心工(gong)(gong)藝(yi)之一(yi)，是(shi)提(ti)高原油加(jia)工(gong)(gong)深度、增加(jia)輕質(zhi)油收率的重要(yao)手段，在汽油和(he)柴(chai)油等輕質(zhi)產(chan)品的生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)占有很重要(yao)的地位(wei)。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)化是(shi)煉廠獲取經濟效益的重要(yao)手段。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)化是(shi)重質(zhi)油在酸性催(cui)(cui)(cui)化劑的作用下發生(sheng)(sheng)裂(lie)解(jie)，生(sheng)(sheng)成輕質(zhi)油、氣體和(he)焦(jiao)炭的過程。催(cui)(cui)(cui)化裂(lie)化反應(ying)包括(kuo)分解(jie)和(he)縮(suo)合(he)兩(liang)個(ge)過程，分解(jie)等反應(ying)生(sheng)(sheng)成氣體、汽油等小(xiao)分子產(chan)物，縮(suo)合(he)反應(ying)生(sheng)(sheng)成焦(jiao)炭。
一般原油(you)(you)(you)(you)經過常減(jian)壓蒸餾(liu)后可得到(dao)的汽油(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)及柴油(you)(you)(you)(you)等輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)(you)(you)(you)品(pin)僅有10％～40％，其余的是重質(zhi)(zhi)餾(liu)分(fen)油(you)(you)(you)(you)和殘渣(zha)油(you)(you)(you)(you)。如果想得到(dao)更多輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)(you)(you)(you)品(pin)，就必(bi)須對重質(zhi)(zhi)餾(liu)分(fen)和殘渣(zha)油(you)(you)(you)(you)進行二次加工(gong)(gong)。催(cui)化(hua)裂化(hua)是最常用的生產汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)生產工(gong)(gong)序，汽油(you)(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)(you)主要(yao)是通過該工(gong)(gong)藝生產出來。這也是一般石(shi)油(you)(you)(you)(you)煉化(hua)企業最重要(yao)的生產環節。
二、典型催化(hua)裂(lie)化(hua)裝置的工藝及特點
原(yuan)料(liao)：渣油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)70％左右，催(cui)化裂化一(yi)般是以減壓(ya)餾分油(you)(you)(you)和焦化蠟油(you)(you)(you)為原(yuan)料(liao)，但(dan)是隨著(zhu)原(yuan)油(you)(you)(you)日益加(jia)重(zhong)以及(ji)對輕質油(you)(you)(you)需求越來越高，大部分石(shi)煉化企業(ye)開始在原(yuan)料(liao)中摻加(jia)減壓(ya)渣油(you)(you)(you)，甚(shen)至(zhi)直接以常(chang)壓(ya)渣油(you)(you)(you)作為原(yuan)料(liao)進行(xing)煉制。
產品(pin)：汽(qi)油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿(jiang)（重質餾(liu)分油(you)）、液(ye)體丙烯(xi)、液(ye)化氣(qi)；各自占(zhan)(zhan)比(bi)：汽(qi)油(you)占(zhan)(zhan)42％，柴(chai)油(you)占(zhan)(zhan)21.5％，丙烯(xi)占(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)漿(jiang)占(zhan)(zhan)12％。
催(cui)化(hua)裂化(hua)是(shi)在有催(cui)化(hua)劑存(cun)在的條件(jian)下，將重質(zhi)(zhi)油(you)（例如渣油(you)）加(jia)工成輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)（汽油(you)、煤(mei)油(you)、柴油(you)）的主(zhu)要(yao)工藝，是(shi)煉油(you)過(guo)程(cheng)主(zhu)要(yao)的二次加(jia)工手段，屬于化(hua)學加(jia)工過(guo)程(cheng)。工藝過(guo)程(cheng)：
①. 常(chang)渣和臘油經(jing)過原料油緩(huan)沖罐進(jin)入(ru)提升管、沉降器(qi)、再生器(qi)形成油氣(qi)，進(jin)入(ru)分餾(liu)塔。
②. 一部(bu)分油(you)氣進人(ren)粗汽(qi)油(you)塔、吸(xi)收(shou)塔、空壓機進人(ren)凝(ning)縮(suo)油(you)罐，經過再(zai)吸(xi)收(shou)塔、穩定(ding)塔，最(zui)后(hou)進行汽(qi)油(you)精制，生產出汽(qi)油(you)。
③. 一部分油(you)氣(qi)經過分餾塔進(jin)入柴油(you)汽提塔，然(ran)后進(jin)行柴油(you)精制，生產(chan)出(chu)柴油(you)。
④. 一部分油(you)氣經過分餾塔進入油(you)漿循環，最后生產(chan)出油(you)漿。
⑤. 一部分油氣(qi)經(jing)分餾塔進入(ru)液態烴(jing)緩(huan)沖(chong)罐(guan)(guan)，經(jing)過脫(tuo)硫(liu)(liu)吸附(fu)罐(guan)(guan)、砂(sha)濾塔、水洗罐(guan)(guan)、脫(tuo)硫(liu)(liu)醇(chun)抽(chou)提塔、預堿(jian)洗罐(guan)(guan)、胺液回(hui)收器(qi)、脫(tuo)硫(liu)(liu)抽(chou)提塔、緩(huan)沖(chong)塔，最(zui)后進入(ru)液態烴(jing)罐(guan)(guan)，形成液化(hua)氣(qi)。
⑥. 一部分油氣經(jing)過液態(tai)烴緩沖罐(guan)進(jin)入脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔(ta)、回(hui)流(liu)塔(ta)、脫(tuo)乙(yi)烷(wan)塔(ta)、精丙(bing)稀塔(ta)、回(hui)流(liu)罐(guan)，最(zui)后進(jin)入丙(bing)稀區球罐(guan)，形成(cheng)液體丙(bing)稀。液體丙(bing)稀再經(jing)過聚丙(bing)稀車間(jian)的進(jin)一步加工(gong)生產出聚丙(bing)稀。
催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置大致可以分為四個加(jia)工單(dan)元，即反應再生(sheng)系統(tong)(tong)、分餾系統(tong)(tong)、吸收穩定系統(tong)(tong)和能(neng)量回收系統(tong)(tong)。
1. 反應(ying)再生系(xi)統
反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生系(xi)統(tong)包(bao)括原料(liao)油(you)(you)(you)的(de)(de)裂化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)和催化(hua)(hua)劑的(de)(de)再(zai)生兩個工藝(yi)過程(cheng)。典型的(de)(de)催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生系(xi)統(tong)工藝(yi)流程(cheng)如(ru)圖2.3所(suo)示。經(jing)換熱升(sheng)溫(wen)后的(de)(de)新鮮原料(liao)油(you)(you)(you)與(yu)回煉油(you)(you)(you)混(hun)合，經(jing)加熱爐加熱后送(song)(song)至催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)提升(sheng)管(guan)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)下部噴嘴，原料(liao)油(you)(you)(you)蒸氣(qi)霧(wu)化(hua)(hua)后噴入提升(sheng)管(guan)內(nei)，與(yu)來自再(zai)生器(qi)的(de)(de)高(gao)溫(wen)催化(hua)(hua)劑接觸，隨(sui)即氣(qi)化(hua)(hua)并發生反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)的(de)(de)氣(qi)體(ti)、汽油(you)(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)等組成(cheng)的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)油(you)(you)(you)氣(qi)被送(song)(song)至旋(xuan)風(feng)(feng)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)。經(jing)旋(xuan)風(feng)(feng)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)(li)出(chu)夾帶的(de)(de)催化(hua)(hua)劑后送(song)(song)入分(fen)(fen)餾塔(ta)進行分(fen)(fen)餾。
經(jing)汽提后(hou)的(de)(de)(de)待(dai)生(sheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)通過待(dai)生(sheng)斜(xie)管進(jin)入(ru)再(zai)生(sheng)器，用空(kong)(kong)氣燒焦(jiao)，燒去催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)上因(yin)反應(ying)而生(sheng)成的(de)(de)(de)積炭，使(shi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)活(huo)性得以恢(hui)復(fu)。再(zai)生(sheng)后(hou)的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)落入(ru)淹(yan)流管，經(jing)再(zai)生(sheng)斜(xie)管送回反應(ying)器循(xun)環使(shi)用。在(zai)生(sheng)產(chan)過程(cheng)中，催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)會有損(sun)失(shi)及失(shi)活(huo)。為了維持系(xi)統內催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)存量和活(huo)性，需要定期地或經(jing)常地向系(xi)統中補(bu)充或置(zhi)換(huan)新鮮催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)補(bu)充常采用稀相輸(shu)送的(de)(de)(de)方法，輸(shu)送介質(zhi)為壓縮空(kong)(kong)氣。
2. 分(fen)餾(liu)系統
典型的催(cui)化裂化分餾系統(tong)工藝流程如圖2.4所示。
由反(fan)(fan)應(ying)器來(lai)的(de)反(fan)(fan)應(ying)油(you)氣(qi)從分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)下(xia)部進入分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)。在(zai)底部的(de)脫過熱(re)段與油(you)漿(jiang)換熱(re)，并洗掉油(you)氣(qi)中攜帶的(de)少(shao)量(liang)催化劑(ji)。反(fan)(fan)應(ying)油(you)氣(qi)在(zai)分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)內(nei)上升并經過多次(ci)的(de)傳熱(re)、冷凝，在(zai)分(fen)(fen)(fen)餾段根據物料的(de)沸點差，從上至下(xia)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)出富(fu)氣(qi)、粗汽油(you)、柴油(you)、回煉油(you)和(he)油(you)漿(jiang)。塔(ta)(ta)頂為沸點最低的(de)富(fu)氣(qi)及粗汽油(you)。經換熱(re)冷卻后，進入油(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器。油(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器頂部出來(lai)的(de)催化富(fu)氣(qi)，經氣(qi)體壓縮機壓縮后，進入吸收穩定系統。
側線(xian)抽出(chu)的輕柴油、重柴油經汽提塔汽提，再經換熱(re)(re)(re)、冷卻后出(chu)裝置。側線(xian)回(hui)(hui)煉油與原料油混(hun)合(he)返回(hui)(hui)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔進(jin)行回(hui)(hui)煉。塔底(di)抽出(chu)的是油漿，一部分(fen)(fen)(fen)(fen)經換熱(re)(re)(re)、冷卻后出(chu)裝置；一部分(fen)(fen)(fen)(fen)返回(hui)(hui)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔脫過(guo)(guo)熱(re)(re)(re)段進(jin)行循(xun)環；另一部分(fen)(fen)(fen)(fen)油漿則送(song)至反應器(qi)回(hui)(hui)煉。由于分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔的進(jin)料是帶有催化(hua)劑(ji)粉(fen)塵的過(guo)(guo)熱(re)(re)(re)油氣，因此(ci)，分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)(liu)塔底(di)部設有脫過(guo)(guo)熱(re)(re)(re)段，用經過(guo)(guo)冷卻的油漿把(ba)油氣冷卻到飽(bao)和狀態，并(bing)(bing)洗掉夾帶的催化(hua)劑(ji)粉(fen)塵，以便后續(xu)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)(liu)，并(bing)(bing)避免(mian)塔盤堵塞。
3. 吸收穩定系統
典型的催化(hua)裂化(hua)吸收穩定系統工藝流程如圖2.5所示。
從(cong)分(fen)(fen)餾塔頂油氣(qi)分(fen)(fen)離器出來(lai)的催(cui)化(hua)富氣(qi)中(zhong)帶有汽(qi)油組分(fen)(fen)，而粗汽(qi)油中(zhong)則溶解有組分(fen)(fen)。吸收穩定系統的作用(yong)就是利用(yong)吸收和精(jing)餾的方法，將富氣(qi)和粗汽(qi)油分(fen)(fen)離成(cheng)干氣(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)（C3、C4）及穩定汽(qi)油。
吸(xi)收穩定系統主要由吸(xi)收塔、再(zai)吸(xi)收塔、解(jie)吸(xi)塔及穩定塔組成。
①. 富氣(qi)(qi)(qi)經氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)機升壓(ya)、冷(leng)卻并分(fen)出凝縮油后形成不凝氣(qi)(qi)(qi)，由底(di)部(bu)進(jin)(jin)入吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔。穩定汽(qi)油和(he)粗(cu)汽(qi)油則(ze)作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液(ye)由塔頂進(jin)(jin)入。將富氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的C3、C4（含少量(liang)C2）等吸(xi)(xi)收(shou)(shou)后得到富吸(xi)(xi)收(shou)(shou)油。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔頂部(bu)出來的貧氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)夾帶有少量(liang)的穩定汽(qi)油，經再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔用(yong)柴油回收(shou)(shou)其(qi)中(zhong)的汽(qi)油組分(fen)后成為干氣(qi)(qi)(qi)。干氣(qi)(qi)(qi)被送出裝置進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)(qi)(qi)體脫硫。再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔底(di)油則(ze)返(fan)回催化分(fen)餾塔。
②. 富吸收油和(he)(he)凝(ning)(ning)縮油均(jun)進(jin)入解吸塔(ta)，使其中的氣體解吸后(hou)，從塔(ta)頂(ding)返回凝(ning)(ning)縮油沉降罐。塔(ta)底的未穩(wen)定汽油送入穩(wen)定塔(ta)，通過精餾作用將液化氣和(he)(he)穩(wen)定汽油分開。
③. 穩(wen)定塔頂產品(pin)為液(ye)化氣（液(ye)態(tai)烴），穩(wen)定塔底(di)產品(pin)為穩(wen)定汽油。液(ye)態(tai)烴再利(li)用精餾的方(fang)法通(tong)過(guo)氣體(ti)分餾裝(zhuang)置將其中的丙(bing)烯、丁烯分離出來，進行化工利(li)用。穩(wen)定塔實質上是一個精餾塔。
④. 能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統 催(cui)化裂(lie)化反應產生(sheng)較多的(de)(de)熱能(neng)，而能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統是為(wei)這些熱能(neng)的(de)(de)回(hui)收(shou)而設置(zhi)的(de)(de)。不(bu)(bu)同的(de)(de)催(cui)化裂(lie)化能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統的(de)(de)工藝(yi)流程(cheng)不(bu)(bu)盡相同，主要(yao)區(qu)別(bie)在于煙氣(qi)輪機(ji)-主風機(ji)組的(de)(de)組成(cheng)上。圖2.6所示為(wei)典型的(de)(de)催(cui)化裂(lie)化能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統的(de)(de)工藝(yi)流程(cheng)示意圖。
由再生器過來的高溫(wen)(wen)煙氣(qi)，含有(you)微量的催化劑粉塵，會造成(cheng)煙氣(qi)輪(lun)機(ji)葉片的磨損。煙汽輪(lun)機(ji)首(shou)先用于主風機(ji)的驅動，多余能(neng)量則帶動電(dian)(dian)動／發電(dian)(dian)機(ji)發電(dian)(dian)。煙氣(qi)在(zai)驅動煙氣(qi)輪(lun)機(ji)做功并(bing)回收了壓力能(neng)后(hou)(hou)，溫(wen)(wen)度(du)略有(you)降(jiang)低，但仍然保持較高的溫(wen)(wen)度(du)。通(tong)常情況下(xia)，煙氣(qi)還會被送至余熱鍋(guo)爐產生中壓蒸氣(qi)。最(zui)后(hou)(hou)，煙氣(qi)經進一步(bu)降(jiang)溫(wen)(wen)后(hou)(hou)直接(jie)排入(ru)大氣(qi)，或經脫(tuo)硫后(hou)(hou)再排入(ru)大氣(qi)。
三(san)、介質特點
催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)反(fan)應再生系統最典型的介(jie)(jie)質特點是高溫條件，部分介(jie)(jie)質工況含有(you)固(gu)體顆粒(li)(li)催化(hua)劑或夾(jia)帶固(gu)體顆粒(li)(li)催化(hua)劑，同(tong)時又伴隨有(you)硫化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)等腐蝕(shi)介(jie)(jie)質的存(cun)在。含有(you)固(gu)體催化(hua)劑的管(guan)道通常沖刷(shua)嚴重。工程設計中通常對高溫煙氣(qi)管(guan)道采用隔(ge)熱耐磨襯里。能量回收系統較典型的介(jie)(jie)質特點為高溫煙氣(qi)。除高溫煙氣(qi)外，該系統還有(you)預(yu)熱鍋爐系統中的中壓蒸汽(qi)管(guan)道、主(zhu)風(feng)機的大口徑非(fei)凈(jing)化(hua)風(feng)管(guan)道等。
四、催化裂化裝置的配管設計(ji)
主要是(shi)對加熱爐(lu)、塔、換熱器(qi)、罐、泵等(deng)設備(bei)(bei)的(de)配管設計(ji)。主要設備(bei)(bei)如下(xia)。
1. 再(zai)生(sheng)器
再生(sheng)器的主要作用是燒(shao)去結焦(jiao)催化劑上的焦(jiao)炭以恢(hui)復(fu)催化劑的活性，同時(shi)也(ye)提供裂化所需的熱(re)(re)量。再生(sheng)器由(you)殼體、旋風分(fen)離器、空(kong)氣分(fen)布器、燃燒(shao)室和取(qu)熱(re)(re)器組成。
2. 提升(sheng)管反應器
①. 直管式： 多用于高低并列式反再系統，特點是從沉降(jiang)器(qi)底部(bu)直接插入，結構簡單(dan)，壓降(jiang)小。
②. 折疊式(shi)(shi)：多用于同軸式(shi)(shi)式(shi)(shi)反(fan)再(zai)系(xi)統。
3. 沉降器
沉降器(qi)的作用(yong)是(shi)使來(lai)自提升管的反應(ying)油氣(qi)和(he)催化劑(ji)分(fen)(fen)(fen)離，油氣(qi)經旋風分(fen)(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)(fen)出夾帶催化劑(ji)后(hou)經集氣(qi)室去分(fen)(fen)(fen)餾系統(tong)。由快(kuai)速(su)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)出來(lai)的催化劑(ji)靠重(zhong)力在沉降器(qi)中(zhong)向下沉降，落入(ru)氣(qi)體(ti)段。
4. 主風機
供給再生器燒焦用空氣。
5. 氣壓機
用(yong)于給分(fen)餾系統(tong)來的富氣(qi)升壓，然后送(song)往吸(xi)收穩定系統(tong)。
6. 增壓(ya)機
供(gong)給IV型反應(ying)再(zai)生裝置密相(xiang)提(ti)升管(guan)調(diao)節催(cui)化劑循環量。
