一、裝置(zhi)簡介
催(cui)化裂化是(shi)重(zhong)油(you)輕(qing)(qing)質化的核心(xin)工(gong)藝(yi)之(zhi)一，是(shi)提高原油(you)加工(gong)深度、增加輕(qing)(qing)質油(you)收率的重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)，在汽油(you)和(he)(he)柴油(you)等輕(qing)(qing)質產(chan)品的生(sheng)(sheng)產(chan)中占有(you)很(hen)重(zhong)要(yao)的地位。催(cui)化裂化是(shi)煉廠獲(huo)取(qu)經濟效益的重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)。催(cui)化裂化是(shi)重(zhong)質油(you)在酸性催(cui)化劑的作用下發(fa)生(sheng)(sheng)裂解(jie)，生(sheng)(sheng)成(cheng)輕(qing)(qing)質油(you)、氣(qi)體和(he)(he)焦炭(tan)(tan)的過程。催(cui)化裂化反(fan)(fan)應包(bao)括分(fen)解(jie)和(he)(he)縮(suo)合(he)兩個過程，分(fen)解(jie)等反(fan)(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)氣(qi)體、汽油(you)等小分(fen)子產(chan)物，縮(suo)合(he)反(fan)(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)焦炭(tan)(tan)。
一(yi)(yi)般原(yuan)油(you)經過(guo)常減壓蒸餾后可得到的汽油(you)、煤油(you)及柴(chai)油(you)等輕質(zhi)油(you)品(pin)僅有10％～40％，其余的是重質(zhi)餾分(fen)油(you)和殘渣(zha)油(you)。如(ru)果想(xiang)得到更多輕質(zhi)油(you)品(pin)，就必須對重質(zhi)餾分(fen)和殘渣(zha)油(you)進行(xing)二次加工(gong)。催(cui)化裂化是最常用(yong)的生(sheng)產汽油(you)、柴(chai)油(you)生(sheng)產工(gong)序，汽油(you)柴(chai)油(you)主要是通過(guo)該工(gong)藝生(sheng)產出來。這也(ye)是一(yi)(yi)般石(shi)油(you)煉(lian)化企業(ye)最重要的生(sheng)產環節(jie)。
二、典型催化(hua)裂化(hua)裝置的工藝及特點
原(yuan)料(liao)：渣(zha)(zha)(zha)油和蠟(la)(la)油70％左右(you)，催化(hua)裂化(hua)一般是以減壓(ya)(ya)餾分油和焦化(hua)蠟(la)(la)油為(wei)原(yuan)料(liao)，但是隨著原(yuan)油日益加重(zhong)以及對輕質油需求越來越高，大部(bu)分石煉化(hua)企(qi)業(ye)開始在原(yuan)料(liao)中摻加減壓(ya)(ya)渣(zha)(zha)(zha)油，甚至(zhi)直接(jie)以常壓(ya)(ya)渣(zha)(zha)(zha)油作為(wei)原(yuan)料(liao)進行煉制(zhi)。
產(chan)品：汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)、油(you)(you)(you)漿（重質餾分油(you)(you)(you)）、液體丙(bing)烯、液化(hua)氣；各自占比：汽(qi)油(you)(you)(you)占42％，柴油(you)(you)(you)占21.5％，丙(bing)烯占5.8％，液化(hua)氣占8％，油(you)(you)(you)漿占12％。
催化裂化是在有(you)催化劑(ji)存在的條(tiao)件下，將重質油(you)（例如(ru)渣油(you)）加工成輕質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴(chai)油(you)）的主要工藝，是煉油(you)過(guo)程(cheng)主要的二次加工手段(duan)，屬于化學加工過(guo)程(cheng)。工藝過(guo)程(cheng)：
①. 常渣和臘油(you)(you)經過原料(liao)油(you)(you)緩沖罐(guan)進(jin)(jin)入提升管、沉降器、再生器形(xing)成油(you)(you)氣，進(jin)(jin)入分餾(liu)塔。
②. 一部分油(you)(you)(you)氣進人粗汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)塔(ta)、吸收塔(ta)、空壓機(ji)進人凝縮(suo)油(you)(you)(you)罐，經過(guo)再吸收塔(ta)、穩定塔(ta)，最后進行汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)精(jing)制，生產出汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)。
③. 一(yi)部(bu)分油(you)氣經(jing)過分餾塔進入柴(chai)油(you)汽提塔，然后(hou)進行(xing)柴(chai)油(you)精制，生產出柴(chai)油(you)。
④. 一部分油(you)氣經過分餾塔進(jin)入油(you)漿循環，最后生產出(chu)油(you)漿。
⑤. 一部分(fen)油氣經(jing)分(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)入液態烴緩沖罐(guan)，經(jing)過脫硫吸附罐(guan)、砂濾塔(ta)、水洗(xi)罐(guan)、脫硫醇抽提塔(ta)、預堿(jian)洗(xi)罐(guan)、胺液回收器、脫硫抽提塔(ta)、緩沖塔(ta)，最后進(jin)入液態烴罐(guan)，形成液化(hua)氣。
⑥. 一部(bu)分油氣經過液態烴緩沖罐(guan)進入脫丙(bing)烷塔(ta)、回流(liu)塔(ta)、脫乙(yi)烷塔(ta)、精丙(bing)稀(xi)(xi)塔(ta)、回流(liu)罐(guan)，最(zui)后進入丙(bing)稀(xi)(xi)區(qu)球罐(guan)，形(xing)成液體(ti)丙(bing)稀(xi)(xi)。液體(ti)丙(bing)稀(xi)(xi)再經過聚丙(bing)稀(xi)(xi)車間的(de)進一步加(jia)工(gong)生(sheng)產出聚丙(bing)稀(xi)(xi)。
催(cui)化裂化裝置大致(zhi)可以分為(wei)四個加工單元(yuan)，即反應再生(sheng)系(xi)統(tong)、分餾系(xi)統(tong)、吸收(shou)穩定系(xi)統(tong)和能量回收(shou)系(xi)統(tong)。
1. 反應再生系統
反(fan)應再生(sheng)系(xi)(xi)統包(bao)括原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)應和(he)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)再生(sheng)兩(liang)個工(gong)藝(yi)過程。典型的(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)反(fan)應再生(sheng)系(xi)(xi)統工(gong)藝(yi)流程如圖2.3所示(shi)。經換(huan)熱升溫后(hou)的(de)(de)(de)(de)新(xin)鮮(xian)原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)與回(hui)煉油(you)(you)(you)(you)混合，經加(jia)熱爐加(jia)熱后(hou)送(song)(song)至(zhi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)提(ti)升管反(fan)應器(qi)下部噴嘴，原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)后(hou)噴入提(ti)升管內，與來(lai)自(zi)再生(sheng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)高溫催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發(fa)生(sheng)反(fan)應。反(fan)應生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)(you)等組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應油(you)(you)(you)(you)氣(qi)被(bei)送(song)(song)至(zhi)旋風(feng)分(fen)(fen)離(li)器(qi)。經旋風(feng)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)出夾帶的(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑后(hou)送(song)(song)入分(fen)(fen)餾(liu)塔進(jin)行分(fen)(fen)餾(liu)。
經汽提后的(de)待生催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑通(tong)過待生斜管(guan)(guan)進入再(zai)生器，用空氣(qi)燒焦，燒去催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑上(shang)因反(fan)應(ying)而生成的(de)積(ji)炭，使催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)活性得以(yi)恢(hui)復。再(zai)生后的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑落入淹(yan)流管(guan)(guan)，經再(zai)生斜管(guan)(guan)送(song)回反(fan)應(ying)器循環使用。在生產(chan)過程中，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑會有損失(shi)及失(shi)活。為了維持系統內催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)存量和活性，需要定期地或(huo)經常(chang)地向系統中補(bu)充或(huo)置(zhi)換新鮮催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)補(bu)充常(chang)采用稀(xi)相(xiang)輸(shu)送(song)的(de)方法，輸(shu)送(song)介(jie)質(zhi)為壓(ya)縮空氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的催化裂(lie)化分(fen)餾系統工藝(yi)流程如圖(tu)2.4所示(shi)。
由反(fan)應器(qi)(qi)來(lai)的(de)反(fan)應油(you)(you)(you)(you)氣(qi)從分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)下(xia)部(bu)進入分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)。在底部(bu)的(de)脫過熱段(duan)與(yu)油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)換(huan)熱，并洗掉油(you)(you)(you)(you)氣(qi)中攜帶的(de)少量催化劑。反(fan)應油(you)(you)(you)(you)氣(qi)在分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)內上(shang)升(sheng)并經(jing)(jing)過多(duo)次(ci)的(de)傳熱、冷(leng)凝，在分(fen)(fen)餾段(duan)根據物料的(de)沸點差，從上(shang)至下(xia)分(fen)(fen)離出(chu)富(fu)氣(qi)、粗汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)、回煉油(you)(you)(you)(you)和油(you)(you)(you)(you)漿(jiang)。塔(ta)(ta)頂為沸點最(zui)低的(de)富(fu)氣(qi)及粗汽油(you)(you)(you)(you)。經(jing)(jing)換(huan)熱冷(leng)卻后，進入油(you)(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)離器(qi)(qi)。油(you)(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)離器(qi)(qi)頂部(bu)出(chu)來(lai)的(de)催化富(fu)氣(qi)，經(jing)(jing)氣(qi)體壓(ya)縮(suo)(suo)機壓(ya)縮(suo)(suo)后，進入吸收穩定系統。
側線(xian)抽(chou)出(chu)的(de)(de)輕柴油(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)經(jing)(jing)(jing)汽(qi)提塔(ta)汽(qi)提，再經(jing)(jing)(jing)換熱、冷(leng)卻(que)(que)(que)后出(chu)裝置。側線(xian)回(hui)(hui)煉(lian)油(you)(you)(you)與原料油(you)(you)(you)混合返回(hui)(hui)分(fen)餾(liu)塔(ta)進行回(hui)(hui)煉(lian)。塔(ta)底(di)抽(chou)出(chu)的(de)(de)是油(you)(you)(you)漿，一部(bu)(bu)分(fen)經(jing)(jing)(jing)換熱、冷(leng)卻(que)(que)(que)后出(chu)裝置；一部(bu)(bu)分(fen)返回(hui)(hui)分(fen)餾(liu)塔(ta)脫過(guo)(guo)熱段(duan)(duan)進行循(xun)環；另(ling)一部(bu)(bu)分(fen)油(you)(you)(you)漿則送(song)至(zhi)反應器回(hui)(hui)煉(lian)。由(you)于分(fen)餾(liu)塔(ta)的(de)(de)進料是帶(dai)有(you)催化劑粉塵的(de)(de)過(guo)(guo)熱油(you)(you)(you)氣(qi)，因此(ci)，分(fen)餾(liu)塔(ta)底(di)部(bu)(bu)設有(you)脫過(guo)(guo)熱段(duan)(duan)，用經(jing)(jing)(jing)過(guo)(guo)冷(leng)卻(que)(que)(que)的(de)(de)油(you)(you)(you)漿把油(you)(you)(you)氣(qi)冷(leng)卻(que)(que)(que)到(dao)飽和狀態，并(bing)洗掉夾(jia)帶(dai)的(de)(de)催化劑粉塵，以便后續分(fen)餾(liu)，并(bing)避免塔(ta)盤(pan)堵(du)塞。
3. 吸收穩定系統
典型的(de)催化裂化吸收穩定系統工藝流(liu)程如圖2.5所(suo)示。
從(cong)分餾塔頂(ding)油(you)氣(qi)分離(li)器出來(lai)的(de)催化(hua)富(fu)氣(qi)中帶有(you)汽(qi)油(you)組分，而粗(cu)汽(qi)油(you)中則溶解(jie)有(you)組分。吸收穩(wen)定系統(tong)的(de)作用就是(shi)利用吸收和精餾的(de)方法，將富(fu)氣(qi)和粗(cu)汽(qi)油(you)分離(li)成干氣(qi)(≤C2)液(ye)化(hua)氣(qi)（C3、C4）及穩(wen)定汽(qi)油(you)。
吸(xi)收(shou)穩(wen)定系統主要由吸(xi)收(shou)塔、再吸(xi)收(shou)塔、解吸(xi)塔及穩(wen)定塔組成。
①. 富氣(qi)(qi)經氣(qi)(qi)壓機升壓、冷卻并分出(chu)凝縮油(you)(you)(you)后形成不(bu)凝氣(qi)(qi)，由(you)底(di)部(bu)進(jin)入(ru)吸收(shou)塔(ta)(ta)。穩定汽(qi)油(you)(you)(you)和粗(cu)汽(qi)油(you)(you)(you)則(ze)作為吸收(shou)液由(you)塔(ta)(ta)頂進(jin)入(ru)。將(jiang)富氣(qi)(qi)中的C3、C4（含少量C2）等吸收(shou)后得到富吸收(shou)油(you)(you)(you)。吸收(shou)塔(ta)(ta)頂部(bu)出(chu)來的貧氣(qi)(qi)中夾帶有少量的穩定汽(qi)油(you)(you)(you)，經再吸收(shou)塔(ta)(ta)用柴油(you)(you)(you)回收(shou)其中的汽(qi)油(you)(you)(you)組分后成為干氣(qi)(qi)。干氣(qi)(qi)被(bei)送出(chu)裝置進(jin)行氣(qi)(qi)體(ti)脫硫。再吸收(shou)塔(ta)(ta)底(di)油(you)(you)(you)則(ze)返回催化(hua)分餾塔(ta)(ta)。
②. 富吸收油(you)和(he)凝縮油(you)均(jun)進入(ru)解(jie)吸塔(ta)(ta)，使其中的氣(qi)體解(jie)吸后(hou)，從(cong)塔(ta)(ta)頂返回凝縮油(you)沉降罐。塔(ta)(ta)底的未穩(wen)定(ding)汽油(you)送入(ru)穩(wen)定(ding)塔(ta)(ta)，通(tong)過精餾作用將液化(hua)氣(qi)和(he)穩(wen)定(ding)汽油(you)分開。
③. 穩(wen)定(ding)塔(ta)頂產(chan)品為(wei)液(ye)化(hua)氣(qi)（液(ye)態烴(jing)），穩(wen)定(ding)塔(ta)底產(chan)品為(wei)穩(wen)定(ding)汽油。液(ye)態烴(jing)再利用精餾的(de)(de)方法通過氣(qi)體分餾裝置將其中的(de)(de)丙烯(xi)、丁烯(xi)分離出來，進行化(hua)工利用。穩(wen)定(ding)塔(ta)實質(zhi)上是一個精餾塔(ta)。
④. 能(neng)量回(hui)(hui)收系統(tong) 催化(hua)裂化(hua)反應產生較多(duo)的(de)(de)(de)(de)熱能(neng)，而能(neng)量回(hui)(hui)收系統(tong)是為這些熱能(neng)的(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)收而設置的(de)(de)(de)(de)。不同的(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂化(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收系統(tong)的(de)(de)(de)(de)工藝流程(cheng)不盡相同，主(zhu)要區別在(zai)于煙氣(qi)輪機-主(zhu)風機組的(de)(de)(de)(de)組成上。圖2.6所(suo)示為典型的(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂化(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收系統(tong)的(de)(de)(de)(de)工藝流程(cheng)示意圖。
由再生器過(guo)來的(de)高(gao)溫煙氣(qi)，含(han)有微量(liang)(liang)的(de)催化(hua)劑(ji)粉塵，會造成煙氣(qi)輪機(ji)葉片(pian)的(de)磨損。煙汽輪機(ji)首先(xian)用于(yu)主風機(ji)的(de)驅動，多余能量(liang)(liang)則帶(dai)動電動／發電機(ji)發電。煙氣(qi)在驅動煙氣(qi)輪機(ji)做功(gong)并回收了壓(ya)力能后(hou)，溫度(du)略有降低，但仍(reng)然(ran)保持(chi)較高(gao)的(de)溫度(du)。通(tong)常(chang)情況(kuang)下，煙氣(qi)還會被(bei)送至余熱(re)鍋爐產生中(zhong)壓(ya)蒸氣(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)經進(jin)一步降溫后(hou)直接排(pai)入大氣(qi)，或經脫硫后(hou)再排(pai)入大氣(qi)。
三、介質特點
催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置反應(ying)再生系(xi)統(tong)(tong)最(zui)典(dian)型的(de)(de)介質(zhi)(zhi)特點是高(gao)溫條件，部分介質(zhi)(zhi)工況含有(you)固體顆粒催(cui)化(hua)(hua)劑或夾帶(dai)固體顆粒催(cui)化(hua)(hua)劑，同時(shi)又伴隨有(you)硫化(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)物(wu)等(deng)腐蝕介質(zhi)(zhi)的(de)(de)存在。含有(you)固體催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)管道(dao)(dao)通常(chang)沖刷嚴(yan)重。工程設計(ji)中通常(chang)對(dui)高(gao)溫煙(yan)氣管道(dao)(dao)采用隔熱(re)耐磨襯里。能量回收系(xi)統(tong)(tong)較典(dian)型的(de)(de)介質(zhi)(zhi)特點為高(gao)溫煙(yan)氣。除高(gao)溫煙(yan)氣外，該(gai)系(xi)統(tong)(tong)還有(you)預熱(re)鍋爐系(xi)統(tong)(tong)中的(de)(de)中壓蒸汽管道(dao)(dao)、主風機的(de)(de)大口(kou)徑非凈化(hua)(hua)風管道(dao)(dao)等(deng)。
四(si)、催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)配管設計
主要(yao)是對加熱爐、塔(ta)、換熱器、罐、泵等設(she)(she)備的配管設(she)(she)計。主要(yao)設(she)(she)備如下。
1. 再生器
再(zai)生器(qi)(qi)的(de)主要作用是(shi)燒去結焦催化(hua)(hua)劑上(shang)的(de)焦炭以(yi)恢(hui)復催化(hua)(hua)劑的(de)活性，同(tong)時也提供裂化(hua)(hua)所需(xu)的(de)熱量。再(zai)生器(qi)(qi)由殼體、旋風分(fen)離器(qi)(qi)、空氣分(fen)布器(qi)(qi)、燃燒室和(he)取(qu)熱器(qi)(qi)組成。
2. 提升管反(fan)應器
①. 直管式： 多用于(yu)高(gao)低并列式反再系統，特點(dian)是從沉降器底部直接插入，結(jie)構簡(jian)單，壓降小。
②. 折疊(die)式(shi)：多用于同軸式(shi)式(shi)反再系統。
3. 沉(chen)降器
沉(chen)降(jiang)(jiang)器(qi)(qi)(qi)的(de)作用(yong)是使來自提(ti)升管的(de)反應油氣(qi)和催(cui)化劑分(fen)離，油氣(qi)經旋風分(fen)離器(qi)(qi)(qi)分(fen)出(chu)夾帶催(cui)化劑后經集氣(qi)室去分(fen)餾系統。由快速分(fen)離器(qi)(qi)(qi)出(chu)來的(de)催(cui)化劑靠重力在(zai)沉(chen)降(jiang)(jiang)器(qi)(qi)(qi)中向下沉(chen)降(jiang)(jiang)，落入氣(qi)體段。
4. 主(zhu)風機
供給(gei)再生器燒焦(jiao)用空氣。
5. 氣(qi)壓機
用于給(gei)分餾系統來的富(fu)氣(qi)升壓，然后送往(wang)吸收穩定系統。
6. 增壓機
供給IV型反應再(zai)生裝置密相提升管調節催(cui)化劑循環量(liang)。
