一(yi)、裝置簡(jian)介
催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)重油(you)輕質化(hua)的(de)(de)核心工藝之一，是(shi)提(ti)高原油(you)加工深度、增加輕質油(you)收率的(de)(de)重要手(shou)段，在汽油(you)和柴(chai)油(you)等(deng)輕質產品的(de)(de)生(sheng)產中占有很重要的(de)(de)地位。催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)煉廠獲(huo)取(qu)經濟效益的(de)(de)重要手(shou)段。催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)重質油(you)在酸(suan)性催(cui)化(hua)劑的(de)(de)作(zuo)用下發生(sheng)裂(lie)解(jie)，生(sheng)成(cheng)(cheng)輕質油(you)、氣體和焦炭的(de)(de)過程(cheng)。催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)反(fan)應包括(kuo)分解(jie)和縮合(he)兩個過程(cheng)，分解(jie)等(deng)反(fan)應生(sheng)成(cheng)(cheng)氣體、汽油(you)等(deng)小分子產物，縮合(he)反(fan)應生(sheng)成(cheng)(cheng)焦炭。
一(yi)般原油(you)(you)(you)(you)經過常減(jian)壓蒸餾后可得(de)到的(de)汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)及柴(chai)油(you)(you)(you)(you)等輕質(zhi)油(you)(you)(you)(you)品(pin)僅有10％～40％，其(qi)余的(de)是(shi)重(zhong)質(zhi)餾分(fen)油(you)(you)(you)(you)和(he)殘(can)渣(zha)油(you)(you)(you)(you)。如果(guo)想得(de)到更(geng)多輕質(zhi)油(you)(you)(you)(you)品(pin)，就必須(xu)對重(zhong)質(zhi)餾分(fen)和(he)殘(can)渣(zha)油(you)(you)(you)(you)進行二次(ci)加工(gong)。催化(hua)裂化(hua)是(shi)最常用的(de)生(sheng)(sheng)產汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)(you)生(sheng)(sheng)產工(gong)序，汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)柴(chai)油(you)(you)(you)(you)主要是(shi)通(tong)過該工(gong)藝生(sheng)(sheng)產出來。這也是(shi)一(yi)般石油(you)(you)(you)(you)煉化(hua)企業最重(zhong)要的(de)生(sheng)(sheng)產環節。
二(er)、典型催化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)的工藝及特點(dian)
原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)：渣油(you)和(he)蠟油(you)70％左右，催化裂化一(yi)般是以(yi)減壓餾分(fen)油(you)和(he)焦化蠟油(you)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)，但是隨著原(yuan)油(you)日益加重以(yi)及對輕質油(you)需求越來越高，大(da)部分(fen)石煉化企(qi)業開始在原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)中摻(chan)加減壓渣油(you)，甚(shen)至直(zhi)接(jie)以(yi)常(chang)壓渣油(you)作為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)進行煉制。
產品：汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、油(you)(you)漿(jiang)（重質餾分油(you)(you)）、液(ye)體丙烯、液(ye)化氣(qi)；各自占(zhan)(zhan)比：汽油(you)(you)占(zhan)(zhan)42％，柴油(you)(you)占(zhan)(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)(you)漿(jiang)占(zhan)(zhan)12％。
催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是在(zai)有催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑存在(zai)的條件下(xia)，將重質油（例如渣油）加工(gong)成輕(qing)質油（汽油、煤油、柴油）的主(zhu)要工(gong)藝(yi)，是煉油過程主(zhu)要的二次(ci)加工(gong)手(shou)段，屬于化(hua)(hua)(hua)學加工(gong)過程。工(gong)藝(yi)過程：
①. 常渣和(he)臘油(you)(you)經過原料油(you)(you)緩沖罐進入提升管、沉降器(qi)、再生器(qi)形成(cheng)油(you)(you)氣，進入分餾塔。
②. 一部分油(you)氣進(jin)人(ren)粗汽油(you)塔(ta)、吸收塔(ta)、空壓(ya)機進(jin)人(ren)凝縮油(you)罐，經過再(zai)吸收塔(ta)、穩定(ding)塔(ta)，最后進(jin)行(xing)汽油(you)精制，生產出汽油(you)。
③. 一部分油氣(qi)經過(guo)分餾塔進入柴(chai)(chai)油汽提(ti)塔，然(ran)后進行(xing)柴(chai)(chai)油精制，生(sheng)產出柴(chai)(chai)油。
④. 一部分(fen)油(you)氣(qi)經過分(fen)餾塔進(jin)入油(you)漿循環，最后生產(chan)出油(you)漿。
⑤. 一部分(fen)油氣經分(fen)餾(liu)塔進入(ru)液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)緩(huan)沖罐(guan)(guan)，經過脫(tuo)硫吸附罐(guan)(guan)、砂濾塔、水洗罐(guan)(guan)、脫(tuo)硫醇抽(chou)提(ti)塔、預堿洗罐(guan)(guan)、胺液(ye)(ye)回收器、脫(tuo)硫抽(chou)提(ti)塔、緩(huan)沖塔，最后(hou)進入(ru)液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)罐(guan)(guan)，形成液(ye)(ye)化氣。
⑥. 一部分油氣經過液(ye)態烴緩沖(chong)罐(guan)進(jin)入脫(tuo)丙烷(wan)塔、回(hui)流塔、脫(tuo)乙烷(wan)塔、精(jing)丙稀(xi)(xi)塔、回(hui)流罐(guan)，最后進(jin)入丙稀(xi)(xi)區球罐(guan)，形成液(ye)體(ti)丙稀(xi)(xi)。液(ye)體(ti)丙稀(xi)(xi)再經過聚丙稀(xi)(xi)車間的(de)進(jin)一步(bu)加工生產出聚丙稀(xi)(xi)。
催化(hua)裂(lie)化(hua)裝置大致可以分(fen)(fen)為四個加工單(dan)元，即反應(ying)再生系(xi)統、分(fen)(fen)餾(liu)系(xi)統、吸收穩(wen)定系(xi)統和能量回收系(xi)統。
1. 反(fan)應再生系統(tong)
反(fan)(fan)應(ying)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統包(bao)括原(yuan)料油的(de)(de)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)和催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)兩個(ge)工藝(yi)過(guo)程(cheng)。典(dian)型的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)裝置的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統工藝(yi)流程(cheng)如圖2.3所示。經換熱(re)升溫后的(de)(de)新(xin)鮮原(yuan)料油與回煉油混合，經加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)后送至催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)提升管(guan)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)下(xia)部噴嘴，原(yuan)料油蒸氣(qi)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)后噴入提升管(guan)內，與來自再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)器(qi)(qi)的(de)(de)高溫催化(hua)(hua)(hua)劑接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)(hua)并發生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)(de)氣(qi)體、汽(qi)油、液化(hua)(hua)(hua)氣(qi)、柴油等組成的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)油氣(qi)被送至旋風(feng)分(fen)離器(qi)(qi)。經旋風(feng)分(fen)離器(qi)(qi)分(fen)離出夾(jia)帶的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑后送入分(fen)餾塔進行分(fen)餾。
經(jing)(jing)(jing)汽提后的(de)(de)待(dai)生(sheng)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)通過(guo)待(dai)生(sheng)斜(xie)管(guan)進入(ru)再生(sheng)器，用(yong)空(kong)氣(qi)燒焦，燒去催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)上因(yin)反應而生(sheng)成的(de)(de)積炭，使催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)活(huo)性得以恢(hui)復。再生(sheng)后的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)落入(ru)淹(yan)流管(guan)，經(jing)(jing)(jing)再生(sheng)斜(xie)管(guan)送回(hui)反應器循環使用(yong)。在生(sheng)產過(guo)程中，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)會有損失(shi)及失(shi)活(huo)。為了維持(chi)系統(tong)(tong)內催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)存量和活(huo)性，需要定期地或(huo)經(jing)(jing)(jing)常地向系統(tong)(tong)中補充或(huo)置換新鮮催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)補充常采用(yong)稀相(xiang)輸(shu)送的(de)(de)方法，輸(shu)送介質為壓縮空(kong)氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的催化(hua)裂(lie)化(hua)分餾系統工藝流程如(ru)圖2.4所示。
由反應(ying)器來(lai)的(de)反應(ying)油(you)(you)氣(qi)從分餾(liu)塔(ta)下(xia)部(bu)進(jin)入(ru)分餾(liu)塔(ta)。在底(di)部(bu)的(de)脫過(guo)熱(re)(re)段(duan)與油(you)(you)漿換(huan)(huan)熱(re)(re)，并洗(xi)掉油(you)(you)氣(qi)中(zhong)攜帶的(de)少量催(cui)化劑。反應(ying)油(you)(you)氣(qi)在分餾(liu)塔(ta)內上升并經過(guo)多次的(de)傳熱(re)(re)、冷(leng)凝(ning)，在分餾(liu)段(duan)根據(ju)物料的(de)沸點差，從上至下(xia)分離出富(fu)氣(qi)、粗汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、回(hui)煉油(you)(you)和油(you)(you)漿。塔(ta)頂(ding)為沸點最低(di)的(de)富(fu)氣(qi)及(ji)粗汽油(you)(you)。經換(huan)(huan)熱(re)(re)冷(leng)卻(que)后，進(jin)入(ru)油(you)(you)氣(qi)分離器。油(you)(you)氣(qi)分離器頂(ding)部(bu)出來(lai)的(de)催(cui)化富(fu)氣(qi)，經氣(qi)體(ti)壓(ya)縮機壓(ya)縮后，進(jin)入(ru)吸收穩定系(xi)統(tong)。
側線(xian)抽出的輕柴油(you)(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)(you)經汽(qi)提塔(ta)(ta)汽(qi)提，再經換熱(re)、冷卻(que)后(hou)(hou)出裝(zhuang)置。側線(xian)回煉油(you)(you)(you)(you)與原料油(you)(you)(you)(you)混合返(fan)(fan)回分餾(liu)塔(ta)(ta)進(jin)行回煉。塔(ta)(ta)底(di)抽出的是油(you)(you)(you)(you)漿，一部(bu)分經換熱(re)、冷卻(que)后(hou)(hou)出裝(zhuang)置；一部(bu)分返(fan)(fan)回分餾(liu)塔(ta)(ta)脫過(guo)(guo)熱(re)段進(jin)行循環；另(ling)一部(bu)分油(you)(you)(you)(you)漿則送至反(fan)應器回煉。由于分餾(liu)塔(ta)(ta)的進(jin)料是帶有催化劑(ji)粉塵的過(guo)(guo)熱(re)油(you)(you)(you)(you)氣，因此(ci)，分餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)部(bu)設有脫過(guo)(guo)熱(re)段，用經過(guo)(guo)冷卻(que)的油(you)(you)(you)(you)漿把(ba)油(you)(you)(you)(you)氣冷卻(que)到飽和狀態，并洗掉(diao)夾帶的催化劑(ji)粉塵，以便(bian)后(hou)(hou)續分餾(liu)，并避免塔(ta)(ta)盤堵(du)塞。
3. 吸收穩(wen)定系統
典型的催化裂化吸(xi)收(shou)穩定系統工藝流程如圖2.5所示。
從分(fen)(fen)餾(liu)塔頂油(you)(you)氣分(fen)(fen)離器出來的催化(hua)富(fu)氣中帶有汽油(you)(you)組分(fen)(fen)，而粗汽油(you)(you)中則溶解有組分(fen)(fen)。吸收穩(wen)定系(xi)統的作用就是利(li)用吸收和精(jing)餾(liu)的方法，將富(fu)氣和粗汽油(you)(you)分(fen)(fen)離成干(gan)氣(≤C2)液化(hua)氣（C3、C4）及穩(wen)定汽油(you)(you)。
吸收穩定系統主要由吸收塔(ta)、再吸收塔(ta)、解吸塔(ta)及穩定塔(ta)組成。
①. 富氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓機升壓、冷卻(que)并(bing)分出(chu)凝縮油(you)(you)(you)后形成(cheng)不(bu)凝氣(qi)(qi)(qi)(qi)，由底部(bu)進(jin)入吸收(shou)塔(ta)(ta)。穩定汽(qi)油(you)(you)(you)和(he)粗汽(qi)油(you)(you)(you)則作為吸收(shou)液由塔(ta)(ta)頂進(jin)入。將富氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)C3、C4（含(han)少(shao)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(de)貧氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)夾帶(dai)有(you)少(shao)量的(de)穩定汽(qi)油(you)(you)(you)，經(jing)再吸收(shou)塔(ta)(ta)用柴油(you)(you)(you)回收(shou)其中(zhong)的(de)汽(qi)油(you)(you)(you)組分后成(cheng)為干(gan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)被送出(chu)裝置進(jin)行(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體脫硫。再吸收(shou)塔(ta)(ta)底油(you)(you)(you)則返回催化分餾塔(ta)(ta)。
②. 富吸(xi)收油(you)和凝(ning)縮(suo)油(you)均進入解(jie)吸(xi)塔，使其(qi)中(zhong)的氣(qi)體(ti)解(jie)吸(xi)后，從塔頂返回凝(ning)縮(suo)油(you)沉(chen)降罐。塔底的未穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)送入穩(wen)定(ding)塔，通過精餾作用將(jiang)液化氣(qi)和穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)分開。
③. 穩定塔頂產品(pin)為(wei)液(ye)(ye)化(hua)氣（液(ye)(ye)態烴），穩定塔底產品(pin)為(wei)穩定汽油。液(ye)(ye)態烴再利用精餾的方法(fa)通過氣體分餾裝置將其(qi)中(zhong)的丙烯、丁烯分離(li)出(chu)來，進行化(hua)工利用。穩定塔實質上(shang)是一個(ge)精餾塔。
④. 能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收(shou)系(xi)統(tong) 催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反應產生較多的(de)熱能(neng)(neng)(neng)，而(er)能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收(shou)系(xi)統(tong)是為(wei)這些熱能(neng)(neng)(neng)的(de)回(hui)收(shou)而(er)設置的(de)。不同的(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收(shou)系(xi)統(tong)的(de)工(gong)藝流程不盡相同，主要區別在(zai)于煙氣輪機(ji)-主風機(ji)組(zu)的(de)組(zu)成(cheng)上。圖(tu)2.6所示(shi)為(wei)典型的(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收(shou)系(xi)統(tong)的(de)工(gong)藝流程示(shi)意圖(tu)。
由再生器(qi)過來的高溫(wen)(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)，含有微(wei)量(liang)的催化(hua)劑粉塵(chen)，會造成煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)(lun)機葉片的磨損。煙(yan)(yan)汽(qi)輪(lun)(lun)機首先用于主風機的驅動，多余能量(liang)則帶(dai)動電(dian)動／發電(dian)機發電(dian)。煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)在驅動煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)(lun)機做(zuo)功并回收了壓力能后，溫(wen)(wen)度(du)略有降(jiang)低，但仍然(ran)保持較(jiao)高的溫(wen)(wen)度(du)。通(tong)常情況下，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)還會被送(song)至余熱鍋(guo)爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)(qi)。最后，煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)進一步降(jiang)溫(wen)(wen)后直接排入(ru)(ru)大(da)氣(qi)(qi)(qi)，或經(jing)脫(tuo)硫后再排入(ru)(ru)大(da)氣(qi)(qi)(qi)。
三、介質(zhi)特點
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置反(fan)應再生系統(tong)(tong)最典型的(de)(de)(de)介(jie)質特點是高(gao)溫條件，部分介(jie)質工(gong)況含(han)有固(gu)(gu)體顆粒催(cui)化(hua)劑(ji)或夾(jia)帶固(gu)(gu)體顆粒催(cui)化(hua)劑(ji)，同時又伴隨有硫(liu)化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕介(jie)質的(de)(de)(de)存在。含(han)有固(gu)(gu)體催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)通常沖刷(shua)嚴重(zhong)。工(gong)程設計(ji)中通常對高(gao)溫煙氣管(guan)道(dao)采用隔熱耐(nai)磨(mo)襯里。能量(liang)回收系統(tong)(tong)較典型的(de)(de)(de)介(jie)質特點為高(gao)溫煙氣。除(chu)高(gao)溫煙氣外，該系統(tong)(tong)還(huan)有預(yu)熱鍋爐系統(tong)(tong)中的(de)(de)(de)中壓蒸(zheng)汽管(guan)道(dao)、主風(feng)機(ji)的(de)(de)(de)大口徑非凈化(hua)風(feng)管(guan)道(dao)等。
四、催化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)的配管設(she)計
主要是對加熱爐、塔、換(huan)熱器、罐、泵等設備的(de)配(pei)管設計(ji)。主要設備如下(xia)。
1. 再生器
再(zai)生器(qi)的(de)(de)主要作用是燒去結焦催化(hua)劑(ji)上的(de)(de)焦炭以恢復催化(hua)劑(ji)的(de)(de)活性，同時(shi)也提(ti)供裂化(hua)所需的(de)(de)熱(re)量。再(zai)生器(qi)由(you)殼體、旋風分(fen)離器(qi)、空氣分(fen)布(bu)器(qi)、燃燒室和取(qu)熱(re)器(qi)組成(cheng)。
2. 提升管反應(ying)器
①. 直管式(shi)： 多用于高低并(bing)列式反再系統，特點是從沉降器底(di)部(bu)直接(jie)插入，結構(gou)簡單，壓降小。
②. 折疊式：多用于同軸式式反再系(xi)統。
3. 沉降(jiang)器
沉降(jiang)器(qi)(qi)的(de)作(zuo)用是(shi)使來自提升(sheng)管的(de)反應油(you)氣和催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)分(fen)離，油(you)氣經旋(xuan)風分(fen)離器(qi)(qi)分(fen)出夾帶催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)后經集氣室(shi)去(qu)分(fen)餾系統(tong)。由(you)快(kuai)速分(fen)離器(qi)(qi)出來的(de)催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)靠重力在沉降(jiang)器(qi)(qi)中向下沉降(jiang)，落入(ru)氣體段。
4. 主風機
供(gong)給(gei)再生器燒焦(jiao)用空氣。
5. 氣壓機
用于給(gei)分(fen)餾系統來(lai)的富氣升壓(ya)，然后送往吸(xi)收穩(wen)定系統。
6. 增壓機
供給IV型反應(ying)再生(sheng)裝(zhuang)置密相提升管調(diao)節催化劑循環量。
