一、裝(zhuang)置簡(jian)介
催化裂(lie)(lie)化是(shi)重(zhong)油輕(qing)質(zhi)化的(de)(de)(de)核心工藝之一，是(shi)提(ti)高原(yuan)油加工深度、增(zeng)加輕(qing)質(zhi)油收(shou)率的(de)(de)(de)重(zhong)要手段，在汽油和(he)柴油等輕(qing)質(zhi)產(chan)品的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)中占有很(hen)重(zhong)要的(de)(de)(de)地位。催化裂(lie)(lie)化是(shi)煉廠獲取經濟效益的(de)(de)(de)重(zhong)要手段。催化裂(lie)(lie)化是(shi)重(zhong)質(zhi)油在酸性催化劑的(de)(de)(de)作用下發生(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)解，生(sheng)(sheng)成(cheng)輕(qing)質(zhi)油、氣體和(he)焦(jiao)炭(tan)的(de)(de)(de)過程。催化裂(lie)(lie)化反應包括分(fen)解和(he)縮合兩(liang)個(ge)過程，分(fen)解等反應生(sheng)(sheng)成(cheng)氣體、汽油等小分(fen)子產(chan)物(wu)，縮合反應生(sheng)(sheng)成(cheng)焦(jiao)炭(tan)。
一(yi)般(ban)原油經過常減壓蒸餾(liu)后可得(de)到的(de)(de)汽(qi)油、煤(mei)油及柴(chai)(chai)油等輕(qing)質油品(pin)僅有10％～40％，其余的(de)(de)是(shi)重質餾(liu)分油和(he)殘(can)渣油。如果想得(de)到更(geng)多輕(qing)質油品(pin)，就必須對重質餾(liu)分和(he)殘(can)渣油進行(xing)二次加(jia)工。催化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)最常用的(de)(de)生產(chan)汽(qi)油、柴(chai)(chai)油生產(chan)工序，汽(qi)油柴(chai)(chai)油主(zhu)要是(shi)通過該(gai)工藝生產(chan)出來。這也是(shi)一(yi)般(ban)石油煉化(hua)企業(ye)最重要的(de)(de)生產(chan)環節。
二、典型(xing)催化裂化裝置的工藝及特點
原料(liao)：渣油(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)70％左右(you)，催(cui)化裂化一般是以減壓餾分(fen)(fen)油(you)(you)和(he)焦化蠟油(you)(you)為(wei)原料(liao)，但(dan)是隨(sui)著原油(you)(you)日益加重以及對輕質(zhi)油(you)(you)需求(qiu)越來越高(gao)，大(da)部分(fen)(fen)石煉化企業(ye)開始(shi)在(zai)原料(liao)中(zhong)摻加減壓渣油(you)(you)，甚至直接(jie)以常壓渣油(you)(you)作為(wei)原料(liao)進行煉制。
產(chan)品：汽油(you)、柴油(you)、油(you)漿（重(zhong)質餾(liu)分油(you)）、液體(ti)丙(bing)烯、液化(hua)氣(qi)；各(ge)自占(zhan)(zhan)比：汽油(you)占(zhan)(zhan)42％，柴油(you)占(zhan)(zhan)21.5％，丙(bing)烯占(zhan)(zhan)5.8％，液化(hua)氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)(zhan)12％。
催化裂化是在(zai)有催化劑存在(zai)的(de)(de)條件下，將重質油(you)（例如渣油(you)）加工成輕質油(you)（汽(qi)油(you)、煤油(you)、柴油(you)）的(de)(de)主要工藝，是煉油(you)過程主要的(de)(de)二次加工手段，屬于化學加工過程。工藝過程：
①. 常(chang)渣和臘油經過原料(liao)油緩沖罐(guan)進入(ru)提(ti)升管、沉降器、再生器形(xing)成油氣，進入(ru)分(fen)餾(liu)塔。
②. 一部分油(you)氣進人(ren)粗汽油(you)塔(ta)、吸(xi)收塔(ta)、空壓機進人(ren)凝縮(suo)油(you)罐，經過(guo)再(zai)吸(xi)收塔(ta)、穩定塔(ta)，最后(hou)進行汽油(you)精(jing)制，生產出汽油(you)。
③. 一部分(fen)油氣經過分(fen)餾塔進入柴(chai)(chai)油汽提塔，然后進行柴(chai)(chai)油精制，生產出柴(chai)(chai)油。
④. 一部分油氣經過分餾塔進入油漿循環，最后生產(chan)出(chu)油漿。
⑤. 一部分(fen)(fen)油氣經分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)入(ru)液(ye)態(tai)(tai)烴緩沖罐(guan)(guan)(guan)，經過脫(tuo)硫(liu)吸(xi)附罐(guan)(guan)(guan)、砂濾塔(ta)、水洗罐(guan)(guan)(guan)、脫(tuo)硫(liu)醇抽提(ti)塔(ta)、預堿洗罐(guan)(guan)(guan)、胺液(ye)回收器、脫(tuo)硫(liu)抽提(ti)塔(ta)、緩沖塔(ta)，最后進(jin)入(ru)液(ye)態(tai)(tai)烴罐(guan)(guan)(guan)，形成(cheng)液(ye)化氣。
⑥. 一(yi)部分(fen)油氣經過(guo)液態(tai)烴緩沖罐進(jin)(jin)入(ru)脫丙(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)、回流塔(ta)(ta)(ta)、脫乙烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)、精丙(bing)稀(xi)(xi)塔(ta)(ta)(ta)、回流罐，最后進(jin)(jin)入(ru)丙(bing)稀(xi)(xi)區球罐，形成液體丙(bing)稀(xi)(xi)。液體丙(bing)稀(xi)(xi)再經過(guo)聚丙(bing)稀(xi)(xi)車間的進(jin)(jin)一(yi)步(bu)加工生(sheng)產出聚丙(bing)稀(xi)(xi)。
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置大(da)致可以分為四(si)個加工單元(yuan)，即(ji)反應再生系統(tong)、分餾(liu)系統(tong)、吸收(shou)穩定系統(tong)和能量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)。
1. 反應(ying)再生系統(tong)
反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系統包括原(yuan)料(liao)油(you)(you)的(de)(de)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)和催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)再(zai)生(sheng)兩個工藝過(guo)程。典型的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裝置的(de)(de)反(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)系統工藝流程如圖2.3所示。經(jing)(jing)換熱升溫(wen)后的(de)(de)新鮮原(yuan)料(liao)油(you)(you)與回煉油(you)(you)混(hun)合，經(jing)(jing)加熱爐加熱后送(song)至(zhi)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)提(ti)(ti)升管反(fan)應(ying)器(qi)下部噴嘴，原(yuan)料(liao)油(you)(you)蒸氣霧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)后噴入(ru)提(ti)(ti)升管內，與來自再(zai)生(sheng)器(qi)的(de)(de)高溫(wen)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨即氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)并發生(sheng)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)(de)氣體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氣、柴(chai)油(you)(you)等(deng)組成的(de)(de)反(fan)應(ying)油(you)(you)氣被送(song)至(zhi)旋(xuan)風分(fen)離器(qi)。經(jing)(jing)旋(xuan)風分(fen)離器(qi)分(fen)離出夾帶(dai)的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)后送(song)入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)進行(xing)分(fen)餾(liu)。
經(jing)汽提后(hou)的(de)待(dai)生(sheng)催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)通過(guo)待(dai)生(sheng)斜管進入(ru)再生(sheng)器(qi)，用空氣(qi)燒焦，燒去催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)上(shang)因反應(ying)而(er)生(sheng)成的(de)積(ji)炭，使催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)活性得以(yi)恢復。再生(sheng)后(hou)的(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)落入(ru)淹流管，經(jing)再生(sheng)斜管送(song)回(hui)反應(ying)器(qi)循環使用。在生(sheng)產過(guo)程中(zhong)(zhong)，催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)會有損失(shi)及失(shi)活。為(wei)了維持系統(tong)內(nei)催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)存量和活性，需要定(ding)期地或(huo)經(jing)常地向系統(tong)中(zhong)(zhong)補(bu)(bu)充(chong)(chong)或(huo)置(zhi)換新鮮催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)補(bu)(bu)充(chong)(chong)常采用稀相輸(shu)送(song)的(de)方法，輸(shu)送(song)介質(zhi)為(wei)壓縮空氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的催化裂化分(fen)餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由反(fan)(fan)應器(qi)來的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應油(you)氣從分(fen)餾塔下(xia)部(bu)(bu)(bu)進(jin)(jin)入(ru)(ru)分(fen)餾塔。在(zai)底部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)脫過熱(re)(re)段與油(you)漿(jiang)換(huan)熱(re)(re)，并(bing)洗掉油(you)氣中攜帶的(de)(de)(de)少量(liang)催化(hua)劑(ji)。反(fan)(fan)應油(you)氣在(zai)分(fen)餾塔內上升(sheng)并(bing)經過多(duo)次(ci)的(de)(de)(de)傳熱(re)(re)、冷凝，在(zai)分(fen)餾段根據(ju)物料的(de)(de)(de)沸點差，從上至下(xia)分(fen)離(li)出富氣、粗汽油(you)、柴油(you)、回煉油(you)和(he)油(you)漿(jiang)。塔頂為沸點最低的(de)(de)(de)富氣及粗汽油(you)。經換(huan)熱(re)(re)冷卻后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)油(you)氣分(fen)離(li)器(qi)。油(you)氣分(fen)離(li)器(qi)頂部(bu)(bu)(bu)出來的(de)(de)(de)催化(hua)富氣，經氣體壓(ya)(ya)縮機壓(ya)(ya)縮后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)吸(xi)收穩定系(xi)統。
側線抽(chou)出的輕柴油(you)(you)、重(zhong)柴油(you)(you)經汽提塔汽提，再經換(huan)熱、冷卻后(hou)(hou)出裝置(zhi)。側線回(hui)煉(lian)油(you)(you)與原料油(you)(you)混合返回(hui)分(fen)餾塔進(jin)(jin)行(xing)回(hui)煉(lian)。塔底抽(chou)出的是(shi)油(you)(you)漿(jiang)，一(yi)部(bu)分(fen)經換(huan)熱、冷卻后(hou)(hou)出裝置(zhi)；一(yi)部(bu)分(fen)返回(hui)分(fen)餾塔脫(tuo)過(guo)熱段(duan)進(jin)(jin)行(xing)循(xun)環；另(ling)一(yi)部(bu)分(fen)油(you)(you)漿(jiang)則(ze)送至反應器回(hui)煉(lian)。由(you)于分(fen)餾塔的進(jin)(jin)料是(shi)帶有催化劑粉塵的過(guo)熱油(you)(you)氣，因此(ci)，分(fen)餾塔底部(bu)設有脫(tuo)過(guo)熱段(duan)，用(yong)經過(guo)冷卻的油(you)(you)漿(jiang)把油(you)(you)氣冷卻到飽(bao)和狀(zhuang)態，并(bing)(bing)洗掉夾帶的催化劑粉塵，以(yi)便(bian)后(hou)(hou)續分(fen)餾，并(bing)(bing)避免塔盤堵塞。
3. 吸(xi)收(shou)穩定(ding)系統
典型的催(cui)化裂化吸(xi)收穩定系統(tong)工藝流(liu)程如圖2.5所示。
從分餾(liu)塔頂油(you)氣分離器出來(lai)的(de)催化富氣中帶有(you)汽(qi)(qi)油(you)組分，而(er)粗(cu)汽(qi)(qi)油(you)中則溶(rong)解有(you)組分。吸(xi)收穩定系(xi)統的(de)作用就是利(li)用吸(xi)收和精餾(liu)的(de)方法，將富氣和粗(cu)汽(qi)(qi)油(you)分離成干氣(≤C2)液(ye)化氣（C3、C4）及穩定汽(qi)(qi)油(you)。
吸(xi)(xi)收(shou)穩定(ding)系(xi)統主要由吸(xi)(xi)收(shou)塔、再吸(xi)(xi)收(shou)塔、解吸(xi)(xi)塔及穩定(ding)塔組成。
①. 富(fu)(fu)(fu)氣(qi)經氣(qi)壓機升壓、冷卻并分(fen)出(chu)凝(ning)縮油后(hou)形成(cheng)不(bu)凝(ning)氣(qi)，由底部進(jin)入(ru)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔。穩(wen)定(ding)(ding)汽(qi)油和(he)粗汽(qi)油則作為(wei)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液由塔頂進(jin)入(ru)。將富(fu)(fu)(fu)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)C3、C4（含少(shao)量C2）等吸(xi)(xi)收(shou)(shou)后(hou)得到(dao)富(fu)(fu)(fu)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)油。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔頂部出(chu)來的(de)(de)貧(pin)氣(qi)中(zhong)夾帶(dai)有(you)少(shao)量的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)汽(qi)油，經再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔用(yong)柴油回收(shou)(shou)其中(zhong)的(de)(de)汽(qi)油組分(fen)后(hou)成(cheng)為(wei)干氣(qi)。干氣(qi)被送出(chu)裝置進(jin)行氣(qi)體(ti)脫硫(liu)。再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔底油則返(fan)回催化分(fen)餾塔。
②. 富(fu)吸收油(you)和凝縮油(you)均進入解(jie)吸塔(ta)，使其中(zhong)的氣(qi)體解(jie)吸后，從塔(ta)頂返回凝縮油(you)沉降罐(guan)。塔(ta)底(di)的未穩定汽(qi)油(you)送入穩定塔(ta)，通過精餾作用將液(ye)化氣(qi)和穩定汽(qi)油(you)分開。
③. 穩(wen)定(ding)塔頂產品(pin)為液化氣（液態烴(jing)），穩(wen)定(ding)塔底(di)產品(pin)為穩(wen)定(ding)汽油。液態烴(jing)再利用精(jing)餾(liu)(liu)的方法(fa)通(tong)過氣體分(fen)餾(liu)(liu)裝置將(jiang)其(qi)中的丙烯、丁烯分(fen)離出來(lai)，進(jin)行化工利用。穩(wen)定(ding)塔實質(zhi)上(shang)是一(yi)個(ge)精(jing)餾(liu)(liu)塔。
④. 能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong) 催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反應產生(sheng)較(jiao)多的(de)(de)(de)熱能(neng)，而能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)是為這些熱能(neng)的(de)(de)(de)回(hui)收(shou)而設置(zhi)的(de)(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)(de)工藝流(liu)程不(bu)盡相(xiang)同，主(zhu)要區別在于煙氣輪機(ji)-主(zhu)風機(ji)組的(de)(de)(de)組成上。圖2.6所(suo)示為典型的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)(de)工藝流(liu)程示意圖。
由再生(sheng)器(qi)過來的(de)高溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)，含有(you)微量的(de)催化劑粉塵，會(hui)造(zao)成煙(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)葉(xie)片的(de)磨損(sun)。煙(yan)汽輪(lun)機(ji)首先用于主風機(ji)的(de)驅動(dong)，多(duo)余能量則帶(dai)動(dong)電動(dong)／發(fa)電機(ji)發(fa)電。煙(yan)氣(qi)在驅動(dong)煙(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)做功(gong)并回收了壓(ya)力能后(hou)，溫(wen)(wen)度(du)略有(you)降(jiang)低，但仍然保(bao)持較(jiao)高的(de)溫(wen)(wen)度(du)。通常(chang)情況下，煙(yan)氣(qi)還會(hui)被(bei)送至(zhi)余熱鍋爐產生(sheng)中壓(ya)蒸氣(qi)。最后(hou)，煙(yan)氣(qi)經進一步降(jiang)溫(wen)(wen)后(hou)直接排(pai)入大(da)(da)氣(qi)，或經脫硫(liu)后(hou)再排(pai)入大(da)(da)氣(qi)。
三(san)、介質特點
催(cui)(cui)化裂化裝(zhuang)置反應再生系統(tong)(tong)最典(dian)型的(de)介質(zhi)特點是高(gao)溫條件，部分介質(zhi)工(gong)況含(han)有(you)(you)固體顆粒催(cui)(cui)化劑(ji)或夾帶固體顆粒催(cui)(cui)化劑(ji)，同(tong)時又(you)伴隨有(you)(you)硫化物(wu)、氮化物(wu)等(deng)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的(de)存在(zai)。含(han)有(you)(you)固體催(cui)(cui)化劑(ji)的(de)管(guan)道(dao)(dao)通常(chang)沖(chong)刷嚴重。工(gong)程設(she)計中通常(chang)對高(gao)溫煙氣(qi)管(guan)道(dao)(dao)采(cai)用隔(ge)熱(re)耐磨襯里。能量(liang)回收(shou)系統(tong)(tong)較典(dian)型的(de)介質(zhi)特點為(wei)高(gao)溫煙氣(qi)。除高(gao)溫煙氣(qi)外，該系統(tong)(tong)還有(you)(you)預(yu)熱(re)鍋爐系統(tong)(tong)中的(de)中壓蒸汽管(guan)道(dao)(dao)、主風(feng)機的(de)大口(kou)徑非凈(jing)化風(feng)管(guan)道(dao)(dao)等(deng)。
四、催化裂化裝置的配管(guan)設計(ji)
主(zhu)要(yao)是(shi)對加熱(re)爐(lu)、塔、換熱(re)器、罐、泵等設(she)備的配管設(she)計。主(zhu)要(yao)設(she)備如(ru)下。
1. 再生器
再生(sheng)器的主要作用是燒(shao)去結焦催化(hua)劑上的焦炭以恢復催化(hua)劑的活性，同時也提(ti)供裂化(hua)所需(xu)的熱量。再生(sheng)器由殼(ke)體、旋風(feng)分離器、空氣(qi)分布器、燃燒(shao)室和取(qu)熱器組成。
2. 提升管反應器
①. 直管式： 多用于高低并列式反再系統，特點是從沉降器底(di)部直(zhi)接插入(ru)，結構簡單，壓降小。
②. 折疊式：多用(yong)于同軸式式反再系統(tong)。
3. 沉降器(qi)
沉降器(qi)的作用(yong)是使來自提升管的反應油(you)氣(qi)和催(cui)化劑(ji)分(fen)(fen)離(li)(li)，油(you)氣(qi)經旋風分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)(fen)出夾帶催(cui)化劑(ji)后經集氣(qi)室去分(fen)(fen)餾系統。由快速(su)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)出來的催(cui)化劑(ji)靠重力在沉降器(qi)中(zhong)向下沉降，落入氣(qi)體段(duan)。
4. 主(zhu)風機
供(gong)給再生器(qi)燒焦用空氣。
5. 氣壓(ya)機(ji)
用于(yu)給分餾系(xi)統(tong)來的富(fu)氣升壓(ya)，然后送往吸(xi)收穩定系(xi)統(tong)。
6. 增壓機
供給IV型反(fan)應再生裝置密相(xiang)提升管調節催化劑循環(huan)量。
