石油催化裂化裝置及反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

1、石油催化裂化裝置及反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)摘要我國(guó)石油資源中，原油大部分偏重，輕質(zhì)油品含量低，這就決定了煉油工業(yè)必須走深加工的路線。催化裂化是原油二次加工中最重要的加工過程，是液化石油氣、汽油、煤油和柴油的主要生產(chǎn)手段，在煉油廠中占有舉足輕重的地位。隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，以汽油為首的輕質(zhì)油需求量急劇增加，特別是對(duì)質(zhì)量更好更清潔的燃料的，同時(shí)又需要更有效多產(chǎn)輕質(zhì)油。高效清潔地將重質(zhì)油更多的轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)油品成為以后催化裂化的重要議題。本設(shè)計(jì)采用大慶常壓渣油，原因在于其殘?zhí)剂俊⒅亟饘俸土?、氮含量較低，可以直接作為重油催化裂化裝置的原料。本設(shè)計(jì)為年處理量110萬噸催化裂化裝置的工藝設(shè)計(jì)。采用大慶常壓渣

2、油為原料生產(chǎn)汽油的。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及結(jié)論：結(jié)合催化裂化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，論述該設(shè)計(jì)的必要性和可行性；對(duì)生產(chǎn)參數(shù)和裝置設(shè)備進(jìn)行分析說明；由燃燒計(jì)算和熱平衡及物料平衡計(jì)算確定基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)確定再生器總高度為18m、提升管總長(zhǎng)20.52、沉降器總高20m。關(guān)鍵詞：重油；催化裂化；反-再系統(tǒng)abstract目錄引言1第一章 綜述21.1現(xiàn)代fcc催化劑技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)21.2 fcc在我國(guó)的重要地位21.3 我國(guó)fcc技術(shù)現(xiàn)狀31.3.1 我國(guó)fcc工藝及工程的技術(shù)水平31.3.2 我國(guó)fcc催化劑的技術(shù)水平31.3.3 我國(guó)fcc技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的比較和差距31.4催化裂化的發(fā)展方向

3、4第二章 催化裂化生產(chǎn)參數(shù)和裝置設(shè)備的說明52.1生產(chǎn)方案詳述52.2 裝置形式特點(diǎn)詳述62.3 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述62.3.1 反應(yīng)再生系統(tǒng)62.3.2 分餾系統(tǒng)72.3.3 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)72.3.4 煙氣能量回收系統(tǒng)82.4 操作條件說明82.4.1 反應(yīng)溫度82.4.2 再生溫度82.4.3 原料預(yù)熱溫度92.4.4 反應(yīng)壓力92.4.5 再生壓力92.4.6 反應(yīng)時(shí)間102.4.7 反應(yīng)器藏量102.4.8 再生器藏量102.4.9 劑油比和回?zé)挶?02.4.10 煙氣中的過剩氧量112.4.11 co2/co112.4.12 h/c113.4.13 提升管各點(diǎn)的蒸汽噴入量122.5 設(shè)計(jì)特

4、點(diǎn)122.5.1 采用倒l型快速分離器132.5.2 預(yù)提升段132.5.3 進(jìn)料噴嘴132.5.4 采用耐磨彎頭132.5.5 旋風(fēng)分離器132.5.6 汽提段擋板142.5.7 空氣分布管142.5.8 輔助燃燒室142.5.9 折疊式提升管142.5.10 用外集氣管142.5.11 塞閥142.5.12 兩器兩段完全再生152.5.13 取熱器152.6 催化劑和助劑的選取152.6.1 ob3000型催化劑152.6.2 dnfvn-1復(fù)合金屬鈍化劑16第三章 催化裂化反-再系統(tǒng)工藝計(jì)算173.1 燃燒計(jì)算173.1.1 再生器物料平衡173.1.2 再生器熱平衡193.2 反應(yīng)器熱

5、平衡203.2.1 反應(yīng)系統(tǒng)供熱方203.2.3 劑油比223.2.4 待生劑含碳量223.3 外取熱器223.3.1 計(jì)算q取223.3.2 取熱分配233.3.3 管根數(shù)的確定233.3.4 過熱蒸汽管計(jì)算243.3.5 外取熱器管徑243.4 再生器結(jié)構(gòu)計(jì)算243.4.1 密相段直徑d243.4.2 密相段高度h253.4.3 稀相段直徑d253.4.4 稀相段高度h253.4.5 稀相,密相段過渡段高度h253.4.6 再生器總高度h0253.5 催化劑輸送253.5.1 待生立管的直徑和長(zhǎng)度253.5.2 淹流管的直徑和長(zhǎng)度253.6旋風(fēng)分離器263.6.1選型263.6.2計(jì)算旋風(fēng)

6、分離器組數(shù)263.6.3核算料腿負(fù)荷273.6.4旋風(fēng)分離器壓力平衡273.6.5工藝計(jì)算結(jié)果283.7再生器空氣分布管283.7.1分布管內(nèi)氣體流量283.7.2分布?jí)航涤?jì)算293.7.3開孔面積計(jì)算293.8輔助燃燒室303.8.1熱負(fù)荷303.8.2結(jié)構(gòu)尺寸303.8.3一、二次空氣分配313.8.4輔助燃燒室環(huán)隙面積313.8.5空氣進(jìn)口管線的直徑313.9反應(yīng)系統(tǒng)313.9.1提升管反應(yīng)器基礎(chǔ)數(shù)據(jù)313.9.2提升管進(jìn)料處的工藝計(jì)算333.9.3沉降器353.9.4氣提段工藝計(jì)算363.9.5旋風(fēng)分離器373.9.6兩器壓力平衡數(shù)據(jù)37結(jié)論41附錄44引言催化裂化是原油二次加工中最重

7、要的加工過程，是液化石油氣、汽油、煤油和柴油的主要生產(chǎn)手段，在煉油廠中占有舉足輕重的地位。催化裂化一般以減壓餾分油和焦化蠟油為原料，但是隨著原油的日趨變重的增長(zhǎng)趨勢(shì)和市場(chǎng)對(duì)輕質(zhì)油品的大量需求，部分煉廠開始摻煉減壓渣油，甚至直接以常壓渣油作為裂化原料。我國(guó)石油資源中，原油大部分偏重，輕質(zhì)油品含量低，這就決定了煉油工業(yè)必須走深加工的路線。 1980年世界上專門設(shè)計(jì)用于rfcc的生產(chǎn)能力幾乎為零，而到1996年其生產(chǎn)能力已達(dá)100.5 mt/a，約占催化裂化總能力（約650 mt/a）的16%，進(jìn)入90年代，rfcc的勢(shì)頭有增無減，特別是亞太地區(qū)更顯得強(qiáng)勁。如1993-1995年計(jì)劃進(jìn)行新建和改建的

8、裝置就有42套，其中新建17套。新建裝置中rfcc占大多數(shù)，共有12套，除一套為shell石油公司在美國(guó)路易斯安那州的narco煉油廠外，其余的大都建在東亞地區(qū)的中國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡和泰國(guó)。未來世界fcc裝置的能力將繼續(xù)以1%的速度增長(zhǎng)，其中rfcc生產(chǎn)能力也將隨之增長(zhǎng)。新開發(fā)的rfcc技術(shù)和裝置包括：兩段渣油改質(zhì)技術(shù)-移動(dòng)床流化床、毫秒催化裂化（mscc）工藝、下流式反應(yīng)器與上流式再生器組合構(gòu)型和nexcc新型催化裂化裝置、雙提升管加工高康氏殘?zhí)康闹亓坑蚮cc和fcc短接觸時(shí)間的改進(jìn)。fcc與加氫技術(shù)相結(jié)合也是一種發(fā)展方向。我國(guó)由于在催化劑細(xì)粉流化態(tài)技術(shù)的發(fā)展，兩器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多種形式的組合

9、：帶外循環(huán)管的燒焦罐高效再生、帶預(yù)混合管的燒焦高效再生、帶預(yù)混合管的燒焦罐再生、管式燒焦、后置燒焦罐兩段再生、高速床兩段串聯(lián)再生、并列式兩段再生、同軸式兩段再生。與此同時(shí)，高效霧化原料油注入系統(tǒng)及急冷油控制提升管中部溫度（mtc）技術(shù)、新型y型結(jié)構(gòu)的提升管出口快速分離結(jié)構(gòu)、新的汽提段結(jié)構(gòu)和分段汽提也相繼應(yīng)用于工業(yè)裝置，另外還研制了靈敏度高、推動(dòng)力大的耐磨冷壁式電液控制滑閥，高熱阻單層和雙層耐熱耐磨襯里、無泄漏盤式三旋單管，臥管式三級(jí)旋風(fēng)分離器，高效旋風(fēng)分離器，油漿旋風(fēng)除塵和煙氣能量回收機(jī)組等一系列具有先進(jìn)水平的新設(shè)備。本設(shè)計(jì)題目是年處理量110萬噸催化裂化裝置的工藝設(shè)計(jì)。采用大慶常壓渣油為原料

10、生產(chǎn)汽油的方案。采用的是同軸式催化裂化裝置。第一章 綜述1.1現(xiàn)代fcc催化劑技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì) fcc催化劑的技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)向開發(fā)新沸石及沸石的改性、特定性質(zhì)的基質(zhì)及新的制備技術(shù)。fcc催化劑的活性組分已由單組元轉(zhuǎn)向雙多沸石復(fù)合組元，fcc催化劑技術(shù)已從傳統(tǒng)的化學(xué)制備轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代的多種功能組件的物理組裝。由于原油的日益重質(zhì)化和劣質(zhì)化，金屬污染物、高分子的瀝青和膠質(zhì)以及硫、氮等雜原子化合物的總量有明顯增加的趨勢(shì)，給渣油裂化帶來了一系列困難，特別是對(duì)裂化催化劑性能的要求越來越高。因此加快改進(jìn)和研制開發(fā)更高性能的渣油裂化催化劑是擺在煉油界面前的重大課題之一。開發(fā)渣油裂化劑的重點(diǎn)放在解決加工渣油時(shí)，催化劑

11、的金屬污染，降低生焦量，控制硫、氮化合物排放等，目前的主要措施有：繼續(xù)開發(fā)新型usy沸石催化劑，改善基質(zhì)，渣油裂化助劑和fcc添加劑的開發(fā)與應(yīng)用。一大批適合加工渣油的裂化催化劑紛紛問世。國(guó)內(nèi)外催化劑廠商不斷推出各自系列的催化劑。國(guó)外著名的催化劑公司，如grace-davison、engelhard、akzo-nobel等，在重油催化劑方面發(fā)展很快，無論是高嶺土基質(zhì)，或是分子篩活性組分都有很大進(jìn)展，系列化地一代一代推出新的裂化催化劑。生產(chǎn)量最大的一直是美國(guó)的grace-davison化學(xué)分部，年生產(chǎn)量約十幾萬噸，約占市場(chǎng)銷售份額的50%；其次是美國(guó)的engelhard；以及荷蘭的akzo-nob

12、el和日本的觸媒化成（catalysts & chemical industries co. ltd）。engelhard公司在高嶺土基質(zhì)質(zhì)量方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，該公司擁有高嶺土礦，首先將采出的原土進(jìn)行粗加工，包括配土、粉碎、打漿、振蕩分離、旋液分離和沉降等過程，再經(jīng)細(xì)加工，包括離心分離、轉(zhuǎn)鼓過濾、打漿、噴霧干燥和焙燒等過程。生產(chǎn)的精土送往催化劑制造廠，因此，高嶺土質(zhì)量較純。高嶺土通過“原位”晶化，開發(fā)出含l酸低，可降低自由基裂化反應(yīng)的dimention、reduxion重油催化劑基質(zhì)。國(guó)外基于渣油原料中高沸點(diǎn)大分子烴類含量高，分子篩的微孔會(huì)引起擴(kuò)散限制，而活性基質(zhì)孔大、不會(huì)引起擴(kuò)散限制，能改

13、善渣油裂化性能為出發(fā)點(diǎn)，從90年代初就開始加強(qiáng)對(duì)催化劑基質(zhì)的開發(fā)工作。1.2 fcc在我國(guó)的重要地位我國(guó)原油一般較重，常壓渣油占原油的60%75%，減壓渣油占原油的40%50%，又因?yàn)槲覈?guó)渣油充足，所以發(fā)展重油的催化裂化是提高輕質(zhì)油產(chǎn)量的有效途徑。由于石油仍是不可替代的運(yùn)輸燃料，且世界石油資源有限，以及下世紀(jì)石油需求的增長(zhǎng)，發(fā)展重油深度轉(zhuǎn)化增加輕質(zhì)油品仍是21世紀(jì)煉油行業(yè)的重大發(fā)展戰(zhàn)略，催化裂化仍將是下世紀(jì)的重要轉(zhuǎn)化技術(shù)。催化裂化對(duì)促進(jìn)我國(guó)的煉油工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所起的作用是難以估量的。但人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)可持續(xù)發(fā)展、使用清潔能源，特別是可再生能源將得到更大的重視和發(fā)展。

14、如何將重質(zhì)油更多的轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)油品，且轉(zhuǎn)化成清潔能源是以后催化裂化的重要議題。我國(guó)摻煉減壓渣油的經(jīng)驗(yàn)較豐富技術(shù)熟練，但直接以常壓渣油為原料的催化裂化起步較晚，所以常壓渣油催化裂化技術(shù)有很大的發(fā)展空間，大力發(fā)展常壓渣油催化裂化技術(shù)對(duì)提高輕質(zhì)油產(chǎn)品品質(zhì)和燃料清潔生產(chǎn)仍是是十分重要和必要的。1.3 我國(guó)fcc技術(shù)現(xiàn)狀1.3.1 我國(guó)fcc工藝及工程的技術(shù)水平我國(guó)由于在催化劑細(xì)粉流化態(tài)技術(shù)的發(fā)展，兩器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多種形式的組合：帶外循環(huán)管的燒焦罐高效再生、帶預(yù)混合管的燒焦高效再生、帶預(yù)混合管的燒焦罐再生、管式燒焦、后置燒焦罐兩段再生、高速床兩段串聯(lián)再生、并列式兩段再生、同軸式兩段再生。與此同時(shí)，高效霧化原料

15、油注入系統(tǒng)及急冷油控制提升管中部溫度（mtc）技術(shù)、新型y型結(jié)構(gòu)的提升管出口快速分離結(jié)構(gòu)、新的汽提段結(jié)構(gòu)和分段汽提也相繼應(yīng)用于工業(yè)裝置，另外還研制了靈敏度高、推動(dòng)力大的耐磨冷壁式電液控制滑閥，高熱阻單層和雙層耐熱耐磨襯里、無泄漏盤式三旋單管，臥管式三級(jí)旋風(fēng)分離器，高效旋風(fēng)分離器，油漿旋風(fēng)除塵和煙氣能量回收機(jī)組等一系列具有先進(jìn)水平的新設(shè)備。1.3.2 我國(guó)fcc催化劑的技術(shù)水平我國(guó)催化裂化催化劑的科研開發(fā)和生產(chǎn)是從60年代開始的，30多年來在科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用各方的密切配合和共同努力下，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。到1997年，全國(guó)催化裂化催化劑生產(chǎn)能力已達(dá)65 kt/a?；谖覈?guó)原油資源的特點(diǎn)，決定

16、了必須走深加工的路線，催化劑研究開發(fā)的指導(dǎo)思想即為多加工渣油為目標(biāo)。開發(fā)的催化劑較好地滿足了不同的需要，達(dá)到了多摻煉重油，多產(chǎn)輕質(zhì)產(chǎn)品的目的。國(guó)內(nèi)近期在催化裂化催化劑的研制和生產(chǎn)上主要取得了兩大成就：一是裂化催化劑的制造技術(shù)取得了突破，蘭州煉油化工總廠催化劑實(shí)現(xiàn)了過去作坊式的生產(chǎn)制備為現(xiàn)代化的生產(chǎn)；從過去小群體設(shè)備過渡到大型規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，催化劑的制造水平有了很大的提高，使nay分子篩的硅利用率、改性沸石收率和催化劑收率均達(dá)到了95以上。二是渣油裂化催化劑的開發(fā)取得了很大的進(jìn)展。開發(fā)了許多渣油裂化催化劑新品種，采用雙多沸石復(fù)合組分制備催化劑的發(fā)展也很快。1.3.3 我國(guó)fcc技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的

17、比較和差距盡管歷經(jīng)幾代人的不懈努力，我國(guó)fcc技術(shù)已取得長(zhǎng)足進(jìn)步，并為世人矚目，但基礎(chǔ)的薄弱、投入的不足、自主創(chuàng)新技術(shù)的缺乏、設(shè)備的落后、管理機(jī)制的陳舊、勞動(dòng)生產(chǎn)率低等諸多因素，仍導(dǎo)致我國(guó)fcc技術(shù)和國(guó)外先進(jìn)水平存在不少差距。（1）催化劑性能我國(guó)催化裂化催化劑和國(guó)外產(chǎn)品相比，催化劑的活性、選擇性、水熱穩(wěn)定性等性質(zhì)均在同一水平，各有千秋，而且配方基本相同，均采用超穩(wěn)y型分子篩、高嶺土和粘合劑制成，1987-1990年，國(guó)內(nèi)開發(fā)的超穩(wěn)y型催化劑和國(guó)外催化劑處于同等水平，但從1996-1997年以后，國(guó)產(chǎn)新催化劑性能明顯優(yōu)于國(guó)外同時(shí)代的新產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)渣油催化劑具有更好的重油裂化能力，抗金屬污染，優(yōu)良的

18、焦炭選擇性，并且在催化劑單耗上也低于國(guó)外。我國(guó)開發(fā)的催化裂化家族技術(shù)所用的催化劑具有世界水平。在今后裂化催化劑與國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)中，關(guān)鍵是要開發(fā)新一代的分子篩裂化活性組分，從近期看，國(guó)內(nèi)外在新型分子篩方面均難有突破。催化助劑，特別是環(huán)保助劑與國(guó)外差距明顯拉大。多功能型助劑在國(guó)外已工業(yè)化，如no還原和co氧化助劑、脫sox劑等，國(guó)內(nèi)只有co助燃劑在工業(yè)裝置上應(yīng)用。（2）fcc催化劑生產(chǎn)技術(shù)我國(guó)裂化催化劑生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)不如國(guó)外，只有2030 kt/a，使成本處于劣勢(shì)。國(guó)外催化劑廠生產(chǎn)規(guī)模為每年十幾萬噸至幾十萬噸。蘭州煉油化工總廠催化劑經(jīng)過三年奮斗雖然已經(jīng)取得了“三個(gè)95”的成果，使生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外差距縮短

19、了一些，但仍存在催化劑制備的原材料不穩(wěn)定、不精細(xì)和生產(chǎn)成本高等問題，在原材料的處理和加工、成品的儲(chǔ)存、調(diào)配和包裝上，需要繼續(xù)完善并改造。（3）fcc裝置運(yùn)轉(zhuǎn)水平我國(guó)催化裂化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)水平不高，表現(xiàn)在催化裂化裝置的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上有明顯的差距包括：fcc裝置的能耗高、催化劑單耗高、裝置加工損失率偏高、開工周期短、裝置利用率低等。（4）汽油辛烷值較低國(guó)外fcc汽油辛烷值全餾分平均為mon 80.5，ron 92，最高mon 83，ron 96；最低mon 78，ron 89。我國(guó)fcc汽油辛烷值mon為7881、ron為8892；大部分加工石蠟基原油的廠家，fcc汽油mon一般為7879，ron在

20、88以下。這將給汽油升級(jí)換代帶來困難。（5）我國(guó)企業(yè)平均規(guī)模和單套裝置能力偏低全球fcc單套裝置平均規(guī)模為20003000 kt/a，我國(guó)為9001000 kt/a。（6）工藝技術(shù)及設(shè)備制造、自動(dòng)化技術(shù)水平不高國(guó)內(nèi)mscc類的新工藝需下功夫加以開發(fā)應(yīng)用。進(jìn)料噴嘴尚需進(jìn)一步改進(jìn)和正確實(shí)用，直聯(lián)封閉式旋風(fēng)分離器、多段汽提以及混合溫度控制、分別進(jìn)料的技術(shù)國(guó)內(nèi)尚是空白，有待開發(fā)。fcc裝置設(shè)備和自動(dòng)化水平較低，研究開發(fā)能力不足，工程能力不強(qiáng)。計(jì)算機(jī)在線、離線調(diào)優(yōu)，先進(jìn)控制及專家系統(tǒng)等的差距更大。1.4催化裂化的發(fā)展方向催化裂化在20世紀(jì)對(duì)煉油工業(yè)的貢獻(xiàn)是巨大的，面對(duì)21世紀(jì)的形勢(shì)和任務(wù)，催化裂化迎來了

21、新的挑戰(zhàn)。在今后一段時(shí)間內(nèi)，催化裂化技術(shù)將會(huì)圍繞一下幾個(gè)方面發(fā)展：（1）.繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑技術(shù)，盡可能多地轉(zhuǎn)化劣質(zhì)重油；提高輕質(zhì)產(chǎn)品收率。對(duì)我國(guó)而言，特別要在保證長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)上寫功夫。（2）.繼續(xù)研究開發(fā)多產(chǎn)低碳烯烴的工藝，為發(fā)展石油化工和清潔燃料組分的生產(chǎn)提供原料。（3）.利用其反應(yīng)機(jī)理，繼續(xù)研究開發(fā)能滿足市場(chǎng)產(chǎn)品需求的催化裂化工藝和催化劑。（4）.為清潔生產(chǎn)，研究開發(fā)減少排放的工藝，催化劑，添加劑以及排放物的無害化處理。（5）.同步發(fā)展催化裂化與其它工藝的組合優(yōu)化。（6）.過程模擬和計(jì)算機(jī)應(yīng)用。（7）.新催化材料的開發(fā)和應(yīng)用。第二章 催化裂化生產(chǎn)參數(shù)和裝置設(shè)備的說明2.1生產(chǎn)方案詳

22、述本設(shè)計(jì)采用汽油方案。首先，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通發(fā)展，世界對(duì)環(huán)境問題的重視，以汽油為首的輕質(zhì)油特別是對(duì)質(zhì)量更好更清潔的燃料的需求量急劇增加，同時(shí)石油化工的發(fā)展，又需要更有效多產(chǎn)輕質(zhì)油。其次，大慶常壓渣油具有高h(yuǎn)/c（h/c為1.74）金屬含量低，殘?zhí)贾档停?.3%），密度?。芏葹?.896）平均分子量大（分子量563）產(chǎn)率較高的特點(diǎn)，是比較理想的重油催化裂化原料，可直接進(jìn)行催化裂化。大慶常壓渣油各種數(shù)據(jù)如下表2.1至2.5：表2.1 大慶常壓渣油性質(zhì)性質(zhì)數(shù)值實(shí)沸點(diǎn)350收率71.5%密度0.8902 g/m3運(yùn)動(dòng)粘度48.8 （80）28.9 （100）碳?xì)浔?.80凝點(diǎn)44殘?zhí)?.

23、3表2.2 大慶常壓渣油產(chǎn)品產(chǎn)率種類產(chǎn)率裂化氣m%13.82汽油m%50.08輕柴油m%26.20焦炭m%9.9表2.3 大慶常壓渣油裂化汽油性質(zhì)密度20（g/m3）餾程t10 t50 t90馬達(dá)法辛烷值0.7082529616179.0表2.4 大慶常壓渣油裂化柴油性質(zhì)密度20（g/m3）餾程t10 t50 t90凝點(diǎn)十六烷值0.875421625531913.079.0表2.5 大慶常壓渣油重油裂化產(chǎn)品氣體組成（體積%）h2c1c2c2c3c3ic04nc04c=4ic05h2s21.579.815.266.846.2718.1511.103.2018.200.030.09由以上個(gè)表可知，

24、對(duì)大慶常壓渣油的催化裂化采用汽油方案可行，汽油+柴油收率可達(dá)76%以上，而焦碳收率只有9.9%，從產(chǎn)品的性質(zhì)來看，汽油的質(zhì)量很好，與餾分油相近，很容易達(dá)到產(chǎn)品要求；雖然柴油質(zhì)量不是很好十六烷值偏低，但綜合平衡，采用汽油方案效益還是可行的。2.2 裝置形式特點(diǎn)詳述同軸式催化裂化裝置是指反應(yīng)器（沉降器）和再生器布置在同一軸線上。雖然此類裝置有諸多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)同軸式催化裂化裝置來說，必須采取各種措施降低裝置總高度，以便于施工和操作維修。此次設(shè)計(jì)采用以下措施，以便降低總高度：（1）采用兩器兩段再生：本裝置采用第一再生器與反應(yīng)沉降器同軸，第二再生器與第一再生器串聯(lián)的設(shè)計(jì)。兩段再生的優(yōu)點(diǎn)：在其他條件大體相同

25、的情況下，兩段再生和一段再生相比，催化劑藏量可以減少60%，使再生器高度可以降低。（2）采用臥式輔助燃燒室：實(shí)驗(yàn)廠高低并列式催化裂化裝置采用立式輔助燃燒室，再生器框架標(biāo)高8米，而同軸式采用臥式輔助燃燒室（6m），再生器框架標(biāo)高4米。同時(shí)由于同軸式催化裂化裝置再生器底部有塞閥等各種部件，輔助燃燒室不宜直接放在框架下面。（3）強(qiáng)化氣體過程，縮短汽提段。設(shè)計(jì)中采用新型環(huán)形汽提擋板（一般810層），擋板與水平方向約成30，在擋板上與提升管同心垂直均勻安裝數(shù)圈蒸汽噴嘴，以提高汽提蒸汽與催化劑的接觸效果，提高了汽提效率，同時(shí)縮短了汽提段。（4）取消兩器集氣式，采用外集氣管分別匯集再生煙氣和反應(yīng)油氣，采用外

26、集氣管不僅降低高度，而且還便于待生立管進(jìn)入再生器和提升管，從反應(yīng)沉降器頂部進(jìn)入。（5）在同軸式催化裂化裝置中，再生器框架的高度是由提升管底部的標(biāo)高和再生斜管的高度決定的，為了降低再生斜管高度，在布置是要盡量使提升管靠近再生器，同時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾釉偕惫芘c垂直方向的夾角。2.3 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述催化裂化裝置一般由三部分組成：反應(yīng)再生系統(tǒng)，分餾系統(tǒng)，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。由于本設(shè)計(jì)處理量較大、反應(yīng)壓力較高（例如0.25mpa），特別設(shè)有再生煙氣能量回收系統(tǒng)。（以下主要介紹反應(yīng)再生系統(tǒng)）2.3.1 反應(yīng)再生系統(tǒng)本裝置處理的原料大慶常壓渣油，由常壓蒸餾裝置或渣油灌區(qū)送入裝置內(nèi)的原料油緩沖罐中，再由原料油泵抽出加壓到油

27、漿原料換熱器加熱到200與350的回?zé)捰徒?jīng)過多路并聯(lián)噴嘴從反應(yīng)器下部均勻混合進(jìn)入提升管和從再生斜管經(jīng)預(yù)提段處理的催化劑充分混合，上升同時(shí)發(fā)生裂化反應(yīng)，在提升管頂端經(jīng)耐磨彎頭到達(dá)快速分離器，反應(yīng)油氣和催化劑快速分離，防止了二次反應(yīng)。原料在進(jìn)入噴嘴之前，用泵注入dmp-1復(fù)合金屬鈍化劑（鈍化劑加入具體方法見2.6.2）。提升管反應(yīng)器出口溫度控制在500左右，反應(yīng)油氣進(jìn)入沉降器后，經(jīng)兩組單級(jí)旋風(fēng)分離器進(jìn)一步除去攜帶的催化劑后，從沉降器頂部引入分餾塔，進(jìn)行后序操作。反應(yīng)生成的焦炭沉積在催化劑上，待生催化劑沉降進(jìn)入汽提段。在氣體蒸汽汽提下，除去催化劑粒間、粒內(nèi)所攜帶的烴蒸汽，然后經(jīng)汽提段沿待生立管下流，

28、經(jīng)待生塞閥節(jié)流，再經(jīng)待生立管套筒進(jìn)入第一再生器的密相床，進(jìn)行燒焦再生，壓力為0.20mpa(絕)，再生溫度控制在680，多余的熱量由外取熱器取走，通過主風(fēng)控制煙氣中的過剩氧量不超過3%（體），使第一再生器燒掉焦炭中所有氫和85%95%的焦炭。經(jīng)過第一再生器再生過的催化劑經(jīng)淹流管進(jìn)入催化劑提升輸送管，用增壓風(fēng)做輸送介質(zhì)把催化劑提升到第二再生器，第二再生器操作壓力為0.16 mpa (絕)，溫度控制在700，過剩氧為3%（體），進(jìn)行高溫完全再生，使再生催化劑含炭量降到0.05%以下，經(jīng)第二再生器再生的催化劑由再生斜管輸送到二再外脫氣罐脫除co、co2后經(jīng)再生單動(dòng)滑閥控制的再生斜管進(jìn)入提升管反應(yīng)器下

29、部，經(jīng)預(yù)提升后與原料油混合，重復(fù)上述循環(huán)。由于渣油催化裂化生焦率高，催化劑再生過程中放出大量熱量，再生器過熱不僅損壞再生器還使催化劑破裂降低活性產(chǎn)生大量氣體液體收率下降。為了維持反應(yīng)-再生系統(tǒng)熱平衡特設(shè)上流式外取熱器。在第一再生器中再生的催化劑經(jīng)輸送管送至外取熱器，與飽和水換熱后取走過剩的熱量。再生器燒焦需要的空氣，由主風(fēng)機(jī)供給。空氣由主風(fēng)機(jī)加壓后，經(jīng)兩個(gè)輔助燃燒室分別引入兩再生器。第一再生器的煙氣經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)分離器脫去攜帶的催化劑，第二再生器的煙氣經(jīng)單級(jí)外旋風(fēng)分離器，脫去攜帶的催化劑后，與第一再生器引出的煙氣匯合，進(jìn)入煙氣能量回收系統(tǒng)。所需的催化劑，由袋裝進(jìn)，通過加料斗用空氣輸送到冷催化劑罐，

30、裝置正常生產(chǎn)所需的補(bǔ)充新鮮催化劑，經(jīng)小型加料設(shè)施加入第一再生器。2.3.2 分餾系統(tǒng)分餾系統(tǒng)主要包括分餾塔、輕柴油汽提塔、分餾系統(tǒng)冷換設(shè)備和粗汽油罐等。由反應(yīng)器來的460500反應(yīng)油氣從底部進(jìn)入分餾塔，經(jīng)底部的脫過熱段后在分餾段分割成幾個(gè)中間產(chǎn)品：塔頂為汽油及富氣，側(cè)線油輕柴油、重柴油和回?zé)捰?，塔底產(chǎn)品是油漿。從上到下依次有塔頂回流、一中回流、二中回流（或回?zé)捰脱h(huán)）和油漿循環(huán)等幾個(gè)回流。為了避免催化分餾塔底結(jié)焦，催化分餾塔底溫度應(yīng)控制不超過380。循環(huán)油漿用泵從脫過熱段底部抽出后分成兩路：一路直接送進(jìn)提升管反應(yīng)器回?zé)?，若不回?zé)捒山?jīng)冷卻送去裝置；另一路先與原料油換熱，再進(jìn)入油漿蒸汽發(fā)生器大部分

31、作循環(huán)回流返回脫過熱段上部，小部分返回分餾塔底，以便于調(diào)節(jié)油漿取熱量和塔底溫度。 輕柴油和重柴油分別經(jīng)汽提后，在經(jīng)換熱、冷卻后出裝置。2.3.3 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)主要包括吸收塔、接吸塔、穩(wěn)定塔、在吸收塔和凝縮油罐、汽油堿洗沉降罐及冷換設(shè)備等。 從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶解油c3、c4組分。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的作用是利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣、液化氣和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油。 2.3.4 煙氣能量回收系統(tǒng)來自再生器的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入高效三級(jí)旋風(fēng)分離器分離出摻雜的催化劑，然后經(jīng)調(diào)節(jié)蝶閥進(jìn)入煙機(jī)膨脹做功，使再生煙氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

32、，供再生所需空氣。然后煙氣進(jìn)入煙氣輪機(jī)，余熱鍋爐，回收煙氣中的壓力能和部分熱能，使煙氣壓力降為0.12mpa溫度降為450后，再將此煙氣引入余熱鍋爐，使煙氣溫度降至200以下。然后由煙囪進(jìn)入大氣。煙氣輪機(jī)組再帶動(dòng)反再系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)；余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)，組成了同軸式四機(jī)組能量回收系統(tǒng)。本裝置采用不完全再生技術(shù)，余熱鍋爐（co鍋爐）用以回收co的化學(xué)能和煙氣的顯熱能。2.4 操作條件說明2.4.1 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度對(duì)催化裂化的反應(yīng)速度和產(chǎn)品的產(chǎn)率分布以及產(chǎn)品的質(zhì)量都有顯著的影響。溫度和反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系是：提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速度常數(shù)增大，反應(yīng)速度增大。催化裂化反應(yīng)的活化能約41.

33、8125.4kj/mol，溫度每升高10%20%反應(yīng)速度約提高1020%。當(dāng)反應(yīng)溫度提高時(shí)，熱裂化反應(yīng)的速度提高較快。反應(yīng)溫度升至很高時(shí)，熱裂化反應(yīng)漸趨重要，產(chǎn)品不飽和度增大。因此，當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，如果轉(zhuǎn)化率不變則汽油產(chǎn)率降低，氣體產(chǎn)率增加，而焦炭產(chǎn)率略有下降。同時(shí)，分解反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)比氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)增快的多，于是汽油的烯烴和芳烴含量有所增加，汽油辛烷值有所提高。石家莊煉油廠在煉大慶常壓渣油時(shí)，將溫度由480升至510時(shí)，汽油受率增加4.1%，焦碳產(chǎn)率下降1.7%?？梢?，提高反應(yīng)溫度，產(chǎn)品分布趨于合理，焦碳產(chǎn)率，氣體產(chǎn)率下降。但也不可任意提高反應(yīng)溫度，若溫度過高所產(chǎn)生的產(chǎn)品會(huì)發(fā)生熱裂化反應(yīng)，生

34、成更多的氣體，從而降低了汽油產(chǎn)率，而氣體的產(chǎn)率增加了。綜合考慮各種因素，以及參考國(guó)內(nèi)外同類裝置的操作條件，本次設(shè)計(jì)裝置反應(yīng)溫度確定為500。生產(chǎn)中，一般通過調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量和反應(yīng)進(jìn)料溫度來控制反應(yīng)溫度。本裝置催化劑循環(huán)量通過再生塞閥來控制；由于本裝置不設(shè)置原料加熱爐，反應(yīng)進(jìn)料溫度通過控制油漿換熱系統(tǒng)中原料油側(cè)的三通閥實(shí)現(xiàn)。2.4.2 再生溫度溫度越高燃燒速度越快。采用熱穩(wěn)定性較好的分子篩催化劑，再生溫度可提高到650700，特別是使用高溫再生技術(shù)的裝置溫度可達(dá)710，使再生劑含碳量降到0.03%0.10%。再生器燒焦供熱和反應(yīng)需要熱量之間，熱平衡的結(jié)果最終反映在再生器溫度上。如果燒焦的熱量滿足

35、不了反應(yīng)的需要，而又沒有采取其他措施及時(shí)調(diào)整，再生溫度將下降，再生煙氣帶走的熱量減少，在較低的再生溫度下達(dá)到新的熱平衡。此時(shí)再生器燒焦效果惡化，再生催化劑含碳量上升，有時(shí)可能會(huì)引起碳堆積事故。如果燒焦熱量過剩而又沒有采取其他措施及時(shí)調(diào)整，則再生溫度將上升，煙氣離開再生器帶走的熱量增加，在新的較高的再生溫度下達(dá)到新的熱平衡，此時(shí)容易發(fā)生二次燃燒和再生器超溫等事故。對(duì)再生溫度影響做顯著的變量是回?zé)挶?、焦碳產(chǎn)率和原料預(yù)熱溫度?；?zé)挶仍黾?，再生溫度下降；原料油預(yù)熱溫度升高，再生溫度升高。本設(shè)計(jì)在第一再生器設(shè)上流式外取熱器以保持再生器溫度不致過高。開車前或停車時(shí)再生溫度一般由輔助燃燒室燃燒加熱主風(fēng)提供。

36、第一再生器溫度保持在670左右，第二再生器溫度保持在700左右。2.4.3 原料預(yù)熱溫度對(duì)大慶常壓渣油，在進(jìn)料量和反應(yīng)溫度等相同的情況下，提高原料預(yù)熱溫度，催化劑循環(huán)量降低，再生溫度升高轉(zhuǎn)化率和生焦率降低。渣油的特點(diǎn)除其殘?zhí)己椭亟饘俸烤^高外，其粘度較大，受溫度影響較大，升高溫度，粘度降低，易于霧化，充分發(fā)揮分子篩的活性，降低升焦率。從熱平衡及原料轉(zhuǎn)化率的角度出發(fā)，降低原料預(yù)熱溫度是有利的。降低原料預(yù)熱溫度，對(duì)常壓渣油來說，焦碳產(chǎn)率增加，使系統(tǒng)熱量增加，再生溫度升高，有利于燒焦。原料預(yù)熱溫度還影響到進(jìn)料的粘度，從而引起原料霧化效果和產(chǎn)品分布的變化，因此不宜低于150。大慶常壓渣油催化裂化原料

37、預(yù)熱溫度一般在170350左右，本次設(shè)計(jì)將原料油預(yù)熱溫度選定為200。2.4.4 反應(yīng)壓力對(duì)于催化裂化反應(yīng)，隨著壓力提高，可提高轉(zhuǎn)化率，但同時(shí)也增加了原料中重質(zhì)組分和產(chǎn)物在催化劑上的吸附量，從而提高生焦的反應(yīng)速度，使焦炭產(chǎn)率明顯提高，氣體中烯烴產(chǎn)率相對(duì)下降，汽油產(chǎn)率略有下降，但穩(wěn)定性提高。雖然壓力對(duì)反應(yīng)的影響較大，但在實(shí)際操作中，壓力一般是固定不變的。同時(shí)，催化裂化裝置的操作壓力主要不是由反應(yīng)系統(tǒng)決定的。由于反再系統(tǒng)壓力平衡的要求，反應(yīng)壓力和再生壓力之間應(yīng)保持一定的壓差，不能任意改變。再生器壓力采用0.20mpa（絕）。且同軸式催化裂化反再系統(tǒng)壓差在-0.01+0.07mpa，目前采用的反應(yīng)壓

38、力約0.10.4 mpa（表），故本設(shè)計(jì)反應(yīng)壓力為0.18 mpa（絕）。一般來說，提高壓力是增加裝置處理能力的主要手段，壓力提高后焦碳產(chǎn)率增加，為了降低焦碳產(chǎn)率，則可以采用增加蒸汽量的方法降低油氣分壓。當(dāng)裝置處理能力低于設(shè)計(jì)能力時(shí)，應(yīng)當(dāng)降低反應(yīng)器和再生器的操作壓力，使提升管和反應(yīng)器內(nèi)油氣速度不致降低過多，避免油氣在提升管和反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)和出現(xiàn)催化劑的不穩(wěn)流動(dòng)，同時(shí)也可以避免由于速度過低而在提升管內(nèi)出現(xiàn)催化劑的高密度區(qū)。在低處理量下降低壓力，還可以避免再生器床層線速過低，保持良好的再生效果和避免局部過熱的出現(xiàn)。2.4.5 再生壓力碳燃燒速度和氧氣分壓成正比，而氧氣分壓為再生器操作壓力和氧

39、的對(duì)數(shù)平均濃度的乘積，提高再生器壓力就可以使氧分壓提高，從而加快碳燃燒速度。提高再生器壓力，反應(yīng)器壓力也要相應(yīng)提高，兩者優(yōu)缺點(diǎn)見前頁(yè)反應(yīng)壓力的介紹。再生器壓力的選定已著眼于如何更有效地回收再生煙氣能量，決定再生器壓力時(shí)，既考慮有利于催化劑再生，又有利于能量回收。 生產(chǎn)中，再生壓力采用再生壓力單參數(shù)控制或反再兩器控制。本設(shè)計(jì)就是反再兩器控制。對(duì)于兩個(gè)再生器串聯(lián)再生的裝置，一般用一再出口雙動(dòng)滑閥控制一再和二再壓差。 2.4.6 反應(yīng)時(shí)間對(duì)于提升管催化裂化，反應(yīng)時(shí)間（s）=提升管有效長(zhǎng)度（m）/油氣平均線速（m/s），其中提升管有效長(zhǎng)度是指從原料油噴入口到提升管出口的長(zhǎng)度，油氣平均線速是指上述兩點(diǎn)處

40、線速度的對(duì)數(shù)平均值?？梢?，反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)油氣在提升管中的停留時(shí)間。在其他條件相同時(shí)，油氣的停留時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率越高。在轉(zhuǎn)化率相同條件下，最大柴油收率和最大汽油收率各自對(duì)應(yīng)不同的最佳反應(yīng)時(shí)間。因此，要取得最佳的產(chǎn)品分布（輕質(zhì)油收率或總液體收率最大），必須控制適宜的反應(yīng)時(shí)間。提升管催化裂化的反應(yīng)時(shí)間一般為24s，反應(yīng)時(shí)間太短，單程轉(zhuǎn)化率過低；反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)過渡裂化，使產(chǎn)品分布變差。對(duì)于渣油催化裂化，反應(yīng)時(shí)間為13s。本設(shè)計(jì)取停留時(shí)間為2s。2.4.7 反應(yīng)器藏量對(duì)于提升管催化裂化裝置，一般用待生滑閥（或待生塞閥）控制反應(yīng)藏量。為了減少有害的二次反應(yīng)，裂化油氣在提升管出口與催化劑快速分離，沉降

41、器催化劑料位一般不超過汽提段。只有當(dāng)頂旋料腿翼閥故障是，才有可能提高料腿料位埋住翼閥操作。2.4.8 再生器藏量再生器藏量決定了催化劑在再生器中的停留時(shí)間。提高催化劑藏量，可提高催化劑再生燒焦時(shí)間和再生器燒焦負(fù)荷，降低再生催化劑含碳量。但在水蒸氣的氛圍中提高再生器藏量會(huì)加速催化劑的水熱失活。采用快速床燒焦的裝置，再生器藏量相對(duì)較低。2.4.9 劑油比和回?zé)挶?對(duì)分子篩催化劑，焦碳產(chǎn)率和溫度，劑油比以及催化劑在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間有如下關(guān)系： 焦碳產(chǎn)率tc(1+回?zé)挶?（c/o）(c)0.21 其中，tc焦碳產(chǎn)率的溫度因數(shù)。c-反應(yīng)時(shí)間.近似認(rèn)為催化劑的停留時(shí)間和油氣的反應(yīng)時(shí)間相等。 反應(yīng)時(shí)間和溫度

42、、催化劑的活性、再生催化劑含碳量、劑油比以及原料的性質(zhì)等，共同決定著原料的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品分布。汽油方案反應(yīng)現(xiàn)在趨勢(shì)是把反應(yīng)溫度提高到500530范圍內(nèi)。這樣，一方面可以得到較高的汽油辛烷值。另一方面，由于高溫使氣體產(chǎn)率增加，因而烷基化的原料增加，使高辛烷值汽油的總收率增加。故對(duì)汽油方案而言，從汽油的收率和質(zhì)量來看，采用高溫短接觸時(shí)間是有利的，反應(yīng)時(shí)間一般是13秒，本次設(shè)計(jì)選定為2秒。由于汽油方案的回?zé)挶刃?，裝置的熱平衡容易滿足，采用高溫短接觸時(shí)間還可以降低焦碳產(chǎn)率，從而節(jié)省再生器的投資和操作費(fèi)用。生產(chǎn)實(shí)踐中常用催化劑循環(huán)量調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，其實(shí)質(zhì)是通過改變劑油比調(diào)節(jié)焦碳產(chǎn)率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)裝置熱平衡的

43、目的。劑油比是催化劑循環(huán)量與總進(jìn)料量之比，實(shí)際上c/o反映了單位催化劑上有多少原料進(jìn)行反應(yīng)并在其上沉積焦碳。劑油比大時(shí)，單位催化劑上積碳量就較少，且焦碳產(chǎn)率下降，催化劑活性下降程度相應(yīng)要小些。劑油比大時(shí)原料與催化劑可接觸機(jī)會(huì)更充分?；?zé)挶仁侵缚偦責(zé)捰土颗c新鮮原料油量之比。在一定的總轉(zhuǎn)化率下，回?zé)挶戎皇菃纬剔D(zhuǎn)化率的反映。單程轉(zhuǎn)化率高，回?zé)挶刃?。本次設(shè)計(jì)回?zé)挶葹?.2，劑油比為7.1。2.4.10 煙氣中的過剩氧量再生煙氣中含氧量過高，會(huì)使主風(fēng)負(fù)荷增大，再生溫度下降，能量回收困難，增加廢氣排放量，且易引發(fā)二次燃燒，再生煙氣中含氧量太低，會(huì)使燒炭不完全，co2/co減少。不僅影響再生效率和后面催化劑

44、的活性。而且增加能量回收難度，污染環(huán)境。在適宜范圍內(nèi)提高過剩氧含量，可以提高再生速度，縮短再生時(shí)間，避免催化劑在高溫狀態(tài)下停留時(shí)間過長(zhǎng)而造成高溫失活。對(duì)于兩個(gè)再生器串聯(lián)再生的裝置，一再不完全燃燒，二再高溫完全再生，一般不使用co助燃劑，二再出口煙氣氧含量控制在1%3%（體積分?jǐn)?shù)），本次設(shè)計(jì)取過氧量為3%。2.4.11 co2/co在催化劑再生過程中，要產(chǎn)生大量的co，一般co2/co為1：1。采用分子篩催化劑，由于焦碳產(chǎn)率降低和高溫再生促使co2/co降低，因而使再生器提供的熱量減少，這就需要提高原料預(yù)熱溫度并向再生器噴燃燒油，如果co在再生器內(nèi)燒掉，不僅可以降低原料預(yù)熱溫度，停止噴燃燒油，同

45、時(shí)可進(jìn)一步提高催化劑溫度，降低劑油比，使再生催化劑含碳量降低到0.03%0.10%，因而有利于改善產(chǎn)品分布。本設(shè)計(jì)采用兩器兩段完全再生（帶取熱），co2/co體積比2150，再生劑含碳量0.03%0.10%。這種再生形式實(shí)際上是一種能控制co燃燒的過程，防止二次燃燒。如co在稀相急劇二次燃燒，煙氣中催化劑已極少，co燃燒的熱量使煙氣溫度升高，甚至高達(dá)1000。這樣容易燒壞設(shè)備，因此必須采取一切措施增大co2/co之比。避免二次燃燒，采用完全再生即是一種有效方法。2.4.12 h/c大慶常壓渣油h/c（原子）為1.74。輕質(zhì)油與重質(zhì)的最重要的差別在于分子量不同和h/c（氫碳比）不同。各類油品的大

46、約氫碳比見表2.6：表2.6 油品碳?xì)浔扔推菲胀ㄔ椭刭|(zhì)原油天然汽輕質(zhì)油減壓渣油戊烷脫出瀝青h/c1.81.53.91.821.41.71.11.2一般說來，從重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油，除了從大分子分解為較小分子外，還從低h/c的組成轉(zhuǎn)化成較高h(yuǎn)/c的組成。分子量的變化主要依靠分解反應(yīng)（熱反應(yīng)或催化反應(yīng)），而h/c的變化則不外乎通過兩個(gè)途徑：脫碳和脫氫。所謂脫碳，即脫去其中h/c最低的部分，例如溶劑脫瀝青等；或經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化使一部分產(chǎn)物h/c降得更低，而另一部分產(chǎn)物h/c有所提高，例如催化裂化、焦碳化等。至于加氫，則是借助外來的氫來提高整個(gè)產(chǎn)物h/c，例如加氫裂化等。對(duì)于重殘油的輕質(zhì)化，則根據(jù)原料的特點(diǎn)

47、選擇加工方案。大慶常壓渣油金屬含量較低，尤其是ni，h/c比（1.7）較高，故選用直催化裂化加工方案是合宜的。3.4.13 提升管各點(diǎn)的蒸汽噴入量為了減少催化劑的磨損，減少水蒸氣對(duì)催化劑的老化作用，在滿足必需的工藝要求的前提下，應(yīng)盡量減少吹氣點(diǎn)和蒸汽的吹入量。 霧化蒸汽催化裂化是氣相反應(yīng)，使進(jìn)入提升管的原料迅速汽化很重要。良好的霧化，可以使油、氣和催化劑混合均勻。同時(shí)，霧化蒸汽可以降低油、氣分壓，避免催化劑迅速結(jié)焦。在一旦發(fā)生原料中斷的事故時(shí)，霧化蒸汽還可以避免噴嘴的堵塞。對(duì)于大慶常壓渣油，霧化蒸汽按總進(jìn)料量的5%設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用多噴嘴進(jìn)料，每一個(gè)噴嘴都應(yīng)有相應(yīng)的霧化蒸汽。 事故蒸汽采用提升

48、管進(jìn)料事故蒸汽，是為了保證在原料中斷后，提升管內(nèi)催化劑能維持流化而不致噎塞。同時(shí)防止油氣倒入再生器，發(fā)生更大事故。事故蒸汽的進(jìn)入量應(yīng)使提升管內(nèi)的線速度不低于3米/秒，這相當(dāng)于事故蒸汽占總進(jìn)料量的4%左右。正常操作時(shí)，事故蒸汽的閥是切斷的。為了避免事故蒸汽噴嘴結(jié)焦或被催化劑堵塞，應(yīng)設(shè)置旁通孔板，通入一定量的蒸汽進(jìn)行吹掃。吹掃蒸汽量一般按事故遮蓋暖氣量的5%10%考慮。 提升蒸汽當(dāng)原料從側(cè)面進(jìn)入提升管時(shí)，為了避免催化劑沉落，在提升管的底部應(yīng)設(shè)置提升蒸汽。提升蒸汽的量按原料未噴入時(shí)能在提升管內(nèi)保持0.5米/秒的線速度。2.5 設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于渣油原料中殘?zhí)贾岛徒饘俸烤芨?，這就增加渣油催化裂化技術(shù)難度

49、，因此，渣油催化裂化關(guān)鍵要解決的問題是：（1）如何減少生焦量和生氣量，特別是氫氣量，獲得最大的汽油和柴油收率。（2）如何控制原料中金屬對(duì)催化劑的污染，使催化劑保持較高活性和選擇性。（3）如何有效的取走渣油催化裂化過程中放出的過剩熱量，使反-再系統(tǒng)正常運(yùn)行。這三者的關(guān)系是常壓渣油催化裂化工藝能否實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)，本次設(shè)計(jì)將圍繞上述問題，采取以下措施：2.5.1 采用倒l型快速分離器提升管出口安裝倒l型快速分離器，使油氣在離開提升管后迅速和催化劑分離，一方面盡快地中止反應(yīng)，一方面盡量減少催化劑隨油氣的帶出。倒l型彎頭出口有兩種形式，一種是石油二廠采用的將垂直向下的出口封閉，催化劑和油氣從兩個(gè)水平管引

50、出，分離效率為70%80%，另一種為底部采用防沖擋板，但并不封死，其效率為85%，本次設(shè)計(jì)采用第二種形式。2.5.2 預(yù)提升段該段主要作用是消除再生催化劑流向的影響和向進(jìn)料段提供均勻的再生劑流。設(shè)計(jì)一定高度的預(yù)提升段和較大預(yù)提升蒸汽量，使其中再生催化劑處于稀相。故本次設(shè)計(jì)選用蒸汽作為預(yù)提升氣體。并且通入預(yù)提升蒸汽可降低油氣分壓，有利于進(jìn)料汽化，降低焦碳產(chǎn)率，提高c2c4氣中烯烴含量和提高汽油辛烷值。2.5.3 進(jìn)料噴嘴重油即使是在預(yù)熱設(shè)備情況下，進(jìn)入進(jìn)料段和與熱再生催化劑接觸之前，也基本上是液相的，但是重油催化裂化反應(yīng)卻是氣相反應(yīng)。進(jìn)料段必須解決兩個(gè)問題，其一是保持和改進(jìn)再生催化劑的均勻分布，

51、其二是使原料油徹底霧化成均勻分散在再生催化劑流中，和適宜于經(jīng)受熱的作用而變成氣相的細(xì)小霧滴。霧化能力高的進(jìn)料噴嘴是解決這兩個(gè)問題的關(guān)鍵所在。理想的霧化狀態(tài)是經(jīng)霧化的原料油變成60um的小霧滴（與分子篩催化劑直徑大致相同）。本次設(shè)計(jì)采用bwj型噴嘴。該噴嘴是一種新型的催化裂化進(jìn)料噴嘴，它節(jié)能、高效，采用較低的油壓且使用較少的霧化蒸汽就能使原料油得到理想的霧化效果。新型進(jìn)料霧化噴嘴是雙流體的液體離心式噴嘴，其核心部分是氣液兩相旋流器。氣液兩相旋流器的工作過程如下：在噴嘴混合腔內(nèi)形成的氣液兩相流體，在一定壓力作用下進(jìn)入旋流器的螺旋甬道，被迫進(jìn)行回旋流動(dòng)。由于氣液兩相的激烈混合，粘度降低，在離心力作用

52、下，液體被展成薄膜，在氣流的沖擊下，破碎霧化。在霧化室后面有一個(gè)加速段，提高氣液兩相霧化流的軸向速度，再經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)定段形成一個(gè)氣液兩相穩(wěn)定的霧化流，為第二次霧化提供優(yōu)越條件。第二次霧化是氣液兩相流在半球形噴頭內(nèi)進(jìn)一步加速，并經(jīng)扁槽形外噴口，以扇形噴出，實(shí)現(xiàn)原料的二次霧化。2.5.4 采用耐磨彎頭對(duì)于同軸式催化裂化裝置，為了盡可能降低裝置總高度下滿足提升管的長(zhǎng)度要求，一般均采用折疊式提升管。此時(shí)由于催化劑和油氣處于高速流動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)彎處的壓降很大，磨損較嚴(yán)重，所以應(yīng)采用耐磨彎頭，凱洛格公司經(jīng)過多次改進(jìn)后，成功研制出偏心截錐彎頭，此種彎頭可連續(xù)使用五年以上。故本次設(shè)計(jì)選用此彎頭。2.5.5 旋風(fēng)分離

53、器目前用于重油流化催化裂化裝置的旋風(fēng)分離器有兩種形式：一種是杜康型，另一種是布埃爾型。兩者主要區(qū)別在于布埃爾型的筒體上有一個(gè)渦流導(dǎo)向部分，使其分離效率更高。同時(shí)布埃爾型的操作彈性好，分離效率穩(wěn)定，布埃爾型的入口面積大，在同樣的入口線速時(shí)，處理能力比杜康型的高33.6%。所以本次設(shè)計(jì)選用的布埃爾型旋風(fēng)分離器。2.5.6 汽提段擋板氣提段的作用是承受從氣體中分離和沉降下來的待生催化劑和汽提掉待生催化劑上吸附油氣。用水蒸氣將催化劑顆粒之間和顆粒的空隙內(nèi)充滿的油氣置換出來，可以減少焦炭的產(chǎn)率，提高油品產(chǎn)率。目前見到的汽提段有三種形式：圓環(huán)擋板式，人字擋板式，床層式。本設(shè)計(jì)采用新型環(huán)形汽提擋板（一般81

54、0層），擋板與水平方向成30，在擋板與提升管同心垂直均勻安裝數(shù)圈蒸汽噴嘴，以提高汽提蒸汽與催化劑的接觸效果，提高汽提效率。2.5.7 空氣分布管本次設(shè)計(jì)采用空氣分布管而未用分布板是因?yàn)椋悍植脊茉谳^低壓降下即可達(dá)到良好的分布效果，還可以消除了分布板的變形問題，在金屬材料消耗上分布管比較省分布管可以布置在再生器下部錐體處，而分布板必須在再生器下部的圓筒部分?？梢越档驮偕骺偢叨?。分布板由于氣體直接進(jìn)入床層，一旦主風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，催化劑很容易倒流，而分布管由于開孔向下，催化劑倒流事故容易避免。氣體經(jīng)過分布管進(jìn)入再生器床層的速度比分布板低得多，而且空氣分布管還可以采用雙直徑結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低主風(fēng)進(jìn)入床層是

55、線速，且可以減少催化劑的磨損，有利于降低催化劑的損耗。但用分布管，由于再生器錐體部分需要填充催化劑，再生器催化劑藏量增大很多，有的裝置將再生器底部用珍珠巖填平，頂上鋪一層鋼板，既便于停工卸催化劑時(shí)清掃，同時(shí)縮短開工加催化劑時(shí)間。2.5.8 輔助燃燒室選用臥式輔助燃燒室，主要是為了降低同軸反-再系統(tǒng)裝置的高度。同時(shí)由于同軸式再生器底部有塞閥等各部件，輔助燃燒室不宜直接放下面。2.5.9 折疊式提升管采用折疊式外提升管主要是為了降低同軸式裝置高度，同時(shí)減少占用同軸裝置空間，增大有效空間，滿足停留時(shí)間的要求。2.5.10 用外集氣管在二再生器采用外集氣管，這樣做不僅節(jié)省昂貴的不銹鋼，同時(shí)克服了內(nèi)集氣

56、和器壁之間較大溫差引起的熱應(yīng)力，減少事故的產(chǎn)生。外集氣室的壓降占每組旋風(fēng)分離器總壓降的十分之一，故不會(huì)引起各旋風(fēng)分離器煙氣分配不均問題，況且一些設(shè)備放在外面，便于檢修。2.5.11 塞閥同軸式裝置包括兩種類型，一種是環(huán)球油品公司的煙囪式，一種是凱洛格公司的正流式，前者用單動(dòng)滑閥控制兩器之間的催化劑循環(huán)量，后者則是用塞閥控制催化劑循環(huán)量。閥作為一光滑的錐形過渡段與閥塞同軸安裝，這樣催化劑流可以均勻地流經(jīng)閥塞表面360度范圍，閥塞表面所受的磨損比較均勻，桿管和閥塞的垂直行程加長(zhǎng)即可補(bǔ)償磨損增加的間隙，使操作周期延長(zhǎng)。在塞閥外面和桿管保護(hù)罩的外面加了具有龜甲網(wǎng)的耐磨材料，可連續(xù)使用五年。塞閥作為同軸式催化裂化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，它的主要特點(diǎn)是：將控制催化劑流量的錐形閥直接伸入再生器底部，與待生立管和再生立管相接，具有靈敏度高，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，在發(fā)生事故時(shí)能在30秒內(nèi)完全關(guān)閉；并且具有自動(dòng)吸收膨脹和補(bǔ)