化工課件-中石油克拉瑪依石化有限公司催化裂化裝置培訓(xùn)課件

系列化工課件（精選）催化裂化裝置培訓(xùn)課件中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司CatalyticCracking1裝置概況生產(chǎn)原理及主要影響因素工藝流程產(chǎn)品說明及物料平衡5裝置部分設(shè)備簡介

主要內(nèi)容CatalyticCracking

unit■催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工藝?！鲈徒?jīng)過一次加工（蒸餾）所能得到的輕質(zhì)油品只占原油的10％～40％，如果不經(jīng)過二次加工，重質(zhì)餾分油和殘渣油只能作為潤滑油原料或重質(zhì)燃料油。CatalyticCracking

unit■催化裂化所產(chǎn)汽油一般占其加工量的40％～50％，且汽油辛烷值高（RON法達85％以上），安定性好?！鰪慕?jīng)濟效益而言，煉油企業(yè)中一半以上的效益是靠催化裂化取得的CatalyticCracking

unit■催化裂化的技術(shù)發(fā)展：固定床fixed-bed、移動床moving-bed、流化床fluidized-bed和提升管riser催化裂化四個階段?！?936年，第一套固定床的催化裂化裝置在美國投入工業(yè)生產(chǎn)；1950年前后出現(xiàn)了移動床催化裂化及流化催化裂化裝置；1965我國第一套流化催化裂化裝置建成投產(chǎn)。CatalyticCracking

unit■到1994年底，我國有催化裂化裝置近100套，總加工能力約5300萬噸。■目前我國單套催化裂化裝置最大處理能力為480萬噸/年（中海油惠州煉油分公司），2017年FCC總加工能力約2.6億噸。一、裝置概況（FCC裝置遠景圖）■克石化煉油II套催化裂化裝置-前置燒焦罐同高并列式一、裝置概況■裝置由SEI設(shè)計，1993年破土動工，1994年9月建成投產(chǎn)，加工能力為50萬t/年。■期間主要經(jīng)歷4次改造：（1）1998年9月增外取熱器，摻渣比提高至20%。（2）2001年6月采用UOP技術(shù)對裝置進行擴量改造，使加工能力達到80萬t/年，摻渣達到38.5%。一、裝置概況■期間主要經(jīng)歷4次改造：（3）2017年6月煙氣脫硝脫硫除塵設(shè)施建成，通過選擇性催化還原技術(shù)（SCR）與濕法文丘里洗滌技術(shù)（WGS）相結(jié)合，實現(xiàn)煙氣達標(biāo)排放（GB31570-2015）。（4）2018年9月采用UOP－AF填料汽提段技術(shù)，通過提溫提壓操作、退渣增加蠟油裂解手段，提高汽油收率至50%，同時使加工能力達到100萬t/a。一、裝置概況（DCS及EDS系統(tǒng)控制模式）一、裝置概況（DCS及EDS系統(tǒng)控制模式）二、生產(chǎn)原理及主要影響因素■基本概念■催化裂化原料及反應(yīng)條件■生產(chǎn)原理■催化裂化催化劑■催化反應(yīng)部分的影響因素二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(基本概念）■催化裂化（Catalyticcracking）--是在熱和催化劑作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，并轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、辛烷值較高的汽油和柴油等產(chǎn)品的加工過程。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(基本概念）■FCC（FluidCatalyticcracking）

催化裂化工藝發(fā)展的前期是采用固定床反應(yīng)器和移動床反應(yīng)器，現(xiàn)在已經(jīng)全部采用流化床反應(yīng)器，稱為流化催化裂化（Fluid

Catalyticcracking

），簡稱FCC。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(基本概念）■催化裂化為目前最主要的石油二次加工過程

由于原油中所含的直餾汽油及柴油的數(shù)量不能滿足社會對內(nèi)燃機燃料的要求，而直餾汽油辛烷值一般又太低，不能單獨用作汽油機燃料。本世紀(jì)40年代，催化裂化應(yīng)運而生。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(催化原料）■催化裂化原料：減壓蠟油VGO常壓渣油AR減壓渣油VR焦化蠟油CGO（通常須經(jīng)加氫精制）脫瀝青油DAOdeasphaltedoil潤滑油脫蠟蠟膏等二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(催化原料）■克煉II套催化裂化裝置的原料

克煉100萬t/a催化裂化裝置是以常減壓裝置的側(cè)線餾分油約60%，和焦化蠟油約40%為原料。其中：II蒸餾減壓側(cè)線油45%，I蒸餾減二線15%，II套焦化蠟油25%，III套焦化蠟油15%。蠟油催化裂化汽油產(chǎn)率高高反應(yīng)溫度（520℃）、反應(yīng)壓力（171.7KPa），短反應(yīng)時間（約1.7s），裝置汽油收率在50%左右（汽油干點185℃）。催化劑堿氮污染嚴(yán)重焦化蠟油含堿性氮含量較高，易導(dǎo)致催化劑中毒失活，應(yīng)提高催化劑抗堿氮含量。產(chǎn)品含硫含氮量高影響下游裝置負(fù)荷。Highly

Contained

ReactorsRx

StrippersStandpipesBubbling&Fast

FluidizedBedsCatalyst

Coolers在工藝上與渣油催化裂化相似，采用改進的催化劑，并在工藝條件上作一些改進。本裝置采用AF-填料；使用LZR-300、MAC催化劑。裝置技術(shù)特點■優(yōu)化原料霧化采用UOP技術(shù)的優(yōu)混〈Optimix〉原料噴嘴，同時控制原料預(yù)熱溫度不低于250℃?！鎏嵘艹隹诓捎肰SS快分直連旋風(fēng)分離器設(shè)置，實現(xiàn)高溫短停留時間操作溫度一般控制在500～525℃甚至更高，停留時間約1.7秒■采用小回?zé)挶?、高外甩油漿，退摻渣操作，降低焦炭產(chǎn)率，使用AF填料提高汽提效果，強化再生過程（主風(fēng)量），采用前置燒焦罐式再生器，且設(shè)有外取熱器裝置技術(shù)特點■AF填料模塊示意圖

標(biāo)準(zhǔn)尺寸模塊，附加定制形狀的模塊，13層層層堆疊在一起，層層連續(xù)旋轉(zhuǎn)90度；與典型的錐形填料相比，焊接與熱處理更少、維修更簡單。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(反應(yīng)條件）■原料油在500℃左右、2～4atm及與裂化催化劑接觸的條件下，經(jīng)裂化反應(yīng)生成氣體、汽油、柴油、重質(zhì)油及焦炭。■反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率與原料性質(zhì)、反應(yīng)條件及催化劑性能有密切的關(guān)系?！鲋饕康氖巧a(chǎn)高辛烷值汽油；在大量生產(chǎn)汽油的同時，提高柴油產(chǎn)率。產(chǎn)品產(chǎn)率分布及特點■氣體產(chǎn)率約10％～20％，主要是C3、C4；■汽油產(chǎn)率約30％～60％，其RON約80～90，安定性也較好；■柴油產(chǎn)率約0～40％，其十六烷值較直餾柴油低，安定性也較差；■焦炭產(chǎn)率約5％～7％，摻渣時的焦炭產(chǎn)率更高可達8％～10％。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(反應(yīng)條件）克煉II套催化裂化裝置反應(yīng)條件：克煉100萬t/a催化裂化裝置是在500℃-528℃，0.16-0.18MPa的反應(yīng)條件下，與分子篩催化劑充分接觸，經(jīng)過以裂化反應(yīng)為主的一系列反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為干氣、液化氣、汽油、柴油、油漿等產(chǎn)品。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(工藝原理）單體烴的催化裂化反應(yīng)：烷烴：主要發(fā)生分解反應(yīng)分解成較小分子的烷烴和烯烴。多從中間的C－C鍵處斷裂，分子越大越易斷裂烯烴：主要反應(yīng)也是分解反應(yīng)，同時還有異構(gòu)化，氫轉(zhuǎn)移和芳構(gòu)化反應(yīng)。環(huán)烷烴：主要反應(yīng)有分解、脫氫和異構(gòu)化。芳香烴：芳環(huán)十分穩(wěn)定，但芳環(huán)上的烷基側(cè)鏈很容易斷裂生成較小分子的烯烴；多環(huán)芳烴主要發(fā)生縮合反應(yīng)。二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(工藝原理）一、主要化學(xué)反應(yīng)1、裂化反應(yīng)2、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)3、異構(gòu)化反應(yīng)4、芳構(gòu)化反應(yīng)5、生焦反應(yīng)烯烴疊合芳烴縮合Catalyticcrackingreactionofhydrocarbon

二、生產(chǎn)原理及主要影響因素(工藝原理）最主要、最重要的反應(yīng)，對整個反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)起決定作用特征反應(yīng)，反應(yīng)速度不快，較低溫有利。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的結(jié)果是有一部分烯烴飽和，這是FCC產(chǎn)品飽和度較高的根本原因！反應(yīng)能力較弱，汽油RON提高主要靠裂化和異構(gòu)化反應(yīng)各類烴辛烷值大小順序：芳烴、異構(gòu)烯烴>異構(gòu)烷烴、烯烴>環(huán)烷烴>正構(gòu)烷烴氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)裂化反應(yīng)催化裂化反應(yīng)的熱效應(yīng)■分解反應(yīng)、脫氫反應(yīng)等是吸熱反應(yīng)(endothermicreaction)，而氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、縮合反應(yīng)等則是放熱反應(yīng)(exothermicreaction)■催化裂化反應(yīng)總是表現(xiàn)為吸熱反應(yīng)；■反應(yīng)熱(reactionheat)的表示方法：以生成的汽油量或“汽油+氣體”量為基準(zhǔn)以新鮮原料為基準(zhǔn)以催化反應(yīng)生成的焦炭量（催化碳）為基準(zhǔn)，一般為9127kJ/kg，反應(yīng)溫度510℃?！龃呋瘎耗軌蚋淖兓瘜W(xué)反應(yīng)速度而本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)；■催化劑能有選擇性地促進某些反應(yīng)；■催化劑不僅對裝置的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品產(chǎn)率及質(zhì)量好壞、經(jīng)濟效益起主要影響，而且對操作條件、工藝過程和設(shè)備型式的選擇有重要影響。

催化裂化催化劑

CatalyticCrackingCatalyst

裂化催化劑的種類裂化催化劑分兩大類：

無定型硅酸鋁40年代~60年代晶體硅鋁酸鹽-分子篩Zeolites60年代~至今裂化cat.的組成：

活性組分Y型、擇形分子篩（RE2O3）載體全合成硅酸鋁粘結(jié)劑硅、鋁溶膠超籠“八面沸石籠”，它是催化反應(yīng)進行的主要場所。進入八面沸石籠的主要通道是由十二元環(huán)組成，其平均直徑為0.8～0.9nm。

主要使用性能：

活性

activity

催化劑促進化學(xué)反應(yīng)的能力

穩(wěn)定性

stability

催化劑在使用中保持其活性的能力

選擇性

selectivity

催化劑增加目的產(chǎn)品、減少副產(chǎn)品的選擇反應(yīng)能力

篩分組成

screencomposition

不同粒徑cat.在催化劑中所占比例

機械強度

mechanicalstrength

反映催化劑的抗磨能力（磨損指數(shù)/灼燒減量）

FCCU中，可維持催化劑活性在一個較穩(wěn)定的水平，稱此活性為

平衡活性equilibriumactivity

平衡活性的高低取決于催化劑自身的穩(wěn)定性、新鮮催化劑的置換率及重金屬沉積量。影響催化裂化反應(yīng)的主要因素催化劑活性catalystactivity

活性越高，反應(yīng)速度越快，凡影響cat.活性的因素就會影響反應(yīng)速度，主要有:

催化劑結(jié)構(gòu)催化劑上的含炭量催化劑上的重金屬污染劑油比C/O評價一種催化劑的性能好壞，要從兩方面考察：物化指標(biāo)：與組成結(jié)構(gòu)有關(guān)，科研開發(fā)中常用；使用性能：與實際生產(chǎn)有關(guān)，直接影響生產(chǎn)操作；平衡催化劑活性、穩(wěn)定性（磨損指數(shù)、灼燒減量）、流化性能（粒度分布、堆比）。裂化催化劑的使用性能1、裂化催化劑的失活原因主要有三個方面：■高溫水熱失活

即“老化”–aging破壞結(jié)構(gòu)為永久性失活，關(guān)鍵提高cat.穩(wěn)定性■反應(yīng)結(jié)焦失活

與原料性質(zhì)、工藝條件有關(guān)為暫時失活，可再生恢復(fù)■金屬毒物中毒失活與原料性質(zhì)有關(guān)為永久性失活，設(shè)法改善原料質(zhì)量,提高cat.制備水平裂化催化劑的失活與再生

800℃，水蒸氣、4~8h■再生的目的再生在FCC反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。主要表現(xiàn)在：恢復(fù)催化劑活性、為反應(yīng)提供熱量，滿足FCC反應(yīng)的需要即再生過程是為反應(yīng)系統(tǒng)提供溫度合適、數(shù)量足夠、含碳量低的催化劑裂化催化劑的再Regeneration

■再生溫度:溫度高，燒焦速率快；■再生壓力:主要指氧分壓的影響；■催化劑的含碳量:燒焦速率與催化劑上的焦炭含量成正比。影響再生反應(yīng)的主要因素

催化裂化裝置一般由五個部分組成■反應(yīng)再生系統(tǒng)■分餾系統(tǒng)■吸收穩(wěn)定系統(tǒng)■再生煙氣的能量回收系統(tǒng)■煙氣脫硝脫硫除塵單元（環(huán)保系統(tǒng)）三、催化裂化裝置工藝流程

■產(chǎn)品質(zhì)量好。催化裂化所得汽油辛烷值高，達到85以上（研究法）（直餾汽油僅40左右），且安定性好，輕質(zhì)油收率高，可達75％以上。■可提供大量化工原料。裂化氣體中的C3、C4組份占80％以上，C3中丙烯又占70％，C4中各種丁烯占55％左右，這些都是優(yōu)良的石油化工原料，還能提供大量液化氣供民用。裂化柴油中含有大量的重質(zhì)芳烴（含40-50％），經(jīng)抽提后，可改善柴油的十六烷值，同時成為寶貴的化工原料。三、催化裂化裝置工藝流程（工藝特點）

■產(chǎn)品方案靈活。同一套裝置，改變不同的操作條件，便可得到氣體、汽油、柴油等不同產(chǎn)品分布，以適應(yīng)市場的需要。■原料選擇范圍比較寬。通常以減壓餾分油、VRDS常壓渣油等作原料，焦化汽油、焦化柴油、污油等也可進催化裝置改質(zhì)。三、催化裂化裝置工藝流程（工藝特點）

三、催化裂化裝置工藝流程（流程總圖）

三、催化裂化裝置工藝流程（流程總圖）

反應(yīng)再生系統(tǒng)是催化裂化裝置的核心部分，不同類型的催化裂化裝置，其主要區(qū)別就在于它們反應(yīng)再生部分的型式不同。

催化裂化裝置工藝流程（反應(yīng)再生系統(tǒng)）反應(yīng)器→沉降器→待生斜管→再生器→再生斜管正常流向循環(huán)：必須保證催化劑在兩器間按催化裂化裝置工藝流程（反應(yīng)再生系統(tǒng)）

新鮮原料與回?zé)捰突旌虾髲膰娮爝M入提升管底部，與從再生斜管來的710℃左右的再生催化劑混合后立即汽化并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。隨著原料裂解，上升速度加快，到提升管頂約1.7s。催化裂化裝置工藝流程（反應(yīng)再生系統(tǒng)）

油汽經(jīng)提升管出口的三組粗旋風(fēng)快速分離（VSS快分）器后，進入沉降器中的三組單級旋分器，進一步將油汽中的催化劑分離出去。反應(yīng)后的油汽離開沉降器去分餾塔，分離出來的催化劑下降到汽提段。催化裂化裝置工藝流程（反應(yīng)再生系統(tǒng)）

分離出來的催化劑在汽提段用蒸汽汽提掉附在催化劑上的油汽，然后經(jīng)待生斜管進入燒焦罐與主風(fēng)混合，在650℃-710℃的條件下燒焦。再生后的催化劑分三路：一路經(jīng)再生斜管去提升管反應(yīng)器，一路經(jīng)循環(huán)斜管返回?zé)构?，一路去外取熱器取出多余熱量。再生煙氣大部分去煙機帶動鼓風(fēng)機，少部分經(jīng)雙閥、臨界流速噴嘴，之后一同去余熱爐。催化裂化裝置工藝流程（反應(yīng)再生系統(tǒng)）沉降器再生器提升管燒焦罐

催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）分餾系統(tǒng)的作用：i.分餾系統(tǒng)的任務(wù)主要是把反應(yīng)器（沉降器）頂?shù)臍鈶B(tài)產(chǎn)物，按沸點范圍分割成富氣、汽油、輕柴油、重柴油、回?zé)捰秃陀蜐{等餾分。ii.脫除過熱回收余熱；iii.脫除催化劑。原理：采用精餾操作原理，但催化分餾塔有其獨特的工藝特點(與常壓塔比較)

分餾系統(tǒng)去吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)作輔助調(diào)節(jié)手段人字型塔板500~510℃含cat.粉塵催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）

由反應(yīng)一再生系統(tǒng)來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有人字型擋板的脫過熱段脫過熱后進入分餾段，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油回?zé)捰秃陀蜐{（塔底抽出的帶有催化劑細粉的渣油）。

催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）

富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經(jīng)汽提、換熱或冷卻后出裝置，回?zé)捰头祷胤磻?yīng)－再生系統(tǒng)進行回?zé)?；油漿的一部分送反應(yīng)－再生系統(tǒng)回?zé)?，另一部分?jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔（也可以將其中一部分冷卻后送出裝置）。

催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）

分餾系統(tǒng)的進料是過熱氣體，并帶有催化劑細粉，所以進料口在塔的底部，塔下端用油漿循環(huán)以沖洗擋板和防止催化劑在塔底沉積，并通過油漿與原料換熱取走過剩熱量。催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）

由于全塔剩余熱量大，為保證全塔汽液負(fù)荷相差不過于懸殊，并回收高溫位熱量，除塔底設(shè)置油漿循環(huán)取熱外，還設(shè)置中段回流取熱。催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）

塔頂氣態(tài)產(chǎn)品量大，為減少塔頂冷凝器負(fù)荷，塔頂也采用循環(huán)回流取熱代替冷回流，以減少冷凝冷卻的總面積。催化裂化裝置工藝流程（分餾系統(tǒng)）分餾塔催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

Absorbing-stabilizingsystem

主要作用:

利用吸收和精餾原理，將富氣、粗汽油分離成干氣、LPG和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油。

催化裝置的反再系統(tǒng)若能多產(chǎn)，但多產(chǎn)能否多收?將取決于分餾和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的操作水平!催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

Absorbing-stabilizingsystem

主要目的:吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)目的在于，利用吸收和精餾方法將來自分餾部分的催化富氣中Ｃ２以下組分與Ｃ３以上組分分離為干氣（Ｃ１、Ｃ２）和液化氣（Ｃ３、Ｃ４），以便分別利用。同時將混入粗汽油中的少量氣體烴分出，得到穩(wěn)定汽油，以降低汽油的蒸汽壓，保證符合商品規(guī)格。

催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

Absorbing-stabilizingsystem催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

吸收、脫吸過程要求同時達到兩個目的：１、通過吸收塔盡可能將C3、C4組份吸收下來；２、通過解吸塔盡量將C2組份解吸出去。吸收劑一般是分餾部分的石腦油，并根據(jù)吸收率的要求以穩(wěn)定汽油作為補充吸收劑。

催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

由分餾系統(tǒng)油氣分離器出來的富氣經(jīng)氣體壓縮機升壓后，冷卻并分出凝縮油，壓縮富氣進入吸收塔底部，粗汽油和穩(wěn)定汽油作為吸收劑由塔頂進入，吸收Ｃ３、Ｃ４及部分Ｃ２的富吸收油由塔底抽出送至解析塔頂部。

催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

吸收塔頂出來的貧氣中尚夾帶少量汽油，經(jīng)再吸收塔用輕柴油回收其中的汽油組分后成為干氣送燃料氣管網(wǎng)。吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分流塔。

催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）

解吸塔是通過加熱將富吸收油中Ｃ２組分解吸出來，由塔頂引出進入中間平衡罐，塔底為脫乙烷汽油被送至穩(wěn)定塔；穩(wěn)定塔的目的是將汽油中Ｃ４以下的輕烴脫除，在塔頂?shù)玫揭夯蜌猓ê喎Q液化氣），塔底得到合格的穩(wěn)定汽油。

催化裂化裝置工藝流程（吸收穩(wěn)定系統(tǒng)）催化裂化裝置工藝流程（煙氣三脫單元）催化裂化裝置工藝流程（煙氣三脫單元）

催化裂化高溫?zé)煔庀冉?jīng)過煙機、余熱鍋爐回收余熱后進入脫除氮氧化物的SCR床層反應(yīng)器，利用氨氣與氮氧化物在300-420℃的溫度，在催化劑的作用下，反應(yīng)生成氮氣和水，降低煙氣中的氮氧化物達到不大于100mg/m3。

催化裂化裝置工藝流程（煙氣三脫單元）

脫除氮氧化物的煙氣經(jīng)取熱后，進入噴射文丘里管，煙氣與洗滌塔循環(huán)液在文丘里喉徑處劇烈混合，經(jīng)擴散段后二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，脫除煙氣中的二氧化硫，經(jīng)塔盤填料后脫除固體顆粒物。達標(biāo)煙氣經(jīng)洗滌塔頂煙囪直排大氣。洗滌塔循環(huán)液