煉油工藝學(xué)-第十章第六節(jié)-催化裂化反應(yīng)-再生系統(tǒng)(21P)

第六節(jié)催化裂化

反應(yīng)-再生系統(tǒng)1/12/20231石油加工工程催化裂化裝置一般有四部分構(gòu)成：反應(yīng)-再生系統(tǒng)，分餾系統(tǒng)，吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng)

裝置形式主要有高低并列式、同軸式等1/12/20232石油加工工程一：提升管反應(yīng)器

提升管反應(yīng)器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分器、待生斜管等部分組成

1/12/20233石油加工工程提升管反應(yīng)器的直徑是由進料量來決定的。工業(yè)上一般采用的氣速是入口處為4～7m/s,出口8～18m/s

提升管的高度由反應(yīng)時間來決定，工業(yè)上反應(yīng)時間多采用2～4s

提升管的上端出口處設(shè)有氣-固快速分離機構(gòu)，用于使催化劑與油氣快速分離以及抑制反應(yīng)的繼續(xù)進行

快速分離機構(gòu)的形式有多種多樣，比較簡單的有傘帽形、T字形的構(gòu)件，現(xiàn)在用得比較多的是初級旋風(fēng)分離器

1/12/20234石油加工工程提升管下部進料段的油劑接觸狀況對重油催化裂化的反應(yīng)有重要影響。減小原料油的霧化粒徑，可增大傳熱面積，從而提高了原料的氣化率，且可以改善產(chǎn)品產(chǎn)率的分布沉降器下面的汽提段的作用是用水蒸氣脫出催化劑上吸附的油氣及置換催化劑顆粒之間的油氣。汽提段的效率與水蒸氣用量、催化劑在汽提段的停留時間、汽提段的溫度及壓力、以及催化劑的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)

汽提汽用量一般為2～3kg/1000kgCat

重油催化裂化則用4～5kgH2O/1000kgCat

1/12/20235石油加工工程兩段提升管催化裂化技術(shù)目前提升管反應(yīng)器的固有弊端：提升管過長惡化產(chǎn)品分布新鮮原料與循環(huán)油漿競爭催化中心難于實現(xiàn)大劑油比操作1/12/20236石油加工工程兩段提升管FCC技術(shù)的思想及特點兩段FCC技術(shù)的基本思想：提高催化裂化催化劑的有效活性和選擇性，從而改善目的產(chǎn)品分布；分段反應(yīng)，提高調(diào)整生產(chǎn)方案的靈活性因此，兩段提升管FCC技術(shù)打破原來的提升管反應(yīng)器型式和反-再系統(tǒng)流程：兩段提升管反應(yīng)器取代單一反應(yīng)器構(gòu)成擁有兩路循環(huán)的反應(yīng)-再生系統(tǒng)1/12/20237石油加工工程兩段提升管反應(yīng)器示意圖1/12/20238石油加工工程催化劑接力原料在第一段提升管經(jīng)過短反應(yīng)時間后，及時將催化劑與油氣分開；需要繼續(xù)反應(yīng)的中間物料在第二段提升管與另一路再生催化劑接觸反應(yīng)催化劑兩路循環(huán)，整體活性及選擇性提高催化反應(yīng)比例增大，熱反應(yīng)得到有效抑制1/12/20239石油加工工程分段反應(yīng)不同的餾分需要不同的反應(yīng)條件，理想選擇是不同的餾分在不同的場所和條件下進行反應(yīng)兩段提升管（Ⅰ型）催化裂化：第一段提升管只進新鮮原料，段間抽出柴油出裝置第二段提升管單獨進循環(huán)油，顯著改善產(chǎn)品分布第二段提升管底部回?zé)捚?，降低汽油烯烴含量分段進料避免了新鮮原料和油漿的相互干擾

1/12/202310石油加工工程短反應(yīng)時間兩段技術(shù)，采用分段反應(yīng)，兩段反應(yīng)時間之和比常規(guī)催化反應(yīng)時間還短（2秒以內(nèi)）大劑油比受熱平衡控制，常規(guī)催化的劑油比難以提高，兩段催化采用兩路催化劑循環(huán)，從設(shè)備角度提高劑油比可不受限制；第一段的低轉(zhuǎn)化率和汽油回?zé)捀馁|(zhì)可以突破原有熱平衡的限制，在較高的劑油比（催化劑/催化原料）下實現(xiàn)新的熱平衡1/12/202311石油加工工程輕油收率可提高2-3個百分點原料轉(zhuǎn)化深度提高5個百分點汽油烯烴含量下降12-13個百分點液收率提高2.5個百分點以上

干氣產(chǎn)率大幅度降低

可顯著提高柴汽比

兩段與單段實驗室結(jié)果對比：

1/12/202312石油加工工程兩段與單段工業(yè)試驗結(jié)果對比：輕油收率提高4個百分點以上柴油產(chǎn)率提高3.5個百分點以上液收率提高2.5個百分點以上干氣產(chǎn)率大幅度降低顯著提高了柴汽比可采取靈活多樣的操作方式1/12/202313石油加工工程二：再生器主要作用是燒去結(jié)焦劑上的焦炭以恢復(fù)其活性，同時也提供裂化反應(yīng)所需的熱量

1/12/202314石油加工工程主要要求有：

①再生劑的含炭量較低，一般要求低于0.2%，甚至低于0.05%；

②有較高的燒碳強度，當(dāng)以再生器內(nèi)的有效藏量為基準(zhǔn)時，燒碳強度一般為100～250kg/(t.h)；

③催化劑減活及磨損較少；

④易于操作，能耗及投資少；

⑤能滿足環(huán)保要求1/12/202315石油加工工程工業(yè)上再生器的主要形式可分為三類：單段再生、兩段再生、快速床再生

分布器可分為板式(蝶形)和管式(平面樹枝或環(huán)形)兩種1/12/202316石油加工工程重催再生器需設(shè)取熱設(shè)備：a.內(nèi)取熱式

b.外取熱式1/12/202317石油加工工程工業(yè)上常用再生器的形式大體上可以分為三類：a.單段再生再生溫度對燒碳反應(yīng)速率的影響十分顯著，提高再生溫度是提高燒碳速率的有效手段，在單段再生時，密相創(chuàng)層的溫度一般不超過730℃

工業(yè)上一般采用的空氣線速為0.6～0.7m/s

工業(yè)裝置采用的再生器壓力在0.25～0.4MPa(絕)之間單段再生的主要問題是再生溫度的提高受到限制和密相床層的有效催化劑含炭量低1/12/202318石油加工工程b.兩段再生兩段再生是把燒碳過程分為兩個階段進行與單段相比，兩段再生的主要優(yōu)點是：

①對于全混床反應(yīng)器，第一段出口的半再生劑的含碳量高于再生劑的含碳量，從而提高了燒碳速率；

②在第二段再生時可以用新鮮空氣和更高的溫度，提高了燒碳速率；

③第二段內(nèi)的水氣分壓可以很低，減輕了催化劑的水熱老化；且第二段的催化劑藏量比單段再生器的催化劑藏量低，停留時間較短。因此，第二段可采用較高的再生溫度。1/12/202319石油加工工程c.快速床(循環(huán)流化床)再生氣相轉(zhuǎn)化成連續(xù)相，催化劑顆粒變?yōu)榉稚⑾啵瑥亩鴱娀藷歼^程隨著氣速的