一、裝置簡(jian)介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)重油(you)(you)輕(qing)質(zhi)化(hua)(hua)的(de)核心工(gong)藝之一(yi)，是(shi)提高原油(you)(you)加(jia)工(gong)深度、增(zeng)加(jia)輕(qing)質(zhi)油(you)(you)收率的(de)重要(yao)手段，在(zai)(zai)汽油(you)(you)和(he)柴油(you)(you)等(deng)輕(qing)質(zhi)產品(pin)的(de)生(sheng)產中(zhong)占有很重要(yao)的(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)煉廠獲取經濟效益的(de)重要(yao)手段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)是(shi)重質(zhi)油(you)(you)在(zai)(zai)酸性催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)作用(yong)下(xia)發(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)解(jie)，生(sheng)成輕(qing)質(zhi)油(you)(you)、氣(qi)體和(he)焦(jiao)(jiao)炭的(de)過程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)反應包括分解(jie)和(he)縮合兩個(ge)過程，分解(jie)等(deng)反應生(sheng)成氣(qi)體、汽油(you)(you)等(deng)小分子(zi)產物，縮合反應生(sheng)成焦(jiao)(jiao)炭。
一般(ban)原油(you)(you)(you)經過常減壓蒸餾后可(ke)得到的汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)及(ji)柴油(you)(you)(you)等(deng)輕質(zhi)油(you)(you)(you)品僅有(you)10％～40％，其余的是重質(zhi)餾分油(you)(you)(you)和(he)殘渣油(you)(you)(you)。如果想(xiang)得到更多輕質(zhi)油(you)(you)(you)品，就必須對重質(zhi)餾分和(he)殘渣油(you)(you)(you)進行二次加工(gong)。催化裂化是最常用的生(sheng)(sheng)產(chan)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)序(xu)，汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)主要是通過該工(gong)藝生(sheng)(sheng)產(chan)出來。這(zhe)也是一般(ban)石油(you)(you)(you)煉化企(qi)業最重要的生(sheng)(sheng)產(chan)環節。
二(er)、典(dian)型(xing)催化裂化裝置的工藝及特(te)點
原(yuan)料(liao)(liao)：渣油(you)和(he)蠟油(you)70％左右，催化裂化一般是以(yi)減壓(ya)餾分(fen)油(you)和(he)焦(jiao)化蠟油(you)為(wei)(wei)原(yuan)料(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(lian)化企業開始在(zai)原(yuan)料(liao)(liao)中(zhong)摻加減壓(ya)渣油(you)，甚至直接以(yi)常壓(ya)渣油(you)作為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao)進行煉(lian)制。
產品(pin)：汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、油(you)(you)漿（重質餾分(fen)油(you)(you)）、液(ye)體丙(bing)(bing)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(bing)(bing)烯占(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)(you)漿占(zhan)(zhan)12％。
催化裂化是在有催化劑存(cun)在的條件下，將重質油(you)（例(li)如(ru)渣(zha)油(you)）加(jia)工(gong)成輕質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)）的主要(yao)工(gong)藝，是煉(lian)油(you)過(guo)程主要(yao)的二(er)次加(jia)工(gong)手段，屬于化學(xue)加(jia)工(gong)過(guo)程。工(gong)藝過(guo)程：
①. 常渣和(he)臘(la)油(you)經過(guo)原料油(you)緩沖罐進入(ru)提升管、沉降(jiang)器、再生(sheng)器形成油(you)氣，進入(ru)分(fen)餾塔。
②. 一(yi)部分油氣(qi)進(jin)人(ren)粗汽(qi)油塔、吸收塔、空壓機進(jin)人(ren)凝縮油罐，經過再吸收塔、穩定塔，最后(hou)進(jin)行汽(qi)油精(jing)制，生產出汽(qi)油。
③. 一部分油(you)(you)氣經(jing)過分餾塔進入柴油(you)(you)汽提塔，然后進行柴油(you)(you)精(jing)制，生產出柴油(you)(you)。
④. 一部(bu)分油氣經過分餾塔進(jin)入(ru)油漿(jiang)循(xun)環，最后生產出(chu)油漿(jiang)。
⑤. 一部分油(you)氣經(jing)分餾塔(ta)進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)緩沖罐，經(jing)過脫(tuo)(tuo)硫吸(xi)附罐、砂(sha)濾(lv)塔(ta)、水洗罐、脫(tuo)(tuo)硫醇(chun)抽提(ti)塔(ta)、預堿(jian)洗罐、胺液(ye)(ye)回(hui)收器、脫(tuo)(tuo)硫抽提(ti)塔(ta)、緩沖塔(ta)，最后進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)罐，形成液(ye)(ye)化氣。
⑥. 一部分油氣(qi)經(jing)(jing)過液態烴緩(huan)沖罐進入脫(tuo)(tuo)丙烷(wan)塔、回流(liu)塔、脫(tuo)(tuo)乙烷(wan)塔、精(jing)丙稀(xi)(xi)(xi)塔、回流(liu)罐，最后進入丙稀(xi)(xi)(xi)區球罐，形成(cheng)液體(ti)丙稀(xi)(xi)(xi)。液體(ti)丙稀(xi)(xi)(xi)再(zai)經(jing)(jing)過聚丙稀(xi)(xi)(xi)車(che)間的(de)進一步加工生(sheng)產出聚丙稀(xi)(xi)(xi)。
催化裂化裝置(zhi)大(da)致可以(yi)分為四個加工單元，即(ji)反應再生系(xi)統、分餾系(xi)統、吸收穩(wen)定系(xi)統和(he)能量回收系(xi)統。
1. 反應(ying)再生系統(tong)
反應(ying)再生(sheng)(sheng)系(xi)統(tong)包括(kuo)原料(liao)油(you)(you)(you)的(de)(de)裂(lie)化(hua)(hua)反應(ying)和催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)再生(sheng)(sheng)兩個工藝過程。典型(xing)的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的(de)(de)反應(ying)再生(sheng)(sheng)系(xi)統(tong)工藝流程如圖2.3所示(shi)。經換熱升溫后(hou)(hou)的(de)(de)新鮮原料(liao)油(you)(you)(you)與回煉油(you)(you)(you)混合，經加熱爐加熱后(hou)(hou)送至催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)提升管(guan)(guan)反應(ying)器(qi)下部噴(pen)嘴，原料(liao)油(you)(you)(you)蒸(zheng)氣(qi)霧化(hua)(hua)后(hou)(hou)噴(pen)入提升管(guan)(guan)內，與來自再生(sheng)(sheng)器(qi)的(de)(de)高溫催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發生(sheng)(sheng)反應(ying)。反應(ying)生(sheng)(sheng)成的(de)(de)氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)等組成的(de)(de)反應(ying)油(you)(you)(you)氣(qi)被送至旋(xuan)風分(fen)離器(qi)。經旋(xuan)風分(fen)離器(qi)分(fen)離出夾帶的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)后(hou)(hou)送入分(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)行(xing)分(fen)餾(liu)。
經汽(qi)提后(hou)的(de)(de)待(dai)生(sheng)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)通(tong)過(guo)待(dai)生(sheng)斜管進入再(zai)生(sheng)器，用空氣燒焦，燒去催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)上(shang)因反應(ying)而(er)生(sheng)成的(de)(de)積炭(tan)，使催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)活(huo)性得以恢復。再(zai)生(sheng)后(hou)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)落入淹流(liu)管，經再(zai)生(sheng)斜管送回(hui)反應(ying)器循環使用。在生(sheng)產過(guo)程中，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)會有損(sun)失及失活(huo)。為(wei)了維持系統內催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)存(cun)量和活(huo)性，需(xu)要定期地或(huo)經常地向系統中補(bu)(bu)充(chong)或(huo)置換(huan)新鮮(xian)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)補(bu)(bu)充(chong)常采用稀相輸(shu)送的(de)(de)方法，輸(shu)送介質為(wei)壓縮空氣。
2. 分餾(liu)系統
典型(xing)的催化(hua)裂化(hua)分餾系統工藝流程如圖(tu)2.4所示。
由反應(ying)器來(lai)的(de)反應(ying)油(you)(you)氣從分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)下(xia)部(bu)(bu)(bu)進(jin)入(ru)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)。在(zai)(zai)底部(bu)(bu)(bu)的(de)脫過(guo)熱(re)(re)段與(yu)油(you)(you)漿換熱(re)(re)，并洗掉油(you)(you)氣中(zhong)攜(xie)帶的(de)少(shao)量催化(hua)劑(ji)。反應(ying)油(you)(you)氣在(zai)(zai)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)內上升并經過(guo)多次的(de)傳熱(re)(re)、冷(leng)凝，在(zai)(zai)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)段根(gen)據物料的(de)沸點差，從上至下(xia)分(fen)離出(chu)(chu)富氣、粗汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、回(hui)煉油(you)(you)和油(you)(you)漿。塔(ta)頂(ding)為沸點最低的(de)富氣及(ji)粗汽(qi)油(you)(you)。經換熱(re)(re)冷(leng)卻(que)后，進(jin)入(ru)油(you)(you)氣分(fen)離器。油(you)(you)氣分(fen)離器頂(ding)部(bu)(bu)(bu)出(chu)(chu)來(lai)的(de)催化(hua)富氣，經氣體壓(ya)縮機壓(ya)縮后，進(jin)入(ru)吸收穩定系統。
側(ce)線(xian)抽(chou)出的輕柴(chai)油(you)、重(zhong)柴(chai)油(you)經(jing)(jing)汽提塔(ta)(ta)汽提，再經(jing)(jing)換熱(re)、冷(leng)卻(que)(que)后(hou)出裝置(zhi)(zhi)。側(ce)線(xian)回(hui)煉油(you)與(yu)原料油(you)混合返回(hui)分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)進行回(hui)煉。塔(ta)(ta)底抽(chou)出的是油(you)漿(jiang)，一部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)經(jing)(jing)換熱(re)、冷(leng)卻(que)(que)后(hou)出裝置(zhi)(zhi)；一部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)返回(hui)分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)脫(tuo)過(guo)(guo)熱(re)段進行循環；另一部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)油(you)漿(jiang)則送(song)至(zhi)反應(ying)器回(hui)煉。由于分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)的進料是帶有催化(hua)劑(ji)粉塵的過(guo)(guo)熱(re)油(you)氣，因此，分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)底部(bu)(bu)設(she)有脫(tuo)過(guo)(guo)熱(re)段，用經(jing)(jing)過(guo)(guo)冷(leng)卻(que)(que)的油(you)漿(jiang)把油(you)氣冷(leng)卻(que)(que)到飽和狀(zhuang)態(tai)，并洗掉(diao)夾帶的催化(hua)劑(ji)粉塵，以便后(hou)續分(fen)(fen)(fen)餾，并避免(mian)塔(ta)(ta)盤堵(du)塞。
3. 吸收穩定系統
典型的(de)催化(hua)裂化(hua)吸收穩定系(xi)統(tong)工藝流程如圖2.5所示。
從分(fen)餾(liu)(liu)塔頂油(you)氣(qi)(qi)分(fen)離器(qi)出來的(de)催化富氣(qi)(qi)中帶有汽油(you)組分(fen)，而粗汽油(you)中則(ze)溶解(jie)有組分(fen)。吸收(shou)(shou)穩定系統的(de)作(zuo)用就是利用吸收(shou)(shou)和(he)精餾(liu)(liu)的(de)方(fang)法，將富氣(qi)(qi)和(he)粗汽油(you)分(fen)離成干(gan)氣(qi)(qi)(≤C2)液(ye)化氣(qi)(qi)（C3、C4）及穩定汽油(you)。
吸(xi)收(shou)穩(wen)定系統(tong)主要由吸(xi)收(shou)塔(ta)、再吸(xi)收(shou)塔(ta)、解吸(xi)塔(ta)及穩(wen)定塔(ta)組(zu)成。
①. 富(fu)氣經氣壓機升壓、冷卻并分出凝縮油(you)(you)(you)后(hou)形成不凝氣，由(you)底部進入(ru)(ru)吸(xi)(xi)收(shou)塔。穩定汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)和粗汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)則作(zuo)為(wei)吸(xi)(xi)收(shou)液由(you)塔頂進入(ru)(ru)。將(jiang)富(fu)氣中(zhong)的C3、C4（含少量C2）等(deng)吸(xi)(xi)收(shou)后(hou)得到富(fu)吸(xi)(xi)收(shou)油(you)(you)(you)。吸(xi)(xi)收(shou)塔頂部出來的貧(pin)氣中(zhong)夾(jia)帶(dai)有少量的穩定汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)，經再吸(xi)(xi)收(shou)塔用柴油(you)(you)(you)回收(shou)其中(zhong)的汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)組分后(hou)成為(wei)干氣。干氣被送(song)出裝置進行氣體脫硫。再吸(xi)(xi)收(shou)塔底油(you)(you)(you)則返回催化(hua)分餾塔。
②. 富吸(xi)收油(you)和(he)凝縮(suo)油(you)均進入(ru)解(jie)吸(xi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，使其中(zhong)的氣體解(jie)吸(xi)后，從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)返回凝縮(suo)油(you)沉(chen)降罐。塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的未(wei)穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)送入(ru)穩(wen)定(ding)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，通(tong)過精餾作(zuo)用將液化氣和(he)穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)分開(kai)。
③. 穩(wen)定塔頂(ding)產(chan)品為液(ye)化氣(qi)（液(ye)態(tai)烴），穩(wen)定塔底產(chan)品為穩(wen)定汽油。液(ye)態(tai)烴再利用(yong)精(jing)餾(liu)(liu)的(de)方法通過氣(qi)體(ti)分(fen)餾(liu)(liu)裝置將其中的(de)丙烯(xi)(xi)、丁(ding)烯(xi)(xi)分(fen)離出來，進行化工(gong)利用(yong)。穩(wen)定塔實質上是一個精(jing)餾(liu)(liu)塔。
④. 能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)(shou)(shou)系統(tong) 催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)反應產生較多(duo)的(de)熱(re)能(neng)，而能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)(shou)(shou)系統(tong)是為(wei)這些(xie)熱(re)能(neng)的(de)回(hui)收(shou)(shou)(shou)而設置的(de)。不(bu)同(tong)的(de)催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)(shou)(shou)系統(tong)的(de)工(gong)藝(yi)流程不(bu)盡相(xiang)同(tong)，主(zhu)要區別在于煙氣輪機(ji)-主(zhu)風機(ji)組的(de)組成(cheng)上。圖2.6所示(shi)(shi)為(wei)典型的(de)催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)能(neng)量(liang)回(hui)收(shou)(shou)(shou)系統(tong)的(de)工(gong)藝(yi)流程示(shi)(shi)意(yi)圖。
由再生器(qi)過來的高溫煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)，含有(you)微量的催化(hua)劑(ji)粉塵，會造成煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)葉片的磨損。煙(yan)(yan)(yan)汽輪(lun)機(ji)首先用于主風機(ji)的驅動，多余(yu)(yu)能(neng)量則帶動電(dian)動／發電(dian)機(ji)發電(dian)。煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)在驅動煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)做功(gong)并回收了壓力能(neng)后(hou)，溫度略有(you)降(jiang)低(di)，但(dan)仍然保(bao)持較高的溫度。通(tong)常情況下，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)還(huan)會被送(song)至余(yu)(yu)熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)(qi)。最后(hou)，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)經進(jin)一步降(jiang)溫后(hou)直(zhi)接排(pai)入(ru)(ru)大氣(qi)(qi)(qi)，或經脫硫后(hou)再排(pai)入(ru)(ru)大氣(qi)(qi)(qi)。
三、介質(zhi)特(te)點(dian)
催(cui)(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)裝置反(fan)應(ying)再生系統最典(dian)型的介質特(te)點(dian)是高(gao)(gao)溫(wen)條件，部分介質工況含(han)有(you)(you)(you)固體顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)劑或夾帶固體顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)劑，同時又伴隨有(you)(you)(you)硫化(hua)物(wu)、氮(dan)化(hua)物(wu)等腐蝕介質的存在。含(han)有(you)(you)(you)固體催(cui)(cui)化(hua)劑的管道通常(chang)沖(chong)刷(shua)嚴(yan)重。工程設計中通常(chang)對高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)管道采(cai)用(yong)隔(ge)熱耐磨襯(chen)里。能量回收(shou)系統較典(dian)型的介質特(te)點(dian)為高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)。除高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)外，該系統還有(you)(you)(you)預熱鍋爐系統中的中壓蒸汽管道、主風機的大口(kou)徑(jing)非(fei)凈化(hua)風管道等。
四、催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)配(pei)管設計
主(zhu)要是對(dui)加(jia)熱爐(lu)、塔、換(huan)熱器、罐、泵等設備(bei)的配管設計。主(zhu)要設備(bei)如下。
1. 再生(sheng)器
再(zai)生器(qi)的(de)主(zhu)要作用是燒去結焦催化劑上(shang)的(de)焦炭以恢(hui)復(fu)催化劑的(de)活性，同時也提供裂(lie)化所需的(de)熱量(liang)。再(zai)生器(qi)由(you)殼體、旋風(feng)分離(li)器(qi)、空氣分布器(qi)、燃燒室和(he)取熱器(qi)組成。
2. 提(ti)升管反應器
①. 直(zhi)管式： 多用于(yu)高低并(bing)列式反再系統，特點(dian)是從沉(chen)降器底部直(zhi)接插入，結構簡(jian)單，壓(ya)降小。
②. 折疊式：多用于同軸式式反再系統。
3. 沉降器
沉(chen)降(jiang)器的作(zuo)用是使(shi)來自提升(sheng)管(guan)的反應油(you)氣(qi)和催(cui)化(hua)劑(ji)分離，油(you)氣(qi)經(jing)旋風分離器分出(chu)夾帶催(cui)化(hua)劑(ji)后經(jing)集氣(qi)室去分餾系統。由(you)快速(su)分離器出(chu)來的催(cui)化(hua)劑(ji)靠重力在(zai)沉(chen)降(jiang)器中向下沉(chen)降(jiang)，落入氣(qi)體(ti)段。
4. 主風機(ji)
供給再生器燒焦用空氣。
5. 氣壓機
用于給分餾系(xi)統(tong)來的富氣升(sheng)壓，然后(hou)送往(wang)吸收穩定系(xi)統(tong)。
6. 增壓機
供(gong)給IV型(xing)反應再生裝(zhuang)置密相提升管調節催化劑循環量(liang)。
