一、裝置簡介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是(shi)重(zhong)油(you)(you)(you)輕(qing)質(zhi)化(hua)(hua)(hua)的核(he)心工(gong)藝之一，是(shi)提高(gao)原油(you)(you)(you)加工(gong)深度、增(zeng)加輕(qing)質(zhi)油(you)(you)(you)收率的重(zhong)要手段(duan)，在汽油(you)(you)(you)和(he)柴油(you)(you)(you)等(deng)輕(qing)質(zhi)產(chan)品的生(sheng)(sheng)產(chan)中占(zhan)有(you)很(hen)重(zhong)要的地(di)位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是(shi)煉廠(chang)獲取經濟效益的重(zhong)要手段(duan)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是(shi)重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)在酸(suan)性催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的作(zuo)用下發(fa)生(sheng)(sheng)裂(lie)解，生(sheng)(sheng)成(cheng)輕(qing)質(zhi)油(you)(you)(you)、氣體和(he)焦(jiao)(jiao)炭的過程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應包括分(fen)解和(he)縮合兩(liang)個過程，分(fen)解等(deng)反應生(sheng)(sheng)成(cheng)氣體、汽油(you)(you)(you)等(deng)小(xiao)分(fen)子產(chan)物，縮合反應生(sheng)(sheng)成(cheng)焦(jiao)(jiao)炭。
一般原油(you)經過(guo)常(chang)減壓蒸餾(liu)后(hou)可得到(dao)的(de)汽油(you)、煤油(you)及柴(chai)(chai)油(you)等輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)品(pin)僅(jin)有(you)10％～40％，其余(yu)的(de)是(shi)重質(zhi)(zhi)餾(liu)分(fen)油(you)和殘渣油(you)。如果想得到(dao)更多輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)品(pin)，就(jiu)必(bi)須對(dui)重質(zhi)(zhi)餾(liu)分(fen)和殘渣油(you)進行二次加工(gong)。催化(hua)裂化(hua)是(shi)最常(chang)用的(de)生產(chan)汽油(you)、柴(chai)(chai)油(you)生產(chan)工(gong)序，汽油(you)柴(chai)(chai)油(you)主要是(shi)通(tong)過(guo)該工(gong)藝生產(chan)出(chu)來。這也是(shi)一般石油(you)煉化(hua)企業最重要的(de)生產(chan)環(huan)節。
二、典型(xing)催(cui)化裂化裝置的(de)工(gong)藝及特點
原料：渣(zha)油(you)(you)和蠟油(you)(you)70％左右，催化(hua)裂化(hua)一般是以(yi)減壓餾分油(you)(you)和焦化(hua)蠟油(you)(you)為原料，但是隨著原油(you)(you)日益加(jia)重以(yi)及(ji)對輕質油(you)(you)需求越(yue)來(lai)越(yue)高，大部分石煉(lian)化(hua)企(qi)業開始在原料中摻加(jia)減壓渣(zha)油(you)(you)，甚至直(zhi)接(jie)以(yi)常壓渣(zha)油(you)(you)作為原料進(jin)行(xing)煉(lian)制。
產(chan)品：汽(qi)油、柴油、油漿（重質(zhi)餾分油）、液體丙(bing)烯(xi)、液化氣；各自占(zhan)比：汽(qi)油占(zhan)42％，柴油占(zhan)21.5％，丙(bing)烯(xi)占(zhan)5.8％，液化氣占(zhan)8％，油漿占(zhan)12％。
催化(hua)裂(lie)化(hua)是在有催化(hua)劑存在的條件(jian)下，將重(zhong)質(zhi)油(you)（例(li)如渣(zha)油(you)）加工(gong)成輕質(zhi)油(you)（汽(qi)油(you)、煤油(you)、柴(chai)油(you)）的主(zhu)要(yao)工(gong)藝，是煉油(you)過程(cheng)(cheng)主(zhu)要(yao)的二(er)次加工(gong)手段，屬(shu)于化(hua)學(xue)加工(gong)過程(cheng)(cheng)。工(gong)藝過程(cheng)(cheng)：
①. 常(chang)渣(zha)和臘油經(jing)過原(yuan)料油緩沖罐進(jin)入提升(sheng)管、沉降(jiang)器、再生(sheng)器形(xing)成(cheng)油氣，進(jin)入分餾塔。
②. 一部分油氣進(jin)人粗汽(qi)油塔(ta)、吸(xi)收塔(ta)、空壓機進(jin)人凝縮油罐，經(jing)過再吸(xi)收塔(ta)、穩定(ding)塔(ta)，最后進(jin)行汽(qi)油精制，生產出汽(qi)油。
③. 一部分油氣經(jing)過分餾(liu)塔(ta)進入(ru)柴(chai)油汽提塔(ta)，然(ran)后進行柴(chai)油精(jing)制，生產出(chu)柴(chai)油。
④. 一部分油氣(qi)經過分餾塔進入油漿(jiang)循(xun)環，最后生產出油漿(jiang)。
⑤. 一部分油氣經分餾塔進(jin)入液(ye)態烴緩(huan)沖(chong)罐，經過脫(tuo)硫(liu)吸附罐、砂濾(lv)塔、水洗(xi)(xi)罐、脫(tuo)硫(liu)醇抽提塔、預堿洗(xi)(xi)罐、胺(an)液(ye)回收(shou)器(qi)、脫(tuo)硫(liu)抽提塔、緩(huan)沖(chong)塔，最后進(jin)入液(ye)態烴罐，形(xing)成液(ye)化氣。
⑥. 一部分油氣經過液態烴緩沖罐進(jin)入(ru)脫丙(bing)烷(wan)塔、回流塔、脫乙烷(wan)塔、精丙(bing)稀(xi)(xi)塔、回流罐，最后進(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(zai)經過聚丙(bing)稀(xi)(xi)車間的進(jin)一步加(jia)工(gong)生產出聚丙(bing)稀(xi)(xi)。
催化裂(lie)化裝置大致可以分(fen)為四個加工單元，即反應再生系統(tong)、分(fen)餾系統(tong)、吸收穩(wen)定(ding)系統(tong)和能量(liang)回(hui)收系統(tong)。
1. 反應再生(sheng)系統
反(fan)(fan)應(ying)(ying)再(zai)(zai)生系統(tong)包括原料油的(de)裂化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)和(he)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)再(zai)(zai)生兩個工藝過程。典(dian)型的(de)催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)再(zai)(zai)生系統(tong)工藝流程如圖2.3所示。經換熱升溫后(hou)(hou)的(de)新鮮原料油與回煉油混合，經加熱爐(lu)加熱后(hou)(hou)送至(zhi)催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)提升管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)下部噴(pen)嘴，原料油蒸氣(qi)霧化(hua)后(hou)(hou)噴(pen)入提升管(guan)內，與來自(zi)再(zai)(zai)生器(qi)的(de)高溫催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)并發生反(fan)(fan)應(ying)(ying)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)生成的(de)氣(qi)體(ti)、汽油、液化(hua)氣(qi)、柴油等組成的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)油氣(qi)被(bei)送至(zhi)旋風分離(li)器(qi)。經旋風分離(li)器(qi)分離(li)出夾(jia)帶的(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)后(hou)(hou)送入分餾(liu)塔(ta)進行分餾(liu)。
經汽提后(hou)的(de)(de)(de)待生(sheng)(sheng)催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)通過(guo)待生(sheng)(sheng)斜(xie)管進入再生(sheng)(sheng)器，用(yong)(yong)空氣燒焦，燒去催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)上因反應而生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)積炭，使(shi)(shi)催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)的(de)(de)(de)活性(xing)得以恢復。再生(sheng)(sheng)后(hou)的(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)落入淹(yan)流管，經再生(sheng)(sheng)斜(xie)管送回反應器循環使(shi)(shi)用(yong)(yong)。在生(sheng)(sheng)產過(guo)程(cheng)中，催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)會有損失及失活。為了維持系統內催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)的(de)(de)(de)存量和活性(xing)，需(xu)要定期(qi)地(di)或經常地(di)向系統中補(bu)充或置換新鮮催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)。催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)的(de)(de)(de)補(bu)充常采用(yong)(yong)稀(xi)相輸送的(de)(de)(de)方法，輸送介質(zhi)為壓縮空氣。
2. 分餾系統
典(dian)型(xing)的催化裂化分餾系統工藝(yi)流程如圖2.4所示。
由反應器來(lai)(lai)的反應油氣(qi)(qi)(qi)從分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)下(xia)部(bu)進入(ru)(ru)分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)。在底部(bu)的脫過(guo)熱(re)段(duan)與油漿換熱(re)，并洗(xi)掉油氣(qi)(qi)(qi)中攜帶的少量催(cui)化(hua)劑。反應油氣(qi)(qi)(qi)在分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)內(nei)上升(sheng)并經過(guo)多次的傳(chuan)熱(re)、冷(leng)凝，在分(fen)(fen)餾段(duan)根據(ju)物(wu)料的沸點(dian)差，從上至下(xia)分(fen)(fen)離(li)出(chu)(chu)富(fu)氣(qi)(qi)(qi)、粗(cu)汽(qi)油、柴油、回煉油和油漿。塔(ta)(ta)頂為沸點(dian)最低的富(fu)氣(qi)(qi)(qi)及粗(cu)汽(qi)油。經換熱(re)冷(leng)卻(que)后(hou)，進入(ru)(ru)油氣(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)器。油氣(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)器頂部(bu)出(chu)(chu)來(lai)(lai)的催(cui)化(hua)富(fu)氣(qi)(qi)(qi)，經氣(qi)(qi)(qi)體壓縮機(ji)壓縮后(hou)，進入(ru)(ru)吸(xi)收穩(wen)定系統。
側(ce)線抽出(chu)的輕柴油(you)、重柴油(you)經汽(qi)提(ti)塔(ta)汽(qi)提(ti)，再經換(huan)(huan)熱、冷(leng)卻(que)(que)后(hou)出(chu)裝置。側(ce)線回煉(lian)油(you)與原料(liao)油(you)混(hun)合返(fan)回分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)行回煉(lian)。塔(ta)底抽出(chu)的是(shi)油(you)漿(jiang)，一(yi)部分(fen)(fen)(fen)經換(huan)(huan)熱、冷(leng)卻(que)(que)后(hou)出(chu)裝置；一(yi)部分(fen)(fen)(fen)返(fan)回分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)脫過(guo)熱段進(jin)行循環；另一(yi)部分(fen)(fen)(fen)油(you)漿(jiang)則(ze)送至反應器回煉(lian)。由于分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)的進(jin)料(liao)是(shi)帶(dai)有(you)催(cui)化(hua)(hua)劑粉(fen)塵的過(guo)熱油(you)氣，因此，分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)底部設有(you)脫過(guo)熱段，用經過(guo)冷(leng)卻(que)(que)的油(you)漿(jiang)把(ba)油(you)氣冷(leng)卻(que)(que)到飽和狀態，并(bing)洗(xi)掉夾帶(dai)的催(cui)化(hua)(hua)劑粉(fen)塵，以便后(hou)續分(fen)(fen)(fen)餾(liu)，并(bing)避免(mian)塔(ta)盤(pan)堵塞(sai)。
3. 吸收穩定系統
典型的催(cui)化裂化吸收穩定(ding)系統工(gong)藝流程如圖2.5所示(shi)。
從(cong)分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)頂(ding)油(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離器出(chu)來的(de)催化富(fu)氣(qi)(qi)(qi)中帶(dai)有(you)汽油(you)組分(fen)(fen)，而粗(cu)汽油(you)中則(ze)溶解(jie)有(you)組分(fen)(fen)。吸(xi)(xi)收穩定系統的(de)作用就(jiu)是利用吸(xi)(xi)收和精餾(liu)的(de)方法，將富(fu)氣(qi)(qi)(qi)和粗(cu)汽油(you)分(fen)(fen)離成(cheng)干氣(qi)(qi)(qi)(≤C2)液(ye)化氣(qi)(qi)(qi)（C3、C4）及穩定汽油(you)。
吸(xi)(xi)收穩定(ding)系統主(zhu)要由吸(xi)(xi)收塔、再吸(xi)(xi)收塔、解吸(xi)(xi)塔及穩定(ding)塔組成。
①. 富氣(qi)(qi)(qi)(qi)經氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)機(ji)升壓(ya)(ya)、冷卻(que)并分(fen)出(chu)(chu)凝(ning)縮油(you)(you)后形成不凝(ning)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，由(you)底部進(jin)入吸(xi)收塔。穩定(ding)汽油(you)(you)和粗汽油(you)(you)則作為(wei)吸(xi)收液(ye)由(you)塔頂進(jin)入。將富氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)C3、C4（含少量(liang)C2）等吸(xi)收后得到富吸(xi)收油(you)(you)。吸(xi)收塔頂部出(chu)(chu)來的(de)貧氣(qi)(qi)(qi)(qi)中夾帶(dai)有(you)少量(liang)的(de)穩定(ding)汽油(you)(you)，經再(zai)(zai)吸(xi)收塔用(yong)柴(chai)油(you)(you)回(hui)收其中的(de)汽油(you)(you)組(zu)分(fen)后成為(wei)干(gan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)被(bei)送出(chu)(chu)裝置進(jin)行氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)脫硫。再(zai)(zai)吸(xi)收塔底油(you)(you)則返回(hui)催(cui)化分(fen)餾塔。
②. 富吸收油(you)(you)和凝縮油(you)(you)均進入(ru)解吸塔(ta)，使其(qi)中的氣體解吸后，從塔(ta)頂返回凝縮油(you)(you)沉降罐(guan)。塔(ta)底(di)的未穩定汽油(you)(you)送入(ru)穩定塔(ta)，通過精餾作用將(jiang)液化氣和穩定汽油(you)(you)分開。
③. 穩定塔(ta)頂產品為液(ye)化氣（液(ye)態(tai)烴(jing)），穩定塔(ta)底(di)產品為穩定汽油。液(ye)態(tai)烴(jing)再利(li)用精餾(liu)(liu)的方法(fa)通(tong)過氣體分(fen)餾(liu)(liu)裝置(zhi)將其中的丙烯、丁(ding)烯分(fen)離出來(lai)，進行(xing)化工(gong)利(li)用。穩定塔(ta)實質上(shang)是(shi)一個(ge)精餾(liu)(liu)塔(ta)。
④. 能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)回收(shou)系(xi)統(tong)(tong) 催(cui)化(hua)裂化(hua)反應(ying)產(chan)生較多的(de)熱(re)能(neng)(neng)，而能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)回收(shou)系(xi)統(tong)(tong)是為(wei)這些熱(re)能(neng)(neng)的(de)回收(shou)而設置的(de)。不同的(de)催(cui)化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)回收(shou)系(xi)統(tong)(tong)的(de)工藝流程不盡相同，主要區別在于煙氣輪機(ji)(ji)-主風機(ji)(ji)組的(de)組成上。圖(tu)2.6所示為(wei)典型的(de)催(cui)化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)回收(shou)系(xi)統(tong)(tong)的(de)工藝流程示意圖(tu)。
由再(zai)生器過來的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)煙氣(qi)(qi)，含(han)有(you)微(wei)量的(de)(de)催(cui)化(hua)劑粉塵(chen)，會(hui)造成煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)葉片(pian)的(de)(de)磨損(sun)。煙汽(qi)輪(lun)機(ji)首先(xian)用于主(zhu)風機(ji)的(de)(de)驅動(dong)(dong)(dong)，多余(yu)能(neng)量則(ze)帶動(dong)(dong)(dong)電動(dong)(dong)(dong)／發電機(ji)發電。煙氣(qi)(qi)在(zai)驅動(dong)(dong)(dong)煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)做功并(bing)回(hui)收(shou)了(le)壓(ya)力能(neng)后(hou)，溫(wen)度(du)略有(you)降低(di)，但仍然保(bao)持較高(gao)(gao)的(de)(de)溫(wen)度(du)。通常情況下，煙氣(qi)(qi)還會(hui)被送至余(yu)熱鍋爐產生中壓(ya)蒸氣(qi)(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)(qi)經(jing)進一步降溫(wen)后(hou)直接排入大氣(qi)(qi)，或經(jing)脫硫(liu)后(hou)再(zai)排入大氣(qi)(qi)。
三、介質特(te)點
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置反(fan)應再生系(xi)統最典型(xing)的(de)介質(zhi)(zhi)特(te)點是(shi)高溫條件，部分(fen)介質(zhi)(zhi)工況含(han)有固(gu)體(ti)顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑或(huo)夾帶固(gu)體(ti)顆粒(li)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑，同時又伴隨有硫(liu)化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等腐蝕介質(zhi)(zhi)的(de)存在。含(han)有固(gu)體(ti)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)管道(dao)通常沖刷(shua)嚴(yan)重。工程設計中(zhong)通常對高溫煙氣(qi)(qi)管道(dao)采用隔(ge)熱(re)耐磨襯里(li)。能量回收系(xi)統較典型(xing)的(de)介質(zhi)(zhi)特(te)點為高溫煙氣(qi)(qi)。除(chu)高溫煙氣(qi)(qi)外，該系(xi)統還有預熱(re)鍋爐系(xi)統中(zhong)的(de)中(zhong)壓(ya)蒸汽管道(dao)、主風機的(de)大(da)口徑(jing)非凈(jing)化(hua)(hua)風管道(dao)等。
四、催(cui)化裂化裝置的配管設(she)計
主要是(shi)對加熱爐(lu)、塔、換熱器、罐、泵等設備(bei)的配管設計。主要設備(bei)如下。
1. 再生器(qi)
再生器的主(zhu)要(yao)作用是燒去結焦催化劑(ji)上的焦炭以恢復(fu)催化劑(ji)的活性(xing)，同時也提供裂化所需(xu)的熱(re)(re)量。再生器由殼體、旋(xuan)風(feng)分離(li)器、空(kong)氣分布(bu)器、燃燒室和取熱(re)(re)器組(zu)成。
2. 提升管反應器
①. 直管式： 多用于高低并(bing)列(lie)式反再系統(tong)，特(te)點是(shi)從沉降器底(di)部直(zhi)接插(cha)入(ru)，結構(gou)簡單，壓降小(xiao)。
②. 折疊(die)式：多用于同軸式式反再系統。
3. 沉降(jiang)器
沉(chen)降(jiang)器(qi)的(de)作用是使來自提升管的(de)反(fan)應(ying)油氣(qi)和催(cui)化劑分(fen)離，油氣(qi)經旋風分(fen)離器(qi)分(fen)出(chu)夾帶催(cui)化劑后經集氣(qi)室去分(fen)餾系(xi)統。由快(kuai)速分(fen)離器(qi)出(chu)來的(de)催(cui)化劑靠重(zhong)力在沉(chen)降(jiang)器(qi)中向下沉(chen)降(jiang)，落入氣(qi)體段(duan)。
4. 主風機
供給再(zai)生器燒焦用空氣。
5. 氣壓機(ji)
用于給分餾(liu)系統(tong)來(lai)的富(fu)氣升壓，然后送往吸收穩(wen)定系統(tong)。
6. 增壓(ya)機
供給(gei)IV型反應再生(sheng)裝置密相提升管調節催化劑循環量(liang)。
