一、裝置(zhi)簡介
催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)油(you)(you)輕(qing)(qing)質化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的核心工藝之一，是提高原油(you)(you)加(jia)工深度、增加(jia)輕(qing)(qing)質油(you)(you)收率的重(zhong)(zhong)要手段(duan)，在(zai)汽油(you)(you)和(he)(he)柴油(you)(you)等輕(qing)(qing)質產品(pin)的生產中占(zhan)有很重(zhong)(zhong)要的地(di)位(wei)。催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是煉廠獲取(qu)經濟效益的重(zhong)(zhong)要手段(duan)。催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)質油(you)(you)在(zai)酸性(xing)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的作用下(xia)發生裂(lie)解，生成輕(qing)(qing)質油(you)(you)、氣體和(he)(he)焦(jiao)(jiao)炭的過(guo)程(cheng)。催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)包括(kuo)分解和(he)(he)縮合(he)兩個過(guo)程(cheng)，分解等反應(ying)(ying)生成氣體、汽油(you)(you)等小分子產物，縮合(he)反應(ying)(ying)生成焦(jiao)(jiao)炭。
一(yi)般原油(you)經過(guo)常減壓(ya)蒸餾(liu)后可得到(dao)的(de)汽油(you)、煤油(you)及柴油(you)等輕(qing)質(zhi)油(you)品僅有10％～40％，其(qi)余的(de)是(shi)重質(zhi)餾(liu)分油(you)和殘渣油(you)。如果想得到(dao)更多(duo)輕(qing)質(zhi)油(you)品，就必須對重質(zhi)餾(liu)分和殘渣油(you)進(jin)行二次(ci)加工。催化(hua)裂化(hua)是(shi)最(zui)常用的(de)生產汽油(you)、柴油(you)生產工序，汽油(you)柴油(you)主要是(shi)通過(guo)該工藝生產出來。這也是(shi)一(yi)般石油(you)煉化(hua)企業最(zui)重要的(de)生產環節。
二、典型催化裂化裝置的工藝及特(te)點
原(yuan)料：渣油(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)70％左右，催化裂化一般是以減壓餾分油(you)(you)和(he)焦化蠟油(you)(you)為原(yuan)料，但(dan)是隨著原(yuan)油(you)(you)日益加(jia)重以及(ji)對輕質(zhi)油(you)(you)需求越來越高，大部分石煉(lian)化企業開始在原(yuan)料中摻加(jia)減壓渣油(you)(you)，甚(shen)至(zhi)直接以常壓渣油(you)(you)作為原(yuan)料進行煉(lian)制。
產品：汽(qi)油(you)、柴油(you)、油(you)漿（重質(zhi)餾分油(you)）、液(ye)體丙烯、液(ye)化(hua)氣；各(ge)自占(zhan)比：汽(qi)油(you)占(zhan)42％，柴油(you)占(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)5.8％，液(ye)化(hua)氣占(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)12％。
催化裂化是(shi)在有催化劑存(cun)在的(de)條件下，將(jiang)重質油(you)（例(li)如渣油(you)）加工(gong)(gong)成(cheng)輕質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)）的(de)主(zhu)要(yao)工(gong)(gong)藝，是(shi)煉油(you)過(guo)(guo)程(cheng)主(zhu)要(yao)的(de)二次加工(gong)(gong)手段(duan)，屬于化學加工(gong)(gong)過(guo)(guo)程(cheng)。工(gong)(gong)藝過(guo)(guo)程(cheng)：
①. 常渣和臘油(you)經過原料(liao)油(you)緩沖罐(guan)進(jin)入(ru)提(ti)升(sheng)管(guan)、沉降器(qi)、再生器(qi)形成油(you)氣(qi)，進(jin)入(ru)分餾塔。
②. 一部(bu)分油(you)(you)氣進人粗(cu)汽油(you)(you)塔(ta)、吸收塔(ta)、空(kong)壓機(ji)進人凝縮油(you)(you)罐，經(jing)過再吸收塔(ta)、穩定(ding)塔(ta)，最(zui)后進行汽油(you)(you)精制，生(sheng)產出汽油(you)(you)。
③. 一部分(fen)油(you)氣經(jing)過(guo)分(fen)餾塔進入柴(chai)(chai)油(you)汽提(ti)塔，然(ran)后進行柴(chai)(chai)油(you)精制，生產出(chu)柴(chai)(chai)油(you)。
④. 一部分油(you)氣經過分餾塔進入油(you)漿(jiang)循環，最(zui)后(hou)生產出油(you)漿(jiang)。
⑤. 一部(bu)分(fen)(fen)油氣經分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)進入液(ye)(ye)(ye)態烴(jing)緩沖罐(guan)(guan)，經過脫硫(liu)吸(xi)附罐(guan)(guan)、砂濾(lv)塔(ta)、水洗罐(guan)(guan)、脫硫(liu)醇抽提(ti)塔(ta)、預堿洗罐(guan)(guan)、胺液(ye)(ye)(ye)回(hui)收器、脫硫(liu)抽提(ti)塔(ta)、緩沖塔(ta)，最后進入液(ye)(ye)(ye)態烴(jing)罐(guan)(guan)，形成液(ye)(ye)(ye)化氣。
⑥. 一部分油氣經過液態烴緩沖罐(guan)進入脫丙(bing)烷塔(ta)、回(hui)流(liu)(liu)塔(ta)、脫乙(yi)烷塔(ta)、精(jing)丙(bing)稀塔(ta)、回(hui)流(liu)(liu)罐(guan)，最后進入丙(bing)稀區(qu)球罐(guan)，形成液體丙(bing)稀。液體丙(bing)稀再經過聚(ju)(ju)丙(bing)稀車間的(de)進一步(bu)加(jia)工生產出聚(ju)(ju)丙(bing)稀。
催化裂化裝置大致可以分為四個(ge)加工單元，即反應再生系統(tong)、分餾系統(tong)、吸(xi)收穩定系統(tong)和(he)能量回收系統(tong)。
1. 反應再生系統(tong)
反(fan)(fan)應(ying)(ying)再生(sheng)系統(tong)包括原(yuan)料(liao)油的(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)和催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)再生(sheng)兩個工藝(yi)過程(cheng)。典型的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)再生(sheng)系統(tong)工藝(yi)流程(cheng)如圖2.3所(suo)示。經換熱(re)(re)升溫(wen)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)鮮原(yuan)料(liao)油與回煉油混(hun)合(he)，經加(jia)熱(re)(re)爐加(jia)熱(re)(re)后(hou)送至(zhi)催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)提升管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器下部噴嘴，原(yuan)料(liao)油蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)后(hou)噴入提升管(guan)內，與來自再生(sheng)器的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)催(cui)化(hua)(hua)劑接觸，隨即(ji)氣(qi)化(hua)(hua)并(bing)發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)、汽油、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油等(deng)組(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)油氣(qi)被送至(zhi)旋風分(fen)離(li)器。經旋風分(fen)離(li)器分(fen)離(li)出(chu)夾帶的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑后(hou)送入分(fen)餾(liu)塔進(jin)行(xing)分(fen)餾(liu)。
經汽提后的(de)(de)待生催化劑(ji)通過待生斜管進入(ru)再生器，用空氣(qi)燒焦，燒去催化劑(ji)上因反應而生成的(de)(de)積炭，使(shi)催化劑(ji)的(de)(de)活性得(de)以(yi)恢復(fu)。再生后的(de)(de)催化劑(ji)落入(ru)淹流管，經再生斜管送(song)回反應器循環(huan)使(shi)用。在生產過程中，催化劑(ji)會有(you)損失(shi)及失(shi)活。為了維持(chi)系統內催化劑(ji)的(de)(de)存量(liang)和活性，需要定期地或經常地向(xiang)系統中補充或置換新鮮催化劑(ji)。催化劑(ji)的(de)(de)補充常采用稀相輸送(song)的(de)(de)方(fang)法，輸送(song)介質為壓縮空氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的(de)催化裂化分餾系統工藝流程如(ru)圖(tu)2.4所示。
由(you)反應器(qi)來的(de)(de)反應油(you)氣(qi)從分(fen)餾(liu)塔(ta)下部(bu)進(jin)入分(fen)餾(liu)塔(ta)。在底部(bu)的(de)(de)脫過熱(re)段與油(you)漿(jiang)換熱(re)，并洗(xi)掉油(you)氣(qi)中攜帶的(de)(de)少量催化劑。反應油(you)氣(qi)在分(fen)餾(liu)塔(ta)內(nei)上(shang)升并經(jing)過多次的(de)(de)傳熱(re)、冷凝(ning)，在分(fen)餾(liu)段根據(ju)物(wu)料(liao)的(de)(de)沸(fei)點差(cha)，從上(shang)至(zhi)下分(fen)離出富(fu)(fu)氣(qi)、粗(cu)(cu)汽油(you)、柴(chai)油(you)、回煉油(you)和油(you)漿(jiang)。塔(ta)頂(ding)為(wei)沸(fei)點最低的(de)(de)富(fu)(fu)氣(qi)及粗(cu)(cu)汽油(you)。經(jing)換熱(re)冷卻后，進(jin)入油(you)氣(qi)分(fen)離器(qi)。油(you)氣(qi)分(fen)離器(qi)頂(ding)部(bu)出來的(de)(de)催化富(fu)(fu)氣(qi)，經(jing)氣(qi)體壓縮機壓縮后，進(jin)入吸收穩定系(xi)統。
側(ce)線抽(chou)出(chu)的(de)輕柴(chai)油(you)、重柴(chai)油(you)經(jing)汽(qi)提塔汽(qi)提，再經(jing)換熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后(hou)出(chu)裝置(zhi)。側(ce)線回(hui)煉(lian)油(you)與原料油(you)混(hun)合返(fan)回(hui)分(fen)(fen)餾塔進(jin)行(xing)回(hui)煉(lian)。塔底抽(chou)出(chu)的(de)是油(you)漿，一部(bu)分(fen)(fen)經(jing)換熱(re)(re)、冷(leng)卻(que)后(hou)出(chu)裝置(zhi)；一部(bu)分(fen)(fen)返(fan)回(hui)分(fen)(fen)餾塔脫(tuo)過(guo)熱(re)(re)段進(jin)行(xing)循環；另(ling)一部(bu)分(fen)(fen)油(you)漿則送至反應器回(hui)煉(lian)。由于分(fen)(fen)餾塔的(de)進(jin)料是帶有(you)催(cui)化(hua)劑粉塵的(de)過(guo)熱(re)(re)油(you)氣(qi)(qi)，因此(ci)，分(fen)(fen)餾塔底部(bu)設有(you)脫(tuo)過(guo)熱(re)(re)段，用經(jing)過(guo)冷(leng)卻(que)的(de)油(you)漿把油(you)氣(qi)(qi)冷(leng)卻(que)到(dao)飽和(he)狀態(tai)，并洗掉夾帶的(de)催(cui)化(hua)劑粉塵，以便后(hou)續分(fen)(fen)餾，并避免塔盤堵(du)塞(sai)。
3. 吸收穩定系統
典型的催化裂(lie)化吸收穩定系統工藝流程如(ru)圖2.5所示(shi)。
從分餾塔頂油氣(qi)(qi)分離(li)(li)器出來(lai)的(de)催(cui)化(hua)(hua)富(fu)氣(qi)(qi)中帶(dai)有汽(qi)油組(zu)分，而粗(cu)汽(qi)油中則溶解有組(zu)分。吸(xi)收(shou)穩(wen)定系統的(de)作用(yong)就是利用(yong)吸(xi)收(shou)和(he)精餾的(de)方法，將富(fu)氣(qi)(qi)和(he)粗(cu)汽(qi)油分離(li)(li)成干氣(qi)(qi)(≤C2)液化(hua)(hua)氣(qi)(qi)（C3、C4）及穩(wen)定汽(qi)油。
吸(xi)(xi)收穩定(ding)系統(tong)主要由吸(xi)(xi)收塔(ta)、再吸(xi)(xi)收塔(ta)、解吸(xi)(xi)塔(ta)及穩定(ding)塔(ta)組(zu)成。
①. 富(fu)氣(qi)(qi)經氣(qi)(qi)壓機升壓、冷卻并分(fen)出凝縮(suo)油(you)后形成(cheng)不凝氣(qi)(qi)，由(you)底部進(jin)入吸(xi)收(shou)塔。穩定(ding)汽(qi)油(you)和粗(cu)汽(qi)油(you)則(ze)作為吸(xi)收(shou)液由(you)塔頂(ding)進(jin)入。將富(fu)氣(qi)(qi)中的(de)C3、C4（含少量(liang)C2）等吸(xi)收(shou)后得到富(fu)吸(xi)收(shou)油(you)。吸(xi)收(shou)塔頂(ding)部出來的(de)貧氣(qi)(qi)中夾帶(dai)有少量(liang)的(de)穩定(ding)汽(qi)油(you)，經再(zai)吸(xi)收(shou)塔用(yong)柴油(you)回收(shou)其(qi)中的(de)汽(qi)油(you)組分(fen)后成(cheng)為干氣(qi)(qi)。干氣(qi)(qi)被送出裝置進(jin)行氣(qi)(qi)體(ti)脫硫。再(zai)吸(xi)收(shou)塔底油(you)則(ze)返(fan)回催化分(fen)餾塔。
②. 富吸(xi)收油(you)(you)和凝縮油(you)(you)均進入(ru)解吸(xi)塔，使其中的氣體解吸(xi)后，從塔頂返(fan)回(hui)凝縮油(you)(you)沉降罐。塔底的未穩定汽油(you)(you)送(song)入(ru)穩定塔，通過精(jing)餾作(zuo)用將液化(hua)氣和穩定汽油(you)(you)分開。
③. 穩定(ding)(ding)塔(ta)頂產品為液(ye)化氣(qi)（液(ye)態(tai)烴），穩定(ding)(ding)塔(ta)底產品為穩定(ding)(ding)汽油。液(ye)態(tai)烴再利(li)用(yong)精餾(liu)的方法通過(guo)氣(qi)體分餾(liu)裝置將其中的丙烯、丁烯分離出(chu)來(lai)，進行化工利(li)用(yong)。穩定(ding)(ding)塔(ta)實質上是一個精餾(liu)塔(ta)。
④. 能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統 催化裂化反應產(chan)生較(jiao)多的(de)(de)熱(re)能(neng)，而能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統是為這(zhe)些熱(re)能(neng)的(de)(de)回收(shou)(shou)而設置的(de)(de)。不同的(de)(de)催化裂化能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統的(de)(de)工(gong)(gong)藝流程(cheng)(cheng)不盡相同，主要區別在于煙氣(qi)輪機-主風機組的(de)(de)組成上。圖2.6所示(shi)為典(dian)型的(de)(de)催化裂化能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統的(de)(de)工(gong)(gong)藝流程(cheng)(cheng)示(shi)意圖。
由再生器過來的(de)高(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)，含有(you)微量(liang)的(de)催(cui)化劑粉塵，會造成煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)葉片的(de)磨損(sun)。煙(yan)(yan)(yan)汽輪(lun)機(ji)首(shou)先(xian)用于主風機(ji)的(de)驅動，多余能量(liang)則帶動電動／發電機(ji)發電。煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)在驅動煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)輪(lun)機(ji)做(zuo)功(gong)并回收了壓(ya)力能后(hou)，溫(wen)度略有(you)降(jiang)低，但仍然保持(chi)較(jiao)高(gao)的(de)溫(wen)度。通常(chang)情(qing)況下，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)還會被送(song)至余熱鍋爐產生中壓(ya)蒸氣(qi)。最后(hou)，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)經進一步(bu)降(jiang)溫(wen)后(hou)直接排入大(da)氣(qi)，或經脫硫后(hou)再排入大(da)氣(qi)。
三、介質(zhi)特(te)點
催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)裝置反應再生系統(tong)最(zui)典(dian)型的介質特點是高(gao)(gao)(gao)溫條件(jian)，部分(fen)介質工(gong)況含有(you)固體顆粒催(cui)(cui)化(hua)劑或夾帶固體顆粒催(cui)(cui)化(hua)劑，同(tong)時又伴隨有(you)硫(liu)化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕介質的存在。含有(you)固體催(cui)(cui)化(hua)劑的管道(dao)通常(chang)沖刷嚴重。工(gong)程(cheng)設計中(zhong)通常(chang)對(dui)高(gao)(gao)(gao)溫煙(yan)氣(qi)管道(dao)采用(yong)隔熱耐磨襯(chen)里。能量回收(shou)系統(tong)較(jiao)典(dian)型的介質特點為高(gao)(gao)(gao)溫煙(yan)氣(qi)。除(chu)高(gao)(gao)(gao)溫煙(yan)氣(qi)外，該系統(tong)還有(you)預熱鍋爐(lu)系統(tong)中(zhong)的中(zhong)壓蒸汽管道(dao)、主風機的大口徑非凈化(hua)風管道(dao)等。
四、催(cui)化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)的配管設計
主要是(shi)對加熱(re)爐、塔、換熱(re)器、罐(guan)、泵等(deng)設(she)備的配管設(she)計(ji)。主要設(she)備如下。
1. 再生(sheng)器
再生(sheng)(sheng)器(qi)的主(zhu)要作用是燒去結焦催化劑(ji)上(shang)的焦炭以恢復催化劑(ji)的活(huo)性，同時(shi)也(ye)提供(gong)裂化所需的熱量(liang)。再生(sheng)(sheng)器(qi)由(you)殼體、旋風分離器(qi)、空(kong)氣分布器(qi)、燃燒室和取(qu)熱器(qi)組成。
2. 提升(sheng)管反應器
①. 直管(guan)式： 多用于高低并列式反(fan)再系(xi)統，特(te)點是(shi)從沉降器底部(bu)直(zhi)接插入，結構簡單，壓降小。
②. 折(zhe)疊(die)式：多用于同軸(zhou)式式反(fan)再系統。
3. 沉降器
沉降(jiang)器的(de)(de)作用是使來自提升管的(de)(de)反(fan)應(ying)油氣(qi)(qi)和催(cui)化劑分(fen)(fen)離，油氣(qi)(qi)經旋風分(fen)(fen)離器分(fen)(fen)出夾帶催(cui)化劑后經集氣(qi)(qi)室去分(fen)(fen)餾系統。由快速分(fen)(fen)離器出來的(de)(de)催(cui)化劑靠重力(li)在沉降(jiang)器中向下沉降(jiang)，落入氣(qi)(qi)體段。
4. 主風機
供(gong)給再生器燒(shao)焦用空(kong)氣。
5. 氣壓機
用于給分餾(liu)系統來的(de)富(fu)氣(qi)升壓，然后送往吸(xi)收(shou)穩定系統。
6. 增壓機
供給IV型反應(ying)再生(sheng)裝置密(mi)相提升管調節催化劑循環(huan)量。
