一、裝(zhuang)置簡介
催化(hua)裂(lie)化(hua)是重(zhong)油(you)輕(qing)質(zhi)(zhi)化(hua)的(de)核心工(gong)藝之(zhi)一，是提(ti)高原油(you)加工(gong)深(shen)度、增加輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)收率(lv)的(de)重(zhong)要手段，在汽(qi)油(you)和柴油(you)等輕(qing)質(zhi)(zhi)產品的(de)生(sheng)產中占有(you)很重(zhong)要的(de)地位(wei)。催化(hua)裂(lie)化(hua)是煉廠獲取(qu)經濟效益的(de)重(zhong)要手段。催化(hua)裂(lie)化(hua)是重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)在酸性催化(hua)劑(ji)的(de)作用下發生(sheng)裂(lie)解，生(sheng)成(cheng)輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)、氣體(ti)和焦炭的(de)過程。催化(hua)裂(lie)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)包括分解和縮合(he)兩個過程，分解等反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)氣體(ti)、汽(qi)油(you)等小(xiao)分子產物，縮合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)焦炭。
一般(ban)原油(you)(you)(you)經(jing)過(guo)常減壓蒸餾(liu)后可得(de)到(dao)的(de)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)、煤(mei)油(you)(you)(you)及柴油(you)(you)(you)等輕質(zhi)油(you)(you)(you)品(pin)僅(jin)有(you)10％～40％，其余的(de)是(shi)(shi)重質(zhi)餾(liu)分(fen)油(you)(you)(you)和(he)殘渣油(you)(you)(you)。如果想得(de)到(dao)更多輕質(zhi)油(you)(you)(you)品(pin)，就(jiu)必須(xu)對(dui)重質(zhi)餾(liu)分(fen)和(he)殘渣油(you)(you)(you)進行二(er)次(ci)加工(gong)。催(cui)化裂(lie)化是(shi)(shi)最(zui)常用的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)序，汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)主要是(shi)(shi)通過(guo)該工(gong)藝生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)出來(lai)。這也(ye)是(shi)(shi)一般(ban)石油(you)(you)(you)煉化企(qi)業最(zui)重要的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)環(huan)節。
二、典型催化裂化裝置(zhi)的工藝及特點
原料：渣油和蠟油70％左右，催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)一(yi)般是(shi)以(yi)(yi)減壓餾分油和焦化(hua)(hua)蠟油為(wei)原料，但是(shi)隨(sui)著原油日益(yi)加重以(yi)(yi)及對輕質油需(xu)求越(yue)來(lai)越(yue)高，大部分石煉化(hua)(hua)企業(ye)開(kai)始在原料中(zhong)摻加減壓渣油，甚至(zhi)直接以(yi)(yi)常壓渣油作為(wei)原料進行煉制。
產品：汽油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿（重質餾分(fen)油(you)）、液體丙烯(xi)、液化(hua)氣；各自占(zhan)比：汽油(you)占(zhan)42％，柴(chai)油(you)占(zhan)21.5％，丙烯(xi)占(zhan)5.8％，液化(hua)氣占(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)12％。
催(cui)化裂化是在(zai)有催(cui)化劑存在(zai)的(de)條件下，將(jiang)重質油(you)（例如渣油(you)）加工成輕質油(you)（汽(qi)油(you)、煤油(you)、柴油(you)）的(de)主要工藝(yi)，是煉(lian)油(you)過(guo)程主要的(de)二(er)次加工手段，屬于(yu)化學加工過(guo)程。工藝(yi)過(guo)程：
①. 常(chang)渣(zha)和臘油經過(guo)原料油緩(huan)沖罐進入提升管、沉降(jiang)器、再生器形(xing)成油氣，進入分(fen)餾塔。
②. 一部分油(you)氣進人粗汽油(you)塔(ta)、吸(xi)收(shou)塔(ta)、空壓機進人凝縮(suo)油(you)罐，經過再吸(xi)收(shou)塔(ta)、穩定(ding)塔(ta)，最后進行(xing)汽油(you)精制，生產出汽油(you)。
③. 一部分(fen)油(you)氣經過分(fen)餾塔進入柴(chai)油(you)汽提塔，然(ran)后進行柴(chai)油(you)精(jing)制，生產出柴(chai)油(you)。
④. 一部分油氣經過分餾塔進(jin)入油漿(jiang)循環(huan)，最后生產出油漿(jiang)。
⑤. 一部分油氣經分餾塔進入液(ye)態烴緩沖罐(guan)(guan)，經過脫硫(liu)吸附罐(guan)(guan)、砂濾(lv)塔、水洗罐(guan)(guan)、脫硫(liu)醇抽(chou)提塔、預堿(jian)洗罐(guan)(guan)、胺(an)液(ye)回收器、脫硫(liu)抽(chou)提塔、緩沖塔，最后進入液(ye)態烴罐(guan)(guan)，形成液(ye)化氣。
⑥. 一(yi)部分油氣(qi)經過(guo)(guo)液態烴緩沖罐進入(ru)脫丙(bing)(bing)烷塔(ta)、回流塔(ta)、脫乙(yi)烷塔(ta)、精丙(bing)(bing)稀(xi)塔(ta)、回流罐，最后進入(ru)丙(bing)(bing)稀(xi)區(qu)球罐，形(xing)成液體丙(bing)(bing)稀(xi)。液體丙(bing)(bing)稀(xi)再經過(guo)(guo)聚丙(bing)(bing)稀(xi)車間(jian)的進一(yi)步加工生(sheng)產(chan)出聚丙(bing)(bing)稀(xi)。
催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置大(da)致可(ke)以分為四(si)個(ge)加工單元(yuan)，即反應再生系統、分餾(liu)系統、吸收穩定(ding)系統和(he)能量回收系統。
1. 反(fan)應再生系統
反(fan)(fan)應再(zai)生(sheng)系(xi)統包括原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)裂化(hua)反(fan)(fan)應和催化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)再(zai)生(sheng)兩個工藝過(guo)程。典型的(de)(de)(de)催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應再(zai)生(sheng)系(xi)統工藝流程如圖2.3所示。經(jing)換熱(re)升溫(wen)后的(de)(de)(de)新鮮原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)與(yu)回煉油(you)(you)(you)(you)混合(he)，經(jing)加熱(re)爐(lu)加熱(re)后送至(zhi)催化(hua)裂化(hua)提(ti)升管(guan)反(fan)(fan)應器下部噴(pen)嘴(zui)，原(yuan)(yuan)料油(you)(you)(you)(you)蒸氣(qi)霧化(hua)后噴(pen)入(ru)提(ti)升管(guan)內，與(yu)來自再(zai)生(sheng)器的(de)(de)(de)高溫(wen)催化(hua)劑(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)并發生(sheng)反(fan)(fan)應。反(fan)(fan)應生(sheng)成的(de)(de)(de)氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)(you)、液化(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)(you)等組成的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應油(you)(you)(you)(you)氣(qi)被送至(zhi)旋風分(fen)離器。經(jing)旋風分(fen)離器分(fen)離出(chu)夾(jia)帶的(de)(de)(de)催化(hua)劑(ji)后送入(ru)分(fen)餾塔進行分(fen)餾。
經(jing)汽提后的待(dai)生催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)通過(guo)待(dai)生斜管進入再(zai)生器(qi)，用空氣(qi)燒焦(jiao)，燒去催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)上因反應而生成的積(ji)炭(tan)，使催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的活(huo)性(xing)得以恢復。再(zai)生后的催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)落入淹流管，經(jing)再(zai)生斜管送(song)回反應器(qi)循環(huan)使用。在生產過(guo)程(cheng)中，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)會(hui)有損(sun)失及失活(huo)。為了維持(chi)系統(tong)內(nei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的存量和活(huo)性(xing)，需(xu)要定期地或經(jing)常(chang)地向系統(tong)中補充或置換新鮮催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的補充常(chang)采用稀相輸(shu)送(song)的方法(fa)，輸(shu)送(song)介質(zhi)為壓(ya)縮空氣(qi)。
2. 分餾系統
典型(xing)的催化裂化分餾系統(tong)工藝(yi)流程如(ru)圖2.4所(suo)示。
由反(fan)應器來的(de)(de)反(fan)應油氣(qi)從(cong)分餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)下部(bu)進入(ru)分餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)。在(zai)(zai)底(di)部(bu)的(de)(de)脫過熱(re)(re)(re)(re)段與油漿換熱(re)(re)(re)(re)，并洗掉油氣(qi)中攜(xie)帶(dai)的(de)(de)少(shao)量催化劑。反(fan)應油氣(qi)在(zai)(zai)分餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)內上升并經過多次(ci)的(de)(de)傳熱(re)(re)(re)(re)、冷(leng)凝，在(zai)(zai)分餾(liu)(liu)段根據(ju)物料的(de)(de)沸點(dian)差，從(cong)上至下分離出富氣(qi)、粗汽油、柴(chai)油、回煉油和油漿。塔(ta)(ta)頂(ding)為沸點(dian)最低的(de)(de)富氣(qi)及粗汽油。經換熱(re)(re)(re)(re)冷(leng)卻(que)后，進入(ru)油氣(qi)分離器。油氣(qi)分離器頂(ding)部(bu)出來的(de)(de)催化富氣(qi)，經氣(qi)體壓縮(suo)機(ji)壓縮(suo)后，進入(ru)吸收穩定(ding)系統。
側(ce)線抽出(chu)的(de)(de)(de)輕柴油(you)、重柴油(you)經汽提塔(ta)汽提，再(zai)經換(huan)熱(re)、冷卻后(hou)出(chu)裝置。側(ce)線回(hui)(hui)煉油(you)與原料油(you)混合返(fan)回(hui)(hui)分(fen)(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)進行回(hui)(hui)煉。塔(ta)底抽出(chu)的(de)(de)(de)是油(you)漿(jiang)，一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)經換(huan)熱(re)、冷卻后(hou)出(chu)裝置；一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)返(fan)回(hui)(hui)分(fen)(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)脫過熱(re)段進行循環；另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)油(you)漿(jiang)則送至反(fan)應器(qi)回(hui)(hui)煉。由于分(fen)(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)的(de)(de)(de)進料是帶有催(cui)化劑粉塵的(de)(de)(de)過熱(re)油(you)氣，因此，分(fen)(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)底部(bu)(bu)設(she)有脫過熱(re)段，用經過冷卻的(de)(de)(de)油(you)漿(jiang)把油(you)氣冷卻到飽和(he)狀態(tai)，并(bing)洗掉(diao)夾(jia)帶的(de)(de)(de)催(cui)化劑粉塵，以便(bian)后(hou)續分(fen)(fen)餾(liu)(liu)(liu)，并(bing)避(bi)免塔(ta)盤堵塞。
3. 吸收穩定系(xi)統
典型(xing)的催化裂化吸收(shou)穩(wen)定系統(tong)工(gong)藝(yi)流程(cheng)如(ru)圖(tu)2.5所示。
從分(fen)(fen)餾塔頂油(you)氣分(fen)(fen)離器出來的(de)催化富氣中帶有汽(qi)油(you)組分(fen)(fen)，而粗汽(qi)油(you)中則溶解有組分(fen)(fen)。吸收穩定(ding)系統(tong)的(de)作用就是(shi)利用吸收和精餾的(de)方法，將(jiang)富氣和粗汽(qi)油(you)分(fen)(fen)離成干氣(≤C2)液化氣（C3、C4）及(ji)穩定(ding)汽(qi)油(you)。
吸(xi)(xi)收穩定系(xi)統主要由吸(xi)(xi)收塔(ta)、再吸(xi)(xi)收塔(ta)、解吸(xi)(xi)塔(ta)及(ji)穩定塔(ta)組成。
①. 富氣(qi)(qi)(qi)經氣(qi)(qi)(qi)壓機升壓、冷卻并分出(chu)凝縮(suo)油(you)(you)(you)后(hou)形(xing)成(cheng)不凝氣(qi)(qi)(qi)，由(you)底部(bu)(bu)進入吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)。穩定汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)和粗汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)則(ze)作為(wei)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液由(you)塔(ta)(ta)頂(ding)進入。將(jiang)富氣(qi)(qi)(qi)中的(de)C3、C4（含少量(liang)C2）等(deng)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)后(hou)得到富吸(xi)(xi)收(shou)(shou)油(you)(you)(you)。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)頂(ding)部(bu)(bu)出(chu)來的(de)貧(pin)氣(qi)(qi)(qi)中夾帶有(you)少量(liang)的(de)穩定汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)，經再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)用柴油(you)(you)(you)回(hui)收(shou)(shou)其中的(de)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)組分后(hou)成(cheng)為(wei)干(gan)氣(qi)(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)(qi)被送出(chu)裝置進行氣(qi)(qi)(qi)體脫(tuo)硫。再吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)底油(you)(you)(you)則(ze)返回(hui)催(cui)化分餾塔(ta)(ta)。
②. 富(fu)吸(xi)(xi)收油(you)和(he)凝(ning)縮(suo)油(you)均進入解(jie)吸(xi)(xi)塔，使其中的氣體解(jie)吸(xi)(xi)后，從塔頂(ding)返回凝(ning)縮(suo)油(you)沉降罐(guan)。塔底的未(wei)穩(wen)定汽油(you)送入穩(wen)定塔，通過(guo)精餾(liu)作用(yong)將液化(hua)氣和(he)穩(wen)定汽油(you)分開。
③. 穩定(ding)塔頂(ding)產品為液(ye)化氣(qi)（液(ye)態烴），穩定(ding)塔底產品為穩定(ding)汽油。液(ye)態烴再利(li)用(yong)精(jing)餾的方法通過氣(qi)體分(fen)餾裝(zhuang)置將(jiang)其中的丙烯、丁(ding)烯分(fen)離出來，進(jin)行化工利(li)用(yong)。穩定(ding)塔實質上是一個(ge)精(jing)餾塔。
④. 能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong) 催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)反應產生(sheng)較(jiao)多(duo)的(de)(de)熱能(neng)，而能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)是(shi)為(wei)這些熱能(neng)的(de)(de)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)而設置(zhi)的(de)(de)。不同(tong)的(de)(de)催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)工(gong)藝流程(cheng)不盡相同(tong)，主要區別在于煙氣(qi)輪(lun)機-主風機組的(de)(de)組成上(shang)。圖2.6所(suo)示(shi)為(wei)典型的(de)(de)催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)工(gong)藝流程(cheng)示(shi)意圖。
由再(zai)生器過來的(de)(de)高溫(wen)(wen)煙氣(qi)，含有微量的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)粉塵，會(hui)(hui)造成煙氣(qi)輪機葉片的(de)(de)磨損。煙汽輪機首先用于主風機的(de)(de)驅動(dong)，多余能(neng)量則(ze)帶(dai)動(dong)電動(dong)／發電機發電。煙氣(qi)在驅動(dong)煙氣(qi)輪機做功并回收了壓(ya)力能(neng)后(hou)，溫(wen)(wen)度(du)略(lve)有降低(di)，但仍然保持(chi)較(jiao)高的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)。通常情況下，煙氣(qi)還會(hui)(hui)被送至余熱鍋(guo)爐產生中(zhong)壓(ya)蒸氣(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)經進一步降溫(wen)(wen)后(hou)直接(jie)排入大(da)氣(qi)，或經脫硫后(hou)再(zai)排入大(da)氣(qi)。
三、介質特(te)點(dian)
催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置反(fan)應再(zai)生系(xi)統(tong)(tong)最典型的(de)介(jie)質(zhi)特(te)點(dian)是高(gao)溫(wen)(wen)條件，部(bu)分介(jie)質(zhi)工況含有(you)固(gu)體顆粒催化(hua)(hua)劑(ji)或夾(jia)帶固(gu)體顆粒催化(hua)(hua)劑(ji)，同時又伴隨有(you)硫化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等腐蝕介(jie)質(zhi)的(de)存(cun)在(zai)。含有(you)固(gu)體催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)管道(dao)通(tong)(tong)常(chang)沖(chong)刷(shua)嚴重(zhong)。工程設計中通(tong)(tong)常(chang)對(dui)高(gao)溫(wen)(wen)煙氣管道(dao)采用(yong)隔熱耐磨襯里。能(neng)量回(hui)收系(xi)統(tong)(tong)較典型的(de)介(jie)質(zhi)特(te)點(dian)為高(gao)溫(wen)(wen)煙氣。除(chu)高(gao)溫(wen)(wen)煙氣外，該系(xi)統(tong)(tong)還有(you)預熱鍋(guo)爐系(xi)統(tong)(tong)中的(de)中壓蒸汽(qi)管道(dao)、主風機的(de)大口徑非(fei)凈化(hua)(hua)風管道(dao)等。
四、催化裂化裝置的配管設計(ji)
主要是(shi)對(dui)加熱爐、塔(ta)、換熱器(qi)、罐、泵等設備的配(pei)管設計。主要設備如下。
1. 再(zai)生器
再生器(qi)的(de)主要作(zuo)用是燒(shao)去結焦催化(hua)劑上的(de)焦炭(tan)以恢復催化(hua)劑的(de)活性，同時也提供裂化(hua)所(suo)需(xu)的(de)熱(re)量。再生器(qi)由(you)殼(ke)體(ti)、旋風分(fen)離器(qi)、空(kong)氣分(fen)布器(qi)、燃燒(shao)室和取熱(re)器(qi)組成(cheng)。
2. 提升管(guan)反應器(qi)
①. 直管式： 多用(yong)于(yu)高低(di)并列式反再系(xi)統，特點是從沉降器(qi)底(di)部直接插入(ru)，結構簡單(dan)，壓降小。
②. 折疊(die)式：多用于同(tong)軸式式反再系統。
3. 沉降(jiang)器(qi)
沉降(jiang)器的作用是使來自提升管的反(fan)應油氣和催(cui)化(hua)劑(ji)分離，油氣經(jing)旋(xuan)風分離器分出夾帶催(cui)化(hua)劑(ji)后經(jing)集氣室(shi)去分餾系(xi)統。由快(kuai)速(su)分離器出來的催(cui)化(hua)劑(ji)靠重力(li)在沉降(jiang)器中向下沉降(jiang)，落(luo)入氣體段。
4. 主(zhu)風機
供給再(zai)生器燒焦用空氣。
5. 氣壓機
用于給分餾系(xi)統來的富(fu)氣升壓(ya)，然后送往吸收穩(wen)定系(xi)統。
6. 增壓機(ji)
供(gong)給IV型反應再生裝置密(mi)相(xiang)提升管(guan)調節催(cui)化劑循環量(liang)。
