一、裝置(zhi)簡介
催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)油(you)(you)輕(qing)(qing)質(zhi)化(hua)(hua)(hua)的(de)核(he)心工藝之(zhi)一，是提高原油(you)(you)加(jia)工深度、增加(jia)輕(qing)(qing)質(zhi)油(you)(you)收率(lv)的(de)重(zhong)要(yao)手段(duan)，在汽(qi)油(you)(you)和(he)柴油(you)(you)等輕(qing)(qing)質(zhi)產(chan)(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)中占有(you)很重(zhong)要(yao)的(de)地位。催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是煉廠(chang)獲取(qu)經濟效益(yi)的(de)重(zhong)要(yao)手段(duan)。催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)質(zhi)油(you)(you)在酸(suan)性催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)作用(yong)下發(fa)生(sheng)裂(lie)解(jie)(jie)，生(sheng)成(cheng)輕(qing)(qing)質(zhi)油(you)(you)、氣(qi)體和(he)焦炭的(de)過(guo)程。催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)包(bao)括分(fen)解(jie)(jie)和(he)縮合兩(liang)個過(guo)程，分(fen)解(jie)(jie)等反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)等小分(fen)子產(chan)(chan)物，縮合反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)焦炭。
一般原(yuan)油(you)(you)(you)經過(guo)常(chang)減壓蒸(zheng)餾(liu)后(hou)可得到的汽(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)及(ji)柴油(you)(you)(you)等輕質油(you)(you)(you)品(pin)僅有10％～40％，其余的是重質餾(liu)分油(you)(you)(you)和殘渣油(you)(you)(you)。如果想(xiang)得到更多輕質油(you)(you)(you)品(pin)，就必須對重質餾(liu)分和殘渣油(you)(you)(you)進(jin)行二(er)次加工(gong)。催(cui)化(hua)裂化(hua)是最常(chang)用的生(sheng)產(chan)汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)生(sheng)產(chan)工(gong)序(xu)，汽(qi)油(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)主(zhu)要是通過(guo)該工(gong)藝生(sheng)產(chan)出(chu)來。這也是一般石油(you)(you)(you)煉化(hua)企業最重要的生(sheng)產(chan)環節。
二(er)、典型催化裂化裝(zhuang)置的工藝及(ji)特點(dian)
原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)：渣油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)70％左右(you)，催化裂化一般是(shi)以(yi)減壓餾(liu)分油(you)(you)(you)和焦化蠟油(you)(you)(you)為原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)，但是(shi)隨著原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)日益加重以(yi)及對輕(qing)質油(you)(you)(you)需求越來越高，大部分石煉化企業開(kai)始在原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)中摻加減壓渣油(you)(you)(you)，甚至(zhi)直(zhi)接(jie)以(yi)常壓渣油(you)(you)(you)作(zuo)為原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)進行煉制。
產品：汽油、柴油、油漿（重質餾分油）、液體丙(bing)烯、液化氣；各自占(zhan)(zhan)比：汽油占(zhan)(zhan)42％，柴油占(zhan)(zhan)21.5％，丙(bing)烯占(zhan)(zhan)5.8％，液化氣占(zhan)(zhan)8％，油漿占(zhan)(zhan)12％。
催(cui)化(hua)裂化(hua)是在有催(cui)化(hua)劑存在的(de)條件下，將重質(zhi)油（例如渣油）加工成(cheng)輕(qing)質(zhi)油（汽油、煤油、柴油）的(de)主(zhu)要(yao)工藝(yi)，是煉油過程(cheng)主(zhu)要(yao)的(de)二(er)次加工手(shou)段，屬于(yu)化(hua)學(xue)加工過程(cheng)。工藝(yi)過程(cheng)：
①. 常渣(zha)和(he)臘油經過原料油緩沖罐(guan)進入(ru)提升管、沉降器、再生(sheng)器形成油氣，進入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)。
②. 一部分(fen)油(you)氣進(jin)人(ren)粗汽(qi)油(you)塔、吸收塔、空壓機(ji)進(jin)人(ren)凝(ning)縮油(you)罐，經過再(zai)吸收塔、穩定塔，最(zui)后進(jin)行(xing)汽(qi)油(you)精制，生產出汽(qi)油(you)。
③. 一部分(fen)(fen)油氣經過分(fen)(fen)餾塔進入柴(chai)油汽提塔，然后進行柴(chai)油精制，生產(chan)出柴(chai)油。
④. 一部分(fen)油(you)(you)氣經過分(fen)餾塔進入油(you)(you)漿(jiang)循環，最后(hou)生(sheng)產出油(you)(you)漿(jiang)。
⑤. 一部分(fen)油氣經分(fen)餾塔(ta)進入液(ye)態烴緩沖(chong)(chong)罐，經過(guo)脫硫吸附(fu)罐、砂濾塔(ta)、水洗(xi)罐、脫硫醇抽提(ti)塔(ta)、預堿洗(xi)罐、胺液(ye)回(hui)收(shou)器、脫硫抽提(ti)塔(ta)、緩沖(chong)(chong)塔(ta)，最后進入液(ye)態烴罐，形成液(ye)化(hua)氣。
⑥. 一(yi)部分油氣經過液態(tai)烴緩沖(chong)罐(guan)進入(ru)脫丙烷塔(ta)(ta)(ta)(ta)、回流塔(ta)(ta)(ta)(ta)、脫乙烷塔(ta)(ta)(ta)(ta)、精丙稀塔(ta)(ta)(ta)(ta)、回流罐(guan)，最后進入(ru)丙稀區球罐(guan)，形成液體丙稀。液體丙稀再(zai)經過聚丙稀車間(jian)的進一(yi)步加工生(sheng)產(chan)出聚丙稀。
催化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)大致(zhi)可以(yi)分為四(si)個加工單元，即反應再生(sheng)系(xi)統(tong)、分餾系(xi)統(tong)、吸收穩定系(xi)統(tong)和能量回收系(xi)統(tong)。
1. 反應再生系統
反應(ying)(ying)再生(sheng)(sheng)系(xi)統(tong)包括原料(liao)油(you)的(de)(de)裂化(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)和(he)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)再生(sheng)(sheng)兩個工(gong)藝(yi)過程(cheng)。典型的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)裝置(zhi)的(de)(de)反應(ying)(ying)再生(sheng)(sheng)系(xi)統(tong)工(gong)藝(yi)流程(cheng)如圖(tu)2.3所示(shi)。經(jing)(jing)(jing)換熱(re)升(sheng)溫(wen)后的(de)(de)新鮮原料(liao)油(you)與回煉油(you)混合，經(jing)(jing)(jing)加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)后送(song)(song)至(zhi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)提升(sheng)管(guan)反應(ying)(ying)器下部噴嘴(zui)，原料(liao)油(you)蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)(hua)后噴入提升(sheng)管(guan)內，與來自再生(sheng)(sheng)器的(de)(de)高(gao)溫(wen)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)(hua)并發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying)。反應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成的(de)(de)氣(qi)體、汽油(you)、液化(hua)(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)等組成的(de)(de)反應(ying)(ying)油(you)氣(qi)被送(song)(song)至(zhi)旋風(feng)分離(li)器。經(jing)(jing)(jing)旋風(feng)分離(li)器分離(li)出夾帶(dai)的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)后送(song)(song)入分餾(liu)塔進行分餾(liu)。
經汽提后(hou)的待生催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)通過(guo)待生斜(xie)管(guan)進入(ru)再生器(qi)(qi)，用空(kong)氣燒焦，燒去催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)上(shang)因反(fan)應(ying)而生成的積(ji)炭，使(shi)(shi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的活(huo)性(xing)得以恢復。再生后(hou)的催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)落入(ru)淹流管(guan)，經再生斜(xie)管(guan)送回反(fan)應(ying)器(qi)(qi)循環使(shi)(shi)用。在生產過(guo)程中，催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)會有損失(shi)及(ji)失(shi)活(huo)。為了(le)維持系統內催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的存量和活(huo)性(xing)，需要定(ding)期地(di)或經常地(di)向系統中補(bu)(bu)充或置(zhi)換新鮮催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的補(bu)(bu)充常采用稀相輸(shu)送的方法，輸(shu)送介質為壓縮空(kong)氣。
2. 分餾系統
典型的催化裂化分(fen)餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由反應(ying)器來(lai)的(de)(de)(de)反應(ying)油(you)(you)氣(qi)從(cong)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)下部進入分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)。在底部的(de)(de)(de)脫(tuo)過熱段(duan)與油(you)(you)漿(jiang)換(huan)熱，并洗掉(diao)油(you)(you)氣(qi)中攜帶的(de)(de)(de)少量(liang)催化(hua)劑。反應(ying)油(you)(you)氣(qi)在分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)內上升(sheng)并經(jing)過多(duo)次的(de)(de)(de)傳熱、冷(leng)凝，在分(fen)(fen)(fen)(fen)餾(liu)段(duan)根據(ju)物料的(de)(de)(de)沸點(dian)差，從(cong)上至下分(fen)(fen)(fen)(fen)離出富(fu)氣(qi)、粗汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、回煉油(you)(you)和油(you)(you)漿(jiang)。塔(ta)頂(ding)為(wei)沸點(dian)最低(di)的(de)(de)(de)富(fu)氣(qi)及粗汽(qi)油(you)(you)。經(jing)換(huan)熱冷(leng)卻后，進入油(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)(fen)離器。油(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)(fen)離器頂(ding)部出來(lai)的(de)(de)(de)催化(hua)富(fu)氣(qi)，經(jing)氣(qi)體壓(ya)縮(suo)機(ji)壓(ya)縮(suo)后，進入吸收(shou)穩定系(xi)統(tong)。
側線抽(chou)出(chu)的(de)(de)(de)(de)輕柴油(you)(you)、重柴油(you)(you)經汽(qi)提(ti)塔(ta)汽(qi)提(ti)，再經換(huan)熱(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝置。側線回煉油(you)(you)與原料(liao)(liao)油(you)(you)混合返回分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)行回煉。塔(ta)底抽(chou)出(chu)的(de)(de)(de)(de)是油(you)(you)漿，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)經換(huan)熱(re)、冷(leng)卻(que)后出(chu)裝置；一(yi)部(bu)分(fen)(fen)返回分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)脫過(guo)(guo)熱(re)段進(jin)行循環；另一(yi)部(bu)分(fen)(fen)油(you)(you)漿則送(song)至(zhi)反應(ying)器回煉。由于分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)的(de)(de)(de)(de)進(jin)料(liao)(liao)是帶有催(cui)化劑(ji)粉(fen)塵的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)油(you)(you)氣，因此(ci)，分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)底部(bu)設有脫過(guo)(guo)熱(re)段，用經過(guo)(guo)冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)油(you)(you)漿把油(you)(you)氣冷(leng)卻(que)到(dao)飽和(he)狀態，并(bing)洗掉夾帶的(de)(de)(de)(de)催(cui)化劑(ji)粉(fen)塵，以便后續分(fen)(fen)餾(liu)，并(bing)避(bi)免塔(ta)盤堵(du)塞。
3. 吸(xi)收穩定系統
典型的(de)催化裂化吸收穩定系(xi)統(tong)工藝流程如(ru)圖2.5所示。
從分(fen)(fen)餾塔(ta)頂油(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離器出來的(de)(de)催化(hua)富氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)帶有汽(qi)油(you)組分(fen)(fen)，而粗(cu)汽(qi)油(you)中(zhong)則溶解有組分(fen)(fen)。吸收穩定系(xi)統(tong)的(de)(de)作用就是利(li)用吸收和精餾的(de)(de)方法，將富氣(qi)(qi)(qi)和粗(cu)汽(qi)油(you)分(fen)(fen)離成干氣(qi)(qi)(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)(qi)(qi)（C3、C4）及穩定汽(qi)油(you)。
吸(xi)收(shou)穩定(ding)系統主要由吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)、再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)、解吸(xi)塔(ta)(ta)及穩定(ding)塔(ta)(ta)組(zu)成。
①. 富氣(qi)經氣(qi)壓機升壓、冷卻并分(fen)出(chu)(chu)凝縮油(you)(you)(you)后形(xing)成不凝氣(qi)，由底部(bu)進(jin)(jin)入吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)。穩(wen)定汽油(you)(you)(you)和粗汽油(you)(you)(you)則(ze)作為吸(xi)(xi)收(shou)液由塔(ta)頂進(jin)(jin)入。將富氣(qi)中的(de)C3、C4（含少(shao)(shao)量(liang)C2）等吸(xi)(xi)收(shou)后得到富吸(xi)(xi)收(shou)油(you)(you)(you)。吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)頂部(bu)出(chu)(chu)來的(de)貧(pin)氣(qi)中夾帶有少(shao)(shao)量(liang)的(de)穩(wen)定汽油(you)(you)(you)，經再吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)用柴(chai)油(you)(you)(you)回(hui)收(shou)其中的(de)汽油(you)(you)(you)組分(fen)后成為干氣(qi)。干氣(qi)被送出(chu)(chu)裝置進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)體脫硫。再吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)底油(you)(you)(you)則(ze)返(fan)回(hui)催(cui)化(hua)分(fen)餾塔(ta)。
②. 富吸(xi)收油和凝縮油均(jun)進入解吸(xi)塔(ta)(ta)，使其中的氣(qi)體解吸(xi)后，從(cong)塔(ta)(ta)頂返回(hui)凝縮油沉降罐(guan)。塔(ta)(ta)底的未穩定(ding)汽油送(song)入穩定(ding)塔(ta)(ta)，通過(guo)精餾作用將液(ye)化氣(qi)和穩定(ding)汽油分(fen)開。
③. 穩定塔(ta)頂產品(pin)為(wei)(wei)液(ye)化氣(qi)（液(ye)態烴），穩定塔(ta)底產品(pin)為(wei)(wei)穩定汽油(you)。液(ye)態烴再利用(yong)精餾的(de)方法通過氣(qi)體分(fen)餾裝置(zhi)將其中的(de)丙烯、丁(ding)烯分(fen)離出來，進行(xing)化工利用(yong)。穩定塔(ta)實質上是一個精餾塔(ta)。
④. 能量(liang)回收(shou)系統 催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應產生(sheng)較多的(de)熱(re)(re)能，而(er)能量(liang)回收(shou)系統是為(wei)這(zhe)些(xie)熱(re)(re)能的(de)回收(shou)而(er)設置的(de)。不同(tong)的(de)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)能量(liang)回收(shou)系統的(de)工藝(yi)流程不盡相同(tong)，主要(yao)區別(bie)在于煙氣輪機(ji)(ji)-主風機(ji)(ji)組(zu)的(de)組(zu)成(cheng)上(shang)。圖2.6所示為(wei)典(dian)型的(de)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)能量(liang)回收(shou)系統的(de)工藝(yi)流程示意圖。
由(you)再生器過來的(de)(de)高溫(wen)煙氣(qi)，含有微(wei)量(liang)(liang)的(de)(de)催化劑粉塵(chen)，會(hui)造成煙氣(qi)輪(lun)機葉(xie)片的(de)(de)磨(mo)損。煙汽(qi)輪(lun)機首先用于主風機的(de)(de)驅動(dong)，多余(yu)能量(liang)(liang)則(ze)帶動(dong)電動(dong)／發電機發電。煙氣(qi)在驅動(dong)煙氣(qi)輪(lun)機做功并回收了壓力能后(hou)(hou)，溫(wen)度略有降低，但仍然保持較高的(de)(de)溫(wen)度。通(tong)常(chang)情況下，煙氣(qi)還會(hui)被送至余(yu)熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)。最后(hou)(hou)，煙氣(qi)經進(jin)一步降溫(wen)后(hou)(hou)直接排入大氣(qi)，或經脫(tuo)硫后(hou)(hou)再排入大氣(qi)。
三、介質特點
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置反應再生系(xi)統最典型的(de)(de)(de)介質(zhi)特點(dian)(dian)是高溫(wen)(wen)條件，部分介質(zhi)工況含(han)有(you)(you)(you)固體顆(ke)粒(li)催(cui)化(hua)劑(ji)或夾帶固體顆(ke)粒(li)催(cui)化(hua)劑(ji)，同時又伴隨有(you)(you)(you)硫化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕介質(zhi)的(de)(de)(de)存在。含(han)有(you)(you)(you)固體催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)管道(dao)通(tong)常沖刷嚴(yan)重。工程設計中通(tong)常對高溫(wen)(wen)煙(yan)氣管道(dao)采用隔熱耐磨襯(chen)里。能量回收系(xi)統較典型的(de)(de)(de)介質(zhi)特點(dian)(dian)為高溫(wen)(wen)煙(yan)氣。除高溫(wen)(wen)煙(yan)氣外(wai)，該系(xi)統還有(you)(you)(you)預熱鍋爐系(xi)統中的(de)(de)(de)中壓蒸汽管道(dao)、主風(feng)機的(de)(de)(de)大口徑非凈化(hua)風(feng)管道(dao)等。
四、催化裂化裝置(zhi)的(de)配管設計(ji)
主要是(shi)對(dui)加熱(re)爐、塔、換(huan)熱(re)器、罐、泵等設(she)備的配管設(she)計。主要設(she)備如下。
1. 再生器(qi)
再生器(qi)的(de)(de)主要(yao)作用是(shi)燒(shao)去結焦(jiao)催(cui)化(hua)劑(ji)上的(de)(de)焦(jiao)炭以恢復催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)活(huo)性，同時也提(ti)供裂(lie)化(hua)所需的(de)(de)熱量。再生器(qi)由殼體、旋風分離器(qi)、空氣分布器(qi)、燃(ran)燒(shao)室和取熱器(qi)組成。
2. 提(ti)升(sheng)管(guan)反應器(qi)
①. 直管(guan)式(shi)： 多用(yong)于高(gao)低(di)并列式反再系統(tong)，特點是從沉降(jiang)器底部直接插入，結構(gou)簡單，壓降(jiang)小。
②. 折(zhe)疊式(shi)：多用于(yu)同軸式(shi)式(shi)反再系統。
3. 沉降器
沉降(jiang)器(qi)的作用是(shi)使來自提升管(guan)的反(fan)應(ying)油氣(qi)(qi)和催化劑分離，油氣(qi)(qi)經(jing)旋風分離器(qi)分出夾帶催化劑后經(jing)集(ji)氣(qi)(qi)室去分餾(liu)系統(tong)。由(you)快速分離器(qi)出來的催化劑靠重(zhong)力在沉降(jiang)器(qi)中(zhong)向下沉降(jiang)，落入氣(qi)(qi)體段。
4. 主風機
供給再生器燒焦用空氣。
5. 氣壓(ya)機(ji)
用于給分餾系統(tong)來的(de)富氣升壓，然后(hou)送往吸(xi)收穩定系統(tong)。
6. 增壓(ya)機
供(gong)給IV型反應再生裝置密相提(ti)升管(guan)調節催化(hua)劑循環量(liang)。
