【正文】 150萬噸/年渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝設(shè)計摘 要在本設(shè)計中，使用大慶常壓渣油作為原料，采用汽油生產(chǎn)方案，進行渣油催化裂化反再系統(tǒng)的工藝設(shè)計。催化裂化裝置由反應(yīng)再生系統(tǒng)，分餾系統(tǒng)，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng)組成。本設(shè)計主要針對反應(yīng)再生系統(tǒng)進行設(shè)計計算。由于渣油催化裂化的焦炭產(chǎn)率高，對再生器的燒焦能力要求較高，故本設(shè)計選用燒焦罐式再生器以實現(xiàn)高效完全再生。在本設(shè)計中，基于設(shè)計的原料性質(zhì)，參考國內(nèi)同類裝置的數(shù)據(jù)采用高低并列式再生系統(tǒng)，提升過反應(yīng)器和燒焦罐高溫完全再生系統(tǒng)。反應(yīng)部分：反應(yīng)器為原料油和催化劑充分接觸提供必要的空間，本設(shè)計采用提升管、汽提段、沉降器同軸布置，以減少生焦，提高輕質(zhì)油收率。再生部分：再生器的作用是燒焦，燒掉催化劑上的積炭，使催化劑上的活性得以恢復(fù)。本設(shè)計采用帶有預(yù)混合管的高效燒焦罐式再生器，%以下，充分發(fā)揮了催化劑的選擇性，延長了催化劑的壽命。關(guān)鍵詞：催化裂化，提升管，再生器，催化劑TECHNOLOGCIAL DESIGN FOR REACTION AND REGENERATION SYSTEM OF 150wt/a RFCCAbstractReaction and regeneration system technology of a 270wt/a RFCC processing DAQING atmospheric residue feedstock has been designed and calculated in this layout.The catalytic cracking unit is made up from reaction and regeneration system fractionation system， absorption and stabilization system and energy recover system. This layout is derected against reaction and regeneration system to high efficient and plete coke burning regenerator having high burning capacity was adopted because much coke was produced during RFCC process.In the design， Referring to the dates of feed and the same type reactors， I design a highlow parallel FCC reactorregenerator systemriser reactor and coke container high temperature plete reactorregenerator system. The part of reaction: the reactor develops sufficient room for feed oil and catalytic contacting pletely. This kind of design is to reduce coke promote recall ratio of light oil. The part of regenerator system: the regenerator can burn up remaining carbon about catalytic to recover activity of CAT. General speaking， my design can reduce the ratio of carbon in CAT to %，so it makes full use of choice of CAT， extends the life of the catalyst.Keywords: catalytic cracking， riser， regenerator， catalyst目錄1 文獻綜述 1 1 1 2 2 3 5 7 8 8 8 11 11 15—再生兩器排布方式 19 21 24 26 292 設(shè)計說明 30 加工方案的確定及裝置形式的選擇 30 加工方案 30 裝置形式的選擇 30 流程說明 30 反應(yīng)再生系統(tǒng) 30 分餾系統(tǒng) 32 吸收穩(wěn)定系統(tǒng) 34 主要操作條件 35 再生溫度 35 再生壓力 36 再生煙氣中過剩氧含量 36 反應(yīng)溫度 36 反應(yīng)壓力 37 焦中氫碳比（H/C） 37 反應(yīng)時間 38 煙氣中CO與CO2比值（CO/CO2） 38 原料的預(yù)熱溫度 38 再生劑含碳量（定碳） 39 裝置設(shè)備的特點 39 能量回收 40 環(huán)境保護 403 設(shè)計計算 42 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 42 再生部分計算 43 燃燒計算 43 反應(yīng)系統(tǒng)熱平衡計算 48 再生系統(tǒng)熱平衡計算 53 取熱器的設(shè)計 56 催化劑外循環(huán)管設(shè)計計算 58 再生器結(jié)構(gòu)尺寸計算 59 催化劑輸送管線 64 旋風(fēng)分離器的設(shè)計計算 67 主風(fēng)分布板的設(shè)計計算 72 輔助燃燒室的設(shè)計計算 73 能量回收的計算 75 反應(yīng)器部分計算 78 提升管反應(yīng)器的設(shè)計計算 78 預(yù)提升管尺寸計算 85 沉降器和汽提段尺寸計算 86 旋風(fēng)分離器的選型與核算 91 934 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總 98 反再系統(tǒng)主要操作參數(shù)計算結(jié)果匯總 98 反應(yīng)系統(tǒng)物料平衡 103 反應(yīng)系統(tǒng)水平衡 105 106 再生器水平衡 106 再生系統(tǒng)熱平衡 107 再生器外取熱器設(shè)計結(jié)果匯總 108 再生催化劑線路 109 待生催化劑路線 109 反再系統(tǒng)主要操作條件 110致 謝 111參考文獻 112113 / 119130萬噸/年渣油催化裂化反再系統(tǒng)工藝設(shè)計1 文獻綜述一般原油經(jīng)常減壓蒸餾后可得到10～40％的汽油，煤油及柴油等輕質(zhì)油品，其余的是重質(zhì)餾分和殘渣油。如果不經(jīng)過二次加工它們只能作為潤滑油原料或重質(zhì)燃料油。但是國民經(jīng)濟和國防上需要的輕質(zhì)油量是很大的，由于內(nèi)燃機的發(fā)展對汽油的質(zhì)量提出更高的要求．而餾汽油（辛烷值較低40）則一般難以滿足這些要求。原油經(jīng)簡單加工所能提供的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量同生產(chǎn)發(fā)展所需要的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量之間的矛盾促使了二次加工過程的產(chǎn)生和發(fā)展。催化裂化是重質(zhì)油輕質(zhì)的主要手段。在目前我們國家的汽油中，80%來自于催化裂化?？梢姶呋鸦谖覈I(yè)中占有極其重要的地位。我國FCC加工能力占原油加工能力的26%．約有70%的汽油來自FCC裝置。最近幾年，我國在渣油裂化、催化劑再生、工程設(shè)計、研究和開發(fā)等方面發(fā)展很快。渣油FCC成為渣油轉(zhuǎn)化有效而經(jīng)濟的方法[1]。催化裂化的研究開始于19世紀(jì)90年代，隨著固體酸性催化劑的問世，于1936年在美國誕生了世界上第一套固定床催化裂化工業(yè)裝置。固定床催化裂化存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣，控制困難的缺點。為了克服固定床的缺點，需要兩項革新，即催化劑在反應(yīng)和再生操作之間循環(huán)和減小催化劑粒徑。第一項革新結(jié)果出現(xiàn)了移動床，兩項革新的結(jié)合得到了流化床。最初移動床催化裂化定名為ThermoforCatalyticCarcking（TCC），1943年。1944年開發(fā)成功的小球合成硅酸鋁催化劑是催化裂化過程的重大改進。HPC公司開發(fā)的第一套Houdriflow移動床催化裂化工業(yè)化裝置于1950年在美國投產(chǎn)。第一套流化催化裂化裝置于1942年在美國建成投產(chǎn)，而1946年硅鋁微球催化劑的問世，更促進了催化裂化技術(shù)的發(fā)展。至20世紀(jì)50年代前后采用密相床反應(yīng)的流化催化裂化技術(shù)趨向成熟。60年代中期，隨著分子篩催化劑的推出，全提升管流化催化裂化工藝的地位得到了確立并延續(xù)發(fā)展至今。[2]自我國第一套流化催化裂化(FCC)裝置1965年5月在撫順投產(chǎn)以來，我國催化裂化技術(shù)，特別是重油催化裂化技術(shù)取得了重大進展顯著成績，催化裂化已成為我國重油加工最基的手段和各煉油企業(yè)經(jīng)濟效益最重要的支柱．催化裂化技術(shù)在我國煉油工業(yè)中占有的地位，首先是和我國原油性質(zhì)密切相關(guān)的．與中東地區(qū)古硫原油相比，我國絕大多數(shù)原油均屬重質(zhì)原油，大于350℃的重油產(chǎn)率一般占原油的70％～75％，因此，必須有足夠的二次加工能力，才能有效利用原油，最大限度獲得輕質(zhì)油品．另一方面，我國絕大多數(shù)原油都屬于氫含量較高的低硫低金屬的石蠟基原油，最適合于采用重油催化裂化進行加工．針對我國原油的特點，采用催化裂化的加工方法，投資少，效益高，并能為化工綜合利用提供多種原料．這正是催化裂化在我國煉油技術(shù)中占有極其重要的位置并在30年來取得迅速發(fā)展的根本原因[3]。渣油催化裂化(RFCC)工藝主要有UOP公司的MSCC技術(shù)(毫秒催化裂化技術(shù))，在Mscc過程中，催化劑向下流動形成催化劑簾，原料油水平注入與催化劑垂直接觸，實現(xiàn)毫秒催化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物和待生催化劑水平移動，依靠重力作用實現(xiàn)油氣與催化劑的快速分離。這種毫秒反應(yīng)以及快速分離，減少了非理想的二次反應(yīng)，提高了目的產(chǎn)物的選擇性，汽油和烯烴產(chǎn)率增加、焦炭產(chǎn)率減少，能更好地加工重質(zhì)原料，且投資費用較低同。多產(chǎn)烯烴的FCC工藝技術(shù)該技術(shù)的主要特點：(1)設(shè)立第二提升管進行汽油二次裂化；(2)使用高ZSM5含量的助劑；(3)采用密閉式旋風(fēng)分離器。中試結(jié)果表明，％的丙烯產(chǎn)率。LCO改質(zhì)——MAK工藝MAK輕循環(huán)油改質(zhì)工藝是由Mobil、AKZO和Kellogg3家公司聰合開發(fā)的中壓單段加氫裂化工藝，生產(chǎn)高辛烷值汽油和高質(zhì)量柴油。經(jīng)MAK工藝改質(zhì)后可明顯提高其質(zhì)量。生成柴油餾份的十六烷值達到34—40。輕烴預(yù)提升技術(shù)U0P公司和Ashland石油公司的干氣預(yù)提升技術(shù)是目前應(yīng)用效果較好的輕烴預(yù)提升技術(shù)。UOP公司的預(yù)提升技術(shù)是在提升管底部用稀釋劑(干氣或蒸汽或者是二者并用)對再生催化劑進行預(yù)加速、使催化劑的密度降低，這樣從進料噴嘴噴出的油滴就能穿透催化劑覆蓋整個提升管截面，達到良好的劑油混合效果，使油滴得到良好的汽化，從而獲得較好的產(chǎn)品分布。對于加工渣油的裝置來說用輕烴代替蒸汽作為預(yù)提升介質(zhì)除了具有上述作用外還能鈍化催化劑上的重金屬，從而起到了改善反應(yīng)選擇性的作用。目前國內(nèi)已有洛陽石化總廠、天津石化公司煉油廠、濟南煉油廠和錦西煉化總廠等廠家的催化裂化裝置應(yīng)用了輕烴預(yù)提升技術(shù)。提升管反應(yīng)苛刻度控制技術(shù)為了確保提升管進料全部汽化、減少不希望的熱裂化和過度裂化反應(yīng)的發(fā)生，法國石油研究院(IFP)在其設(shè)計的R裝置中應(yīng)用了混合溫度控制(~frC)技術(shù)。采用混合溫度控制技術(shù)可以改進原料油的汽化，并相應(yīng)減少焦炭的產(chǎn)率。混合溫度控制技術(shù)將提升管分成了兩個反應(yīng)區(qū)，其中上游區(qū)混合溫度高、劑油比大、劑油接觸時問短；下游區(qū)在常規(guī)催化裂化反應(yīng)條件下進行。Kellogg公司設(shè)計的提升管急冷技術(shù)是在進料噴嘴以后通過專有的急冷油噴嘴打入部分急冷油來控制提升管劑油混合區(qū)的溫度。工業(yè)裝置應(yīng)用表明在保持相同的提升管出口溫度時，采用急冷油技術(shù)后提升管精油混合段的溫度提高了27．841．7℃。催化劑循環(huán)增強技術(shù)CCETShell石油公司開發(fā)了自己的CCET技術(shù)。該技術(shù)的核心是顯著提高立管的穩(wěn)定性，在立管入口附近優(yōu)化催化劑條件以增加蓄壓，使滑閥維持高壓差來提高催化劑循環(huán)量這樣就能提高裝置處理量，而不必對催化劑輸送管線和滑閥進行昂貴的改動。采用CCET技術(shù)后，滑閥壓差增大，催化劑循環(huán)量提高了50％。渣油催化裂化(RFCC)工藝技術(shù)VRFCC是中國石化集團公司石油化工科學(xué)研究院、北京設(shè)計院和北京燕山石化公司合作開發(fā)的一項加工大慶減壓渣濁的催化裂化新工藝。多產(chǎn)柴油和液化氣的MGD技術(shù)MGD技術(shù)是中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院(RIPP)開發(fā)的以重質(zhì)油為原料．多產(chǎn)柴油的催化裂化MDP技術(shù)RIPP在傳統(tǒng)增產(chǎn)柴油工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了催化裂化增產(chǎn)柴油的新工藝MDP。多產(chǎn)烯烴和高辛烷值汽油的DCC工藝技術(shù)近年來，DCC技術(shù)還在不斷發(fā)展和完善，這些新進展主要有兩個方面：一個是開發(fā)系列催化劑產(chǎn)品；另一個是改進工藝以進一步提高輕烯烴、特別是丙烯的產(chǎn)率。在催化劑開發(fā)方面盡量使品種多樣化以滿足不同用戶的需要，而新開發(fā)的渣油催化裂解催化劑已經(jīng)在全常壓渣油催化裂解裝置上使用。在工藝改進方面也已經(jīng)取得很好的實驗室結(jié)果，以大慶蠟油摻渣油為原料可以得到28％的丙烯產(chǎn)率，同現(xiàn)有Dcc技術(shù)相比丙烯產(chǎn)率可以提高6個單位以上。多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的MIP技術(shù)我國催化裂化汽油中烯烴含量高達40％65％，遠遠高于我國車用汽油烯烴不大于35％的指標(biāo)。由中石化石科院和中石化上海高橋分公司、洛陽石化工程公司聯(lián)合攻關(guān)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化技術(shù)(MIP)，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，是既可促進重油轉(zhuǎn)化、又可改善催化汽油質(zhì)量以滿足燃料清潔化需求的技術(shù)。MIP技術(shù)先期于2002年在高橋分公司煉油廠140萬t／aFCC裝置上成功應(yīng)用。運用該技術(shù)后，汽油烯烴含量(熒光法)一直持續(xù)低于30以下，辛烷值有所提高。該工藝突破了現(xiàn)有催化裂化工藝對二次反應(yīng)的限制，實現(xiàn)了可控性和選擇性地進行裂化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)。可明顯降低汽油烯烴含量并增加異丁烷產(chǎn)率，提出了一種生產(chǎn)清潔汽油組分的新概念。兩段提升管催化裂化新工藝技術(shù)該項工藝技術(shù)可使裝置處理能力提高30％40％，輕油收率提高3個百分點以上，液體產(chǎn)品收率提高23個百分點，干氣和焦炭產(chǎn)率明顯降低，汽油烯烴含量降低20個百分點，催化柴油密度下降，十六烷值提高。兩段提升管催化裂化新技術(shù)最突出的效果，是可以改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大幅度提高原料的轉(zhuǎn)化深度，顯著提高輕質(zhì)油品的收率，提高催化汽油質(zhì)量，改善柴油質(zhì)量，提高催化裝置的柴汽比。該技術(shù)