【正文】 行渣油催化裂化反再系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，基于設(shè)計(jì)的原料性質(zhì)，參考國(guó)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(guò)反應(yīng)器和燒焦罐高溫完全再生系統(tǒng)。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(xiàn)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(jì)說(shuō)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(shuō)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(guò)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(shí)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(diǎn) 39 能量回收 40 環(huán)境保護(hù) 403 設(shè)計(jì)計(jì)算 42 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 42 再生部分計(jì)算 43 燃燒計(jì)算 43 反應(yīng)系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 48 再生系統(tǒng)熱平衡計(jì)算 53 取熱器的設(shè)計(jì) 56 催化劑外循環(huán)管設(shè)計(jì)計(jì)算 58 再生器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 59 催化劑輸送管線 64 旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算 67 主風(fēng)分布板的設(shè)計(jì)計(jì)算 72 輔助燃燒室的設(shè)計(jì)計(jì)算 73 能量回收的計(jì)算 75 反應(yīng)器部分計(jì)算 78 提升管反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 78 預(yù)提升管尺寸計(jì)算 85 沉降器和汽提段尺寸計(jì)算 86 旋風(fēng)分離器的選型與核算 91 934 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總 98 反再系統(tǒng)主要操作參數(shù)計(jì)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(jì)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(xiàn) 112113 / 119130萬(wàn)噸/年渣油催化裂化反再系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)1 文獻(xiàn)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?jiān)汀４呋鸦侵刭|(zhì)油輕質(zhì)的主要手段。最近幾年，我國(guó)在渣油裂化、催化劑再生、工程設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)等方面發(fā)展很快。為了克服固定床的缺點(diǎn)，需要兩項(xiàng)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。HPC公司開發(fā)的第一套Houdriflow移動(dòng)床催化裂化工業(yè)化裝置于1950年在美國(guó)投產(chǎn)。[2]自我國(guó)第一套流化催化裂化(FCC)裝置1965年5月在撫順投產(chǎn)以來(lái)，我國(guó)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(jìn)展顯著成績(jī)，催化裂化已成為我國(guó)重油加工最基的手段和各煉油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最重要的支柱．催化裂化技術(shù)在我國(guó)煉油工業(yè)中占有的地位，首先是和我國(guó)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(guó)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(guó)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(jìn)行加工．針對(duì)我國(guó)原油的特點(diǎn)，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(guó)煉油技術(shù)中占有極其重要的位置并在30年來(lái)取得迅速發(fā)展的根本原因[3]。多產(chǎn)烯烴的FCC工藝技術(shù)該技術(shù)的主要特點(diǎn)：(1)設(shè)立第二提升管進(jìn)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。生成柴油餾份的十六烷值達(dá)到34—40。目前國(guó)內(nèi)已有洛陽(yáng)石化總廠、天津石化公司煉油廠、濟(jì)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)。Kellogg公司設(shè)計(jì)的提升管急冷技術(shù)是在進(jìn)料噴嘴以后通過(guò)專有的急冷油噴嘴打入部分急冷油來(lái)控制提升管劑油混合區(qū)的溫度。采用CCET技術(shù)后，滑閥壓差增大，催化劑循環(huán)量提高了50％。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。MIP技術(shù)先期于2002年在高橋分公司煉油廠140萬(wàn)t／aFCC裝置上成功應(yīng)用。兩段提升管催化裂化新工藝技術(shù)該項(xiàng)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(gè)百分點(diǎn)以上，液體產(chǎn)品收率提高23個(gè)百分點(diǎn)，干氣和焦炭產(chǎn)率明顯降低，汽油烯烴含量降低20個(gè)百分點(diǎn)，催化柴油密度下降，十六烷值提高。預(yù)測(cè)其今后的發(fā)展，可能有兩種：沿革性的發(fā)展(1)繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑，盡可能多轉(zhuǎn)化一些重油，提高輕質(zhì)產(chǎn)品收率。(4)為清潔生產(chǎn)，研究開發(fā)減少排放的工藝、催化劑、助劑，以及排放物的無(wú)害處理工藝。在一段時(shí)間之內(nèi)將以沿革性發(fā)展為主，同時(shí)為跨越性發(fā)展準(zhǔn)備。我國(guó)原油大多屬石蠟基或中間石蠟基，較重、較干凈，比較適合催化裂化，因此催化裂化將仍然是我國(guó)煉油的骨干工藝。與減壓餾分相比，重油催化裂化原料油存在如下特點(diǎn)：①粘度大，沸點(diǎn)高；②多環(huán)芳香性物質(zhì)含量高；③重金屬含量高；④含硫、氮化合物較多。但在催化劑的流化，輸送和回收方面，在兩器壓力平衡的計(jì)算方面，兩者完全相同。在加工高硫高金屬原油時(shí)，通過(guò)ARDS或VRDS工藝對(duì)常壓渣油或減壓渣油進(jìn)行加氫脫硫、脫氮、脫金屬、脫殘?zhí)康?，使加氫后的重質(zhì)餾分可在催化裂化等裝置中進(jìn)一步輕質(zhì)化，并滿足一定的產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保要求。尤其是焦化干氣產(chǎn)量大，干氣CH、CH含量高，可提供豐富的廉價(jià)的制氫原料，以獲得便宜充足的氫源，發(fā)展加氫精制以提高焦化氣柴油的品質(zhì)來(lái)滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求。石油焦既可外賣，又可經(jīng)煅燒處理，經(jīng)煅燒生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煅燒焦。脫瀝青油既可作為催化裂化進(jìn)料，又可作為加氫裂化的原料。用脫油瀝青作為焦化原料的缺點(diǎn)是隨著瀝青的摻人量增加焦炭產(chǎn)量也增加，焦炭的質(zhì)量也越來(lái)越差，另外是使加熱爐管結(jié)焦傾向增大，因此應(yīng)設(shè)法改善渣油與瀝青的互溶性，以增強(qiáng)瀝青質(zhì)在渣油體系中的穩(wěn)定性。該技術(shù)目前已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)50套不同構(gòu)型和規(guī)模的催化裂化裝置。該技術(shù)和裝備的投資僅為國(guó)外同類技術(shù)的1／20～1／l0，具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。圖1兩段再生是把待生劑依次通過(guò)兩個(gè)流化床進(jìn)行燒焦，它是為適應(yīng)重油催化裂化工藝發(fā)展起來(lái)的。為了保持提升管內(nèi)催化劑呈活塞流，管上部線速較高，下部線速較低。剩余焦炭和CO的燃燒在提升管上部的湍流床中進(jìn)行。最近，MaredlinEspeillac和PlebeCrespin取得了利用兩個(gè)反應(yīng)區(qū)進(jìn)行烴類裂化反應(yīng)的專利J。 圖6兩段提升管反應(yīng)器的作用原理 催化劑接力原理 所謂催化劑接力是指當(dāng)原料進(jìn)行短反應(yīng)時(shí) 間后、 由于積炭而使催化劑活性下降到一定程度 時(shí)，及時(shí)將其與油氣分開并返回再生器再生， 需 要繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)的中間物料在第二段提升管與 來(lái)自再生器的另一路催化劑接觸， 形成兩路催化劑循環(huán) 。 短反應(yīng)時(shí)間 兩段提升管重油催化裂化工藝技術(shù)采用分段反應(yīng)， 總反應(yīng)時(shí)間 一般為 2 S 左右。同高并列式主要特點(diǎn)是:①催化劑由U型管密相輸送。②采用垂直提升管和90176。國(guó)外提升管末端快速分離技術(shù)的發(fā)展UOP的提升管末端快速分離技術(shù)Samp。彈射快速分離裝置用于并列式裝置，80年代曾在工業(yè)裝置上試用，由于開工階段發(fā)生催化劑跑損而未得到廣泛應(yīng)用。該快速分離器分三種形式可分別與國(guó)內(nèi)的T形、倒I形和粗旋風(fēng)分離器快速分離器配匹。近年來(lái)UOP公司又開發(fā)了帶有預(yù)氣提的分離器，油氣在沉降管內(nèi)的停留時(shí)問(wèn)已由1rain降到10～5S。samp。進(jìn)料霧化是重油催化裂化工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來(lái)不少研究單位致力于高效霧化噴嘴的開發(fā)研究，應(yīng)用比較廣泛的有Total公司的靶式噴嘴、UOP公司的Optimix噴嘴、Kellogg公司的Atomax噴嘴、中國(guó)科學(xué)院的KH噴嘴、中國(guó)石化工程建設(shè)公司(SEI)的BWJ噴嘴及中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司(LPEC)的LPC噴嘴等。1型重油進(jìn)料霧化噴嘴是LPEC在LPC噴嘴基礎(chǔ)上開發(fā)出的新一代高效進(jìn)料霧化噴嘴，該噴嘴操作彈性大、壓力降低、噴射速度適中，霧化效果好。LPEC從20世紀(jì)80年代開始研發(fā)工作，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)室冷試、中試、半工業(yè)試驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)和優(yōu)化篩選等過(guò)程，研制出了LPC型噴嘴，并應(yīng)用于生產(chǎn)裝置上，取得了良好效果和經(jīng)濟(jì)效益。(3)采用了低汽耗(霧化蒸汽量5％)、低壓力降(噴嘴壓力降0．4MPa)二次進(jìn)氣，多級(jí)霧化的設(shè)計(jì)理念，在突出節(jié)能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)劣質(zhì)油的高效霧化。CSⅡ型重油催化裂化進(jìn)料噴嘴應(yīng)用效果(1) CSⅡ噴嘴設(shè)計(jì)合理，除霧化蒸汽用量比設(shè)計(jì)略高外，其它運(yùn)行參數(shù)均在設(shè)計(jì)值范圍之內(nèi)。(3)由于CSⅡ生焦率低，在裝置原料變重、再生器熱量過(guò)剩、主風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷情況下，有利于提高裝置渣油摻煉率或提高裝置加工能力，初步估計(jì)與改造前相比，加工能力至少提高6t／h。空氣分布器是FCCU再生器系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，空氣分布器設(shè)計(jì)的好壞將直接影響催化劑的跑損和再生效果，直接影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)周期。近期設(shè)計(jì)的裝置也多采用管形分布器。圖1－c為樹枝分布管，這是目前應(yīng)用較多的一種型式，各支管均為能自由伸縮直管，且容易加工制造，圖1－c用于并列式裝置，圖1－d用于同軸式器內(nèi)兩段再生，圖1－e用于中小型同軸式裝置，圖1－f和圖1－g用于大型同軸式裝置。如過(guò)高則可能導(dǎo)致催化劑被吸人(在分支管的根部)而磨壞分布管。注意以下兩種情況，一是在快速流化床中盡管快速床對(duì)分布器壓力降的要求比床層低，但從避免分布器磨損角度來(lái)看，其壓力降也不宜過(guò)低。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，催化裂化發(fā)展仍應(yīng)結(jié)合我國(guó)煉油工業(yè)面臨的實(shí)際情況，努力提高催化裂化技術(shù)水平，盡快形成具有我國(guó)特色的催化裂化工藝技術(shù)。增加摻渣比同時(shí)生產(chǎn)清潔燃料的新催化裂化工藝以及煉油與石油化工一體化的新催化裂化工藝將是近期技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)。鑒于催化裂化的目的是生產(chǎn)高辛烷值，低烯烴汽油。 流程說(shuō)明 反應(yīng)再生系統(tǒng)提升管反應(yīng)器的進(jìn)料由兩部分組成，一部分為常壓渣油，另一部分為從分餾塔下過(guò)來(lái)的回?zé)捰秃突責(zé)捰蜐{。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，要緊切斷反應(yīng)器進(jìn)料，同時(shí)把進(jìn)料轉(zhuǎn)送至分餾塔的第二層塔板上，并立即打開提升管反應(yīng)器的事故蒸汽，以保證兩器的壓力平衡催化劑的正常循環(huán)。催化劑上的積碳很快燃燒放出大量的熱，使一密相的溫度高達(dá)700℃之多，經(jīng)再生斜管送至提升管反應(yīng)器，還有一部分進(jìn)入外取熱器與冷水進(jìn)行換熱。 分餾系統(tǒng)在自沉降器(R101/2)的反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾塔(T201)底部，底部設(shè)有人字行擋板，反應(yīng)油氣在擋板上與油漿逆流接觸，一方面洗去油氣中攜帶的催化劑，另一方面使油氣脫過(guò)熱，飽和油氣進(jìn)入第一層塔板開始分餾.分餾塔頂油氣約150℃，經(jīng)分