【正文】 活性及適應(yīng)性。 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 （ 1） 設(shè)置予提升段，提升介質(zhì)為自產(chǎn)干氣和蒸氣。 兩器采用同軸式結(jié)構(gòu) 兩器型式采用沉降器在上，再生器在下的同軸式結(jié)構(gòu)。這種催化劑堆積密度適中，易于流化，具有較好的重油裂化能力，具有很強的造氣功能。 裝置開工時數(shù) 裝置物料平衡按年開 工實數(shù) 7200 小時考慮。采用先進的電動儀表。裝置操作靈活。 設(shè)計方案的選擇 根據(jù)蘇北常壓油和蘇北直餾汽油的各種物理和化學(xué)的特點。 圖 23 RFCC 裝置反應(yīng)再生系統(tǒng) ④ 使 用超穩(wěn) HY 分子篩催化劑如： DAVigon 公司生產(chǎn)的 OCTACAT。又由于采用單程裂化方式，至使渣油催化裂化的焦炭產(chǎn)率與餾分油裂化很接近，因而可以不設(shè)取熱裝置。因此它認(rèn)為渣油催化裂化的焦炭產(chǎn)率與原料的殘?zhí)恐禑o直接關(guān)系。實踐證明效果是明顯的，平衡催化劑上的金屬含量達到 10000～ 15000ppm 時，操作依然正常，氫氣產(chǎn)率只有～ %(重 )。 為了盡快終止反應(yīng)，還在提升管出口裝設(shè)結(jié)構(gòu)簡單的彈道式快速分離器，其效率與粗旋風(fēng)分離器相當(dāng)。對殘?zhí)啃∮?7%、金屬含量小于 35ppm 的原料可以直接進 RCC 裝置進行催化裂化。第一套工業(yè)裝置于 1983 年投產(chǎn)，年處理 量 200 萬噸。 圖 21 HOC 反應(yīng)再生系統(tǒng)圖 ③ 在待生立管下部有外套簡，以便使待生催化劑在再生器內(nèi)保持上進下出與空年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 氣逆流的燒焦方式，從而可以避免高含炭量的待生催化劑與新鮮空氣接觸引起催化劑的內(nèi)外表面溫度過高造成高溫失活。 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 b. 減少回?zé)?，其回?zé)挶纫话慵s為 左右。故對不同原料采取不同措施： a. 對殘?zhí)恐敌∮?5%，重金屬釩含量小于 5ppm 的渣油可以直接進行催化裂化，操作中只需采用較高的劑油比和較低的原料預(yù)熱溫度，不需增加取熱設(shè)備。它設(shè)有床層取熱盤管和上流式外取熱器以取走再生的過剩熱量。 （ 1） HOC 技術(shù) 該技術(shù)是由凱洛格與菲利浦斯公司共同開發(fā)的。 （ 4） 根據(jù)現(xiàn)階段對節(jié)能和環(huán)境保護的要求，對設(shè)計的各方面進行綜合的考慮。 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 （ 4） 充分吸收國內(nèi)生產(chǎn)裝置長期實踐積累的有利于長周期 運轉(zhuǎn)，降低能耗以及簡化操作等方面的經(jīng)驗，確保裝置投產(chǎn)后高水平，安、溫、長、滿、優(yōu)生產(chǎn)。 2 反應(yīng)再生裝置設(shè)計 設(shè)計原則 （ 1） 工程設(shè)計采用國內(nèi)開發(fā)的先進可靠的工藝技術(shù)，成熟可靠的新設(shè)備、新材料等，以達到裝置技術(shù)先進，經(jīng)濟合理。對超高辛烷值汽油的需求將保持穩(wěn)定。更大更有效的操作才能生存下來，注意力將集中市場缺口上。生產(chǎn)商和煉油廠一直，并且將來還會保持對環(huán)境負(fù)責(zé)。在美國，煉油廠面臨著煉油能力過剩，企業(yè)增長緩慢，為遵守環(huán)境衛(wèi)生與安全法規(guī)要求高投資和高操作成本。 雖然計劃在北美限制對運輸車的需 求，但在世界其他地方的經(jīng)濟增長仍將需要從原油制取燃料。圍繞這些問題 ,催化劑、設(shè)備和工藝技術(shù)方面的新技術(shù)不斷涌現(xiàn) ,推動著催化技術(shù)不斷向前發(fā)展。高的活性和選擇性有助于生產(chǎn)更多有價值的液體產(chǎn)品和提高裂化能力。簡單地說，沸石催化劑過去和現(xiàn)在一直給煉油廠帶來最大的效益。移動床催化裂化采用 3～ 5mm小球形催化劑。吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分餾塔。 （ 4） 吸收穩(wěn)定裝置 吸收穩(wěn)定裝置利用各組分之間在液體中溶解度不同把富氣和粗汽油分離成干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油。 （ 3） 分餾裝置 主要任務(wù)是根據(jù)反應(yīng)油氣中各組分沸點的不同，將它們分離成富氣、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰汀⒂蜐{，并保證汽油干點、輕柴油凝固點和閃點合格。原料油通過反應(yīng)器與催化劑接觸并反應(yīng)，不斷輸出反應(yīng)產(chǎn)物，催化劑則在反應(yīng)器和 再生器之間不斷循環(huán)，在再生器中通入空氣燒去催化劑上的積炭，恢復(fù)催化劑的活性，使催化劑能夠循環(huán)使用。從減壓塔出來的減壓渣油被送往延遲焦化裝置、脫瀝青裝置或減粘裂化裝置進一步加工，或者作為燃料油或道路瀝青出售。我國的情況也是大致如此。由于在流化狀態(tài)時，反應(yīng)器或再生器內(nèi)溫度分布均勻，而且催化劑的循環(huán)量大，可以攜帶的熱量多 ,減少了反應(yīng)器和再生器內(nèi)溫度變化的幅度，因而不必再在設(shè)備內(nèi)專設(shè)取熱設(shè)施，從而大大簡化了設(shè)備的 結(jié)構(gòu)。再生過的催化劑經(jīng)另一根氣升管又返回至反應(yīng)器中。 1984 年，中國催化裂化裝置共 39套，占原油加工能力 23％。 70 年代以來，由于節(jié)約石油資源引起商品渣油需求下降。 傳統(tǒng)的催化裂化原料是重質(zhì)餾分油，主要是直餾減壓餾分油，也包括焦化重餾分油。 60 年代，出現(xiàn)分 子篩催化劑，因其活性高，裂化反應(yīng)改在一個管式反應(yīng)器中進行，稱為提升管催化裂化。為了使生產(chǎn)連續(xù)化，可以將幾個反應(yīng)器組成一組，輪流地進行反應(yīng)和再生。催化裂化過程投資少、操作費較低、原料適應(yīng)性強，輕質(zhì)產(chǎn)品收率高，技術(shù)成熟，是目前煉油廠利潤的主要來源。因此，催化裂化工藝在石油加工的總流程重占有十分重要的地位，成為當(dāng)今石油煉制的核心工藝之一，并將繼續(xù)發(fā)揮舉足輕重的作用。固定床催化裂化的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)連續(xù)性差，因此，在工業(yè)上早已被其他型式的反應(yīng)器所取代。 催化裂化是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一，在汽油和柴油等輕質(zhì)油品的生產(chǎn)中占有重要的地位。由于對輕質(zhì)油品的需求不斷增長及技術(shù)進步，近 20 年來，更重 的油料也作為催化裂化的原料，例如減壓渣油，石蠟油，脫瀝青的減壓渣油，加氫處理重油等。因此，流化床催化裂化裝置摻煉減壓渣油或直接加工常壓渣油已相當(dāng)普遍。 催化裂化工藝簡介 移動床催化裂化的反應(yīng)和再生是分別在反應(yīng)器和再生器內(nèi)進行的。就這樣，使催化劑在反應(yīng)器和再生器中循環(huán)。 同固定床相比，流化床催化裂化具有生產(chǎn)過程連續(xù)，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定及設(shè)備簡化等優(yōu)越性，它很快就在各種催化裂化型式中占據(jù)了主導(dǎo)地位。 催化裂化裝置的組成 催化裂化裝置主要由 4 個部分組成：原油蒸餾裝置、反應(yīng)再生裝置、分餾裝置、吸收穩(wěn)定裝置。 常規(guī)的催化裂化裝置的原料瓦斯主要來自常壓蒸餾塔、減壓蒸餾塔和延遲焦化裝置。 反應(yīng)階段原料經(jīng)換熱后與回?zé)捰突旌辖?jīng)對稱分布物料噴嘴進入提升管，并噴入燃油加熱，上升過程中開始在高溫和催化劑的作用下反應(yīng)分解，進入沉降器下段的氣提段，經(jīng)汽提蒸汽提升進入沉降器上段反應(yīng)分解后反應(yīng)油氣和催化劑的混合物進入沉降器頂部的旋風(fēng)（一般為多組），經(jīng)兩級分離后，油氣進入集氣室，并經(jīng)油氣管道輸送至分餾塔底部進行分餾，分離出的催化劑則從旋分底部的翼閥排出，到達沉降器底部經(jīng)待生斜管進入再生器底部的燒焦罐。 主分餾塔或稱主塔的作用是取出反應(yīng)油氣所帶的過剩熱量，回收液體產(chǎn)品。 吸收 穩(wěn)定系統(tǒng)包括 吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩(wěn)定塔以及相應(yīng)的冷換設(shè)備。解吸塔的作用是通過加熱將富吸收油中 C2 組分解吸出來 ,由塔頂引出進入中間平衡罐 ,塔底為脫乙烷汽油被送至穩(wěn)定塔。流化床催化裂化早期所用的是粉狀催化劑，活性、穩(wěn)定性和流化性能較差。 催化劑技術(shù)的開發(fā)仍在延續(xù)，使煉油廠用最小的投資來滿足市場需求。為了最大限度地發(fā)揮沸石催化劑的優(yōu)勢，煉油廠改造了舊裝置，以裂化更多的重質(zhì)、低廉的原料。由于催化裂化過程的龐大加工規(guī)模 ,目的產(chǎn)品產(chǎn)率提高一個百分點即可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益 ,因此提高年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 目的產(chǎn)品產(chǎn)率始終是催化裂化技術(shù)進步的主旋律。遠(yuǎn)東、拉丁美洲和前蘇聯(lián)是運輸燃料需求持續(xù)增長的地區(qū)。油品工業(yè)總體上，尤其是煉油工業(yè)，技術(shù)已經(jīng)成熟?，F(xiàn)有先進的產(chǎn)品分銷系統(tǒng)的基礎(chǔ)能夠輕易地與替代燃料競爭。 美國的原油加工能力預(yù)計充其量以每年 %的速率增長。 FCC 裝置優(yōu)化的性能與可靠性將在煉油廠的競爭與 生存中起主要的作用。 （ 2） 采用集散型控制系統(tǒng)（ DCS），提高自動控制水平。 設(shè)計依據(jù) （ 1） 蘇北常壓油和蘇北直餾汽油的各種物理和化學(xué)的特點。 設(shè)計方案的選定 反應(yīng)再生工段主要裝置類型 由于渣油中殘?zhí)俊⒅亟鹁忠约傲?、氮等化合物含量均較高，給加工帶來一定的難度。第一套工業(yè)化裝置于 1961 年投產(chǎn)。其所用原料為經(jīng)嚴(yán)格脫鹽的渣油 (原油經(jīng)二級脫鹽，有時渣油再用適量石腦油稀釋進行三級 脫鹽 )，使鈉肯量小于 1ppm。 b. 對釩含量為 5—30ppm，殘?zhí)繛?5～ 10%的常壓渣油原料，需增加取熱設(shè)備，并需使用金屬鈍化劑。 c. 為改善油劑接觸采用上流式斜管，以保證催化劑在到達噴嘴處時可以比較均勻的分布，使油劑接觸良好促進汽化。 ④ 采用金屬鈍化劑來減少重 金 屬的污染。 圖 22 RCC 裝置反應(yīng)再生系統(tǒng) RCC 技術(shù)的主要特點是 : ① UOP 公司的看法是：原料中殘?zhí)恐档?70%將轉(zhuǎn)化為焦炭。而對殘?zhí)啃∮?5%的原料可以不設(shè)取熱裝置 。 ② 為了提高再生效率，采用兩段式燒焦的再生器，第一段為逆流式不完全再生，在該段內(nèi)燒去焦炭中的全部氫和 80%～ 90%的碳和硫，在第二段采用高氧分壓的完全再生，使再生催化劑的含炭量降到 %以下。 （ 3） RFCC 技術(shù) 該技術(shù)是由法國 Total 石油公司在工業(yè)生產(chǎn)裝置上逐步摸索，改進發(fā)展起來的渣油催化裂化加工技術(shù)。 ② 采用高度霧化的特殊進料噴嘴。同時為了使油劑迅速分開，在提升管出口裝有垂直齒 縫式快速分離器。這種催化劑氫轉(zhuǎn)移活性低，可增加汽油辛烷值，并使輕柴油收率明顯上升，油漿及焦炭產(chǎn)率下降，且有較好的抗污染性能。穩(wěn)定的汽油、輕柴油、焦碳、液化石油氣是本設(shè)計裝置所生產(chǎn)的主要目的產(chǎn)物。經(jīng)濟合理。所以綜合各方面因素我此次設(shè)計選用 RFCC 反應(yīng)再生系統(tǒng)。 原料油 設(shè)計采用的原料油為蘇北常壓渣油。 采用催化劑 CC16，同時考慮采用金屬鈍化劑及 CO 助燃劑。這種布置型式允許的兩器壓差大，很好地兼顧了反應(yīng)和再生對操作壓力的不同要求。予提升段的目的在于催化劑整流，使催化劑和油氣保持均勻接觸。 （ 4） 提升管出口快分技術(shù)。 采取上述措施使得催化劑在從進入提升管至離開沉降器氣體段的整個過程中均處于良好狀態(tài)。加之完善的汽提措施，從而達到提高輕質(zhì)油收率，降低干氣、焦炭產(chǎn)率的目的。本設(shè)計采用加助燃劑的完全再生。 在待生套筒出口配置待生催化劑分配器，使待生劑均勻分布于再生密相床上部，為形成單段逆流高效再生提供基本的保證。 采用氣控外循環(huán)式外取熱器 由于裝置設(shè)計生焦率高達 90%，再生器熱量過剩，因此，設(shè)計中設(shè)置了一臺洛陽石化工程公司開發(fā)的氣控式外取熱器，可靈活調(diào)節(jié)取熱負(fù)荷，以滿足兩器熱平衡需要。為再生器及增壓機提供主風(fēng)。該機為外取熱器、 外取熱器返回管及待生套筒供風(fēng)。 （ 2） 采用氣控外循環(huán)取熱器 氣控外循環(huán)取熱器是洛陽石化工程公司的專利技術(shù)。 （ 3） 釆用高效 PV 型旋風(fēng)分離器 從維持反再系統(tǒng)平隱操作，減少催化劑自然跑損的角度出發(fā)，本裝置反再系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器均釆用分離效率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作彈性大的 PV 型旋風(fēng)分離器。 （ 6） 機泵選用高效率的流程泵，部分機泵配置變頻電機。 3 工藝流程簡述 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 本裝置包括反應(yīng)再生裝置、分餾裝置、吸收穩(wěn)定裝置。 再生過程的過剩熱量由外取熱器取走。 分餾裝置 由沉降器頂部出來的反應(yīng)產(chǎn)物油氣進入分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段后，油氣自下而上通過分餾塔。輕柴油和重柴油分別經(jīng)汽提塔汽提后再經(jīng)換熱、 冷卻然后出裝置。分離出的富氣再進入氣壓機二段。K) 產(chǎn) 物 液化石油氣 773 Cp=(kgK) 干氣 773 Cp=(kg e）各處吹掃及松動蒸汽升溫?zé)?Q 吹掃水 取吹掃松動蒸汽量為 500 Q 吹掃水 = 500() = 104(kJ/h) f）再生器的熱損失 Q 損 Q 損 = 139燒焦量 = 1393750 = 104(kJ/h) 再生器的熱損失可按每燃燒 1kg 的炭散熱 582 kJ 計算，對高溫完全再生，此值可偏低。一級料腿伸入到第二密相床面以下 ，二級料腿伸入 1m，一二級料腿均采用全覆蓋溢閥。 所以計算一二級旋風(fēng)分離器入口線速度均在適宜的范圍之內(nèi)，故認(rèn)為選用 2 組旋風(fēng)分離器是合適的。根據(jù)環(huán)球公司介紹內(nèi)循環(huán)量為裝置催化劑循環(huán)量的 ～ 倍。其實實際長度遠(yuǎn) 大于 ，可以滿足二級料腿壓力平衡的需要。s) 在允許的設(shè)計范圍。故認(rèn)為選用提升參數(shù)名稱 重油提升管 汽油提升管 再生器 旋風(fēng)分離器 一級 二級 直徑 高度 (mm) 35038000 26023000 3200280017200 92571806 90061006 溫度 510℃ 600～ 650℃ 720℃ 720℃ 720℃ 壓力 (MPa) (MPa) (MPa) 介質(zhì) 常壓渣油 直餾汽油 催化劑、油氣 催化劑、油氣 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 管的內(nèi)徑 米是可行的。通常由下式計算： 年產(chǎn) 30 萬噸催化裂化反應(yīng)再生裝置設(shè)計 H = ??AW 式中 W——密相段藏量， kg A