【文章內(nèi)容簡介】 及系統(tǒng)的壓力平衡，（分餾塔的壓力等）反應(yīng)器的壓力有不能太低，為了減少焦炭產(chǎn)率，一般采用加大水蒸氣用量的方法，降低油氣的分壓，實現(xiàn)降低縮合分壓的速度，減少焦炭產(chǎn)率的目的。反應(yīng)器的壓力確定要根據(jù)裝置的型式、加工的原料、加工的方案、實際生產(chǎn)裝置的情況來確定。提高反應(yīng)壓力的實質(zhì)就是提高油氣反應(yīng)物的濃度，或確切的說，油氣的分壓提高，有利于反應(yīng)速度加快。提高反應(yīng)壓力有利于縮合反應(yīng)，焦炭產(chǎn)率明顯提高，氣體中烯烴相對產(chǎn)率下降，汽油產(chǎn) 率略有下降，但安定性提高。 因此本設(shè)計取反應(yīng)壓力 =(表壓 )。 反應(yīng)溫度 催化裂化過程中主要發(fā)生熱裂化和催化裂化反應(yīng)，催化反應(yīng)主要有裂化、氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化、芳構(gòu)化等。裂化和芳構(gòu)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，裂化反應(yīng)生成烯烴，芳構(gòu)化反應(yīng)消耗烯烴；氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，消耗烯烴。提高反應(yīng)溫 度，有利于裂化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)，不利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)。此外，隨反應(yīng)溫度的提高，熱裂化反應(yīng)速度提高的幅度大于催化裂化反應(yīng)速度提高的幅度，不利于汽油烯烴含量的降低；當(dāng)反應(yīng)溫度提高時，汽油轉(zhuǎn)化為氣體的反應(yīng)速度加快最多，原料轉(zhuǎn)化為汽油的反應(yīng)加 快次之 ，原料轉(zhuǎn)化為焦炭的反應(yīng)加快最少， 因此．在相同轉(zhuǎn)化率下反應(yīng)溫度的提高，導(dǎo)致氣體產(chǎn)率增加．汽油 J產(chǎn)率下降，焦炭產(chǎn)率 變或有所下降。 當(dāng)反應(yīng)溫度提高時，汽油 → 氣體的反應(yīng)速度加快最多，原料 → 汽油反應(yīng)次之，而原料 → 焦炭的反應(yīng)速度加快得最少。因此，當(dāng)反應(yīng)溫度提高時，如果轉(zhuǎn)化率 不變，則汽油產(chǎn)率降低，氣體產(chǎn)率增加，而焦炭產(chǎn)率略有下降。當(dāng)反應(yīng)溫度提高時，分解反應(yīng)（產(chǎn)生烯烴）和芳烴化反應(yīng)比氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)增加得快，于是汽油中的烯烴和芳烴含量有所增加，汽油的辛烷值有所提高。 取反應(yīng)溫度 T反 =510℃ 焦中 H/C 比 焦中的氫碳比是指焦炭中的氫含量和碳含量之比，焦中的氫碳比與原料的反應(yīng)深度有關(guān)，反應(yīng)深度越深，產(chǎn)物的縮合度越大，其產(chǎn)物（焦炭）的氫碳比越小，這是因為縮合是一個脫氫反應(yīng)的緣故。決定焦中氫碳比的主要因素就是烴類催化裂化的反應(yīng)深度，反應(yīng)深度與加工方案有關(guān)。汽油方案的氫碳比較低，而柴 油方案的氫碳比較高。具體具體氫碳比的確定還需要根據(jù)同類裝置的生產(chǎn)實際情況，柴油方案為 8/92 。 反應(yīng)時間 反應(yīng)時間是指催化劑與油氣的接觸時間，對提升管反應(yīng)器就是油氣在提升管的停留時間，我們知道催化裂化反應(yīng)是一個平行－順序反應(yīng)，在催化裂化的條件 下不受熱力學(xué)的控制，而是一個受動力學(xué)控制的化學(xué)反應(yīng)過程，因此反應(yīng)時間對反應(yīng)的深度有較大的影響，從而影響產(chǎn)品的分布。在其它條件不變的情況下，反應(yīng)時間越長，總轉(zhuǎn)化率越大，汽油的轉(zhuǎn)化率隨總轉(zhuǎn)化率的提高開始提高，經(jīng)一段時間到達最大值，而后后開始下降，氣體的產(chǎn)率隨總 轉(zhuǎn)化率的提高而提高，焦炭與氣體的變化規(guī)律一樣，只是變化的比較慢，提高以上的分析我們可以看出，反應(yīng)時間提高轉(zhuǎn)化率影響產(chǎn)品的分布，因此嚴(yán)格控制反應(yīng)時間是非常必要的，對于采用分子篩催化劑的提升管反應(yīng)器一般控制反應(yīng)時間為 1－ 4秒。 本設(shè)計取 3s。 過剩氧含量 根據(jù)再生器的型式、燒焦的要求，一般 過剩氧含量控制在 1－ 2％，使用分子篩催化劑后，再生溫度提高，為防止二次燃燒，一般煙氣的氧含量控制的很低約為 ％左右。這是因為再生溫度提高，稀相段的溫度也提高，如果煙氣中的氧含量高，煙氣中的一氧化碳就會在稀相段發(fā)生燃燒，同時由于稀相段沒有熱的載體，大量放出的熱量就會使稀相段的溫度超高，發(fā)生燒壞設(shè)備的現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來影響，在就是二次燃燒。當(dāng)采用完全再生是時，所謂完全再生就是將一氧化碳在再生器的密相段全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，這樣可避免二次燃燒，提高再生器的燒焦溫度，降低催化劑的碳含量，具體的方法是采用高溫、高氧濃度或一氧化碳助燃 劑。在完全再生的情況下過剩氧含量控制在 3％，過高將增大主風(fēng)機消耗理、煙氣的熱能損失。 原料預(yù)熱溫度 反應(yīng)溫度、再生溫度、原料預(yù)熱溫度相互之間關(guān)系密切，原料預(yù)熱溫度跟裝置不同及原料組分不同而各不相同。在相同反應(yīng)溫度和進料量下原料預(yù)熱溫度提 高，催化劑循環(huán)量下降，劑油比下降，轉(zhuǎn)化率降低，生焦率降低，氣體收率下降，一般而言，原料預(yù)熱溫度增加 50度再生溫度上升 10 度，轉(zhuǎn)化率下降 2%，焦炭產(chǎn)率下降 510%（以原有焦炭產(chǎn)率為基礎(chǔ)）。降低原料預(yù)熱溫度，有利于熱平衡，在反應(yīng)溫度不變的情況下，降低原料預(yù)熱溫度，即可提高催化劑循環(huán)量和劑油比，但原料預(yù)熱溫度亦有下線，當(dāng)溫度過低，對輸送和進料霧化有不良影響。 確定適宜的進料預(yù)熱溫度：既要保證劑油比滿足提升管 反應(yīng)器 反應(yīng)溫度的 需要，又要保證進料噴嘴的霧化效果。加工大慶油時，控制在 180~220度，摻煉劣質(zhì)油時，控制 在 200~240度 . 取原料的預(yù)熱溫度 T預(yù) =230℃ 。 煙氣中的 CO與 CO2比值（ CO/ CO2） 這個比值與再生器的形式有關(guān)系。標(biāo)志著不完全燃燒和完全燃燒。本設(shè)計再生器采用高效完全再燒的燒焦罐，并利用助燃劑，實現(xiàn)完全再燒。 本設(shè)計 取 CO/ CO2=0。 再生劑含碳量（定碳） 再生催化劑的含碳量與再生的條件有關(guān)，再生的效果好催化劑的含碳量低，催化劑的活性恢復(fù)的好，從再生催化劑的活性恢復(fù)看，再劑含碳量越低越好 ，對于完全再生的燒焦罐式再生器，再生劑含碳量取 %。 再生煙氣能量回收系統(tǒng) 再生煙氣是催化裂化過程中 , 對催化劑進行燒焦再生時所產(chǎn)生的煙氣 , 帶有大量的動能及熱能 .為了對這部分能量進行回收 , 一般都有煙氣能量回收系統(tǒng) 。 該系統(tǒng)主要由煙氣輪機及余熱鍋爐組成 ,分別吸收煙氣的動能及熱能 。 為了利用高溫?zé)煔庵械膲毫δ芎蜔崮埽?qū)動軸流風(fēng)機為再生系統(tǒng)提供燒焦用的壓力空氣。采用 煙氣輪機－軸流風(fēng)機－汽輪機－電動機 /發(fā)電機四機同軸方式來回收能量。 以下是由 中國石化集團北京設(shè)計院設(shè)計的余熱鍋爐：如圖 2所示 圖 2 典型催化裂化裝置產(chǎn)氣設(shè)備水汽系統(tǒng)流程圖 催化裂化裝置的進料通常是蠟油摻人部分減壓渣油或是全部常壓渣油，這些進料含有較高的殘?zhí)?、重金屬和難于裂解的組分在提升管反應(yīng)器內(nèi)，進料與催化劑接觸進行裂解反應(yīng)，生成輕烴，如汽油、柴油和氣體產(chǎn)品等。同時，難于裂解的組分縮合成焦炭，焦炭沉積在催化劑表面致使催化劑失去活性。為了使失活的催化劑再生，必須向再生器內(nèi)通人空氣，燒掉催化劑表面的焦質(zhì)，恢復(fù)催化劑的活性。在這種再生燒焦過程中所釋放出來的熱量，一部分使催化劑提高溫度，提供裂化反應(yīng)所需的熱量； 另一部分被煙氣帶走，產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔? 再生工藝包括完全再生和不完全再生。加助燃劑的再生煙氣不含 CO，煙氣溫度為 500— 600oC，煙氣壓力約為 0． 3MPa。采用煙氣輪機 (以下簡稱煙機 )回收其壓力能 用余熱鍋爐回收煙氣顯熱。有些工藝流程的再生煙氣含有 CO，加輔助燃料使 CO燃燒后的煙溫 可達 90O～ 1200 oC。煙氣溫度取決于煙氣中的 CO含量和輔助燃料量。 CO含量的范圍為 2l0％ 。 （ 1）余熱鍋爐 催化裂化余熱鍋爐除回收再生煙氣顯熱、保護環(huán)境外．還承擔(dān)著裝置所產(chǎn)全部中壓飽和蒸汽的過熱任務(wù)。要求過熱器蒸汽溫度的調(diào)節(jié)范圍比普通中壓鍋爐大得多。同時，承擔(dān)著裝置全部產(chǎn)汽設(shè)備的給水加熱任務(wù)。因此，余熱鍋爐一旦出現(xiàn)故障，全部中壓飽和蒸汽只能堿壓使用，這必將影響裝置的正常操作 。 （ 2）外取熱器 對渣油催化裂化 ，在催化劑再生燒焦過程中所釋放出的熱量將超過兩器 (反應(yīng)器、再生器 )熱平衡所需要的熱量。過剩的熱量必須轉(zhuǎn)移出去，否則將會引起催化劑水熱失活 水熱失活將對催化劑產(chǎn)生破壞作用。轉(zhuǎn)移熱量的辦法就是對催化劑進行冷卻，即取熱。外取熱技術(shù)是在再生器外部設(shè)置一個外取熱器，從再生器出來的催化劑在外取熱器內(nèi)被汽水介質(zhì)冷卻并產(chǎn)生中壓飽和蒸汽?？傊馊崞鞯淖饔靡环矫嬉ＷC反應(yīng)一再生系統(tǒng)的熱平衡；另一方面要對催化劑進行冷卻，保證催化劑不產(chǎn)生水熱失活。 （ 3） 油漿蒸汽發(fā)生器 油漿蒸汽發(fā)生器用于回收循環(huán)油漿的高溫余熱，是催化裂化裝置節(jié)能降耗，能量綜合利用的一項重要措施。循環(huán)油漿的溫度約為 300～ 350℃ ．可用來發(fā)生中壓飽和蒸汽。 本設(shè)計 采用煙氣透平、主風(fēng)機、變速箱 、電動發(fā)電機同軸串聯(lián)的形式。通過透平回收煙氣的勢能作功之后煙氣的勢能還很高，故還需進一步設(shè)置余熱鍋爐以 吸收煙氣的顯熱。出余熱鍋爐的煙氣溫度控制在 200℃ 左右，壓力接近于大氣壓，通過煙囪排入大氣中。 開工時采用電啟動主風(fēng)機，正常生產(chǎn)時靠透平作功帶動主風(fēng)機和發(fā)電機。主風(fēng)機選用 。 該機的性能 入口流速： 1880m3/min ； 入口壓力： 出口壓力： ； 軸功率： 5450KW 環(huán)境保護及節(jié)能減排 目前，國際社會所面臨的重大挑戰(zhàn)是如何使經(jīng)濟 發(fā)展 與環(huán)境保護有機地結(jié)合起來，從而建立一個可持續(xù)發(fā)展的社會。清潔生產(chǎn)是實現(xiàn) 工業(yè) 可持續(xù)的重要手段。它是消除和避免工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展帶來的負(fù)面影響，而尋求的新的發(fā)展戰(zhàn)略、實用 技術(shù) 和規(guī)劃手段。 就煉油廠來說，推行清潔生產(chǎn) ： 第一可降低水耗、物耗、能耗，提高原料轉(zhuǎn)化率，減少污染、降低加工成本； 第二，可以樹立良好的企業(yè)形象； 第三，國家對環(huán)境保護的法律法規(guī)越來越完善和嚴(yán)格，不在環(huán)境保護上加大力度，將失去有利的優(yōu)惠政策，包括金融、資源配置、稅收等。 總之，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)是提高環(huán)境效益 和經(jīng)濟效益的客觀要求，也是煉油廠在市場經(jīng)濟的 壓力 下的自覺行為和必由之路。 渣油催化裂化的環(huán)保問題是由其原料的特殊性決定的。治理難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過餾分油催化裂化、渣油催化裂化的原料中污染物質(zhì)含量的增加，在反應(yīng)的過程中油品精制過程中又需要將其儲存，所以其污染物的排放也隨之增加。渣油催化裂化 的環(huán)保治理技術(shù)是渣油催化裂化技術(shù)一個不可分割的主要組成部分。 渣油中含有大量的硫氮化合物，在反應(yīng)過程中，它們一部分進入焦炭中，燒焦時轉(zhuǎn)化為 SOX和 NOX化合物，如果直接排入大氣會嚴(yán)重污染環(huán)境，另一部分進入汽油、液化氣中，在使用過程中也會產(chǎn)生污染，另外煉油廠中的工藝廢水、煙塵和噪聲也是重要的污染源。 （ 1）廢氣及粉塵防治 使用 CO助燃劑，降低 CO在煙氣中的含量，使用 SOX轉(zhuǎn)移催化劑回收煙氣中的硫，減少環(huán)境污染。裝置采用耐磨性能較好的催化劑，并使用三旋分塵，降低了煙氣中粉塵含量。 （ 2）酸性水處理 裝置分餾塔頂油氣分離器，氣壓機出口油氣分離器，以及穩(wěn)定塔頂油水分離器均產(chǎn)生酸性水，在工藝流程上考慮分餾塔頂油氣分離器分出的酸性水作為富氣水洗用，不足部分由污水汽提裝 置處理后的凈化水補充，氣壓機出口油氣分離器以及穩(wěn)定塔頂油氣分離器的酸性水自壓送污水汽提裝置進行處理。 （ 3）噪聲的防治 噪聲主要來源為壓縮機、主風(fēng)機、電機以及蒸汽放空裝置，為降低噪聲，在壓縮機、風(fēng)機、電動機等設(shè)備處加上消聲器。 設(shè)計計算匯總 反再系統(tǒng)主要操作參數(shù)計算結(jié)果匯 表 1 反 再系統(tǒng)主要操作參數(shù)計算結(jié)果匯總 項 目 單 位 數(shù) 據(jù) 提 升 管 反 應(yīng) 器 及 預(yù) 提 升 段 提升管出口溫度 ℃ 510 提升管直徑 m 提升管長度 m 27 提升管線速度 入口 /出口 m/s 提升管內(nèi)油氣停留時間 s 提升管密度 kg/m3 提升管壓降 Pa 20188 原料油預(yù)熱溫度 ℃ 230 催化劑循環(huán)量 T/h 劑油比 預(yù)提升 段 直徑 m 預(yù)提升 段 高度 m 5 預(yù)提升管線速 m/s 提升管入口溫度 ℃ 561 沉 沉降器頂壓 MPa 降 沉降段直徑 m 段 沉降段高度 m 10 沉降段旋風(fēng)分離器組數(shù) 三組一級串聯(lián) 續(xù)表 1 項 目 單 位 數(shù) 據(jù) 汽 提 段 汽提段直徑 m 汽提段高度 m 汽提段催化劑密度 kg/m3 520 汽提段催化劑提留時間 min 汽提段催化劑下移速度 m/s 汽提段汽提蒸汽線速 m/s 汽提擋板數(shù) 層 8 汽提段汽提擋板間距 mm 800 汽提擋板直徑 m 汽提蒸汽管直徑 （ 主 /支 /分支 ） m 汽提蒸汽管中蒸汽線速主 /支 /分支 m/s 3 汽提蒸汽噴孔線速 m/s 再 再生器頂壓 MPa 生 燒焦罐出口溫度 ℃ 700 系 稀相管出口溫度 ℃ 720 續(xù)表 2 項 目 單 位 數(shù) 據(jù) 統(tǒng) 二密床溫度 ℃ 720 燒焦罐直徑 m 9 稀相管直徑 m 稀相管長度 m 稀相管線速 m/s 7 稀相段直徑 m 14 稀相段高度 m 16 燒焦罐線速 m/s 稀相段線速 m/s 二密床線速 m/s 再生器旋分器組數(shù) 十六組二級串聯(lián) 再生器旋分器入口線速 一級 /二級 m/s 再生器旋分器料腿最小長度 一級 /二級 m