【文章內容簡介】 相負荷分布均勻，在塔的不同位置分別設有4個循環(huán)回流：頂循環(huán)回流，一中段回流、二中段回流和油漿循環(huán)回流。催化裂化分餾塔底部的脫過熱段裝有約十塊人字形擋板。由于進料是460℃以上的帶有催化劑粉末的過熱油氣，因此必須先把油氣冷卻到飽和狀態(tài)并洗下夾帶的粉塵以便進行分餾和避免堵塞塔盤。因此由塔底抽出的油漿經(jīng)冷卻后返回人字形擋板的上方與由塔底上來的油氣逆流接觸，一方面使油氣冷卻至飽和狀態(tài)，另一方面也洗下油氣夾帶的粉塵。三 吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)：從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶解有CC4甚至C2組分。吸收––穩(wěn)定系統(tǒng)的作用就是利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣(≤C2)、液化氣(CC4)和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油。影響催化裂化反應深度的主要因素 一 幾個基本概念轉化率 在催化裂化工藝中，往往要循環(huán)部分生成油、也稱回煉油。在工業(yè)上采用回煉操作是為了獲得較高的輕質油產率。因此，轉化率又有單程轉化率和總轉化率之別?？账俸头磻獣r間 每小時進入反應器的原料量與反應器內催化劑藏量之比稱為空速?？账俚膯挝粸闀r1，空速越高，表明催化劑與油接觸時間越短，裝置處理能力越大。在考察催化裂化反應時，人們常用空速的倒數(shù)來相對地表示反應時間的長短。劑油比 催化劑循環(huán)量與總進料量之比稱為劑油比，用C/O表示：在同一條件下，劑油比大，表明原料油能與更多的催化劑接觸。二 影響催化裂化反應深度的主要因素影響催化裂化反應轉化率的主要因素有：原料性質、反應溫度、反應壓力、反應時間。原料油的性質 原料油性質主要是其化學組成。原料油組成中以環(huán)烷烴含量多的原料，裂化反應速度較快，氣體、汽油產率比較高，焦炭產率比較低，選擇性比較好。對富含芳烴的原料，則裂化反應進行緩慢，選擇性較差。另外，原料油的殘?zhí)恐岛椭亟饘俸扛?，會使焦炭和氣體產率增加。反應溫度 反應溫度對反應速度、產品分布和產品質量都有很大影響。在生產中溫度是調節(jié)反應速度和轉化率的主要因素，不同產品方案，選擇不同的反應溫度來實現(xiàn)，對多產柴油方案，采用較低的反應溫度(450℃～470℃)，在低轉化率高回煉比下操作。對多產汽油方案，反應溫度較高(500℃～530℃)； 采用高轉化率低回煉比。反應壓力 提高反應壓力的實質就是提高油氣反應物的濃度，或確切地說，油氣的分壓提高，有利于反應速度加快。提高反應壓力有利于縮合反應，焦炭產率明顯增高，氣體中烯烴相對產率下降，汽油產率略有下降，但安定性提高。 ～。空速和反應時間 在提升管反應器中反應時間就是油氣在提升管中的停留時間。圖35表示提升管催化裂化的反應時間與轉化率的關系。由圖可見，反應開始階段，反應速度最快，1秒后轉化率的增加逐漸趨于緩和。反應時間延長，會引起汽油的二次分解，同時因為分子篩催化劑具有較高的氫轉移活性，而使丙烯、丁烯產率降低。提升管反應器內進料的反應時間要根據(jù)原料油的性質，產品的要求來定，一般約為1秒～4秒。重油催化裂化重油催化裂化（residue fluid catalytIC cracking，即RFCC）工藝的產品是市場極需的高辛烷值汽油餾分，輕柴油餾分和石油化學工業(yè)需要的氣體原料。由于該工藝采用了分子篩催化劑、提升管反應器和鈍化劑等，使產品分布接近一般流化催化裂化工藝。但是重油原料中一般有30%～50%的廉價減壓渣油，因此，重油流化催化裂化工藝的經(jīng)濟性明顯優(yōu)于一般流化催化工藝，是近年來得到迅速發(fā)展的重油加工技術。一 重油催化裂化的原料 所謂重油是指常壓渣油、減壓渣油的脫瀝青油以及減壓渣油、加氫脫金屬或脫硫渣油所組成的混合油。典型的重油是餾程大于350℃的常壓渣油或加氫脫硫常壓渣油。與減壓餾分相比，重油催化裂化原料油存在如下特點：① 粘度大，沸點高；② 多環(huán)芳香性物質含量高；③ 重金屬含量高；④ 含硫、氮化合物較多。因此，用重油為原料進行催化裂化時會出現(xiàn)焦炭產率高，催化劑重金屬污染嚴重以及產物硫、氮含量較高等問題。二 重油催化裂化的操作條件為了盡量降低焦炭產率，重油催化裂化在操作條件上采取如下措施：改善原料油的霧化和汽化 由于渣油在催化裂化過程中呈氣液相混合狀態(tài)，當液相渣油與熱催化劑接觸時，被催化劑吸附并進入顆粒內部的微孔，進而裂化成焦炭，會使生焦量上升，催化活性下降。因此可見，為了減少催化劑上的生焦量，必須盡可能地減少液相部分的比例，所以要強化催化裂化前期過程中的霧化和蒸發(fā)過程，提高氣化率，減少液固反應。采用較高的反應溫度和較短的反應時間 當反應溫度提高時，原料的裂化反應加快較多，而生焦反應則加快較少。與此同時，當溫度提高時，會促使熱裂化反應的加劇，從而使重油催化裂化氣體中CC2增加，CC4減少。所以宜采用較高反應溫度和較短的反應時間。三 重油催化裂化催化劑重油催化裂化要求其催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，并且有較強的抗重金屬污染的能力。所以，目前主要采用Y型沸石分子篩和超穩(wěn)Y型沸石分子篩催化劑。四 重油催化裂化工藝重油催化裂化工藝與一般催化裂化工藝的異同點 兩工藝既有相同的部分，亦有不同之處，完全是由于原料不同造成的。不同之處主要表現(xiàn)在，重油催化裂化在進料方式、再生系統(tǒng)型式、催化劑選用和SOX排放量的控制方面均不同于一般的催化裂化工藝；在取走過剩熱量的設施，產品處理、污水處理和金屬鈍化等方面，則是一般催化裂化工藝所沒有的。但在催化劑的流化，輸送和回收方面，在兩器壓力平衡的計算方面，兩者完全相同。在分餾系統(tǒng)的流程和設備方面，在反應機理、再生機理、熱平衡的計算方法和反應—再生系統(tǒng)的設備上兩者基本相同。重油催化裂化工藝 重油催化裂化工藝主要由HOC（heavy oil cracking）工藝、RCC(reduced crude oil conversion，常壓渣油轉化)工藝、Stone amp。Webster工藝和 ART(asphalt resid treating 瀝青渣油處理)工藝等，其中最典型的工藝為Stone amp。Webster 流化催化裂化工藝。從加熱爐或換熱器出來的原料經(jīng)大量的蒸汽和噴嘴霧化后，進入輸送管，與從再生器來的熱再生催化劑混合，然后一道進入提升管反應器的催化劑床層進行反應，由此生成的氣相產物經(jīng)旋風分離器脫除其中的催化劑后進入分餾系統(tǒng)，分成干氣（C1~C2）、液化氣（C3~C4）、汽油、輕柴油（國外稱輕瓦斯油）、重柴油（國外稱重瓦斯油）和澄清油等。所生成的多碳粘稠產物附于催化劑上，隨催化劑向下經(jīng)汽提段，逐漸變成焦炭；附有焦炭的催化劑離開汽提段后，進入再生器再生。再生采用兩個互相**的再生器進行兩段再生。前一再生器控制在高的CO/CO2比下操作，焦炭中的絕大部分氫和一部分碳在此被燒掉，從而為后一再生器在無水存在的情況和高溫下操作而不致使催化劑嚴重減活創(chuàng)造條件。后一再生器可在有利于完全再生的強化條件（溫度達750℃）下操作。兩個再生器的煙氣分別通過各自的旋風分離器排出。該工藝是熱平衡式的，所以，不需要象其他工藝那樣有取熱設施。采用該工藝的工業(yè)裝置在我國鎮(zhèn)海煉油廠、武漢煉油廠、廣州煉油廠、長嶺煉油廠、南京煉油廠都已相繼投產。催化重整催化重整是最重要的煉油過程之一。―重整‖是指烴類分子重新排列成新的分子結構，而不改變分子大小的加工過程。重整過程是在催化劑存在之下進行的。采用鉑催化劑的重整過程稱鉑重整，采用鉑錸催化劑的稱為鉑錸重整，而采用多金屬催化劑的重整過程稱為多金屬重整。催化重整是石油加工過程中重要的二次加工方法，其目的是用以生產高辛烷值汽油或化工原料190。––芳香烴，同時副產大量氫氣可作為加氫工藝的氫氣來源。下面介紹催化重整的工藝要求和工業(yè)裝置。一、催化重整(catalytic reformation)的化學反映重整催化劑通常含有千分之幾的貴金屬鉑，它或者單獨的或者與其它金屬（Re、Ir或Sn）共同擔載在多孔的酸性氧化鋁（一般引入氯元素）上。重整催化劑是一種雙功能催化劑。金屬催化烷烴脫氫為烯烴，環(huán)烷烴脫氫為芳香烴，催化異構烯烴的加氫，對于加氫異構化和異構化反應也有貢獻。酸性載體催化烯烴的異構化，環(huán)化和裂化。在雙金屬重整過程中加入金屬錸作為助催化劑，以減少氫解副反應和金屬在高溫含氫環(huán)境下聚集燒結。雙功能之間的相互作用通過烯烴而顯現(xiàn)出來，烯烴是反應網(wǎng)絡中的關鍵中間物。所有的重整過程均采用固定床系列（通常是三個）反應器：第一反應器的主要反應是環(huán)烷脫氫，第二反應器發(fā)生C5環(huán)烷異構化生成環(huán)己烷的同系物和脫氫環(huán)化，第三反應器發(fā)生輕微的加氫裂化和脫氫環(huán)化。典型的工藝條件為：770K～820 K和3000 kPa，氫和烴的摩爾比為10:1至3:1。二、催化重整的原料油催化重整通常以直餾汽油餾分為原料，根據(jù)生產目的不同，對原料油的餾程有一定的要求。為了維持催化劑的活性，對原料油雜質含量有嚴格的限制。一 原料油的沸點范圍重整原料的沸點范圍根據(jù)生產目的來確定。當生產高辛烷值汽油時，一般采用80℃～180℃餾分。生產芳烴時，應根據(jù)生產的目的芳烴產品選擇適宜沸點范圍的原料餾分?！妗嬷g；℃～℃之間；℃～℃之間。沸點小于60℃的烴類分子中的碳原子數(shù)重整原料對雜質含量有極嚴格的要求,這是從保護催化劑的活性所考慮的。原料中少量重金屬(砷、鉛、銅等)都會引起催化劑永久中毒，尤其是砷與鉑可形成合金，使催化劑喪失活性。原料油中的含硫、含氮化合物和水分在重整條件下，分別生成硫化氫和氨，它們含量過高，會降低催化劑的性能。因此，為保證重整催化劑長期使用，對原料油中各種雜質的含量必須嚴格控制。三、工藝流程一套完整的重整工業(yè)裝置大都包括原料油預處理、重整反應、產品后加氫和穩(wěn)定處理幾個部分。生產芳烴為目的的重整裝置還包括芳烴抽提和芳烴分離部分。一 重整原料油的預處理包括原料的預分餾，預脫砷和預加氫幾個部分。１、預分餾 預分餾的目的是根據(jù)目的產品要求對原料進行精餾切取適宜的餾分。例如，生產芳烴時，切除３、預加氫 預加氫的目的是脫除原料油中的雜質。其原理是在催化劑和氫的作用下，使原料油中的硫、氮和氧等雜質分解，分別生成H2S、NH3和H2O被除去。烯烴加氫飽和，砷、鉛等重金屬化合在預加氫條件下進行分解，并被催化劑吸附除去。預加氫所用催化劑是鉬酸鎳。４、重整原料的脫水及脫硫 加氫過程得到的生成油中尚溶解有H2S、NH3和H2O等，為了保護重整催化劑，必須除去這些雜質。脫除的方法有汽提法和蒸餾脫水法。以蒸餾脫水法較為常用。二 重整反應部分工藝流程經(jīng)預處理后的精制油，由泵抽出與循環(huán)氫混合，然后進入換熱器與反應產物換熱，再經(jīng)加熱爐加熱后進入反應器。由于重整反應是吸熱反應以及反應器又近似于絕熱操作，物料經(jīng)過反應以后溫度降低，為了維持足夠高的溫度條件(通常是500℃左右)，重整反應部分一般設置3～4個反應器串聯(lián)操作，每個反應器之前都設有加熱爐，給反應系統(tǒng)補充熱量，從而避免溫降過大。最后一個反應器出來的物料，部分與原料換熱，部分作為穩(wěn)定塔底重沸器的熱源，然后再經(jīng)冷卻后進入油氣分離器。從油氣分離器頂分出的氣體含有大量氫氣[85%(體)～95%(體)]，經(jīng)循環(huán)氫壓縮機升壓后，大部分作為循環(huán)氫與重整原料混合后重新進入反應器，其余部分去預加氫部分。上述流程采用一段混氫操作，即全部循環(huán)氫與原料油一次混合進入反應系統(tǒng)，有的裝置采用兩段混氫操作，即將循環(huán)氫分為兩部分，一部分直接與重整進料混合，另一部分從第二反應器出口加入進第三反應器，這種操作可減小反應系統(tǒng)壓降，有利于重整反應，并可降低動力消耗。油氣分離器底分出的液體與穩(wěn)定塔底液體換熱后進入穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔的作用是從塔頂脫除溶于重整產物中的少量氣體烴和戊烷。以生產高辛烷值汽油為目的時，重整汽油從穩(wěn)定塔底抽出經(jīng)冷卻后送出裝置。以生產芳烴為目的時，反應部分的流程稍有不同，即在穩(wěn)定塔之前增加一個后加氫反應器，先進行后加氫再去穩(wěn)定塔。這是由于加氫裂化反應使重整產物中含有少量烯烴，會使芳烴產品的純度降低。因此，將最后一臺重整反應器出口的生成油和氫氣經(jīng)換熱進入后加氫反應器，通過加氫使烯烴飽和。后加氫催化劑為鉬酸鈷或鉬酸鎳，反應溫度為330℃左右。（5）加氫精制和加氫裂化一、加氫精制加氫精制主要用于油品精制，其目的是除掉油品中的硫、氮、氧雜原子及金屬雜質，改善油品的使用性能。由于重整工藝的發(fā)展，可提供大量的副產氫氣，為發(fā)展加氫精制工藝創(chuàng)造了有利條件，因此加氫精制已成為煉油廠中廣泛采用的加工過程，也正在取代其它類型的油品精制方法。一 加氫精制的主要反應加氫精制的主要反應有：加氫脫硫反應 在加氫精制條件下，石油餾分中的含硫化合物進行氫解，轉化成相應的烴和H2S，從而將硫雜原子脫掉：RSH + H2 190。174。 RH + H2S２、加氫脫氮反應 例如：RNH2 + H2 190。174。RH + NH3 ３、加氫脫氧反應 石油和石油餾分中含氧化合物很少，可以遇到的含氧化合物主要是環(huán)烷酸和酚類。４、重質油加氫脫金屬反應 金屬有機化合物大部分存在于重質石油餾分中，特別是渣油中。在加氫精制過程中，金屬有機化合物發(fā)生氫解反應，脫掉的金屬會沉積在催化劑表面上引起催化劑失活，所以加氫精制催化劑要周期性地進行更換。５、在各類烴中，環(huán)烷烴和烷烴很少發(fā)生反應，而大部分的烯烴與氫反應生成烷烴。在加氫精制中，加氫脫硫比加氫脫氮反應容易進行，在幾種雜原子化合物中含氮化合物的加氫反應最難進行。例如，焦化柴油加氫精制時，當脫硫率達到90%的條件下，脫氮率僅為40%。加氫精制產品的特點：質量好，包括安定性好，無腐蝕性，以及液體收率高等，這些都是由加氫精制反應本身所決定的。二 加氫精制工藝裝置加氫精制的工藝流程因原料而異，但