【正文】 反應(yīng)器壓力控制在 ～ 。 反應(yīng)壓力 提高反應(yīng)壓力的實(shí)質(zhì)就是提高油氣反應(yīng)物的濃度，或確切地說，油氣的分壓提高，有利于反應(yīng)速度加快。在生產(chǎn)中溫度是調(diào)節(jié)反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率的主要因素，不同產(chǎn)品方案，選擇不同的反應(yīng)溫度來實(shí)現(xiàn)，對(duì)多產(chǎn)柴油方案，采用較低的反應(yīng)溫度 (450℃ ～470℃ )，在低轉(zhuǎn)化率高回?zé)挶认虏僮?。另外，原料油的殘?zhí)恐岛?重金屬 含量高，會(huì)使焦炭和氣體產(chǎn)率增加。原料油組成中以環(huán)烷烴含量多的原料，裂化反應(yīng)速度較快，氣體、汽油產(chǎn)率比較高，焦炭產(chǎn)率比較低，選擇性比較好。 ㈡ 影響催化裂化反應(yīng)深度的主要因素 影響催化裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的主要因素有：原料性質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間。 在考察催化裂化反應(yīng)時(shí)，人們常用空速的倒數(shù)來相對(duì)地表示反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。 空速和反應(yīng)時(shí)間 每小時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的原料量與反應(yīng)器內(nèi)催化劑藏量之比稱為空速。在工業(yè)上采用回?zé)挷僮魇菫榱双@得較高的輕質(zhì)油產(chǎn)率。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 (C C4)和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油。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。 催化裂化分餾塔底部的脫過熱段裝有約十塊人字形擋板。油漿的一部分送反應(yīng)再生系統(tǒng)回?zé)挘硪徊糠纸?jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔。再生系統(tǒng)來的高溫油氣進(jìn)入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫熱后進(jìn)入分餾段，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進(jìn)行分離，得到部分產(chǎn)品和半成品。對(duì)于操作壓力較高的裝置，常設(shè)有煙氣能量回收系統(tǒng)，利用再生煙氣的熱能和壓力作功，驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)以節(jié)約電能。 燒焦產(chǎn)生的再生煙氣，經(jīng)再生器稀相段進(jìn)入旋風(fēng)分離器，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經(jīng)集氣室和雙動(dòng)滑閥排入煙囪 。再生器維持 ~ (表 )的頂部壓力，床層線速約 米 /秒 ~ 米 /秒。 積有焦炭的待生催化劑由沉降器進(jìn)入其下面的汽提段，用過熱蒸氣進(jìn)行汽提以脫除吸附在催化劑表面上 的少量油氣。再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。選用適宜的催化劑對(duì)于催化裂化過程的產(chǎn)品產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益具有重大影響。 催化裂化裝置的工藝流程 催化裂化技術(shù)的發(fā)展密切依賴于催化劑的發(fā)展。這是因?yàn)榈揭欢ǚ磻?yīng)深度后，汽油分解成氣體的反應(yīng)速度超過汽油的生成速度，即二次反應(yīng)速度超過了一次反應(yīng)速度。如圖 33 所示，隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率提高，氣體和焦炭產(chǎn)率一直增加。反應(yīng)可同時(shí)向幾個(gè)方向進(jìn)行，中間產(chǎn)物又可繼續(xù)反應(yīng)，這種反應(yīng)屬于平行 順序反應(yīng)。但實(shí)際生產(chǎn)中，這類原料并不多見。而環(huán)烷烴既有一定的吸附能力又具適宜的反應(yīng)速度。實(shí)驗(yàn)證明，碳原子相同的各種烴類，吸附能力的大小順序是： 稠環(huán)芳烴 稠環(huán)、多環(huán)環(huán)烷烴 烯烴 烷基芳烴 單環(huán)環(huán)烷烴 烷烴 而按烴類的化學(xué)反應(yīng)速度順序排列，大致情況如下：烯烴 大分子單烷側(cè)鏈的單環(huán)芳烴 異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴 小分子單烷側(cè)鏈的單環(huán)芳烴 正構(gòu)烷烴 稠環(huán)芳烴 綜合上述兩個(gè)排列順序可知，石油餾分中芳烴雖然吸附性能強(qiáng)，但反應(yīng)能力弱，吸附在催化劑表面上占據(jù)了大部分表面積，阻礙了其它烴類的吸附和反應(yīng)，使整個(gè)石油餾分的反應(yīng)速度變慢。反應(yīng)物首先是從油氣流擴(kuò)散到催化劑孔隙內(nèi)，并且被吸附在催化劑的表面上，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，生成的產(chǎn)物再從催化劑表面上脫附，然后擴(kuò)散到油氣流中，導(dǎo)出反應(yīng)器。催化裂化并不是各族烴類單獨(dú)反應(yīng)的綜合結(jié)果，在反應(yīng)條件下，任何一種烴類的反應(yīng)都將受到同時(shí)存在的其它烴類的影響，并且還需要考慮催化劑存在對(duì)過程的影響。異構(gòu)化、芳構(gòu)化反應(yīng)是催化汽油辛烷值提高的重要原因。 由以上反應(yīng)可見，在烴類的催化裂化反應(yīng)過程中，裂化反應(yīng)的進(jìn)行，使大分子分解為小分子的烴類，這是催化裂化工藝成為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的根本依據(jù)。174。174。174。174。 C8H16 + C8H18 烯烴裂化為較小分子的烯烴。 ㈡ 催化裂化的化學(xué)原理 催化裂化條件下各族烴類的主要反應(yīng)： 烷烴裂化為較小分子的烯烴和烷烴，如： C16H34 190。如在 HZSM5沸石分子篩上烷烴和支鏈烷烴的裂化速度依下列次序遞降：正構(gòu)烷烴 一甲基烷烴 二甲基烷烴沸石分子篩這種對(duì)原料分子大小表現(xiàn)的選擇性，和對(duì)產(chǎn)物分布的影響稱為它們的擇形性。新正碳離子或裂化，或奪得一個(gè)氫負(fù)離子而生成烷烴 分子，或發(fā)生異構(gòu)化、芳構(gòu)化等反應(yīng)。 生成的烯烴比初始的烷烴原料易于變?yōu)檎茧x子，裂化速度也較快。 催化裂化實(shí)質(zhì)上是正碳離子的化學(xué)。采用沸石催化劑后汽油的選擇性大大提高，汽油的辛烷值也較高，同時(shí)氣體和焦炭產(chǎn)率降低。在許多情況下，將稀土元素引入 Y 型沸石中。六十年代又出現(xiàn)了含沸石的催化劑。 催化裂化的化學(xué)原理 ㈠ 催化裂化催化劑 1936 年工業(yè)上首先使用經(jīng)酸處理的蒙脫石催化劑。由以上產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量情況可以看出，催化裂化過程的主要目的是生產(chǎn)汽油。 催化裂化過程具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ⑴ 輕質(zhì)油收率高，可達(dá) 70%~80%； ⑵ 催化裂化汽油的辛烷值高，馬達(dá)法辛烷值可達(dá) 78，汽油的安定性也較好； ⑶ 催化裂化柴油十六烷值較低，常與直餾柴油調(diào)合使用或經(jīng)加氫精制提高十六烷值，以滿足規(guī)格要求； ⑷ 催化裂化氣體， C3 和 C4 氣體占 80%，其中 C3 丙烯又占 70%， C4 中各種丁烯可占 55%，是優(yōu)良的石油化工原料和生產(chǎn)高辛 烷值組分的原料。催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化和改質(zhì)的重要手段之一，已成為當(dāng)今石油煉制的核心工藝之一。所以只靠常減壓蒸餾無法滿足市場(chǎng)對(duì)輕質(zhì)油品在數(shù)量和質(zhì)量上的要求。但是，社會(huì)對(duì)輕質(zhì)油品的需求量卻占石油產(chǎn)品的 90%左右。 石油煉制工藝的目的可概括為： ① 提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品； ② 增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。生焦時(shí)間的長(zhǎng)短取決于原料性質(zhì)以及對(duì)焦炭質(zhì)量的要求。每個(gè)塔的切換周期，包括生焦、除焦及各輔助操作過程所需的全部時(shí)間。焦化生成的焦炭留在焦炭塔內(nèi)，通過水力除焦從塔內(nèi)排出。 進(jìn)入焦炭塔的高溫渣油，需在塔內(nèi)停留足夠時(shí)間，以便充分進(jìn)行反應(yīng)。焦化油氣中相當(dāng)于原料油沸程的部分稱為循環(huán)油，隨原料一起從分餾塔底抽出，打入加熱爐輻射室，加熱到500℃ 左右，通過四通閥從底部進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦化反應(yīng)。 延遲焦化的特點(diǎn)是，原料油在管式加熱爐中被急速加熱，達(dá)到約 500℃ 高溫后迅速進(jìn)入焦炭塔內(nèi)，停留足夠的時(shí)間進(jìn)行深度裂化反應(yīng)， 使得原料的生焦過程不在爐管內(nèi)而延遲到塔內(nèi)進(jìn)行，這樣可避免爐管內(nèi)結(jié)焦，延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，這種焦化方式就叫延遲焦化。 煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化，平爐焦化、接觸焦化、延遲焦化、流化焦化等。通過 裂解反應(yīng)，使渣油的一部分轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品，由于縮合反應(yīng)，使渣油的另一部分轉(zhuǎn)化為焦炭。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其它過程所無法代替的，焦化在煉油工業(yè)中一直占居著重要地位。 目前，國(guó)內(nèi)減粘裂化裝置的主要任務(wù)是降低燃料油粘度，即不是以生產(chǎn)輕質(zhì)油品為主要目的，所以對(duì)反應(yīng)深度要求不高，適宜采用塔式減粘工藝。加熱爐后串聯(lián)反應(yīng)塔，則為塔式減粘；不串反應(yīng)塔，則為爐管式減粘。從分餾塔分出氣體、汽油、柴油、蠟油及減粘渣油。 裂化反應(yīng)后的混合物送入分餾塔。在減粘反應(yīng)條件下，原料油中的瀝青質(zhì)基本上沒有變化，非瀝青 質(zhì)類首先裂化，轉(zhuǎn)變成低沸點(diǎn)的輕質(zhì)烴。減粘裂化反應(yīng)在 450℃ ~490℃ ， 4MPa~5 MPa 的條件下進(jìn)行。 減粘裂化只是處理渣油的一種方法，特別適用于原油淺度加工和大量需要燃料油的情況。–– 焦炭的先驅(qū) 物的生成。低分子芳烴，例如苯、甲苯對(duì)熱極為穩(wěn)定，溫度超過 550℃ 時(shí)，苯開始發(fā)生縮合反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為聯(lián)苯、氣體和焦炭，當(dāng)溫度達(dá)到 800℃ 以上時(shí)，苯裂解生成焦炭為主要反應(yīng)方向。 ㈢ 芳烴 芳烴是對(duì)熱非常穩(wěn)定的組分。 環(huán)烷烴在高溫下發(fā)生脫氫反應(yīng) 生成芳烴，如 : 雙環(huán)的環(huán)烷烴在高溫下脫氫可生成四氫萘。正構(gòu)烷烴裂解時(shí)，容易生成甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等低分子烴。 溫度和壓力條件對(duì)烷烴的分解反應(yīng)有 重大影響，當(dāng)溫度在 500℃ 以下，壓力很高時(shí)，烷烴斷裂的位置一般發(fā)生在碳鏈 CC的中央，這時(shí)氣體產(chǎn)率低，反應(yīng)溫度在 500℃ 以上，而壓力較低時(shí)，斷鏈位置移到碳鏈的一端。反應(yīng)式為： CnH2n+2 ––––– CmH2m + CqH2q+2 ( n = m + q ) 以十六烷為例： C16H34 ––––––C7H14 + C9H20 生成的小分子烴還可進(jìn)一步反應(yīng)，生成更小的烷烴和烯烴，甚至生成低分子氣態(tài)烴。 ㈠ 烷烴 烷烴在高溫下主要發(fā)生裂解反應(yīng)。利用這一原理，熱加工過程除了可以從重質(zhì)原料得到一部分輕質(zhì)油品外，也可以用來改善油品的某些使用性能。不過隨著重油輕質(zhì)化工藝的不斷發(fā)展，熱裂化工藝又有了新的發(fā)展，國(guó)外已經(jīng)采用高溫短接觸時(shí)間的固體流化床裂化技術(shù)，處理高金屬、高殘?zhí)康牧淤|(zhì)渣油原料。焦化 是以減壓渣油為原料生產(chǎn)汽油、柴油等中間餾分和生產(chǎn) 石油焦 。 熱裂化是以石油重餾分或重、殘油為原料生產(chǎn)汽油和柴油的過程。 原油的熱加工過程 在煉油工業(yè)中，熱加工是指主要靠熱的作用，將重質(zhì)原料油轉(zhuǎn)化成氣體、輕質(zhì)油、 燃料油 或 焦炭 的一類工藝過程。 ⑵ 常壓塔設(shè) 2～ 3 個(gè)側(cè)線，產(chǎn)品作裂解原料，分離精確度要求低，塔板數(shù)可減少，不設(shè)汽提塔。 化工型 它的特點(diǎn)是： ⑴ 化工型流程是三類流程中最簡(jiǎn)單的。 ⑷ 減壓蒸餾系統(tǒng)一般采用在減壓爐管和減壓塔底注入水蒸汽的操作工藝。 ⑵ 減壓系統(tǒng)流程較燃料型復(fù)雜，減壓塔要出各種潤(rùn)滑油原料組分，故一般設(shè) 4～ 5 個(gè)側(cè)線，而且要有側(cè)線汽提塔以滿足對(duì)潤(rùn)滑油原料餾分的閃點(diǎn)要求，并改善各餾分的餾程范圍。塔底減壓渣油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置作為下道工序如焦化、溶劑脫 瀝青 等的進(jìn)料。用熱油泵從常壓塔底部抽出送到減壓爐加熱，溫度達(dá)到 390℃ ～400℃ 進(jìn)入減壓精餾塔，減壓塔頂一般不出產(chǎn)品，直接與抽真空設(shè)備連接。經(jīng)這樣預(yù)處理后的原油再經(jīng)換熱到 210℃ ～ 250℃ 進(jìn)入初餾塔，塔頂出輕汽油餾分，塔底為拔頭原油，拔頭原油經(jīng)換熱進(jìn)常壓加熱爐至 360℃ ～ 370℃ ，形成的氣液混合物進(jìn)入常壓塔，塔頂出汽油餾分，經(jīng)冷凝冷卻至 40℃ 左右，一部分作塔頂回流，一部分作汽油餾分。與傳統(tǒng)濕式減壓精餾相比，它的主要特點(diǎn)有：填料壓降小，塔內(nèi)真空度