【正文】 霧化蒸汽還可以避免噴嘴的堵塞。良好的霧化可以使油和催化劑混合均勻。 提升管各點的蒸汽噴入量 為了減少催化劑的磨損，降低水蒸汽對催化劑的老化，在滿足必須的工藝要求的前提下，應(yīng)盡量減少吹氣點和蒸汽的吹入量。劑油比大時，單位催化劑上沉積碳量就比較少，焦碳產(chǎn)率下降，催化劑活性下降程度相應(yīng)要小些，而且劑油比大時原料與催化劑可接觸機(jī)會更充分。 生產(chǎn)實踐中常用催化劑循環(huán)量調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，其實質(zhì)是通過改變劑油比調(diào)節(jié)焦碳產(chǎn)率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)裝置熱平衡的目的。故對汽油方案而言，從汽油的收率和質(zhì)量來看，采用高溫短接觸時間是有利的，反映時間一般是 1～ 3秒，本次設(shè)計選定為 2秒。 汽油方案反映現(xiàn)在的趨勢是把反應(yīng)溫度提高到 500～ 540℃ 范圍內(nèi)。 反應(yīng)時間個劑油比 對分子篩催化劑焦碳產(chǎn)率和溫度、劑油比以及催化劑在反應(yīng)區(qū)的停留時間有如下關(guān)系 : 焦碳產(chǎn)率 ∝ Tc(1+回?zé)挶?)（ C/O）（ tc） 其中， Tc—— 產(chǎn)率的溫度因數(shù)， Tc—— 反應(yīng)時間，近似認(rèn)為催化劑的停留時間和油氣的反應(yīng)時間相等。 大慶常壓渣油催化裂化原料預(yù)熱溫度一般在 170～ 350℃ 左右。渣油的特點除其殘?zhí)己椭亟饘俸枯^高外，其粘度較大、受溫度影響較大，升高溫度粘度降低、易于霧化，可充分發(fā)揮分子篩的活性，降低生焦率。本次設(shè)計 CO2/C0為 100:1。因此采用 CO助燃劑的兩段完 全再生。這種現(xiàn)象說明 CO2/C0隨顆 11 粒直徑的增加而增加，隨擴(kuò)散系數(shù)的增加而減少。 對同一種催化劑并在同一燃燒溫度時，顆粒大的具有較大的 CO2/C0之比。 采用兩段完全再生實際上是一種能控制 CO燃燒的過程， 防止二次燃燒。 CO2/CO 在催化劑再生過程中，要生成大量的 CO，一般 CO2/C0為 100:1，采用分子篩催化劑使焦碳率降低，高溫再生促使 CO2/C0降低，因而使再生器提供的熱量減少，這就需要提高原料預(yù)熱溫度并向再生器噴燃燒油。再決定再生器壓力時，既要有利于催化劑再生，又要有利于能量回收。 提高再生器壓力，反應(yīng)器壓力也要相應(yīng)提高，兩者的優(yōu)缺點見前頁反應(yīng)壓力的介紹。本次設(shè)計采用兩段再生，第一段再生溫度為700℃ ，第二段再生溫度為 710℃ 。為此，再生溫度我們要采用高溫，但也不能太高，因為再生溫度太高的話會加速催化劑失活 ，設(shè)備老化嚴(yán)重。同時，由于使用 CO助燃劑，在溫度低于 700℃ 是會降低助燃劑功能，并且燃燒速度公式 k=A回?zé)挶仍黾?，再生溫度下降，原料油預(yù)熱溫度升高，再生溫度升高。如果燒焦熱量過剩而又沒有采取其他措施及時調(diào)整，則再生溫度上升，煙氣離開再生器，帶走的熱量增加，在新的較高的再生溫度下達(dá)到新的熱平衡，此時容易發(fā)生二次燃燒和再生器超溫等事故。如果燒焦的熱量滿足不了反應(yīng)的需要，而又沒有采取其他措施及時調(diào)整，再生溫度將下降，再生煙氣帶走的熱量減少，在較低的再生溫度下達(dá)到新的熱平衡。 綜合考慮各種因素，以及參考國內(nèi)外同類裝置的操作條件，本次設(shè)計 裝置反應(yīng)溫度確定為 510℃ 。可見，提高反應(yīng)溫度，產(chǎn)品分布趨于合理，焦碳產(chǎn)率、氣體產(chǎn)率下降。催化裂化是平行 —順序反應(yīng)。有關(guān)資料表明，當(dāng)溫度由 460℃ 升到 500℃ 時，若活化能為 20200kcal/kg，則轉(zhuǎn)化率將增加一倍以上。 溫度和反映速度常數(shù)的關(guān)系是：提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速度常數(shù)增大，反應(yīng)速度增大。壓力提高后焦碳產(chǎn)率增加，為了降低焦碳產(chǎn)率，則可以采用增加蒸汽量的方法降低油氣分壓。再生器壓力采用（ MPa）（絕），且同軸式催化裂化反 — 再系統(tǒng)壓差在 — 。雖然壓力對反應(yīng)的影響較大，但在操作中，壓力一般是固定不變的，同時催化裂化裝置的操作壓力主要不是反應(yīng)系統(tǒng)決定的。降低壓力還可以避免再生器床層線速過低，保持良好的再生效果和避免局部過熱的出現(xiàn)。 CO助燃劑是通過小型加料線假如熱催化劑罐。煙氣輪機(jī)組再帶動反 — 再系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成了同軸式四機(jī)組能量揮手系統(tǒng)。再生器燒焦需要的空氣由主風(fēng)機(jī)供給。進(jìn)行高溫完全再生，使再生劑含碳量降到 %以下，經(jīng)二再再生的催化劑由再生斜管輸送到二再外溢流罐進(jìn)一步脫氣 后，經(jīng)再生單動滑閥流入再生斜管進(jìn)入提升管反應(yīng)器底部，經(jīng)預(yù)提升后與原油混合，重復(fù)上述循環(huán)。溫度控制在710℃ 。在氣體蒸汽氣提下，除去催化劑顆粒間，粒內(nèi)所攜帶的油氣，然后經(jīng)氣提段沿待生立管下流，經(jīng)待生塞閥節(jié)流，再經(jīng)待生 立管套筒進(jìn)入第一再生器的密相床，進(jìn)行燒焦再生，壓力為 (絕 )再 8 生溫度控制在 700℃ ，多余的熱量由外取熱器取走，通過主風(fēng)控制煙氣中的過剩氧量不超過 %，使第一再生器在 CO助燃劑存在的條件下，燒掉焦碳中所有氫和大部分的焦碳。提升管反應(yīng)器溫度控制在 510℃ 左右，反應(yīng)油氣進(jìn)入沉降器后，經(jīng)兩組單級旋風(fēng)分離器進(jìn)一步除去攜帶的催化劑后，從沉降器引入分餾塔，進(jìn)行后續(xù)操作。本裝置處理的原料 — 大慶常壓渣油，由常壓蒸餾裝置或渣油灌區(qū)送入裝置內(nèi)的原料油罐沖罐中，再由原料油泵抽出加壓到油泵原料換熱器加熱到 200℃ 和200℃ 的回?zé)捰突旌希?jīng)過多路并聯(lián)噴嘴從下部均勻進(jìn)入提升管和從再生斜管經(jīng)預(yù)提段處理的再生催化劑充分混合，上升同時發(fā)生裂化反應(yīng)，在提升管頂端經(jīng)耐磨彎頭到達(dá)快速分離器，立即進(jìn)行分離，以防二次反應(yīng)。為了降低再生斜管高度，在布置時應(yīng)盡量使提升管靠近再生器，同時適當(dāng)增大再生斜管與垂直線的夾角。采用外集氣管不僅可以降低高度，而且還便于待生立管進(jìn)入再生器和提升管，從反應(yīng)沉降器頂部進(jìn)入。 c. 強(qiáng)化氣提過程，縮短氣提段，設(shè)計中采用圓環(huán)式擋板。同時由于同軸式催化裂化裝置再生器底部有塞閥等各種部件，輔助燃燒室不宜直接放在框架下面。 表 同軸式和高低并列式催化裂化的對比 項目 并列式 同軸式 鋼材（噸） 設(shè)備 土建 87 合計 投資（萬元） 設(shè)備 土建 合計 占地面積（平方米） 50 28 7 由于把反應(yīng)器和再生器重疊在一起，因此對同軸式催化裂化裝置來說，必須采用各種措施降低裝置總高度，以便于施工 和操作維修。下面列表是煉油實驗廠同軸式和高低并列式催化裂化的對比 ，由表對比可知，各方面的節(jié)省是顯而易見的。 第三種是同軸式。它是為了適應(yīng)分子篩催化劑而設(shè)計的，反應(yīng)器位于上方，位置較高，再生器位于下方，位置較低。反 —— 再系統(tǒng)的裝置主要有三種： 第一種是兩器同高并列式，這種裝置是為無定型催化劑而設(shè)計的，現(xiàn)在使用分子篩催化劑，在設(shè)計時早已不用。雖然柴油質(zhì)量不是很好并且十六烷值偏低，但綜和平衡，采用汽油方案效益還是可以的。各種數(shù)據(jù)如下表： 表 大慶常壓渣油性質(zhì) 實沸點 收率 密度 運動粘度 ＞ 350℃ % （ 80℃ ） 碳?xì)浔? 凝點 殘?zhí)? 100℃ 44℃ 表 大慶常壓渣油產(chǎn)品產(chǎn)率 裂化氣 m% 汽油 m% 輕柴油 m% 焦碳 m% 表 大慶常壓渣油裂化汽油性質(zhì) 馬達(dá)法辛烷值 餾 程 79 t10 52 t50 96 t90 161 密度 ρ20（ g/m3） 表 大慶常壓渣油裂化柴油性質(zhì) 十六烷值 餾 程 34 t10 216 t50 255 t90 319 凝點 密度 ρ20（ g/m3） 表 大慶常壓渣油重油裂化產(chǎn)品氣體組成 H2 C1 C2 C2 C3 iCo4 nCo4 C=4 iCo5 H2S 6 由以上個表可知，對大慶常壓渣油的催化裂化采用汽油方案可行，汽油 +柴油收率可達(dá) 76%以上，而焦碳收率只有 %。 首先，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通發(fā)展，以汽油為首的輕質(zhì)油需求量急劇增加，同時由于石油化工的發(fā)展，就需要有更多、更有效、多產(chǎn)的輕質(zhì)油。由于催化裂化的本能是轉(zhuǎn)化重油為輕油，因此催化裂化工藝仍然是煉油的骨干工藝，克服裝置結(jié)焦問題是開好重油裂化的當(dāng)務(wù)之急，重油裂化多產(chǎn)輕烯烴以及適應(yīng)油品市場變化發(fā)揮其應(yīng)變能力也是催化裂化的一種本能，但為滿足柴油和清潔燃料的需要，尚需其它后加工工藝的配合。脫碳工藝的脫硫，脫金屬率是較低的，采用加氫處理仍不失為具有吸引力的方法。加氫處理劣質(zhì)渣油的優(yōu)點是公認(rèn)的，原料的脫硫率、脫金屬率、脫瀝青率均在 90%左右，能提供優(yōu)質(zhì)的重餾分油作為催化裂化原料，從而使催化裂化取得良好的產(chǎn)品分布和性質(zhì)。由于原油產(chǎn)量的遞增不能滿足輕質(zhì)油品的需求，估計在今后 10年每年進(jìn)口 2020萬噸高硫高瀝青質(zhì)的中東原油將占總量的 4 10%～ 15%。 重油催化裂化面臨的問題 我國原油變重，質(zhì)量變差，渣油量的逐年提高是重油催化裂化面臨的重要問題。為了正確設(shè)計、預(yù)測以及應(yīng)用計算機(jī)優(yōu)化控制，需要有正確模擬催化裂化過程的數(shù)學(xué)模擬。例如，結(jié)合我國國情多產(chǎn)柴油，又如多產(chǎn)丙烯、丁烯等。隨著環(huán)境保護(hù)立法日趨嚴(yán)格，消除污染的問題也日益顯得重要。 (3) 減少環(huán)境污染。降低能耗的主要方向是降低焦碳產(chǎn)率。 (2) 降低能耗。由于對輕質(zhì)油的需求不斷增長以及原油價格的提高，利用催化裂化技術(shù)加工重質(zhì)原料油，例如常壓重油、脫瀝青渣油等可以得到較大的經(jīng)濟(jì)效益。 催化裂化發(fā)展趨勢 從近幾十年的發(fā)展情況來看，在目前和今后一段時間內(nèi)，催化裂 化技術(shù)將會圍繞以下幾個主要方面繼續(xù)發(fā)展： (1) 加工重質(zhì)原料。為了維持反 — 再系統(tǒng)熱平衡，通過在再生器密相段設(shè)置取熱盤管也可以在再生器外設(shè)置外取熱器的方式取走過剩熱量。 (4) 內(nèi)外取熱技術(shù)成熟。 RCC和 RFCC工藝設(shè)計了重油催化裂化逆流和并流混合式兩段再生。盡力加強(qiáng)脫鹽，減少原料中鈉鹽的含量，普遍采用二級或三級脫鹽。 (2) 加強(qiáng)對催化劑抗金屬污染的研究。在重油催化裂化過程中，損失催化劑選擇性，降低催化劑活性，增加焦碳收率，破壞裝置的熱平衡操作和污染環(huán)境等，都在一般流化催化裂化中為數(shù)甚小，甚至沒有。催化劑在兩器間的循環(huán)輸送及催化劑的損耗率都與氣 固流化問題有關(guān)。新 HOC裝置有新 HOC并列式裝置和新 HOC同軸式裝置兩種類型，都是由中國石化總公司開發(fā)的。 我國目前煉制渣油設(shè)備有新 HOC裝置和改進(jìn) Stoneamp。重油催化裂化裝置形式很多，各種形式裝置差別主要在反 —— 再系統(tǒng)，主要有：老 HOC裝置、新 HOC裝置、 RCC裝置、 Stoneamp。采用助燃劑完全再生，輕油收率為%，轉(zhuǎn)化率為 %。從投資、經(jīng)濟(jì)效益等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看，新 HOC 同軸式裝置和同規(guī)模并列式 HOC裝置對比有： （少 %）； （省 %）； （省 44%）。 大慶常壓渣油具有高 H/C（ H/C為 ），金屬含量低，殘?zhí)贾档停?%），密度?。芏葹?），平均分子量大（分子量 563）的特點，是比較理想的重油催化裂化原料，可直接進(jìn)行催化裂化。 我國原油一般較重，常壓渣油占原油的 60%～ 75%，減壓渣油占原油的 40%～50%，因而我國渣油充足，發(fā)展重油催化裂化是提高輕質(zhì)油收率的