一、裝置簡介
催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)是(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)油輕質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)化(hua)的(de)(de)核心工藝之一，是(shi)(shi)(shi)提高原油加工深度、增(zeng)加輕質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)油收(shou)率的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)手(shou)段，在汽油和柴油等輕質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)產(chan)(chan)品的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)占有很重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)的(de)(de)地位。催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)是(shi)(shi)(shi)煉廠獲取經濟(ji)效益的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)手(shou)段。催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)是(shi)(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)油在酸性催化(hua)劑(ji)的(de)(de)作用下發生(sheng)裂(lie)(lie)解(jie)，生(sheng)成輕質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)油、氣體和焦(jiao)炭(tan)的(de)(de)過程(cheng)。催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)反(fan)應(ying)包括分(fen)(fen)(fen)解(jie)和縮(suo)合(he)(he)兩個過程(cheng)，分(fen)(fen)(fen)解(jie)等反(fan)應(ying)生(sheng)成氣體、汽油等小分(fen)(fen)(fen)子產(chan)(chan)物，縮(suo)合(he)(he)反(fan)應(ying)生(sheng)成焦(jiao)炭(tan)。
一(yi)(yi)般原油經過常(chang)減(jian)壓蒸餾后可得到的(de)汽(qi)(qi)油、煤油及柴油等(deng)輕質油品僅有(you)10％～40％，其余(yu)的(de)是重(zhong)質餾分油和(he)殘渣油。如果想得到更多輕質油品，就必須對重(zhong)質餾分和(he)殘渣油進行二(er)次(ci)加工(gong)(gong)。催化(hua)裂化(hua)是最常(chang)用的(de)生產(chan)汽(qi)(qi)油、柴油生產(chan)工(gong)(gong)序，汽(qi)(qi)油柴油主要(yao)是通過該工(gong)(gong)藝生產(chan)出(chu)來。這(zhe)也(ye)是一(yi)(yi)般石油煉(lian)化(hua)企業最重(zhong)要(yao)的(de)生產(chan)環節。
二、典型催化(hua)裂化(hua)裝置的工藝及特點(dian)
原(yuan)料(liao)：渣油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)70％左右，催化裂化一般是以(yi)減壓餾分油(you)(you)(you)和焦化蠟油(you)(you)(you)為原(yuan)料(liao)，但是隨著原(yuan)油(you)(you)(you)日益加重(zhong)以(yi)及對輕質油(you)(you)(you)需求越來越高，大(da)部分石煉化企業開始在原(yuan)料(liao)中摻加減壓渣油(you)(you)(you)，甚(shen)至直接以(yi)常壓渣油(you)(you)(you)作為原(yuan)料(liao)進行煉制。
產品：汽(qi)油、柴(chai)油、油漿(jiang)（重(zhong)質餾分(fen)油）、液體丙(bing)烯、液化(hua)氣；各自占比：汽(qi)油占42％，柴(chai)油占21.5％，丙(bing)烯占5.8％，液化(hua)氣占8％，油漿(jiang)占12％。
催化(hua)裂化(hua)是在有催化(hua)劑存在的(de)條件下，將重質油(you)(you)（例如渣油(you)(you)）加工成輕質油(you)(you)（汽油(you)(you)、煤油(you)(you)、柴油(you)(you)）的(de)主要工藝(yi)，是煉油(you)(you)過(guo)程(cheng)主要的(de)二次加工手段，屬于化(hua)學(xue)加工過(guo)程(cheng)。工藝(yi)過(guo)程(cheng)：
①. 常渣和臘(la)油經過原料油緩沖罐(guan)進入(ru)提(ti)升管、沉降器(qi)、再(zai)生器(qi)形成(cheng)油氣(qi)，進入(ru)分餾塔。
②. 一部分油(you)氣進(jin)人粗汽(qi)油(you)塔(ta)(ta)(ta)、吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)、空(kong)壓(ya)機進(jin)人凝縮油(you)罐，經過再(zai)吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)、穩(wen)定塔(ta)(ta)(ta)，最(zui)后進(jin)行汽(qi)油(you)精制，生產出汽(qi)油(you)。
③. 一(yi)部分(fen)油(you)(you)氣(qi)經(jing)過分(fen)餾(liu)塔(ta)進(jin)入(ru)柴(chai)油(you)(you)汽提塔(ta)，然后(hou)進(jin)行柴(chai)油(you)(you)精制，生產出柴(chai)油(you)(you)。
④. 一部分油(you)氣經過分餾(liu)塔進入油(you)漿循環，最后生產出油(you)漿。
⑤. 一部分油氣(qi)經(jing)(jing)分餾塔(ta)(ta)進入液(ye)態烴(jing)(jing)緩沖罐(guan)(guan)(guan)，經(jing)(jing)過脫(tuo)硫(liu)吸附罐(guan)(guan)(guan)、砂濾(lv)塔(ta)(ta)、水洗(xi)罐(guan)(guan)(guan)、脫(tuo)硫(liu)醇抽提(ti)(ti)塔(ta)(ta)、預(yu)堿洗(xi)罐(guan)(guan)(guan)、胺液(ye)回收器(qi)、脫(tuo)硫(liu)抽提(ti)(ti)塔(ta)(ta)、緩沖塔(ta)(ta)，最后(hou)進入液(ye)態烴(jing)(jing)罐(guan)(guan)(guan)，形成液(ye)化(hua)氣(qi)。
⑥. 一部分(fen)油(you)氣經過液(ye)態烴緩沖罐進(jin)入脫丙(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)、回流(liu)塔(ta)、脫乙(yi)烷(wan)塔(ta)、精丙(bing)(bing)稀(xi)塔(ta)、回流(liu)罐，最后進(jin)入丙(bing)(bing)稀(xi)區(qu)球罐，形(xing)成液(ye)體丙(bing)(bing)稀(xi)。液(ye)體丙(bing)(bing)稀(xi)再經過聚丙(bing)(bing)稀(xi)車間的(de)進(jin)一步(bu)加工生產出(chu)聚丙(bing)(bing)稀(xi)。
催化裂(lie)化裝置大致可(ke)以分(fen)為四(si)個加工單元，即反應再生(sheng)系統、分(fen)餾系統、吸收穩定(ding)系統和能量(liang)回收系統。
1. 反應再(zai)生系統
反(fan)應(ying)再(zai)(zai)生系統包括原(yuan)料油(you)(you)的(de)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)和催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)再(zai)(zai)生兩個工藝過程。典型的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)的(de)反(fan)應(ying)再(zai)(zai)生系統工藝流程如圖2.3所示。經換熱升溫(wen)后(hou)的(de)新鮮(xian)原(yuan)料油(you)(you)與(yu)回煉(lian)油(you)(you)混(hun)合，經加(jia)熱爐(lu)加(jia)熱后(hou)送至(zhi)(zhi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)提(ti)(ti)升管反(fan)應(ying)器(qi)下(xia)部噴(pen)嘴(zui)，原(yuan)料油(you)(you)蒸氣(qi)(qi)霧化(hua)(hua)(hua)后(hou)噴(pen)入提(ti)(ti)升管內，與(yu)來(lai)自再(zai)(zai)生器(qi)的(de)高溫(wen)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑接觸，隨即氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)并發(fa)生反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)生成的(de)氣(qi)(qi)體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)、柴油(you)(you)等組成的(de)反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)被送至(zhi)(zhi)旋(xuan)風(feng)分離(li)器(qi)。經旋(xuan)風(feng)分離(li)器(qi)分離(li)出夾帶的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑后(hou)送入分餾塔進行(xing)分餾。
經(jing)(jing)汽提后的(de)(de)待(dai)生(sheng)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)通(tong)過(guo)待(dai)生(sheng)斜(xie)管進入再(zai)生(sheng)器，用(yong)空(kong)氣燒(shao)(shao)焦，燒(shao)(shao)去催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)上(shang)因反(fan)應(ying)而生(sheng)成的(de)(de)積炭(tan)，使(shi)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)活性得以(yi)恢復。再(zai)生(sheng)后的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)落入淹流管，經(jing)(jing)再(zai)生(sheng)斜(xie)管送回(hui)反(fan)應(ying)器循環使(shi)用(yong)。在生(sheng)產過(guo)程(cheng)中，催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)會(hui)有損(sun)失(shi)及失(shi)活。為了維(wei)持系(xi)統(tong)內催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)存量和活性，需(xu)要定期(qi)地(di)或經(jing)(jing)常地(di)向系(xi)統(tong)中補充(chong)或置換新(xin)鮮催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)補充(chong)常采用(yong)稀相輸(shu)送的(de)(de)方法，輸(shu)送介質為壓縮空(kong)氣。
2. 分餾系統
典型的催(cui)化裂化分餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由反(fan)應器來(lai)(lai)的(de)反(fan)應油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)從分(fen)餾(liu)(liu)塔下(xia)部(bu)進(jin)入(ru)分(fen)餾(liu)(liu)塔。在底(di)部(bu)的(de)脫過(guo)熱(re)(re)段與油(you)(you)漿換熱(re)(re)，并洗掉油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)中攜帶的(de)少量催(cui)化(hua)劑。反(fan)應油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)在分(fen)餾(liu)(liu)塔內(nei)上升并經過(guo)多次(ci)的(de)傳熱(re)(re)、冷凝(ning)，在分(fen)餾(liu)(liu)段根(gen)據物料的(de)沸(fei)點差，從上至下(xia)分(fen)離(li)出富(fu)氣(qi)(qi)(qi)、粗汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、回(hui)煉油(you)(you)和油(you)(you)漿。塔頂為沸(fei)點最低的(de)富(fu)氣(qi)(qi)(qi)及粗汽油(you)(you)。經換熱(re)(re)冷卻后，進(jin)入(ru)油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)離(li)器。油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)離(li)器頂部(bu)出來(lai)(lai)的(de)催(cui)化(hua)富(fu)氣(qi)(qi)(qi)，經氣(qi)(qi)(qi)體(ti)壓(ya)縮機壓(ya)縮后，進(jin)入(ru)吸收(shou)穩定系統。
側(ce)線抽出的(de)輕柴油(you)、重柴油(you)經汽提塔汽提，再經換熱、冷卻(que)后出裝置。側(ce)線回(hui)煉油(you)與原(yuan)料油(you)混(hun)合返(fan)回(hui)分(fen)餾(liu)塔進行(xing)回(hui)煉。塔底(di)抽出的(de)是油(you)漿(jiang)，一部(bu)分(fen)經換熱、冷卻(que)后出裝置；一部(bu)分(fen)返(fan)回(hui)分(fen)餾(liu)塔脫(tuo)過(guo)(guo)熱段(duan)進行(xing)循(xun)環；另(ling)一部(bu)分(fen)油(you)漿(jiang)則(ze)送至反(fan)應器回(hui)煉。由于分(fen)餾(liu)塔的(de)進料是帶有(you)催化劑(ji)粉塵(chen)的(de)過(guo)(guo)熱油(you)氣，因(yin)此，分(fen)餾(liu)塔底(di)部(bu)設有(you)脫(tuo)過(guo)(guo)熱段(duan)，用經過(guo)(guo)冷卻(que)的(de)油(you)漿(jiang)把(ba)油(you)氣冷卻(que)到飽和(he)狀態，并(bing)洗掉夾帶的(de)催化劑(ji)粉塵(chen)，以便后續分(fen)餾(liu)，并(bing)避(bi)免塔盤堵塞。
3. 吸收穩定系統
典(dian)型(xing)的(de)催化裂化吸收(shou)穩(wen)定系統工藝流程如(ru)圖2.5所示。
從分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)頂油氣分(fen)(fen)離器(qi)出來(lai)的催化富(fu)氣中帶有汽(qi)油組分(fen)(fen)，而粗(cu)汽(qi)油中則溶解有組分(fen)(fen)。吸(xi)(xi)收穩定系統的作用(yong)就(jiu)是利(li)用(yong)吸(xi)(xi)收和(he)精(jing)餾(liu)的方法，將富(fu)氣和(he)粗(cu)汽(qi)油分(fen)(fen)離成(cheng)干氣(≤C2)液化氣（C3、C4）及穩定汽(qi)油。
吸(xi)收穩定系統主(zhu)要由吸(xi)收塔(ta)(ta)、再吸(xi)收塔(ta)(ta)、解吸(xi)塔(ta)(ta)及穩定塔(ta)(ta)組(zu)成。
①. 富氣(qi)(qi)(qi)經氣(qi)(qi)(qi)壓機升(sheng)壓、冷卻并分(fen)(fen)出(chu)(chu)凝縮(suo)油(you)后形成不凝氣(qi)(qi)(qi)，由底部進(jin)(jin)入(ru)(ru)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)。穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)和粗汽(qi)油(you)則(ze)作(zuo)為(wei)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)液由塔(ta)頂進(jin)(jin)入(ru)(ru)。將富氣(qi)(qi)(qi)中的C3、C4（含少(shao)(shao)量C2）等吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)后得到富吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)油(you)。吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)頂部出(chu)(chu)來的貧氣(qi)(qi)(qi)中夾帶有(you)少(shao)(shao)量的穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)，經再(zai)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)用柴油(you)回(hui)收(shou)(shou)其中的汽(qi)油(you)組分(fen)(fen)后成為(wei)干氣(qi)(qi)(qi)。干氣(qi)(qi)(qi)被送出(chu)(chu)裝置進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)(qi)(qi)體脫硫。再(zai)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)底油(you)則(ze)返回(hui)催化分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)。
②. 富吸(xi)收油(you)和(he)凝(ning)縮油(you)均進入解吸(xi)塔(ta)，使其中的氣體解吸(xi)后(hou)，從塔(ta)頂返回凝(ning)縮油(you)沉降罐(guan)。塔(ta)底的未穩定(ding)(ding)汽(qi)油(you)送入穩定(ding)(ding)塔(ta)，通過精餾(liu)作(zuo)用將液(ye)化氣和(he)穩定(ding)(ding)汽(qi)油(you)分(fen)開。
③. 穩(wen)(wen)定塔(ta)頂(ding)產品為(wei)液化氣（液態烴），穩(wen)(wen)定塔(ta)底產品為(wei)穩(wen)(wen)定汽油。液態烴再利用(yong)(yong)精餾的方(fang)法(fa)通(tong)過(guo)氣體分餾裝置將其中的丙烯(xi)、丁烯(xi)分離出來，進行(xing)化工(gong)利用(yong)(yong)。穩(wen)(wen)定塔(ta)實(shi)質上是(shi)一個精餾塔(ta)。
④. 能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統 催化裂化反應產生較多的熱(re)能(neng)，而(er)能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統是(shi)為(wei)這些(xie)熱(re)能(neng)的回收(shou)(shou)而(er)設置(zhi)的。不同(tong)的催化裂化能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統的工藝(yi)流(liu)程(cheng)不盡相同(tong)，主要區別在于煙氣輪機-主風(feng)機組的組成上。圖(tu)(tu)2.6所(suo)示(shi)(shi)為(wei)典型的催化裂化能(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)統的工藝(yi)流(liu)程(cheng)示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)。
由再生器(qi)過來的高(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)，含有(you)微量的催(cui)化劑粉塵，會造(zao)成煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機葉(xie)片(pian)的磨損。煙(yan)汽輪(lun)機首先用于主風機的驅(qu)動，多(duo)余能(neng)量則帶動電動／發(fa)電機發(fa)電。煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)在驅(qu)動煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機做功并回(hui)收了(le)壓力能(neng)后(hou)(hou)，溫(wen)度略(lve)有(you)降(jiang)低，但仍然保(bao)持較高(gao)的溫(wen)度。通常(chang)情況下，煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)還會被(bei)送(song)至(zhi)余熱鍋爐產生中壓蒸氣(qi)(qi)(qi)。最后(hou)(hou)，煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)進一步降(jiang)溫(wen)后(hou)(hou)直(zhi)接排入大氣(qi)(qi)(qi)，或經(jing)脫硫后(hou)(hou)再排入大氣(qi)(qi)(qi)。
三、介質特點(dian)
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置(zhi)反應再生系(xi)統(tong)最典型的(de)(de)介質(zhi)特點是高(gao)(gao)溫(wen)條件，部分介質(zhi)工況含(han)(han)有固(gu)體(ti)顆粒催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑或夾帶固(gu)體(ti)顆粒催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑，同時又伴(ban)隨有硫化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等(deng)腐蝕介質(zhi)的(de)(de)存在。含(han)(han)有固(gu)體(ti)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)管道(dao)(dao)通(tong)(tong)常沖(chong)刷(shua)嚴(yan)重。工程設計中(zhong)通(tong)(tong)常對(dui)高(gao)(gao)溫(wen)煙氣管道(dao)(dao)采用隔熱耐磨襯里。能量回收(shou)系(xi)統(tong)較典型的(de)(de)介質(zhi)特點為(wei)高(gao)(gao)溫(wen)煙氣。除高(gao)(gao)溫(wen)煙氣外，該(gai)系(xi)統(tong)還有預熱鍋爐系(xi)統(tong)中(zhong)的(de)(de)中(zhong)壓蒸汽管道(dao)(dao)、主風(feng)機的(de)(de)大口徑非凈化(hua)(hua)風(feng)管道(dao)(dao)等(deng)。
四、催化裂化裝置的配(pei)管設計
主(zhu)要(yao)是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等(deng)設(she)備的配(pei)管設(she)計(ji)。主(zhu)要(yao)設(she)備如下(xia)。
1. 再生器
再生器(qi)的(de)主要作用是燒去(qu)結焦(jiao)催化劑(ji)上的(de)焦(jiao)炭以恢(hui)復(fu)催化劑(ji)的(de)活性，同時也提供裂化所需的(de)熱(re)量。再生器(qi)由殼(ke)體(ti)、旋風分(fen)離器(qi)、空氣分(fen)布器(qi)、燃燒室和取熱(re)器(qi)組(zu)成。
2. 提升管反應器
①. 直管式： 多用于(yu)高低并列式反再系統，特點是從(cong)沉(chen)降(jiang)器(qi)底部(bu)直(zhi)接(jie)插入，結構簡(jian)單，壓降(jiang)小。
②. 折疊式：多(duo)用于同軸式式反再系統(tong)。
3. 沉降器
沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)器(qi)的作用是使來自提升(sheng)管的反應油氣和催化劑分(fen)(fen)離(li)(li)，油氣經(jing)旋風(feng)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)(fen)出(chu)夾帶催化劑后經(jing)集氣室去分(fen)(fen)餾(liu)系統。由快速分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)出(chu)來的催化劑靠重力在沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)器(qi)中(zhong)向下沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)，落入氣體(ti)段。
4. 主風機
供給(gei)再生器燒焦(jiao)用空氣。
5. 氣(qi)壓機
用(yong)于給分餾(liu)系(xi)統來的富氣升壓(ya)，然后送往吸(xi)收穩定系(xi)統。
6. 增壓(ya)機
供給IV型反應再生裝置密相提升管調節催化劑循環量。
