一、裝(zhuang)置(zhi)簡(jian)介
催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)油(you)(you)(you)(you)輕(qing)(qing)質化(hua)(hua)(hua)的(de)核(he)心工藝(yi)之(zhi)一，是提(ti)高原油(you)(you)(you)(you)加(jia)工深度、增(zeng)加(jia)輕(qing)(qing)質油(you)(you)(you)(you)收(shou)率的(de)重(zhong)要手段(duan)，在汽油(you)(you)(you)(you)和(he)柴油(you)(you)(you)(you)等(deng)輕(qing)(qing)質產(chan)品的(de)生(sheng)產(chan)中占有很重(zhong)要的(de)地位。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是煉廠獲取經濟效益的(de)重(zhong)要手段(duan)。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)是重(zhong)質油(you)(you)(you)(you)在酸(suan)性催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)作用下(xia)發生(sheng)裂(lie)解，生(sheng)成(cheng)(cheng)輕(qing)(qing)質油(you)(you)(you)(you)、氣(qi)體和(he)焦炭的(de)過(guo)程(cheng)。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)包括分解和(he)縮合(he)兩個(ge)過(guo)程(cheng)，分解等(deng)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)(you)等(deng)小分子產(chan)物，縮合(he)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)焦炭。
一般原油(you)(you)(you)經(jing)過常減壓蒸餾后可得到的汽(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)及柴(chai)油(you)(you)(you)等輕(qing)質(zhi)油(you)(you)(you)品僅有(you)10％～40％，其余的是(shi)重(zhong)質(zhi)餾分油(you)(you)(you)和(he)殘(can)渣油(you)(you)(you)。如果想得到更(geng)多輕(qing)質(zhi)油(you)(you)(you)品，就必(bi)須對重(zhong)質(zhi)餾分和(he)殘(can)渣油(you)(you)(you)進行二次加工。催化裂化是(shi)最常用的生產(chan)汽(qi)油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)生產(chan)工序，汽(qi)油(you)(you)(you)柴(chai)油(you)(you)(you)主要是(shi)通過該工藝(yi)生產(chan)出來。這也是(shi)一般石油(you)(you)(you)煉化企(qi)業最重(zhong)要的生產(chan)環節。
二、典(dian)型催化裂化裝置的工藝(yi)及(ji)特點
原(yuan)料(liao)：渣(zha)油(you)和(he)蠟油(you)70％左右(you)，催化裂(lie)化一般(ban)是以減(jian)壓餾分油(you)和(he)焦化蠟油(you)為(wei)原(yuan)料(liao)，但(dan)是隨著原(yuan)油(you)日益加重以及對輕質油(you)需求越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)高，大部分石煉(lian)化企業開(kai)始在(zai)原(yuan)料(liao)中(zhong)摻加減(jian)壓渣(zha)油(you)，甚(shen)至直接(jie)以常壓渣(zha)油(you)作(zuo)為(wei)原(yuan)料(liao)進行煉(lian)制(zhi)。
產品(pin)：汽(qi)油(you)、柴(chai)油(you)、油(you)漿(jiang)（重質餾分油(you)）、液(ye)體丙烯、液(ye)化氣(qi)；各自占(zhan)(zhan)比：汽(qi)油(you)占(zhan)(zhan)42％，柴(chai)油(you)占(zhan)(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)漿(jiang)占(zhan)(zhan)12％。
催化(hua)裂(lie)化(hua)是(shi)在有催化(hua)劑(ji)存在的(de)(de)條(tiao)件下，將重質油(you)（例如(ru)渣(zha)油(you)）加(jia)工(gong)成輕質油(you)（汽油(you)、煤(mei)油(you)、柴油(you)）的(de)(de)主要(yao)工(gong)藝(yi)，是(shi)煉油(you)過程(cheng)主要(yao)的(de)(de)二次加(jia)工(gong)手段(duan)，屬于化(hua)學加(jia)工(gong)過程(cheng)。工(gong)藝(yi)過程(cheng)：
①. 常(chang)渣和臘(la)油經過原料油緩沖罐進入提升管(guan)、沉降器、再生器形成油氣，進入分餾塔。
②. 一部分(fen)油(you)(you)氣進(jin)人粗汽(qi)油(you)(you)塔(ta)(ta)、吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)、空壓機進(jin)人凝縮油(you)(you)罐，經過再吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)、穩定塔(ta)(ta)，最(zui)后進(jin)行汽(qi)油(you)(you)精制，生產(chan)出汽(qi)油(you)(you)。
③. 一部(bu)分油氣(qi)經過分餾塔進入(ru)柴油汽提塔，然(ran)后進行柴油精制，生產出柴油。
④. 一(yi)部分(fen)油(you)氣經過分(fen)餾(liu)塔進入油(you)漿循環，最后生產出油(you)漿。
⑤. 一部(bu)分油氣經分餾塔(ta)進入液(ye)(ye)(ye)態烴緩(huan)沖罐，經過脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)吸附罐、砂濾塔(ta)、水洗(xi)罐、脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)醇(chun)抽提塔(ta)、預堿洗(xi)罐、胺液(ye)(ye)(ye)回收器、脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)抽提塔(ta)、緩(huan)沖塔(ta)，最后進入液(ye)(ye)(ye)態烴罐，形(xing)成液(ye)(ye)(ye)化氣。
⑥. 一(yi)部分油氣經過液(ye)態烴(jing)緩沖(chong)罐(guan)進入脫丙(bing)(bing)烷塔、回流(liu)塔、脫乙烷塔、精丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)塔、回流(liu)罐(guan)，最后進入丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)區(qu)球(qiu)罐(guan)，形成液(ye)體丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)。液(ye)體丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)再經過聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)車間的進一(yi)步(bu)加工(gong)生產出聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)(xi)。
催化(hua)裂化(hua)裝置大致可(ke)以分(fen)為四個(ge)加工單元，即反(fan)應再生系統、分(fen)餾(liu)系統、吸(xi)收穩定系統和能(neng)量回(hui)收系統。
1. 反應(ying)再生系統
反(fan)應再(zai)生系統包括(kuo)原料(liao)油(you)的(de)(de)(de)裂化(hua)(hua)反(fan)應和(he)催化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)再(zai)生兩(liang)個工(gong)藝過程。典型的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置的(de)(de)(de)反(fan)應再(zai)生系統工(gong)藝流程如圖2.3所示(shi)。經換熱(re)升溫后(hou)(hou)的(de)(de)(de)新鮮(xian)原料(liao)油(you)與回煉油(you)混合，經加熱(re)爐加熱(re)后(hou)(hou)送(song)至催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)提升管(guan)反(fan)應器(qi)下部噴(pen)嘴，原料(liao)油(you)蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)后(hou)(hou)噴(pen)入(ru)提升管(guan)內，與來(lai)自再(zai)生器(qi)的(de)(de)(de)高溫催化(hua)(hua)劑接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發生反(fan)應。反(fan)應生成的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)、汽油(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)等(deng)組(zu)成的(de)(de)(de)反(fan)應油(you)氣(qi)被送(song)至旋風分離器(qi)。經旋風分離器(qi)分離出夾(jia)帶的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑后(hou)(hou)送(song)入(ru)分餾(liu)塔進行分餾(liu)。
經(jing)汽提后的(de)(de)待(dai)生催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)通過(guo)待(dai)生斜(xie)管進入(ru)再生器(qi)，用空氣燒焦，燒去催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)因(yin)反應而生成(cheng)的(de)(de)積炭，使(shi)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)活(huo)性得以恢(hui)復。再生后的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)落入(ru)淹(yan)流(liu)管，經(jing)再生斜(xie)管送回反應器(qi)循(xun)環使(shi)用。在生產過(guo)程中，催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)會有損失及失活(huo)。為了維(wei)持系(xi)統(tong)內催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)存量和活(huo)性，需要定(ding)期地或經(jing)常地向系(xi)統(tong)中補(bu)充或置換(huan)新(xin)鮮催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)。催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)補(bu)充常采用稀(xi)相(xiang)輸送的(de)(de)方(fang)法(fa)，輸送介質為壓縮空氣。
2. 分餾(liu)系統
典型(xing)的催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)分餾(liu)系統工藝流程(cheng)如圖(tu)2.4所示(shi)。
由反應(ying)器來(lai)的反應(ying)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)從(cong)分餾塔(ta)下(xia)部(bu)進入(ru)分餾塔(ta)。在底部(bu)的脫過熱(re)段與(yu)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)漿換熱(re)，并(bing)洗掉油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)中攜(xie)帶的少量(liang)催化劑(ji)。反應(ying)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)在分餾塔(ta)內(nei)上升(sheng)并(bing)經過多次的傳熱(re)、冷凝(ning)，在分餾段根(gen)據(ju)物料的沸點差，從(cong)上至下(xia)分離出(chu)富氣(qi)、粗汽油(you)(you)(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)(you)(you)、回煉(lian)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)和油(you)(you)(you)(you)(you)(you)漿。塔(ta)頂為沸點最低的富氣(qi)及粗汽油(you)(you)(you)(you)(you)(you)。經換熱(re)冷卻后，進入(ru)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)分離器。油(you)(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)分離器頂部(bu)出(chu)來(lai)的催化富氣(qi)，經氣(qi)體壓(ya)縮(suo)機壓(ya)縮(suo)后，進入(ru)吸收穩(wen)定系統。
側(ce)線(xian)抽出(chu)的(de)輕(qing)柴油(you)(you)(you)、重柴油(you)(you)(you)經汽提(ti)塔(ta)(ta)(ta)汽提(ti)，再(zai)經換熱(re)、冷卻(que)后(hou)(hou)出(chu)裝置。側(ce)線(xian)回(hui)煉油(you)(you)(you)與原料油(you)(you)(you)混合返(fan)回(hui)分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)進(jin)行(xing)回(hui)煉。塔(ta)(ta)(ta)底抽出(chu)的(de)是(shi)(shi)油(you)(you)(you)漿，一部分(fen)(fen)經換熱(re)、冷卻(que)后(hou)(hou)出(chu)裝置；一部分(fen)(fen)返(fan)回(hui)分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)脫過(guo)(guo)熱(re)段(duan)進(jin)行(xing)循環；另一部分(fen)(fen)油(you)(you)(you)漿則(ze)送至反應器(qi)回(hui)煉。由于分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)的(de)進(jin)料是(shi)(shi)帶(dai)有催化(hua)劑(ji)粉塵的(de)過(guo)(guo)熱(re)油(you)(you)(you)氣(qi)，因此，分(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)底部設有脫過(guo)(guo)熱(re)段(duan)，用經過(guo)(guo)冷卻(que)的(de)油(you)(you)(you)漿把油(you)(you)(you)氣(qi)冷卻(que)到(dao)飽和狀(zhuang)態，并(bing)洗掉夾帶(dai)的(de)催化(hua)劑(ji)粉塵，以便后(hou)(hou)續分(fen)(fen)餾，并(bing)避免塔(ta)(ta)(ta)盤堵塞。
3. 吸收穩定系統
典型的催化裂化吸收穩定(ding)系統工藝流程如(ru)圖2.5所示。
從分(fen)餾(liu)塔頂油(you)(you)氣(qi)分(fen)離器出來的(de)催化(hua)富氣(qi)中帶(dai)有汽(qi)油(you)(you)組分(fen)，而粗汽(qi)油(you)(you)中則溶解有組分(fen)。吸(xi)收(shou)穩定系(xi)統的(de)作(zuo)用(yong)就是利用(yong)吸(xi)收(shou)和(he)(he)精(jing)餾(liu)的(de)方法，將富氣(qi)和(he)(he)粗汽(qi)油(you)(you)分(fen)離成干氣(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)（C3、C4）及穩定汽(qi)油(you)(you)。
吸收穩定(ding)系統主要由(you)吸收塔(ta)、再(zai)吸收塔(ta)、解吸塔(ta)及穩定(ding)塔(ta)組(zu)成。
①. 富氣(qi)(qi)經(jing)氣(qi)(qi)壓機升壓、冷卻并分出(chu)(chu)凝縮(suo)油后形(xing)成(cheng)不凝氣(qi)(qi)，由(you)(you)底部進(jin)入吸收(shou)(shou)塔(ta)。穩定(ding)汽(qi)油和粗汽(qi)油則(ze)作為(wei)吸收(shou)(shou)液由(you)(you)塔(ta)頂進(jin)入。將富氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的C3、C4（含少量C2）等吸收(shou)(shou)后得(de)到富吸收(shou)(shou)油。吸收(shou)(shou)塔(ta)頂部出(chu)(chu)來的貧(pin)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)夾帶(dai)有少量的穩定(ding)汽(qi)油，經(jing)再吸收(shou)(shou)塔(ta)用(yong)柴油回(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)(zhong)的汽(qi)油組分后成(cheng)為(wei)干(gan)氣(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)被送(song)出(chu)(chu)裝置進(jin)行氣(qi)(qi)體脫硫。再吸收(shou)(shou)塔(ta)底油則(ze)返(fan)回(hui)催化分餾(liu)塔(ta)。
②. 富吸(xi)(xi)收(shou)油和(he)(he)凝(ning)(ning)縮油均進(jin)入(ru)解(jie)吸(xi)(xi)塔，使其中(zhong)的氣體解(jie)吸(xi)(xi)后，從(cong)塔頂返回凝(ning)(ning)縮油沉降罐。塔底(di)的未(wei)穩(wen)定汽(qi)油送入(ru)穩(wen)定塔，通過(guo)精餾作用將液化氣和(he)(he)穩(wen)定汽(qi)油分(fen)開。
③. 穩(wen)定塔(ta)頂產品為液(ye)(ye)化氣（液(ye)(ye)態(tai)烴），穩(wen)定塔(ta)底產品為穩(wen)定汽油。液(ye)(ye)態(tai)烴再利用(yong)精(jing)餾(liu)的(de)方法通過氣體分(fen)餾(liu)裝置將其中的(de)丙(bing)烯、丁烯分(fen)離出來，進行化工利用(yong)。穩(wen)定塔(ta)實質(zhi)上是一(yi)個(ge)精(jing)餾(liu)塔(ta)。
④. 能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收系統(tong) 催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)反應產(chan)生(sheng)較多的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)，而(er)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收系統(tong)是為(wei)這(zhe)些熱(re)能(neng)(neng)的(de)(de)回(hui)收而(er)設置的(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收系統(tong)的(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)不(bu)盡(jin)相同，主(zhu)要區別在于(yu)煙氣輪機-主(zhu)風機組的(de)(de)組成上。圖2.6所示為(wei)典型(xing)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)能(neng)(neng)量(liang)回(hui)收系統(tong)的(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)示意圖。
由再生(sheng)器過來的(de)(de)高溫(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)，含有微(wei)量的(de)(de)催化劑粉(fen)塵，會(hui)造成煙(yan)氣(qi)輪機葉片的(de)(de)磨損。煙(yan)汽輪機首先用于主風機的(de)(de)驅(qu)動，多余能(neng)量則帶動電(dian)動／發電(dian)機發電(dian)。煙(yan)氣(qi)在驅(qu)動煙(yan)氣(qi)輪機做(zuo)功并回收了壓力能(neng)后(hou)，溫(wen)(wen)度(du)略(lve)有降(jiang)低(di)，但仍(reng)然保(bao)持較高的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)。通常情況下，煙(yan)氣(qi)還會(hui)被送至余熱鍋爐產(chan)生(sheng)中壓蒸氣(qi)。最后(hou)，煙(yan)氣(qi)經(jing)進一步降(jiang)溫(wen)(wen)后(hou)直接排(pai)入大氣(qi)，或(huo)經(jing)脫硫后(hou)再排(pai)入大氣(qi)。
三、介質特點
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置反應再生(sheng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)最典型的(de)(de)介(jie)質(zhi)特點是高(gao)溫(wen)(wen)(wen)條件，部(bu)分介(jie)質(zhi)工況含有(you)(you)固(gu)(gu)體顆粒催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)或夾帶(dai)固(gu)(gu)體顆粒催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)，同時又伴隨有(you)(you)硫(liu)化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物等(deng)腐蝕介(jie)質(zhi)的(de)(de)存在。含有(you)(you)固(gu)(gu)體催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)管(guan)道(dao)通常沖刷嚴重。工程設計中(zhong)(zhong)通常對高(gao)溫(wen)(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)管(guan)道(dao)采用隔熱(re)耐磨襯里。能(neng)量回收系(xi)(xi)統(tong)(tong)較典型的(de)(de)介(jie)質(zhi)特點為高(gao)溫(wen)(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)。除高(gao)溫(wen)(wen)(wen)煙(yan)氣(qi)外，該系(xi)(xi)統(tong)(tong)還(huan)有(you)(you)預熱(re)鍋爐系(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)中(zhong)(zhong)壓蒸汽管(guan)道(dao)、主風機(ji)的(de)(de)大口徑非(fei)凈化(hua)(hua)風管(guan)道(dao)等(deng)。
四、催化(hua)裂化(hua)裝置的配管(guan)設計
主(zhu)(zhu)要(yao)是對加熱爐(lu)、塔、換熱器(qi)、罐、泵(beng)等設(she)備的配(pei)管(guan)設(she)計。主(zhu)(zhu)要(yao)設(she)備如下。
1. 再生器
再(zai)生(sheng)器(qi)的(de)(de)主要作用是燒(shao)去結焦催化(hua)劑上的(de)(de)焦炭以恢復(fu)催化(hua)劑的(de)(de)活(huo)性，同時(shi)也提供裂化(hua)所(suo)需(xu)的(de)(de)熱(re)量。再(zai)生(sheng)器(qi)由(you)殼體、旋風分離器(qi)、空氣分布器(qi)、燃燒(shao)室和取熱(re)器(qi)組(zu)成。
2. 提升管反應(ying)器
①. 直管式： 多用于(yu)高低(di)并列式反再系統，特點是從(cong)沉降器底部直接插入，結構(gou)簡單(dan)，壓降小。
②. 折疊(die)式：多(duo)用于同軸式式反再(zai)系統。
3. 沉降(jiang)器(qi)
沉(chen)降器(qi)的作用是使來自(zi)提升管的反應(ying)油氣和催化劑(ji)分(fen)(fen)離，油氣經旋風分(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)出(chu)夾帶催化劑(ji)后經集氣室(shi)去(qu)分(fen)(fen)餾系(xi)統。由快速分(fen)(fen)離器(qi)出(chu)來的催化劑(ji)靠重力在沉(chen)降器(qi)中向下沉(chen)降，落(luo)入(ru)氣體段。
4. 主風機
供給再生器燒焦用空(kong)氣(qi)。
5. 氣壓機
用于給分餾系(xi)統來的富(fu)氣(qi)升(sheng)壓，然后送往吸收穩定系(xi)統。
6. 增壓(ya)機
供給IV型反應再生裝置密相(xiang)提升管調節催化劑循環量。
