一、裝置簡介
催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)(zhong)油(you)輕(qing)質(zhi)(zhi)化(hua)(hua)的(de)核心工藝之一(yi)，是提高(gao)原油(you)加工深度(du)、增加輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)收率的(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)手段(duan)，在汽油(you)和柴油(you)等輕(qing)質(zhi)(zhi)產(chan)(chan)品的(de)生產(chan)(chan)中(zhong)占有很(hen)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)的(de)地位。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是煉廠獲取經(jing)濟效(xiao)益的(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)手段(duan)。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)在酸性催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)作用下發生裂解(jie)，生成(cheng)輕(qing)質(zhi)(zhi)油(you)、氣(qi)體(ti)和焦炭的(de)過(guo)程。催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)反應包(bao)括(kuo)分(fen)解(jie)和縮(suo)合兩個(ge)過(guo)程，分(fen)解(jie)等反應生成(cheng)氣(qi)體(ti)、汽油(you)等小分(fen)子產(chan)(chan)物，縮(suo)合反應生成(cheng)焦炭。
一般原油(you)(you)(you)(you)(you)經(jing)過(guo)常(chang)(chang)減壓蒸餾(liu)(liu)后可得到的(de)汽油(you)(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)(you)及柴油(you)(you)(you)(you)(you)等(deng)輕(qing)質油(you)(you)(you)(you)(you)品僅有10％～40％，其余的(de)是重(zhong)質餾(liu)(liu)分油(you)(you)(you)(you)(you)和殘渣油(you)(you)(you)(you)(you)。如果(guo)想得到更多輕(qing)質油(you)(you)(you)(you)(you)品，就必須對重(zhong)質餾(liu)(liu)分和殘渣油(you)(you)(you)(you)(you)進行二(er)次加工(gong)。催化裂(lie)化是最常(chang)(chang)用的(de)生產(chan)(chan)汽油(you)(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)(you)生產(chan)(chan)工(gong)序，汽油(you)(you)(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)(you)(you)主要是通過(guo)該工(gong)藝生產(chan)(chan)出來。這也(ye)是一般石油(you)(you)(you)(you)(you)煉化企業(ye)最重(zhong)要的(de)生產(chan)(chan)環(huan)節。
二、典型催化裂化裝置的(de)工藝及特點
原料(liao)(liao)：渣油和蠟油70％左右(you)，催化(hua)裂(lie)化(hua)一般是以減壓餾(liu)分(fen)油和焦化(hua)蠟油為原料(liao)(liao)，但是隨著原油日益加重以及對輕質油需求越(yue)來越(yue)高，大部分(fen)石煉化(hua)企業開始在原料(liao)(liao)中摻加減壓渣油，甚至直接以常壓渣油作為原料(liao)(liao)進(jin)行煉制。
產(chan)品：汽油(you)、柴油(you)、油(you)漿（重質餾(liu)分(fen)油(you)）、液體(ti)丙烯、液化氣(qi)(qi)；各自(zi)占(zhan)(zhan)比：汽油(you)占(zhan)(zhan)42％，柴油(you)占(zhan)(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)(zhan)5.8％，液化氣(qi)(qi)占(zhan)(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)(zhan)12％。
催化(hua)裂化(hua)是在(zai)有催化(hua)劑存在(zai)的條件下(xia)，將(jiang)重質油(you)（例如渣(zha)油(you)）加工成輕質油(you)（汽(qi)油(you)、煤油(you)、柴(chai)油(you)）的主(zhu)要(yao)工藝(yi)，是煉油(you)過(guo)(guo)(guo)程主(zhu)要(yao)的二次加工手段，屬于化(hua)學加工過(guo)(guo)(guo)程。工藝(yi)過(guo)(guo)(guo)程：
①. 常渣和臘油(you)經過原料油(you)緩沖罐進(jin)入(ru)提升(sheng)管(guan)、沉降器、再生器形成油(you)氣，進(jin)入(ru)分餾塔。
②. 一(yi)部(bu)分油(you)(you)氣(qi)進(jin)人粗汽油(you)(you)塔、吸(xi)收塔、空(kong)壓機(ji)進(jin)人凝(ning)縮油(you)(you)罐，經(jing)過再吸(xi)收塔、穩定塔，最后進(jin)行(xing)汽油(you)(you)精制，生產出汽油(you)(you)。
③. 一部分油(you)氣經過分餾塔(ta)進(jin)入柴油(you)汽提(ti)塔(ta)，然(ran)后進(jin)行柴油(you)精(jing)制(zhi)，生產出柴油(you)。
④. 一部分(fen)油(you)氣經(jing)過分(fen)餾塔進入油(you)漿循環，最后生產出油(you)漿。
⑤. 一部分油氣經分餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)進(jin)入液(ye)態(tai)烴緩沖罐，經過脫硫(liu)吸附罐、砂濾塔(ta)(ta)(ta)、水洗(xi)罐、脫硫(liu)醇(chun)抽提(ti)塔(ta)(ta)(ta)、預堿洗(xi)罐、胺液(ye)回(hui)收器、脫硫(liu)抽提(ti)塔(ta)(ta)(ta)、緩沖塔(ta)(ta)(ta)，最(zui)后進(jin)入液(ye)態(tai)烴罐，形成(cheng)液(ye)化氣。
⑥. 一(yi)(yi)部(bu)分(fen)油氣(qi)經過液態烴緩沖罐(guan)(guan)進(jin)入脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔、回(hui)流(liu)塔、脫(tuo)乙烷(wan)塔、精丙(bing)稀(xi)(xi)塔、回(hui)流(liu)罐(guan)(guan)，最后進(jin)入丙(bing)稀(xi)(xi)區球罐(guan)(guan)，形成液體丙(bing)稀(xi)(xi)。液體丙(bing)稀(xi)(xi)再經過聚(ju)丙(bing)稀(xi)(xi)車間(jian)的(de)進(jin)一(yi)(yi)步加(jia)工生產出聚(ju)丙(bing)稀(xi)(xi)。
催(cui)化裂化裝(zhuang)置大致(zhi)可以分(fen)為四個加(jia)工單(dan)元，即反應(ying)再生系(xi)(xi)統(tong)(tong)、分(fen)餾系(xi)(xi)統(tong)(tong)、吸收穩定系(xi)(xi)統(tong)(tong)和能量回收系(xi)(xi)統(tong)(tong)。
1. 反應再生系統
反(fan)應(ying)(ying)再(zai)生(sheng)系(xi)統包括原料油的(de)(de)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)和催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)再(zai)生(sheng)兩個工藝過程。典型的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)裝置的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)再(zai)生(sheng)系(xi)統工藝流程如圖2.3所示。經(jing)換(huan)熱(re)升溫后的(de)(de)新鮮原料油與回煉油混合，經(jing)加熱(re)爐加熱(re)后送至(zhi)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)提升管(guan)反(fan)應(ying)(ying)器下部(bu)噴(pen)(pen)嘴(zui)，原料油蒸氣霧(wu)化(hua)(hua)(hua)后噴(pen)(pen)入提升管(guan)內，與來自再(zai)生(sheng)器的(de)(de)高溫催化(hua)(hua)(hua)劑接觸(chu)，隨即氣化(hua)(hua)(hua)并發生(sheng)反(fan)應(ying)(ying)。反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)氣體、汽(qi)油、液化(hua)(hua)(hua)氣、柴(chai)油等組成(cheng)的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)油氣被送至(zhi)旋(xuan)(xuan)風分(fen)離(li)器。經(jing)旋(xuan)(xuan)風分(fen)離(li)器分(fen)離(li)出夾帶的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑后送入分(fen)餾塔(ta)進行分(fen)餾。
經汽提后(hou)的(de)待(dai)生催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)通過待(dai)生斜管(guan)進入再(zai)生器，用空氣(qi)燒(shao)焦，燒(shao)去催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)上因反(fan)應(ying)而生成(cheng)的(de)積炭，使催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)活(huo)性得(de)以恢復(fu)。再(zai)生后(hou)的(de)催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)落入淹流(liu)管(guan)，經再(zai)生斜管(guan)送回反(fan)應(ying)器循環(huan)使用。在生產過程中，催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)會有(you)損(sun)失及失活(huo)。為(wei)了(le)維(wei)持系統內催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)存量和(he)活(huo)性，需要定期地(di)或(huo)經常(chang)地(di)向系統中補充或(huo)置換新(xin)鮮催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)。催(cui)(cui)(cui)化劑(ji)(ji)的(de)補充常(chang)采用稀相(xiang)輸(shu)送的(de)方法(fa)，輸(shu)送介質為(wei)壓縮空氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的(de)催(cui)化裂化分餾系(xi)統工藝流(liu)程如圖2.4所示(shi)。
由反(fan)應(ying)器(qi)來的(de)反(fan)應(ying)油(you)(you)(you)氣(qi)從分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)下部(bu)進入分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)。在底部(bu)的(de)脫(tuo)過熱段(duan)與油(you)(you)(you)漿(jiang)換(huan)(huan)熱，并洗(xi)掉油(you)(you)(you)氣(qi)中攜帶(dai)的(de)少量(liang)催(cui)化劑。反(fan)應(ying)油(you)(you)(you)氣(qi)在分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)內上升(sheng)并經(jing)過多(duo)次的(de)傳熱、冷(leng)凝，在分(fen)(fen)餾(liu)段(duan)根據物料的(de)沸(fei)點(dian)差，從上至下分(fen)(fen)離(li)出(chu)富(fu)氣(qi)、粗汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)、回(hui)煉(lian)油(you)(you)(you)和油(you)(you)(you)漿(jiang)。塔(ta)頂為沸(fei)點(dian)最低的(de)富(fu)氣(qi)及粗汽(qi)油(you)(you)(you)。經(jing)換(huan)(huan)熱冷(leng)卻后，進入油(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)離(li)器(qi)。油(you)(you)(you)氣(qi)分(fen)(fen)離(li)器(qi)頂部(bu)出(chu)來的(de)催(cui)化富(fu)氣(qi)，經(jing)氣(qi)體壓縮(suo)(suo)機壓縮(suo)(suo)后，進入吸收穩定系統。
側(ce)線抽出的(de)(de)輕柴油(you)(you)、重(zhong)柴油(you)(you)經汽提(ti)塔(ta)汽提(ti)，再經換(huan)熱(re)、冷卻后出裝置(zhi)。側(ce)線回煉(lian)油(you)(you)與原料油(you)(you)混合返(fan)回分(fen)(fen)餾塔(ta)進(jin)行回煉(lian)。塔(ta)底抽出的(de)(de)是(shi)油(you)(you)漿(jiang)，一部分(fen)(fen)經換(huan)熱(re)、冷卻后出裝置(zhi)；一部分(fen)(fen)返(fan)回分(fen)(fen)餾塔(ta)脫(tuo)過(guo)(guo)熱(re)段進(jin)行循環；另一部分(fen)(fen)油(you)(you)漿(jiang)則送至反應器回煉(lian)。由于分(fen)(fen)餾塔(ta)的(de)(de)進(jin)料是(shi)帶(dai)有催化劑粉(fen)塵的(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)油(you)(you)氣(qi)，因此(ci)，分(fen)(fen)餾塔(ta)底部設有脫(tuo)過(guo)(guo)熱(re)段，用經過(guo)(guo)冷卻的(de)(de)油(you)(you)漿(jiang)把油(you)(you)氣(qi)冷卻到(dao)飽和狀(zhuang)態，并(bing)洗掉夾帶(dai)的(de)(de)催化劑粉(fen)塵，以便后續分(fen)(fen)餾，并(bing)避(bi)免塔(ta)盤堵塞。
3. 吸(xi)收穩定系統
典(dian)型的催化裂化吸收穩定系(xi)統工藝流程如圖2.5所示。
從(cong)分餾塔頂油(you)(you)氣(qi)分離器出(chu)來的(de)催化(hua)富氣(qi)中(zhong)帶有(you)汽(qi)(qi)油(you)(you)組(zu)分，而粗汽(qi)(qi)油(you)(you)中(zhong)則溶(rong)解有(you)組(zu)分。吸收穩定(ding)系統的(de)作用就是利用吸收和精餾的(de)方(fang)法，將(jiang)富氣(qi)和粗汽(qi)(qi)油(you)(you)分離成干氣(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)（C3、C4）及穩定(ding)汽(qi)(qi)油(you)(you)。
吸(xi)收(shou)穩定(ding)系(xi)統(tong)主要由吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)、再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)、解吸(xi)塔(ta)(ta)及(ji)穩定(ding)塔(ta)(ta)組成(cheng)。
①. 富氣(qi)(qi)經氣(qi)(qi)壓機升壓、冷卻并分(fen)(fen)(fen)出(chu)凝(ning)縮油(you)后(hou)形成不凝(ning)氣(qi)(qi)，由底(di)部進入(ru)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)。穩(wen)定汽油(you)和粗(cu)汽油(you)則作為吸(xi)收(shou)液由塔(ta)(ta)頂進入(ru)。將富氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)C3、C4（含少量C2）等吸(xi)收(shou)后(hou)得到富吸(xi)收(shou)油(you)。吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)頂部出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)貧氣(qi)(qi)中夾(jia)帶有少量的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定汽油(you)，經再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)用柴油(you)回收(shou)其中的(de)(de)(de)(de)汽油(you)組分(fen)(fen)(fen)后(hou)成為干(gan)氣(qi)(qi)。干(gan)氣(qi)(qi)被送出(chu)裝置(zhi)進行氣(qi)(qi)體(ti)脫硫(liu)。再(zai)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)底(di)油(you)則返(fan)回催化分(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)(ta)。
②. 富(fu)吸(xi)收(shou)油和(he)凝(ning)(ning)縮油均進(jin)入解(jie)吸(xi)塔(ta)，使其中(zhong)的(de)氣體解(jie)吸(xi)后，從(cong)塔(ta)頂返回凝(ning)(ning)縮油沉降罐。塔(ta)底的(de)未穩(wen)定(ding)汽油送入穩(wen)定(ding)塔(ta)，通過(guo)精餾作用將液化氣和(he)穩(wen)定(ding)汽油分開(kai)。
③. 穩定(ding)塔頂產品(pin)為液化(hua)(hua)氣（液態(tai)烴），穩定(ding)塔底產品(pin)為穩定(ding)汽油。液態(tai)烴再(zai)利(li)用精餾(liu)的(de)方(fang)法(fa)通過氣體(ti)分餾(liu)裝置將(jiang)其中的(de)丙(bing)烯、丁烯分離出來，進行化(hua)(hua)工利(li)用。穩定(ding)塔實質(zhi)上是一個精餾(liu)塔。
④. 能(neng)(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong) 催(cui)化(hua)裂化(hua)反應(ying)產生(sheng)較多的(de)(de)熱能(neng)(neng)，而(er)能(neng)(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)是為這些熱能(neng)(neng)的(de)(de)回收(shou)(shou)而(er)設(she)置的(de)(de)。不同的(de)(de)催(cui)化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)工藝(yi)流程(cheng)不盡(jin)相同，主要區(qu)別在于(yu)煙(yan)氣輪機(ji)-主風機(ji)組(zu)的(de)(de)組(zu)成上(shang)。圖(tu)2.6所示為典型的(de)(de)催(cui)化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量(liang)回收(shou)(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)工藝(yi)流程(cheng)示意(yi)圖(tu)。
由再生(sheng)器過來(lai)的高溫煙氣(qi)(qi)，含(han)有微(wei)量的催(cui)化劑(ji)粉(fen)塵，會造成煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)葉片的磨損。煙汽輪(lun)機(ji)(ji)(ji)首(shou)先用于主風機(ji)(ji)(ji)的驅動(dong)，多(duo)余(yu)能(neng)量則帶動(dong)電動(dong)／發(fa)(fa)電機(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)電。煙氣(qi)(qi)在驅動(dong)煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)做功(gong)并回收了壓(ya)(ya)力(li)能(neng)后(hou)，溫度略有降(jiang)低，但仍然保持(chi)較高的溫度。通(tong)常情況下，煙氣(qi)(qi)還(huan)會被送至余(yu)熱鍋爐(lu)產生(sheng)中壓(ya)(ya)蒸氣(qi)(qi)。最后(hou)，煙氣(qi)(qi)經進(jin)一步降(jiang)溫后(hou)直(zhi)接排入(ru)大氣(qi)(qi)，或經脫硫后(hou)再排入(ru)大氣(qi)(qi)。
三、介質特點
催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置反應(ying)再生系(xi)統(tong)(tong)最典(dian)型(xing)的(de)介質特(te)點是高(gao)(gao)溫(wen)條件，部(bu)分介質工況含有(you)(you)固體顆粒(li)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)或夾(jia)帶固體顆粒(li)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，同時又伴隨有(you)(you)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)等腐蝕介質的(de)存(cun)在(zai)。含有(you)(you)固體催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)管道通(tong)常沖刷嚴(yan)重。工程設計中通(tong)常對(dui)高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)管道采用隔熱耐磨襯里。能量回收系(xi)統(tong)(tong)較典(dian)型(xing)的(de)介質特(te)點為高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)。除(chu)高(gao)(gao)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)外，該系(xi)統(tong)(tong)還有(you)(you)預熱鍋(guo)爐系(xi)統(tong)(tong)中的(de)中壓蒸汽管道、主風機(ji)的(de)大(da)口徑非凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)風管道等。
四、催(cui)化裂化裝置的(de)配管設計
主要(yao)是對加熱(re)(re)爐、塔(ta)、換熱(re)(re)器、罐、泵等(deng)設(she)備(bei)的(de)配管設(she)計(ji)。主要(yao)設(she)備(bei)如下。
1. 再生(sheng)器
再生器(qi)的主要作用是燒去結焦(jiao)催(cui)化劑(ji)上的焦(jiao)炭以恢復(fu)催(cui)化劑(ji)的活(huo)性，同時(shi)也提(ti)供裂化所需(xu)的熱(re)量。再生器(qi)由殼體、旋風分(fen)離器(qi)、空氣(qi)分(fen)布器(qi)、燃燒室和取熱(re)器(qi)組成。
2. 提升管反應器
①. 直管式(shi)： 多用于高低(di)并列式(shi)反再系統(tong)，特(te)點是從(cong)沉降器底(di)部直(zhi)接插(cha)入(ru)，結構簡單，壓降小。
②. 折疊式(shi)：多用(yong)于同軸式(shi)式(shi)反再系統。
3. 沉(chen)降器
沉降器的作用是使(shi)來自提升管的反應油(you)氣和(he)催(cui)化劑(ji)(ji)分(fen)(fen)離(li)，油(you)氣經旋風分(fen)(fen)離(li)器分(fen)(fen)出夾(jia)帶(dai)催(cui)化劑(ji)(ji)后經集氣室去(qu)分(fen)(fen)餾系統。由快速分(fen)(fen)離(li)器出來的催(cui)化劑(ji)(ji)靠重力在沉降器中(zhong)向(xiang)下沉降，落入氣體段。
4. 主風機
供給再生器燒(shao)焦用(yong)空氣(qi)。
5. 氣壓機
用(yong)于給(gei)分(fen)餾(liu)系統來的富(fu)氣升壓，然后送往吸收穩定(ding)系統。
6. 增壓機
供給IV型反應(ying)再(zai)生裝(zhuang)置密(mi)相提升管調節催化(hua)劑循(xun)環量。
