一、裝置簡介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是(shi)重(zhong)(zhong)油(you)(you)輕(qing)(qing)質(zhi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)核心工藝之(zhi)一，是(shi)提高原油(you)(you)加工深度、增(zeng)加輕(qing)(qing)質(zhi)油(you)(you)收率(lv)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要手段，在(zai)汽(qi)油(you)(you)和柴油(you)(you)等(deng)輕(qing)(qing)質(zhi)產(chan)品的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)中占有很重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是(shi)煉廠獲取經濟(ji)效益的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要手段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)是(shi)重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)(you)在(zai)酸(suan)性催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)作用下發(fa)生(sheng)裂解，生(sheng)成輕(qing)(qing)質(zhi)油(you)(you)、氣(qi)體和焦炭的(de)(de)(de)過(guo)程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)包括分解和縮(suo)合兩個過(guo)程，分解等(deng)反(fan)應(ying)生(sheng)成氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)等(deng)小分子產(chan)物，縮(suo)合反(fan)應(ying)生(sheng)成焦炭。
一般原(yuan)油(you)經過常(chang)減壓蒸餾(liu)后可得到的汽油(you)、煤油(you)及柴(chai)油(you)等輕質油(you)品(pin)僅(jin)有10％～40％，其余(yu)的是(shi)重(zhong)質餾(liu)分(fen)油(you)和殘渣油(you)。如(ru)果(guo)想得到更多輕質油(you)品(pin)，就必須對重(zhong)質餾(liu)分(fen)和殘渣油(you)進行(xing)二次加工(gong)。催化裂化是(shi)最常(chang)用(yong)的生(sheng)產汽油(you)、柴(chai)油(you)生(sheng)產工(gong)序，汽油(you)柴(chai)油(you)主要是(shi)通過該工(gong)藝生(sheng)產出來。這(zhe)也是(shi)一般石油(you)煉(lian)化企業最重(zhong)要的生(sheng)產環節。
二、典型(xing)催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置的(de)工(gong)藝及特(te)點(dian)
原(yuan)(yuan)(yuan)料：渣(zha)(zha)油(you)(you)和(he)蠟(la)油(you)(you)70％左右，催(cui)化裂化一般是(shi)以減(jian)壓餾分油(you)(you)和(he)焦化蠟(la)油(you)(you)為原(yuan)(yuan)(yuan)料，但是(shi)隨著原(yuan)(yuan)(yuan)油(you)(you)日益加重以及對輕(qing)質(zhi)油(you)(you)需求越來越高，大部分石煉(lian)化企業開始在原(yuan)(yuan)(yuan)料中摻(chan)加減(jian)壓渣(zha)(zha)油(you)(you)，甚至(zhi)直接以常壓渣(zha)(zha)油(you)(you)作為原(yuan)(yuan)(yuan)料進行(xing)煉(lian)制。
產品(pin)：汽(qi)油(you)、柴油(you)、油(you)漿（重質餾分(fen)油(you)）、液(ye)體丙烯(xi)、液(ye)化氣；各自占比：汽(qi)油(you)占42％，柴油(you)占21.5％，丙烯(xi)占5.8％，液(ye)化氣占8％，油(you)漿占12％。
催化裂(lie)化是在(zai)有催化劑存在(zai)的條件(jian)下，將重質油(you)(you)(you)（例如渣(zha)油(you)(you)(you)）加工(gong)成輕質油(you)(you)(you)（汽油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)）的主要工(gong)藝(yi)，是煉油(you)(you)(you)過(guo)程主要的二次加工(gong)手(shou)段，屬于化學加工(gong)過(guo)程。工(gong)藝(yi)過(guo)程：
①. 常渣和臘(la)油經過原料油緩沖罐進(jin)入提(ti)升(sheng)管、沉降器、再生器形成(cheng)油氣，進(jin)入分餾塔。
②. 一部分(fen)油氣進(jin)人粗(cu)汽油塔(ta)、吸(xi)收(shou)塔(ta)、空壓機進(jin)人凝縮油罐，經過再吸(xi)收(shou)塔(ta)、穩定(ding)塔(ta)，最后(hou)進(jin)行汽油精制，生產出汽油。
③. 一部分(fen)(fen)油氣經過分(fen)(fen)餾塔(ta)進入柴油汽提塔(ta)，然后(hou)進行柴油精(jing)制，生產出柴油。
④. 一部(bu)分油氣經過分餾塔進(jin)入油漿(jiang)循環，最后(hou)生產出(chu)油漿(jiang)。
⑤. 一部分(fen)油氣經分(fen)餾塔(ta)(ta)進入液態烴(jing)(jing)緩沖罐(guan)(guan)，經過脫(tuo)硫吸附罐(guan)(guan)、砂濾塔(ta)(ta)、水洗罐(guan)(guan)、脫(tuo)硫醇抽(chou)(chou)提塔(ta)(ta)、預(yu)堿(jian)洗罐(guan)(guan)、胺液回(hui)收器、脫(tuo)硫抽(chou)(chou)提塔(ta)(ta)、緩沖塔(ta)(ta)，最后(hou)進入液態烴(jing)(jing)罐(guan)(guan)，形成液化氣。
⑥. 一(yi)部分油氣經過液態烴(jing)緩沖罐(guan)(guan)進(jin)入脫(tuo)丙烷塔(ta)、回流塔(ta)、脫(tuo)乙烷塔(ta)、精丙稀塔(ta)、回流罐(guan)(guan)，最后進(jin)入丙稀區球罐(guan)(guan)，形(xing)成液體(ti)丙稀。液體(ti)丙稀再經過聚(ju)丙稀車(che)間的進(jin)一(yi)步加工生產出聚(ju)丙稀。
催化(hua)裂化(hua)裝置大致可以分為(wei)四個加(jia)工單元，即反應再生系統(tong)、分餾系統(tong)、吸收穩(wen)定(ding)系統(tong)和能(neng)量(liang)回(hui)收系統(tong)。
1. 反應再(zai)生系統
反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統包括(kuo)原料(liao)油(you)(you)的(de)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)和催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)兩個工(gong)藝過程。典型的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)裝置的(de)反(fan)(fan)應(ying)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)系統工(gong)藝流程如圖2.3所(suo)示。經(jing)換熱(re)(re)升溫后(hou)的(de)新鮮原料(liao)油(you)(you)與(yu)回(hui)煉油(you)(you)混合，經(jing)加(jia)熱(re)(re)爐加(jia)熱(re)(re)后(hou)送至催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)提升管(guan)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)下部噴(pen)嘴，原料(liao)油(you)(you)蒸(zheng)氣霧化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)噴(pen)入提升管(guan)內，與(yu)來自再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)器(qi)的(de)高溫催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨(sui)即氣化(hua)(hua)(hua)(hua)并(bing)發生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)氣體、汽油(you)(you)、液化(hua)(hua)(hua)(hua)氣、柴油(you)(you)等組成的(de)反(fan)(fan)應(ying)油(you)(you)氣被送至旋(xuan)風分(fen)(fen)離器(qi)。經(jing)旋(xuan)風分(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)離出夾帶的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)后(hou)送入分(fen)(fen)餾塔進(jin)行分(fen)(fen)餾。
經(jing)(jing)汽提后的(de)待生(sheng)(sheng)催(cui)化劑(ji)通過(guo)(guo)待生(sheng)(sheng)斜管進(jin)入再(zai)生(sheng)(sheng)器(qi)，用空(kong)氣(qi)燒(shao)(shao)焦(jiao)，燒(shao)(shao)去催(cui)化劑(ji)上因(yin)反應(ying)而生(sheng)(sheng)成的(de)積炭，使催(cui)化劑(ji)的(de)活(huo)性(xing)得(de)以恢(hui)復。再(zai)生(sheng)(sheng)后的(de)催(cui)化劑(ji)落入淹流管，經(jing)(jing)再(zai)生(sheng)(sheng)斜管送回反應(ying)器(qi)循(xun)環使用。在(zai)生(sheng)(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，催(cui)化劑(ji)會有(you)損(sun)失(shi)及失(shi)活(huo)。為(wei)了維持系統(tong)內(nei)催(cui)化劑(ji)的(de)存量和活(huo)性(xing)，需要定期(qi)地或(huo)經(jing)(jing)常地向系統(tong)中(zhong)補充(chong)或(huo)置換新鮮催(cui)化劑(ji)。催(cui)化劑(ji)的(de)補充(chong)常采用稀相輸送的(de)方法(fa)，輸送介質為(wei)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)。
2. 分餾系統
典型的(de)催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)分餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由(you)反應(ying)器來的(de)反應(ying)油(you)氣從分(fen)(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)下部(bu)進(jin)(jin)入(ru)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)。在(zai)底部(bu)的(de)脫(tuo)過熱段(duan)與油(you)漿換熱，并洗(xi)掉(diao)油(you)氣中攜(xie)帶的(de)少量(liang)催化劑。反應(ying)油(you)氣在(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾塔(ta)內上(shang)升并經過多次的(de)傳熱、冷凝，在(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)餾段(duan)根(gen)據物(wu)料的(de)沸點(dian)差，從上(shang)至下分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)出富氣、粗(cu)汽油(you)、柴油(you)、回煉油(you)和(he)油(you)漿。塔(ta)頂(ding)為沸點(dian)最低的(de)富氣及粗(cu)汽油(you)。經換熱冷卻后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)油(you)氣分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)器。油(you)氣分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)器頂(ding)部(bu)出來的(de)催化富氣，經氣體壓(ya)縮機壓(ya)縮后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)吸收穩定系統。
側(ce)線抽(chou)出(chu)(chu)的(de)輕(qing)柴(chai)油(you)、重柴(chai)油(you)經(jing)(jing)汽(qi)提塔(ta)(ta)(ta)汽(qi)提，再經(jing)(jing)換(huan)熱(re)、冷卻(que)后出(chu)(chu)裝置。側(ce)線回(hui)(hui)煉(lian)油(you)與原料(liao)油(you)混(hun)合返(fan)回(hui)(hui)分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)進行回(hui)(hui)煉(lian)。塔(ta)(ta)(ta)底(di)抽(chou)出(chu)(chu)的(de)是(shi)油(you)漿，一部分(fen)(fen)經(jing)(jing)換(huan)熱(re)、冷卻(que)后出(chu)(chu)裝置；一部分(fen)(fen)返(fan)回(hui)(hui)分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)脫過(guo)熱(re)段進行循環；另一部分(fen)(fen)油(you)漿則送至反應器回(hui)(hui)煉(lian)。由(you)于分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)的(de)進料(liao)是(shi)帶有催(cui)化劑粉塵(chen)的(de)過(guo)熱(re)油(you)氣，因此，分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)底(di)部設(she)有脫過(guo)熱(re)段，用經(jing)(jing)過(guo)冷卻(que)的(de)油(you)漿把油(you)氣冷卻(que)到飽和狀(zhuang)態(tai)，并洗(xi)掉夾帶的(de)催(cui)化劑粉塵(chen)，以便后續(xu)分(fen)(fen)餾(liu)，并避免塔(ta)(ta)(ta)盤堵塞(sai)。
3. 吸收(shou)穩定(ding)系統
典型的催化(hua)裂化(hua)吸收(shou)穩定系統工藝流程如圖2.5所示。
從(cong)分餾塔頂油(you)(you)氣(qi)分離器出來的催化富氣(qi)中帶有(you)汽(qi)(qi)油(you)(you)組分，而粗汽(qi)(qi)油(you)(you)中則溶解有(you)組分。吸收穩(wen)定系統的作(zuo)用就是利用吸收和精(jing)餾的方法(fa)，將富氣(qi)和粗汽(qi)(qi)油(you)(you)分離成(cheng)干氣(qi)(≤C2)液化氣(qi)（C3、C4）及穩(wen)定汽(qi)(qi)油(you)(you)。
吸收(shou)(shou)穩定系(xi)統(tong)主要由吸收(shou)(shou)塔(ta)、再吸收(shou)(shou)塔(ta)、解吸塔(ta)及穩定塔(ta)組成。
①. 富氣(qi)經(jing)氣(qi)壓機(ji)升(sheng)壓、冷卻并分出凝(ning)縮油(you)后形成(cheng)不凝(ning)氣(qi)，由(you)底(di)部進入吸(xi)收塔。穩(wen)定汽油(you)和粗(cu)汽油(you)則作為吸(xi)收液(ye)由(you)塔頂(ding)進入。將富氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)C3、C4（含少量(liang)C2）等吸(xi)收后得到(dao)富吸(xi)收油(you)。吸(xi)收塔頂(ding)部出來的(de)(de)(de)(de)貧氣(qi)中夾帶有少量(liang)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定汽油(you)，經(jing)再吸(xi)收塔用柴油(you)回收其中的(de)(de)(de)(de)汽油(you)組分后成(cheng)為干氣(qi)。干氣(qi)被送出裝置進行(xing)氣(qi)體脫硫。再吸(xi)收塔底(di)油(you)則返(fan)回催化分餾塔。
②. 富吸收油和(he)凝縮(suo)油均(jun)進入解(jie)吸塔，使其中的(de)氣體解(jie)吸后(hou)，從塔頂返回凝縮(suo)油沉(chen)降罐。塔底的(de)未穩定(ding)汽油送入穩定(ding)塔，通過精餾作用將液(ye)化氣和(he)穩定(ding)汽油分開(kai)。
③. 穩(wen)定(ding)塔頂產品(pin)為(wei)液化氣(qi)（液態(tai)烴(jing)），穩(wen)定(ding)塔底產品(pin)為(wei)穩(wen)定(ding)汽油。液態(tai)烴(jing)再利用(yong)精(jing)餾(liu)的(de)(de)方法通(tong)過氣(qi)體分餾(liu)裝(zhuang)置將其中的(de)(de)丙(bing)烯(xi)、丁(ding)烯(xi)分離出來，進行化工利用(yong)。穩(wen)定(ding)塔實質上(shang)是一個精(jing)餾(liu)塔。
④. 能量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系統(tong) 催(cui)化裂(lie)化反應產(chan)生(sheng)較多的(de)(de)熱(re)能，而能量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系統(tong)是為(wei)這些熱(re)能的(de)(de)回(hui)(hui)收(shou)而設置的(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)催(cui)化裂(lie)化能量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)工藝流(liu)程不(bu)盡相同，主要(yao)區別在于煙(yan)氣輪(lun)機-主風機組(zu)的(de)(de)組(zu)成上。圖(tu)2.6所示(shi)為(wei)典(dian)型(xing)的(de)(de)催(cui)化裂(lie)化能量(liang)回(hui)(hui)收(shou)系統(tong)的(de)(de)工藝流(liu)程示(shi)意圖(tu)。
由再(zai)生器(qi)過來的(de)高(gao)溫煙氣(qi)(qi)，含有微量的(de)催(cui)化劑粉塵，會(hui)造(zao)成煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)葉片的(de)磨損。煙汽輪(lun)機(ji)首先用于主風(feng)機(ji)的(de)驅動，多余能(neng)量則帶動電動／發電機(ji)發電。煙氣(qi)(qi)在驅動煙氣(qi)(qi)輪(lun)機(ji)做功并(bing)回收(shou)了壓(ya)力能(neng)后，溫度(du)略(lve)有降低，但(dan)仍然保(bao)持較高(gao)的(de)溫度(du)。通常情況下(xia)，煙氣(qi)(qi)還(huan)會(hui)被(bei)送至余熱鍋爐產生中壓(ya)蒸(zheng)氣(qi)(qi)。最后，煙氣(qi)(qi)經(jing)進一步(bu)降溫后直(zhi)接排入(ru)大(da)氣(qi)(qi)，或(huo)經(jing)脫(tuo)硫后再(zai)排入(ru)大(da)氣(qi)(qi)。
三、介質(zhi)特點
催化(hua)裂化(hua)裝置反應再(zai)生系(xi)統最典型的(de)介質特點是高(gao)溫(wen)條件，部分介質工(gong)況含(han)有(you)固體(ti)(ti)(ti)顆粒(li)催化(hua)劑(ji)或夾帶固體(ti)(ti)(ti)顆粒(li)催化(hua)劑(ji)，同時又伴(ban)隨有(you)硫化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕介質的(de)存在。含(han)有(you)固體(ti)(ti)(ti)催化(hua)劑(ji)的(de)管道(dao)通常沖刷嚴重(zhong)。工(gong)程(cheng)設計中(zhong)通常對高(gao)溫(wen)煙氣管道(dao)采用隔熱(re)耐磨襯里。能量回收系(xi)統較典型的(de)介質特點為高(gao)溫(wen)煙氣。除高(gao)溫(wen)煙氣外，該系(xi)統還有(you)預熱(re)鍋爐系(xi)統中(zhong)的(de)中(zhong)壓蒸汽管道(dao)、主風機的(de)大口(kou)徑非(fei)凈化(hua)風管道(dao)等。
四、催化裂化裝置的配管設(she)計
主要是(shi)對(dui)加熱爐、塔(ta)、換熱器(qi)、罐、泵(beng)等設備的配管(guan)設計。主要設備如下。
1. 再生器
再生(sheng)器(qi)的主要(yao)作(zuo)用是燒(shao)去結(jie)焦催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)上的焦炭以恢復催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的活性，同時也(ye)提供裂化(hua)(hua)所需的熱量。再生(sheng)器(qi)由殼(ke)體、旋風(feng)分離器(qi)、空氣分布(bu)器(qi)、燃(ran)燒(shao)室和取熱器(qi)組成。
2. 提升管反應器(qi)
①. 直管式： 多用于高低(di)并列式反再系統，特(te)點是從沉降器底部直接插入(ru)，結構簡(jian)單，壓降小。
②. 折疊式：多用于同(tong)軸式式反再系統。
3. 沉降器(qi)
沉降(jiang)器(qi)的作(zuo)用是使來自提升管的反(fan)應油氣(qi)和催化(hua)劑分(fen)(fen)離，油氣(qi)經旋風分(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)出夾帶催化(hua)劑后經集氣(qi)室去分(fen)(fen)餾系統。由(you)快速(su)分(fen)(fen)離器(qi)出來的催化(hua)劑靠(kao)重力在沉降(jiang)器(qi)中(zhong)向(xiang)下沉降(jiang)，落入氣(qi)體段。
4. 主(zhu)風(feng)機
供(gong)給再生器燒焦用空氣。
5. 氣壓機
用于給分(fen)餾系統(tong)來的富氣升壓(ya)，然后送往(wang)吸收穩定系統(tong)。
6. 增壓機
供(gong)給IV型反應再(zai)生裝置密相提(ti)升管調節催化(hua)劑循(xun)環量。
