催化裂化装置工艺设计

催化裂化装置工艺设计内容摘要：

34 核算料腿负荷 35 旋风分离器压力平衡 36 工艺计算结果 37 再生器空气分布管 37 分布管内气体流量 37 分布压降计算 38 开孔面积计算 39 辅助燃烧室 39 热负荷 39 结构尺寸 40 一、二次空气分配 40 辅助燃烧室环隙面积 41 空气进口管线的直径 41 反应系统 41 提升管反应器基础数据 41 提升管进料处的工艺计算 43 沉降器 46 气提段工艺计算 47 旋风分离器 48 两器压力平衡数据 49 结 论 52 附 录 错误 !未定义书签。 1 第一章 前言 重油催化裂化的发展 最早的工业催化裂化装置出现于 1936年。 70年代以来，随着原油价格的上涨，原油变重，轻质油品需要量上升，重燃料油需要量下降，重油深度加工的任务日益繁重。 不仅北美原油加工深度较深的国家在进一步提高加工深度，而且西欧日本等一向采取浅度加工的国家也在逐步提高加工深度。 随着经济发展、市场需求的变化以及催化裂化原料的变化，催化裂化作用也发生了变化，转向为加工重油。 催化裂化工艺最初发展时采用的是固定床反应器和移动床反应器，现已全部采用流化床反应器，故催化裂化又称为 流化催化裂化。 FCC 最重要的技术进步是开发了 RFCC 工艺， 1998 年我国 FCC 加工能力是 4200 万吨，为世界第二； 1999 年掺渣量占 FCC 总进料的 33%居世界第一； 2020 年底加工能力达到 9210 万吨，加工渣油三分之一以上，即 3000 多万吨； 2020加工 年能力达到 1亿吨，掺渣 34% 以上， FCC成为我国加工渣油最主要的装置 (与焦化可比 )。 国外 FCC 原料掺渣量一般为 15%到 20% (较低，大多经加氢处理 )。 目的是尽量提高柴汽比，缓解柴油市场供需矛盾。 FCC 技术的进步及其作用的变化很 大程度上取决于催化剂性能的不断改进。 当前催化裂化催化剂的发展重点是提高汽油质量，满足环保要求。 因此，近年来裂化催化剂的研究主要集中在如何降低汽油硫及烯烃含量方面，并取得了重大进展。 国内外已有一系列的降烯烃催化剂和助剂，并获得工业的应用。 如我国 GOR系列 (烯烃含量降低8～ 10% )、 Davison Co. 开发的 RFG 系列 (烯烃含量降低 25～ 40% ) 等催化剂已获得推广应用。 用 重油的深度加 工，即把原油中的重质部分（一般指常压渣油或减压渣油）转化为汽油 一直是炼油工作者的一项重要任务。 采取优化操作、降低 结焦、采用清洁燃料技术、提高产品质量、调整产品结构、降低能耗和开发重油新催化剂等措施，可进一步促进我国催化裂化整体技术水平的提高。 大庆常压 重 油直接催化裂化的可行性 常压渣油直接进行催化裂化的问题主要有两个。 一是由于重渣油中含有较多的沥青质，加上催化剂重金属污染比较严重，生焦量高，焦碳产率高，使再生器烧焦负荷很大，导致投资和操作费用都很高；另一方面，为了控制催化剂上的重金属量，需要卸出和补充较大量的催化剂，而催化剂的消耗量又和催化剂抗金属污染的 2 性能有关系。 如果催化剂的抗金属污染性能很差，能否实现重油直接催化 裂化则取决于重油的性质和催化剂补充量所引起的经济问题。 我国原油一般较重，常压渣油占原油的 60%～ 75%，减压渣油占原油的 40%～50%，因而我国渣油充足，发展重油催化裂化是提高轻质油收率的一条重要而有效的措施。 轻化率控制适当时，轻质油收率可占原油的 60%～ 70%，甚至更高。 大庆常压渣油具有高 H/C（ H/C为 ），金属含量低，残碳值低（ %），密度小（密度为 ），平均分子量大（分子量 563）的特点，是比较理想的重油催化裂化原料，可直接进行催化裂化。 装置形式的选择 从技术成熟角度看，新 HOC工艺装置优于其他各种装置。 从投资、经济效益等技术经济指标看，新 HOC 同轴式装置和同规模并列式 HOC装置对比有： （少 %）； （省 %）； （省 44%）。 同时采用两段再生工艺，较一段再生可提高烧焦强度 30%左右。 采用助燃剂完全再生，轻油收率为%，转化率为 %。 综上所述，本设计采用新 HOC同轴式两段再生重油催化裂化装置。 重油催化裂化装置形式很多，各种形式装置差别主要在反 —— 再系统，主要有：老 HOC装置、新 HOC装置、 RCC装置、 Stoneamp。 Webster装置、 Art装置。 我国目前炼制渣油设备有新 HOC装置和改进 Stoneamp。 Webster装置。 新 HOC装置有新 HOC并列式装置和新 HOC同轴式装置两种类型，都是由中国石化总公司开发的。 重油流化催化裂化工艺 流化催化裂化的反应器和再生器的操作情况。 催化剂在两器间的循环输送及催化剂的损耗率都与气 固流化问题有关。 但由于此问题的复杂性，至今有不少问题有待进一步研究。 在重油催化裂化过程中，损失催化剂选择性，降低催化剂活性，增加焦碳收率，破坏装置的热平衡操作和污染环境等，都在一般流化催化裂化中为数甚小，甚至没有。 为了消除或减少上述不良作用，在重油流化催化裂化工艺中不得不采取下列措施： (1) 发展适宜重油催化裂化的超稳分子筛催化剂以及有超稳作用的纯白土型催化剂，可以使汽油辛烷值高，生焦少，轻油收率高及抗金属污染强等优点。 (2) 加强对催化剂抗金属污染的研究。 加强钝化技术，或采用在高温氧化状态下通入蒸汽等介质达到金属顿化作用。 尽力加强脱盐，减少原料中钠盐的含量，普遍采用二级或三级脱盐。 3 (3) 再生工艺的发展。 RCC和 RFCC工艺设计了重油催化裂化逆流和并流混合式两段再生。 新HOC再生器也由并流改为逆流，改进后， 可以减少催化剂高温失活。 (4) 内外取热技术成熟。 重油催化裂化工艺生成的焦碳所放出的热量超出反 — 再系统需热。 为了维持反 — 再系统热平衡，通过在再生器密相段设置取热盘管也可以在再生器外设置外取热器的方式取走过剩热量。 近些年来，已经研究开发一些新的设计和装置形式，其中不乏一些优秀的设计和装置，渣油催化裂化内外取热技术，后置烧焦罐的装置改造，同高并列式装置，同轴式采用快速床再生和两段催化裂化等，这都预示着流化催化裂化技术发展的美好前景。 催化裂化发展趋势 从近几十年的发展情况来看，在目前和今后一段时间内，催化裂 化技术将会围绕以下几个主要方面继续发展： (1) 加工重质原料。 传统的催化裂化原料主要是减压馏分油。 由于对轻质油的需求不断增长以及原油价格的提高，利用催化裂化技术加工重质原料油，例如常压重油、脱沥青渣油等可以得到较大的经济效益。 如何解决在加工重质原料油时焦碳产率高、重金属污染催化剂严重等问题是催化裂化催化剂和工艺技术发展中的一个重要方向。 (2) 降低能耗。 催化裂化装置能耗较大，降低能耗的潜力也较大。 降低能耗的主要方向是降低焦碳产率。 充分利用再生烟气中的 CO的燃烧热以及发展再生烟气热能利用技术等。 (3) 减少环境污染。 催化裂化装置的主要污染源是再生烟气中的粉尘、 CO、SO2和 NOx。 随着环境保护立法日趋严格，消除污染的问题也日益显得重要。 (4) 适应多种生产需要的催化剂和工艺。 例如，结合我国国情多产柴油，又如多产丙烯、丁烯等。 (5) 过程模拟和计算机应用。 为了正确设计、预测以及应用计算机优化控制，需要有正确模拟催化裂化过程的数学模拟。 由于催化裂化过程的复杂性，在这方面还有很多要研究和开发的技术。 重油催化裂化面临的问题 我国原油变重，质量变差，渣油量的逐年提高是重油催化裂化面临的重要问题。 在占 我国原油产量 70%的三大油田中，胜利和辽河油田上述情况较为严重，而两油田的产量约占全国总产量的 35%～ 40%。 由于原油产量的递增不能满足轻质油品的需求，估计在今后 10年每年进口 2020万吨高硫高沥青质的中东原油将占总量的 4 10%～ 15%。 预计加工劣质原油的比例在 50%左右。 加氢处理劣质渣油的优点是公认的，原料的脱硫率、脱金属率、脱沥青率均在 90%左右，能提供优质的重馏分油作为催化裂化原料，从而使催化裂化取得良好的产品分布和性质。 但由于它一次投资昂贵，相当于焦化装置的 3～ 4倍，而且需要氢气来源等原因，因而没有在 国内广泛应用。 脱碳工艺的脱硫，脱金属率是较低的，采用加氢处理仍不失为具有吸引力的方法。 催化裂化工艺技术随着社会的进步在不断发展，当前又迎来原油重质化和油品清洁化的挑战，于是又面临着进一步发展的机会。 由于催化裂化的本能是转化重油为轻油，因此催化裂化工艺仍然是炼油的骨干工艺，克服装置结焦问题是开好重油裂化的当务之急，重油裂化多产轻烯烃以及适应油品市场变化发挥其应变能力也是催化裂化的一种本能，但为满足柴油和清洁燃料的需要，尚需其它后加工工艺的配合。 5 催化裂化生产装置设备参数 生产方案的确定 本设计采用汽油方 案。 首先，随着我国经济的快速发展，交通发展，以汽油为首的轻质油需求量急剧增加，同时由于石油化工的发展，就需要有更多、更有。