一、裝置簡(jian)介
催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)油(you)(you)輕質(zhi)化(hua)(hua)的(de)(de)核心工藝之一，是提高原油(you)(you)加(jia)工深(shen)度、增加(jia)輕質(zhi)油(you)(you)收(shou)率的(de)(de)重(zhong)(zhong)要手(shou)段，在(zai)(zai)汽(qi)油(you)(you)和柴油(you)(you)等(deng)輕質(zhi)產(chan)品的(de)(de)生產(chan)中(zhong)占有很(hen)重(zhong)(zhong)要的(de)(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是煉廠獲取(qu)經濟效益的(de)(de)重(zhong)(zhong)要手(shou)段。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)是重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)(you)在(zai)(zai)酸性(xing)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)作用下發生裂(lie)解，生成輕質(zhi)油(you)(you)、氣體和焦(jiao)炭的(de)(de)過(guo)程。催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反應(ying)包括(kuo)分解和縮(suo)合兩(liang)個(ge)過(guo)程，分解等(deng)反應(ying)生成氣體、汽(qi)油(you)(you)等(deng)小分子(zi)產(chan)物，縮(suo)合反應(ying)生成焦(jiao)炭。
一般原油(you)(you)經過常(chang)減壓蒸(zheng)餾(liu)后可得到的汽油(you)(you)、煤油(you)(you)及柴(chai)油(you)(you)等輕質油(you)(you)品僅有10％～40％，其余的是(shi)重質餾(liu)分油(you)(you)和殘渣油(you)(you)。如果(guo)想(xiang)得到更多輕質油(you)(you)品，就(jiu)必須對重質餾(liu)分和殘渣油(you)(you)進(jin)行二次加(jia)工(gong)。催化裂(lie)化是(shi)最(zui)常(chang)用的生產汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)生產工(gong)序，汽油(you)(you)柴(chai)油(you)(you)主要是(shi)通過該(gai)工(gong)藝(yi)生產出來(lai)。這也是(shi)一般石油(you)(you)煉化企業最(zui)重要的生產環(huan)節。
二(er)、典(dian)型催化裂化裝置的工藝及特點
原(yuan)料(liao)：渣油(you)(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)(you)70％左(zuo)右(you)，催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)一般是(shi)以減壓餾分油(you)(you)(you)(you)和焦化(hua)(hua)蠟油(you)(you)(you)(you)為原(yuan)料(liao)，但(dan)是(shi)隨著原(yuan)油(you)(you)(you)(you)日益加重以及(ji)對(dui)輕(qing)質油(you)(you)(you)(you)需求(qiu)越來越高，大部分石煉化(hua)(hua)企(qi)業開始在原(yuan)料(liao)中摻加減壓渣油(you)(you)(you)(you)，甚至直接以常壓渣油(you)(you)(you)(you)作為原(yuan)料(liao)進行煉制。
產品：汽油、柴油、油漿（重(zhong)質餾分油）、液(ye)體丙烯、液(ye)化氣(qi)；各(ge)自(zi)占(zhan)(zhan)比：汽油占(zhan)(zhan)42％，柴油占(zhan)(zhan)21.5％，丙烯占(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)8％，油漿占(zhan)(zhan)12％。
催(cui)化裂化是在(zai)有催(cui)化劑存在(zai)的(de)條(tiao)件下，將(jiang)重(zhong)質(zhi)油(you)(you)（例如渣(zha)油(you)(you)）加(jia)工成輕質(zhi)油(you)(you)（汽油(you)(you)、煤油(you)(you)、柴油(you)(you)）的(de)主要(yao)工藝(yi)，是煉(lian)油(you)(you)過程主要(yao)的(de)二(er)次加(jia)工手段(duan)，屬于化學加(jia)工過程。工藝(yi)過程：
①. 常渣和臘油經過原(yuan)料油緩沖罐進(jin)入(ru)提升管、沉(chen)降器、再生(sheng)器形成油氣，進(jin)入(ru)分(fen)餾塔。
②. 一部分(fen)油氣進(jin)人(ren)粗汽(qi)油塔、吸(xi)收(shou)塔、空壓機進(jin)人(ren)凝縮油罐(guan)，經過(guo)再吸(xi)收(shou)塔、穩(wen)定塔，最后進(jin)行汽(qi)油精(jing)制(zhi)，生產出(chu)汽(qi)油。
③. 一部分(fen)油氣經過分(fen)餾塔(ta)進入柴油汽提塔(ta)，然(ran)后進行柴油精制，生產出柴油。
④. 一部(bu)分油氣(qi)經過分餾(liu)塔進入油漿循環，最后生產出油漿。
⑤. 一(yi)部(bu)分油(you)氣經(jing)分餾(liu)塔(ta)(ta)進(jin)入(ru)(ru)液態烴緩(huan)沖罐，經(jing)過脫硫吸附罐、砂濾塔(ta)(ta)、水洗罐、脫硫醇抽(chou)提塔(ta)(ta)、預堿洗罐、胺液回收(shou)器、脫硫抽(chou)提塔(ta)(ta)、緩(huan)沖塔(ta)(ta)，最后進(jin)入(ru)(ru)液態烴罐，形(xing)成液化氣。
⑥. 一部(bu)分(fen)油氣經(jing)過液(ye)態(tai)烴緩沖罐(guan)進(jin)入脫丙(bing)(bing)(bing)烷塔(ta)、回(hui)流塔(ta)、脫乙(yi)烷塔(ta)、精丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)塔(ta)、回(hui)流罐(guan)，最后進(jin)入丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)區球(qiu)罐(guan)，形成液(ye)體丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)。液(ye)體丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)再經(jing)過聚丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)車間的(de)進(jin)一步加工(gong)生產出聚丙(bing)(bing)(bing)稀(xi)。
催化裂化裝置(zhi)大致可(ke)以分為四個加工單元，即反應再生系(xi)(xi)統、分餾系(xi)(xi)統、吸收(shou)(shou)穩(wen)定系(xi)(xi)統和能量回收(shou)(shou)系(xi)(xi)統。
1. 反應再生系統
反(fan)(fan)應(ying)再(zai)(zai)生(sheng)系統(tong)包括原(yuan)(yuan)料(liao)油(you)的裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)和催化(hua)(hua)劑(ji)的再(zai)(zai)生(sheng)兩個工(gong)藝過程(cheng)。典型的催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的反(fan)(fan)應(ying)再(zai)(zai)生(sheng)系統(tong)工(gong)藝流程(cheng)如圖2.3所示。經(jing)(jing)換熱升(sheng)溫(wen)后的新(xin)鮮(xian)原(yuan)(yuan)料(liao)油(you)與回煉油(you)混合，經(jing)(jing)加(jia)熱爐加(jia)熱后送(song)至催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)提(ti)升(sheng)管反(fan)(fan)應(ying)器(qi)下部(bu)噴(pen)嘴，原(yuan)(yuan)料(liao)油(you)蒸(zheng)氣(qi)霧化(hua)(hua)后噴(pen)入(ru)提(ti)升(sheng)管內(nei)，與來自再(zai)(zai)生(sheng)器(qi)的高溫(wen)催化(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)的氣(qi)體、汽油(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)等組(zu)成(cheng)的反(fan)(fan)應(ying)油(you)氣(qi)被送(song)至旋(xuan)風分(fen)離(li)器(qi)。經(jing)(jing)旋(xuan)風分(fen)離(li)器(qi)分(fen)離(li)出(chu)夾帶(dai)的催化(hua)(hua)劑(ji)后送(song)入(ru)分(fen)餾(liu)塔進(jin)行(xing)分(fen)餾(liu)。
經(jing)汽提后的(de)(de)(de)待生催(cui)化劑(ji)(ji)通過待生斜(xie)管進入再生器(qi)，用(yong)空(kong)氣燒焦(jiao)，燒去催(cui)化劑(ji)(ji)上因(yin)反應而(er)生成的(de)(de)(de)積炭(tan)，使(shi)催(cui)化劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)得以恢復。再生后的(de)(de)(de)催(cui)化劑(ji)(ji)落入淹流(liu)管，經(jing)再生斜(xie)管送回反應器(qi)循(xun)環使(shi)用(yong)。在生產(chan)過程中，催(cui)化劑(ji)(ji)會有(you)損失及(ji)失活(huo)(huo)。為(wei)了維持(chi)系統內催(cui)化劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)存量(liang)和活(huo)(huo)性(xing)，需要定(ding)期(qi)地(di)或經(jing)常(chang)地(di)向系統中補充或置換新鮮催(cui)化劑(ji)(ji)。催(cui)化劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)補充常(chang)采(cai)用(yong)稀相輸送的(de)(de)(de)方法(fa)，輸送介質為(wei)壓縮空(kong)氣。
2. 分餾(liu)系統
典型的(de)催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)分餾系統(tong)工藝(yi)流程如圖(tu)2.4所示。
由反應(ying)器(qi)(qi)來(lai)的(de)(de)(de)反應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)從(cong)分(fen)餾(liu)塔(ta)下部進入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)。在底部的(de)(de)(de)脫(tuo)過(guo)熱段與油(you)(you)漿換(huan)熱，并洗掉油(you)(you)氣(qi)(qi)中攜帶(dai)的(de)(de)(de)少量催(cui)化劑。反應(ying)油(you)(you)氣(qi)(qi)在分(fen)餾(liu)塔(ta)內(nei)上升并經(jing)過(guo)多次的(de)(de)(de)傳熱、冷(leng)凝，在分(fen)餾(liu)段根據物料的(de)(de)(de)沸(fei)點差，從(cong)上至(zhi)下分(fen)離(li)出富(fu)氣(qi)(qi)、粗(cu)汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)、回煉油(you)(you)和油(you)(you)漿。塔(ta)頂為沸(fei)點最低的(de)(de)(de)富(fu)氣(qi)(qi)及粗(cu)汽油(you)(you)。經(jing)換(huan)熱冷(leng)卻(que)后，進入(ru)油(you)(you)氣(qi)(qi)分(fen)離(li)器(qi)(qi)。油(you)(you)氣(qi)(qi)分(fen)離(li)器(qi)(qi)頂部出來(lai)的(de)(de)(de)催(cui)化富(fu)氣(qi)(qi)，經(jing)氣(qi)(qi)體(ti)壓縮(suo)機壓縮(suo)后，進入(ru)吸收穩定系統。
側線抽(chou)出(chu)的(de)(de)(de)輕(qing)柴油(you)、重柴油(you)經(jing)汽(qi)提塔(ta)汽(qi)提，再經(jing)換熱、冷卻(que)后(hou)出(chu)裝(zhuang)置。側線回(hui)煉(lian)油(you)與(yu)原料油(you)混合返(fan)回(hui)分餾塔(ta)進(jin)行(xing)回(hui)煉(lian)。塔(ta)底抽(chou)出(chu)的(de)(de)(de)是油(you)漿(jiang)，一部(bu)分經(jing)換熱、冷卻(que)后(hou)出(chu)裝(zhuang)置；一部(bu)分返(fan)回(hui)分餾塔(ta)脫過(guo)(guo)熱段進(jin)行(xing)循環；另一部(bu)分油(you)漿(jiang)則送至反(fan)應器回(hui)煉(lian)。由于分餾塔(ta)的(de)(de)(de)進(jin)料是帶有催化劑(ji)粉(fen)塵的(de)(de)(de)過(guo)(guo)熱油(you)氣(qi)，因此，分餾塔(ta)底部(bu)設有脫過(guo)(guo)熱段，用經(jing)過(guo)(guo)冷卻(que)的(de)(de)(de)油(you)漿(jiang)把油(you)氣(qi)冷卻(que)到飽和狀態，并洗掉夾(jia)帶的(de)(de)(de)催化劑(ji)粉(fen)塵，以便后(hou)續分餾，并避免塔(ta)盤堵塞。
3. 吸(xi)收穩定系(xi)統(tong)
典型的催(cui)化(hua)裂化(hua)吸收(shou)穩定系(xi)統(tong)工(gong)藝(yi)流程如圖2.5所示。
從分餾(liu)塔頂油(you)(you)氣分離器出來的催(cui)化(hua)富氣中帶有汽(qi)(qi)油(you)(you)組分，而粗汽(qi)(qi)油(you)(you)中則溶解(jie)有組分。吸(xi)收穩定(ding)系統(tong)的作用(yong)就是利(li)用(yong)吸(xi)收和(he)精餾(liu)的方法(fa)，將富氣和(he)粗汽(qi)(qi)油(you)(you)分離成干(gan)氣(≤C2)液化(hua)氣（C3、C4）及穩定(ding)汽(qi)(qi)油(you)(you)。
吸(xi)收穩定系統(tong)主要由吸(xi)收塔、再吸(xi)收塔、解吸(xi)塔及(ji)穩定塔組(zu)成。
①. 富氣經(jing)氣壓機升壓、冷卻并分(fen)出(chu)凝(ning)縮油(you)(you)后形成不凝(ning)氣，由底部進(jin)入(ru)吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)。穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)(you)和粗汽(qi)油(you)(you)則(ze)作(zuo)為吸(xi)收(shou)(shou)(shou)液由塔(ta)頂進(jin)入(ru)。將富氣中(zhong)的C3、C4（含(han)少(shao)(shao)量C2）等吸(xi)收(shou)(shou)(shou)后得到富吸(xi)收(shou)(shou)(shou)油(you)(you)。吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)頂部出(chu)來的貧氣中(zhong)夾帶有(you)少(shao)(shao)量的穩(wen)定(ding)汽(qi)油(you)(you)，經(jing)再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)用柴油(you)(you)回收(shou)(shou)(shou)其中(zhong)的汽(qi)油(you)(you)組分(fen)后成為干氣。干氣被送出(chu)裝置進(jin)行氣體脫硫。再吸(xi)收(shou)(shou)(shou)塔(ta)底油(you)(you)則(ze)返回催化分(fen)餾塔(ta)。
②. 富吸(xi)(xi)收油(you)和(he)凝縮(suo)油(you)均進入解(jie)吸(xi)(xi)塔(ta)，使其中的(de)(de)氣(qi)體解(jie)吸(xi)(xi)后，從塔(ta)頂(ding)返回凝縮(suo)油(you)沉降罐。塔(ta)底(di)的(de)(de)未穩(wen)定汽油(you)送入穩(wen)定塔(ta)，通過精餾作用(yong)將液(ye)化氣(qi)和(he)穩(wen)定汽油(you)分開。
③. 穩(wen)定塔(ta)頂產(chan)品為液(ye)化(hua)氣(qi)（液(ye)態烴），穩(wen)定塔(ta)底產(chan)品為穩(wen)定汽油。液(ye)態烴再利(li)用精餾(liu)(liu)的(de)方(fang)法通過氣(qi)體(ti)分餾(liu)(liu)裝置將其(qi)中的(de)丙(bing)烯、丁烯分離出來(lai)，進(jin)行化(hua)工利(li)用。穩(wen)定塔(ta)實質上是一個精餾(liu)(liu)塔(ta)。
④. 能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系統 催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)應產(chan)生較多的熱(re)能(neng)，而能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系統是為(wei)這些熱(re)能(neng)的回(hui)(hui)收(shou)而設(she)置的。不同(tong)的催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系統的工藝(yi)流(liu)程不盡相同(tong)，主要區別在于煙(yan)氣輪機-主風機組的組成上。圖(tu)(tu)2.6所(suo)示為(wei)典(dian)型(xing)的催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)能(neng)量回(hui)(hui)收(shou)系統的工藝(yi)流(liu)程示意圖(tu)(tu)。
由再生(sheng)器過來的(de)(de)高(gao)(gao)溫煙氣(qi)(qi)，含(han)有微量(liang)的(de)(de)催(cui)化劑粉塵，會造成煙氣(qi)(qi)輪機葉片的(de)(de)磨(mo)損。煙汽輪機首先用于主風機的(de)(de)驅動，多(duo)余能量(liang)則帶(dai)動電動／發電機發電。煙氣(qi)(qi)在驅動煙氣(qi)(qi)輪機做功并回收了(le)壓(ya)力能后，溫度(du)略有降低，但(dan)仍(reng)然保持較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)溫度(du)。通常情況(kuang)下，煙氣(qi)(qi)還會被(bei)送(song)至余熱鍋爐(lu)產生(sheng)中(zhong)壓(ya)蒸氣(qi)(qi)。最后，煙氣(qi)(qi)經(jing)進一(yi)步降溫后直接排(pai)入(ru)大氣(qi)(qi)，或經(jing)脫硫后再排(pai)入(ru)大氣(qi)(qi)。
三、介質特點
催(cui)化(hua)裂化(hua)裝置(zhi)反應再生系統最典型(xing)的(de)(de)介(jie)質特點是高溫(wen)條件，部分(fen)介(jie)質工況含(han)有(you)(you)固(gu)體顆(ke)粒(li)催(cui)化(hua)劑或夾帶固(gu)體顆(ke)粒(li)催(cui)化(hua)劑，同時又(you)伴隨有(you)(you)硫化(hua)物、氮化(hua)物等(deng)腐(fu)蝕介(jie)質的(de)(de)存在。含(han)有(you)(you)固(gu)體催(cui)化(hua)劑的(de)(de)管道通常(chang)沖刷(shua)嚴重。工程設計中通常(chang)對高溫(wen)煙氣管道采(cai)用隔(ge)熱(re)耐磨襯里。能量回收系統較典型(xing)的(de)(de)介(jie)質特點為高溫(wen)煙氣。除高溫(wen)煙氣外，該系統還(huan)有(you)(you)預熱(re)鍋爐系統中的(de)(de)中壓蒸汽管道、主(zhu)風(feng)(feng)機的(de)(de)大口徑非凈(jing)化(hua)風(feng)(feng)管道等(deng)。
四、催化裂化裝置的配管(guan)設(she)計
主要是(shi)對加熱(re)爐、塔(ta)、換熱(re)器、罐(guan)、泵等設備的配管設計。主要設備如(ru)下。
1. 再生(sheng)器(qi)
再生(sheng)器(qi)的主(zhu)要作用(yong)是(shi)燒去(qu)結焦(jiao)催(cui)化劑上的焦(jiao)炭以恢復催(cui)化劑的活(huo)性，同(tong)時也提供裂(lie)化所需(xu)的熱量。再生(sheng)器(qi)由殼(ke)體、旋風(feng)分離器(qi)、空氣分布器(qi)、燃燒室和取(qu)熱器(qi)組成(cheng)。
2. 提升(sheng)管反應器
①. 直管式： 多用于高低并列式(shi)反再系統，特點是從沉降器底部直(zhi)接插(cha)入(ru)，結構(gou)簡單，壓降小。
②. 折疊式(shi)：多(duo)用于同軸式(shi)式(shi)反再(zai)系統。
3. 沉降器
沉(chen)降(jiang)器(qi)(qi)的(de)作用(yong)是使來自提升管的(de)反應油(you)氣(qi)和催(cui)化劑(ji)分離，油(you)氣(qi)經(jing)旋風(feng)分離器(qi)(qi)分出夾帶催(cui)化劑(ji)后(hou)經(jing)集氣(qi)室去分餾(liu)系統。由快速(su)分離器(qi)(qi)出來的(de)催(cui)化劑(ji)靠(kao)重(zhong)力在沉(chen)降(jiang)器(qi)(qi)中向下(xia)沉(chen)降(jiang)，落入氣(qi)體段(duan)。
4. 主(zhu)風機
供給再生器燒(shao)焦用空(kong)氣。
5. 氣壓機
用于(yu)給分餾系統來的富(fu)氣(qi)升(sheng)壓，然(ran)后(hou)送往吸收穩定系統。
6. 增壓機(ji)
供(gong)給IV型反應再生(sheng)裝置密相提(ti)升管調節(jie)催化劑循環量。
