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篇一:[催化裂化装置]催化裂化的装置简介类型及工艺流程
一、装置简介
(一)装置发展及其类型
1．装置发展
催化裂化工艺产生于20世纪40年代，是炼油厂提高原油加工深度的一种重油轻质化的工艺。
20世纪50年代初由ESSO公司(美国)推出了Ⅳ型流出催化装置，使用微球催化剂(平均粒径为60—70tan)，从而使催化裂化工艺得到极大发展。
1958年我国第一套移动床催化裂化装置在兰州炼油厂投产。1965年我国自己设计制造施工的Ⅳ型催化装置在抚顺石油二厂投产。经过近40年的发展，催化裂化已成为炼油厂最重要的加工装置。截止1999年底，我国催化裂化加工能力达8809。5×104t／a，占一次原油加工能力的33．5％，是加工比例最高的一种装置，装置规模由(34—60)×104t／a发展到国内最大300×104t／a，国外为675×104t／a。
随着催化剂和催化裂化工艺的发展，其加工原料由重质化、劣质化发展至目前全减压渣油催化裂化。根据目的产品的不同，有追求最大气体收率的催化裂解装置(DCC)，有追求最大液化气收率的最大量高辛烷值汽油的MGG工艺等，为了适应以上的发展，相应推出了二段再生、富氧再生等工艺，从而使催化裂化装置向着工艺技术先进、经济效益更好的方向发展。
2．装置的主要类型
催化裂化装置的核心部分为反应—再生单元。反应部分有床层反应和提升管反应两种，随着催化剂的发展，目前提升管反应已取代了床层反应。
再生部分可分为完全再生和不完全再生，一段再生和二段再生(完全再生即指再生烟气中CO含量为10—6级)。从反应与再生设备的平面布置来讲又可分为高低并列式和同轴式，典型的反应—再生单元见图2—4、图2—5、图2—6、图2—7，其特点见表2—11。
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(二)装置单元组成与工艺流程
1.组成单元
催化裂化装置的基本组成单元为：反应—再生单元，能量回收单元，分馏单元，吸收稳定单元。作为扩充部分有：干气、液化气脱硫单元，汽油、液化气脱硫醇单元等。各单元作用介绍如下。
(1)反应—再生单元
重质原料在提升管中与再生后的热催化剂接触反应后进入沉降器(反应器)，油气与催化剂经旋风分离器与催化剂分离，反应生成的气体、汽油、液化气、柴油等馏分与未反应的组分一起离开沉降器进入分馏单元。反应后的附有焦炭的待生催化剂进入再生器用空气烧焦，催化剂恢复活性后再进入提升管参加反应，形成循环，再生器顶部烟气进入能量回收单元。
(2)三机单元
所谓三机系指主风机、气压机和增压机。如果将反一再单元作为装置的核心部分，那么主风机就是催化裂化装置的心脏，其作用是将空气送人再生器，使催化剂在再生器中烧焦，将待生催化剂再生，恢复活性以保证催化反应的继续进行。
增压机是将主风机出口的空气提压后作为催化剂输送的动力风、流化风、提升风，以保持反—再系统催化剂的正常循环。
气压机的作用是将分馏单元的气体压缩升压后送人吸收稳定单元，同时通过调节气压机转数也可达到控制沉降器顶部压力的目的，这是保证反应再生系统压力平衡的一个手段。
(3)能量回收单元
利用再生器出口烟气的热能和压力使余热锅炉产生蒸汽和烟气轮机作功、发电等，此举可大大降低装置能耗，目前现有的重油催化裂化装置有无此回收系统，其能耗可相差1／3左右。
(4)分馏单元
沉降器出来的反应油气经换热后进入分馏塔，根据各物料的沸点差，从上至下分离为富气(至气压机)、粗汽油、柴油、回炼油和油浆。该单元的操作对全装置的安全影响较大，一头一尾的操作尤为重要，即分馏塔顶压力、塔底液面的平稳是装置安全生产的有力保证，保证气压机人口放火炬和油浆出装置系统的通畅，是安全生产的必备条件。
(5)吸收稳定单元
经过气压机压缩升压后的气体和来自分馏单元的粗汽油，经过吸收稳定部分，分割为干气、液化气和稳定汽油。此单元是本装置甲类危险物质最集中的地方。
(6)干气、液化气脱硫和汽油液化气脱硫醇单元该两部分为产品精制单元。
干气、液化气在胺液(乙醇胺、二乙醇胺、Ⅳ—甲基二乙醇胺等)作用下、吸收干气、液化气中的H2S气体以达到脱除H2S的目的。
汽油和液化气在碱液状态中在磺化酞氰钴或聚酞氰钻作用下将硫醇氧化为二硫化物，以达到脱除硫醇的目的。
2．工艺流程
工艺原则流程见图2—8。
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原料油由罐区或其他装置(常减压、润滑油装置)送来，进入原料油罐，由原料泵抽出，换热至200—300°C左右，分馏塔来的回炼油和油浆一起进入提升管的下部，与由再生器再生斜管来的650～700°C再生催化剂接触反应，然后经提升管上部进入分馏塔(下部)；反应完的待生催化剂进入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油气的待生剂通过待生斜管进入再生器下部烧焦罐。由主风机来的空气送人烧焦罐烧焦，并同待生剂一道进入再生器继续烧焦，烧焦再生后的再生催化剂由再生斜管进人提升管下部循环使用。
烟气经一、二、三级旋分器分离出催化剂后，其温度在650～700°C，压力0．2-0．3MPa(表)，进人烟气轮机作功带动主风机，其后温度为500—550°C，压力为0．01MPa(表)左右，再进入废热锅炉发生蒸汽，发汽后的烟气(温度大约为200℃左右)通过烟囱排到大气。
反应油气进入分馏塔后，首先脱过热，塔底油浆(油浆中含有2%左右催化剂)分两路，一路至反应器提升管，另一路经换热器冷却后出装置。脱过热后油气上升，在分馏塔内自上而下分离出富气、粗汽油、轻柴油、回炼油。回炼油去提升管再反应，轻柴油经换热器冷却后出装置，富气经气压机压缩后与粗汽油共进吸收塔，吸收塔顶的贫气进入再吸收塔由轻柴油吸收其中的C4-C5，再吸收塔顶干气进入干气脱硫塔脱硫后作为产品出装置，吸收塔底富吸收油进入脱吸塔以脱除其中的C2。塔底脱乙烷汽油进入稳定塔，稳定塔底油经碱洗后进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置，稳定塔顶液化气进入脱硫塔脱除H，S，再进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置。(脱硫脱硫醇未画出) (三)化学反应过程
1．催化裂化反应的特点
催化裂化反应是在催化剂表面上进行的，其反应过程的7个步骤如下：
①气态原料分子从主流扩散到催化剂表面；②原料分子沿催化剂外向内扩散；③原料分子被催化剂活性中心吸附；④原料分子发生化学反应；⑤产品分子从催化剂内表面脱附；⑥产品分子由催化剂外向外扩散；⑦产品分子扩散到主流中。
重质原料反应生成目的产品可用下图表示：
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2．催化裂化反应种类
石油馏分是由十分复杂的烃类和非烃类组成，其反应过程十分复杂，种类繁多，大致分为几个类型。
(1)裂化反应
是主要的反应。即C—C键断裂，大分子变为小分子的反应。 (2)异构化反应
是重要的反应。即化合物的相对分子量不变，烃类分子结构和空间位置变化，所以催化裂化产物中会有较多异构烃。
(3)氢转移反应
是一个烃分子上的氢脱下来加到另一个烯烃分子上，使其烯烃饱和，该反应是催化裂化特有的反应。虽然氢转移反应会使产品安定性变好，但是大分子的烃类反应脱氢将生成焦炭。
(4)芳构化反应
烷烃、烯烃环化生成环烷烃和环烯烃，然后进一步氢转移反应生成芳烃，由于芳构化反应使汽油、柴油中芳烃较多。
除以上反应外，还有甲基转移反应、叠合反应和烷基化反应等。
(四)主要操作条件及工艺技术特点
1．主要操作条件
因不同的工艺操作条件不尽相同，表2—12列出一般一段再生催化裂化的主要操作条件。
2．工艺技术特点
(1)微球催化剂的气—固流态化
催化裂化确切一点应该叫作流化催化裂化。微球催化剂(60—70／1m粒径)在不同气相线速下呈现不同状态，可分为固定床(即催化剂不动)、流化床(即催化剂只在一定的空间运动)和输送床(即催化剂与气相介质一同运动而离开原来的空间)三种。
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催化裂化的提升管反应是输送床，而再生器中待生催化剂的烧焦过程是流化床，所以微球催化剂的气—固流态化是催化裂化工艺得以发展的基础，从而使反应—再生能在不同的条件下得以实现。
(2)催化裂化的化学反应
最主要的反应是大分子烃类裂化为小分子烃类的化学反应，从而使原油中大于300℃馏分的烃类生成小分子烃类、气体、液化气、汽油、柴油等，极大地增加了炼油厂的轻质油收率，并能副产气体和液化气。
(五)催化剂及助剂
1．催化剂
烃类裂化反应，应用热裂化工艺也能完成，但是有了催化剂的参加，其化学反应方式不同，所以导致二类工艺的产品性质和产品分布都不同。
目前催化裂化所使用的催化剂都是分子筛微球催化剂，根据不同产品要求可制造出各种型号的催化剂。但其使用性能要求是共同的，即高活性和选择性，良好的水热稳定性，抗硫、氮、重金属的中毒；好的强度，易再生，流化性能好等。目前常见的有重油催化裂化催化剂、生产高辛烷值汽油催化剂、最大轻质油收率催化剂、增加液化气收率催化剂和催化裂解催化剂等。由于催化裂化原料的重质化，使重油催化剂发展十分迅速，目前国内全渣油型催化剂性能见表2—13。
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2．催化裂化助剂
为了补充催化剂的其他性能，近年来发展了多种起辅助作用的助催化剂，这些助剂均以剂的方式，加到裂化催化剂中起到除催化裂化过程外的其他作用。如促进再生烟气中CO转化为C02，提高汽油辛烷值，钝化原料中重金属对催化剂活性毒性，降低烟气中的SOx的含量等各类助剂，它们绝大多数也是制造成与裂化催化剂一样的微球分别加入再生器内，但占总剂量很少，一般在1％—3％，所以每天添加量只有10-1000kS／d左右。
CO助燃剂为SiO2—Al2O3细粉上载有活性金属铂制成。辛烷值助剂大多是含有15％-20％ZSM—5分子筛的Si—Al微球剂。而金属钝化剂为液态型含锑的化合物，将其注入原料油中，使其分解的金属锑沉积在催化剂上以钝化Ni的活性。
(六)原料及产品性质
1．催化裂化原材料
各类催化裂化所使用的原材料不尽相同，现将一般所使用的原材料主要性质汇总，见表2—14。
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篇二:[催化裂化装置]催化裂化
催化裂化catalytic cracking 石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。原料采用原油蒸馏（或其他石油炼制过程）所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上，缩合为焦炭，使催化剂活性下降，需要用空气烧去（见催化剂再生），以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高（马达法80左右），安定性好，裂化气（一种炼厂气）含丙烯、丁烯、异构烃多。 沿革 催化裂化技术由法国E.J.胡德利研究成功，于1936年由美国索康尼真空油公司和太阳石油公司合作实现工业化，当时采用固定床反应器，反庆和催化剂再生交替进行。由于高压缩比的汽油发动机需要较高辛烷值汽油，催化裂化向移动床（反应和催化剂再生在移动床反应器中进行）和流化床（反应和催化剂再生在流化床反应器中进行）两个方向发展。移动床催化裂化因设备复杂逐渐被淘汰；流化床催化裂化设备较简单、处理能力大、较易操作，得到较大发展。60年代，出现分子筛催化剂，因其活性高，裂化反应改在一个管式反应器（提升管反应器）中进行，称为提升管催化裂化。 中国1958年在兰州建成移动床催化裂化装置，1965年在抚顺建成流化床催化裂化装置，1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。1984年，中国催化裂化装置（见彩图[提升管催化裂化装置]）共39套，占原油加工能力23％。
催化剂 主要成分为硅酸铝，起催化作用的是其中的酸性活性中心（见固体酸催化剂）。移动床催化裂化采用3～5mm小球形催化剂。流化床催化裂化早期所用的是粉状催化剂，活性、稳定性和流化性能较差。40年代起，开发了微球形（40～80m）硅铝催化剂，并在制备工艺上作了改进，活性和选择性都比较好。60年代初期，开发了高活性含稀土元素的 X型分子筛硅铝微球催化剂。70 年代起, 又开发了活性更高的Y型分子筛微球催化剂（见石油炼制催化剂）。 化学反应 与按自由基反应机理进行的热裂化不同，催化裂化是按碳正离子机理进行的，催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应，裂化产物比热裂化具有更高的经济价值,气体中C和C较多,异构物多；汽油中异构烃多，二烯烃极少，芳烃较多。其主要反应包括：①分解，使重质烃转变为轻质烃；②异构化；③氢转移；④芳构化；⑤缩合、生焦反应。异构化和芳构化使低辛烷值的直链烃转变为高辛烷值的异构烃和芳烃。 工艺过程 催化裂化的流程（图1[ 催化裂化工艺流程]包括三个部分：①原料油催化裂化；②催化剂再生；③产物分离。原料经换热后与回炼油混合喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。反应温度480～530℃,压力0.14MPa（表压）。反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器（简称旋分器）分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。裂化气经压缩后去气体分离系统。结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用，再生温度为600～730℃。 使用分子筛催化剂时，为了使炼厂产品方案有一定的灵活性，可根据市场需要改变操作条件以得到最大量的汽油、柴油或液化气（见表[催化裂化（以分子筛为催化剂）产品产率与温度的关系]）。 装置类型 流化床催化裂化装置有多种类型，按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：①反应器和再生器分开布置的并列式；②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。 同高并列式 主要特点是:①催化剂由U型管密相输送（图2[同高并列式流化床催化裂化装置]）;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变 U型管两端的催化剂密度来调节；③由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。 高低并列式 特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制(图3[高低并列式流化床催化裂化装置]),比较灵活。 同轴式 装置形式特点是：①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制（图4[ 同轴式流化床催化裂化装置]）;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管。 发展 长期以来，流化床催化裂化原料主要为原油蒸馏的馏出油（柴油、减压馏出油等）和热加工馏出油，原料中镍、钒(会使催化剂中毒)含量一般均小于0.5ppm。在以减压渣油作催化裂化原料时，通常要在进入催化裂化装置前，用各种方法进行原料预处理，除去其中大部分镍、钒等金属和沥青质。70年代以来，由于节约石油资源引起商品渣油需求下降。因此，流化床催化裂化装置掺炼减压渣油或直接加工常压渣油已相当普遍。主要措施是：采用抗重金属中毒催化剂；在原料中加入钝化剂等。 参考书目华东石油学院炼油工程教研室编：《石油炼制工程》，第二版，石油工业出版社，北京，1982。G.D.Hobson.Modern Petroleum Technology,5th ed.,Part 1 & 2.John Wiley & Sons,New York,1984. 曹汉昌 陈俊武
篇三:[催化裂化装置]最全面的催化裂化工艺解析
【本期内容，由上海神农冠名播出】
导语昨天小七为大家介绍了几种常见的重质油轻质转化技术。应诸位七友的要求，对重质油转化技术进行深度解读。本文将介绍原油二次加工的核心-催化裂化工艺。小七将详细的为大家介绍催化裂化工艺的特点、反应原理、工艺装置、工艺流程、节能措施。
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为什么说催化裂化是原油二次加工的核心工艺呢？这和它的工艺特点有关，让我们先来看一看它的工艺特点。
工艺特点
1产品收率高，汽油质量好。轻油收率高，可达70%以上。催化裂化所得汽油辛烷值高，并且安定性好，基本不含二烯烃。。汽油中含低分子烃较多，它的10%与50%馏出点温度较低，使用性能好。2可提供大量化工原料。裂化气体中C3、C4组分约占90%，C3中丙烯又占70%，C4中各种丁烯占55%左右，这些都是优良的石油化工原料，还能提供大量液化汽供民用。3柴油性质差，十六烷值较低，一般只有35～45，需与直馏柴油调合后才能使用。渣油催化和掺炼重油催化除十六烷值更低外，含硫、氮、胶质也较多，颜色深，安定性差，易氧化产生沉渣，需加氢精制处理。4产品方案灵活。同一套装置，改变不同的操作条件，便可得到气体、汽油、柴油的不同产品分布，以适应市场经济发展的需要。5原料选择范围比较宽，通常是以减压馏份油、焦化蜡油等做原料。
正是因为催化裂化工艺具有产品方案灵活、原料选择广泛，收益高等优势，才得以广泛应用于炼油领域。◆ ◆ ◆
化学反应是工艺的的核心，让我们看看石油裂化炉发生了怎样的变化。
反应原理
1分解反应
烷烃、烯烃分解成小分子；环烷烃进行环断裂或侧链断裂；单环芳烃的烷基侧链的断裂反应。
2异构化反应
正构烯烃生成异构烯烃；五碳环烷烃生成六碳环烷烃。
3芳构化反应
六碳环烷烃脱氢生成芳香烃；烯烃环化脱氢生成芳香烃。
4氢转移反应
多环芳烃逐渐缩合成大分子直至焦炭，同时一部分氢原子转移到烯烃分子中，使烯烃饱和变成烷烃，因此，流化催化裂化产物中异构烷烃和芳香烃较多，汽油辛烷值高，安定性好。
装置简介
催化裂化装置一般由以下几部分组成：
反再系统--------------催化剂流化再生、原料反应生成产品
分馏系统--------------------将油气分割成不同馏分的产品
吸收稳定系统----------------富气分离，处理粗汽油
产品精制系统----------------脱硫，保证产品质量
主风机与烟气能量回收系统----提供烧焦用风，利用烟气能量
富气压缩机系统--------------提升富气压力
余热回收系统----------------回收烟气热量
机泵系统--------------------提供物流动力
控制系统--------------------保证工艺设备参数正常
自保联锁系统----------------事故状态保证装置安全
工艺流程
催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离
原料油催化裂化新鲜原料油经过换热后与回炼油混合，进入提升管反应器下部的喷嘴，用蒸汽雾化后喷入提升管，与来自再生器的高温催化剂接触，随即气化并进行反应。反应后的油气经过旋分分离器后进入集气室，通过沉降器顶部出口进入分馏系统。
催化剂再生 积有焦炭的再生催化剂（待生催化剂）由沉降器进入下面的汽提段，用过热水蒸汽进行汽提，脱除吸附在待生催化剂表面的少量油气，然后经过待生斜管进入再生器，与来自再生器底部的空气接触反应，恢复催化剂的活性，同时放出大量的热量。产物分离反应油气经分馏系统初步分离后，得到部分产品和半成品。半成品进入吸收－稳定系统，在此将富气中C2以下组分与C3以上组分分离以便分别利用，同时将混入汽油中的少量气体烃分出，得到合格汽油。
节能措施
随着催化剂再生技术的发展，再生烟气温度和压力都越来越高，再生器顶部烟气温度可达730℃以上，压力达0.36MPa左右。再生器高温烟气所带走的能量约占全装置能耗的1/4。因此，如何有效利用这部分能量是提高全装置能量利用率的关键。
上图是一种典型烟气轮机动力回收工艺流程。热烟气从再生器进入三级旋风分离器，除去烟气中绝大部分催化剂微粒后进入烟气轮机。烟气在烟气轮机中推动机械做功后，温度大约降低120~180℃，排出的烟气可以进入CO锅炉或余热锅炉回收剩余的热能。
结束语本篇文章介绍了石油催化裂解工艺，你还喜欢吗？之后小七将系统的介绍石油化工生产工艺，希望大家能喜欢。小编对于工艺描述中不准确的地方，还请诸位七友多指正。也希望大家有什么独特见解可以同各位七友一同分享，期待你的留言。
