一、裝(zhuang)置簡介
催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)是重(zhong)油(you)(you)輕質(zhi)化(hua)的(de)(de)核心(xin)工(gong)藝之(zhi)一，是提高原油(you)(you)加(jia)工(gong)深度、增加(jia)輕質(zhi)油(you)(you)收(shou)率的(de)(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)，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)中占有(you)很重(zhong)要(yao)的(de)(de)地位。催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)是煉廠獲取經濟效益的(de)(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)。催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)是重(zhong)質(zhi)油(you)(you)在(zai)(zai)酸性(xing)催(cui)(cui)化(hua)劑的(de)(de)作(zuo)用下(xia)發生裂解(jie)，生成輕質(zhi)油(you)(you)、氣體和焦(jiao)炭的(de)(de)過程(cheng)(cheng)。催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)反(fan)應(ying)(ying)包括分(fen)解(jie)和縮合兩個過程(cheng)(cheng)，分(fen)解(jie)等(deng)反(fan)應(ying)(ying)生成氣體、汽(qi)油(you)(you)等(deng)小分(fen)子產(chan)物，縮合反(fan)應(ying)(ying)生成焦(jiao)炭。
一般原油(you)(you)(you)經過常減(jian)壓蒸餾(liu)(liu)后可得(de)到(dao)(dao)的(de)汽油(you)(you)(you)、煤(mei)油(you)(you)(you)及(ji)柴油(you)(you)(you)等輕質油(you)(you)(you)品僅有(you)10％～40％，其余的(de)是重(zhong)質餾(liu)(liu)分油(you)(you)(you)和殘渣油(you)(you)(you)。如果想得(de)到(dao)(dao)更多輕質油(you)(you)(you)品，就必(bi)須對重(zhong)質餾(liu)(liu)分和殘渣油(you)(you)(you)進行(xing)二次加工(gong)。催化(hua)裂化(hua)是最常用的(de)生(sheng)產汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)生(sheng)產工(gong)序，汽油(you)(you)(you)柴油(you)(you)(you)主要(yao)是通過該工(gong)藝(yi)生(sheng)產出(chu)來。這也是一般石油(you)(you)(you)煉化(hua)企業(ye)最重(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)產環(huan)節。
二、典(dian)型催化裂化裝(zhuang)置的工(gong)藝及特點
原(yuan)料(liao)：渣油(you)(you)(you)(you)和(he)蠟(la)油(you)(you)(you)(you)70％左右，催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)一般是以(yi)減壓(ya)餾分油(you)(you)(you)(you)和(he)焦化(hua)(hua)蠟(la)油(you)(you)(you)(you)為原(yuan)料(liao)，但是隨著原(yuan)油(you)(you)(you)(you)日益加重以(yi)及對輕質(zhi)油(you)(you)(you)(you)需求越來(lai)越高(gao)，大部(bu)分石煉化(hua)(hua)企業開始在原(yuan)料(liao)中摻加減壓(ya)渣油(you)(you)(you)(you)，甚至(zhi)直接以(yi)常壓(ya)渣油(you)(you)(you)(you)作為原(yuan)料(liao)進行煉制(zhi)。
產品：汽油(you)、柴油(you)、油(you)漿（重質餾分油(you)）、液(ye)體丙(bing)烯(xi)、液(ye)化氣(qi)；各自占(zhan)(zhan)(zhan)比：汽油(you)占(zhan)(zhan)(zhan)42％，柴油(you)占(zhan)(zhan)(zhan)21.5％，丙(bing)烯(xi)占(zhan)(zhan)(zhan)5.8％，液(ye)化氣(qi)占(zhan)(zhan)(zhan)8％，油(you)漿占(zhan)(zhan)(zhan)12％。
催(cui)化(hua)裂化(hua)是在有催(cui)化(hua)劑存在的條件下，將重質油（例如渣油）加工(gong)(gong)成輕(qing)質油（汽油、煤油、柴油）的主(zhu)要工(gong)(gong)藝(yi)，是煉油過程主(zhu)要的二次加工(gong)(gong)手(shou)段，屬于化(hua)學加工(gong)(gong)過程。工(gong)(gong)藝(yi)過程：
①. 常(chang)渣和臘油經過原料油緩沖罐進入提升(sheng)管、沉降器、再生(sheng)器形成油氣，進入分餾塔。
②. 一部分(fen)油(you)氣進(jin)人(ren)粗(cu)汽油(you)塔、吸收塔、空(kong)壓機進(jin)人(ren)凝(ning)縮油(you)罐，經過再吸收塔、穩定塔，最后進(jin)行汽油(you)精制(zhi)，生產出(chu)汽油(you)。
③. 一部分油氣經(jing)過分餾塔進入柴(chai)油汽提塔，然后進行柴(chai)油精制，生產出柴(chai)油。
④. 一(yi)部分油氣經過分餾塔進入油漿(jiang)循環，最后(hou)生(sheng)產出油漿(jiang)。
⑤. 一部(bu)分油氣(qi)(qi)經(jing)分餾塔(ta)進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)緩沖罐(guan)，經(jing)過脫硫(liu)(liu)吸附罐(guan)、砂濾(lv)塔(ta)、水洗罐(guan)、脫硫(liu)(liu)醇抽(chou)(chou)提塔(ta)、預(yu)堿洗罐(guan)、胺液(ye)(ye)回收器、脫硫(liu)(liu)抽(chou)(chou)提塔(ta)、緩沖塔(ta)，最(zui)后進入液(ye)(ye)態(tai)烴(jing)罐(guan)，形成液(ye)(ye)化(hua)氣(qi)(qi)。
⑥. 一(yi)部分油氣經過液態(tai)烴(jing)緩(huan)沖(chong)罐進(jin)入脫丙(bing)(bing)烷塔(ta)、回流(liu)塔(ta)、脫乙烷塔(ta)、精丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)塔(ta)、回流(liu)罐，最后進(jin)入丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)區球罐，形(xing)成液體丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)。液體丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)再經過聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)車(che)間的進(jin)一(yi)步加工(gong)生產出聚(ju)丙(bing)(bing)稀(xi)(xi)(xi)。
催化裂化裝置大(da)致可以分為(wei)四個(ge)加工單元，即反(fan)應再生系(xi)統(tong)、分餾系(xi)統(tong)、吸收穩定(ding)系(xi)統(tong)和能量(liang)回(hui)收系(xi)統(tong)。
1. 反應再(zai)生系(xi)統
反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)再(zai)生(sheng)系統(tong)(tong)包括原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)(you)的裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)和催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的再(zai)生(sheng)兩個工藝過程。典(dian)型(xing)的催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)再(zai)生(sheng)系統(tong)(tong)工藝流程如(ru)圖2.3所(suo)示。經換熱(re)升(sheng)溫后的新鮮原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)(you)與(yu)回(hui)煉(lian)油(you)(you)(you)(you)(you)混(hun)合，經加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)后送至催(cui)化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)提升(sheng)管反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器下部噴(pen)嘴，原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)(you)蒸氣(qi)霧化(hua)(hua)后噴(pen)入提升(sheng)管內，與(yu)來自再(zai)生(sheng)器的高(gao)溫催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)接觸，隨即氣(qi)化(hua)(hua)并發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成的氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)(you)(you)、液化(hua)(hua)氣(qi)、柴油(you)(you)(you)(you)(you)等組成的反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)油(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)被(bei)送至旋(xuan)(xuan)風分離器。經旋(xuan)(xuan)風分離器分離出夾帶的催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)后送入分餾塔進(jin)行分餾。
經(jing)汽提后的(de)待生(sheng)(sheng)催(cui)(cui)化(hua)劑通(tong)過待生(sheng)(sheng)斜(xie)管(guan)進入(ru)再(zai)生(sheng)(sheng)器，用空氣(qi)(qi)燒焦，燒去催(cui)(cui)化(hua)劑上因反(fan)應而生(sheng)(sheng)成的(de)積炭，使催(cui)(cui)化(hua)劑的(de)活性得以恢復(fu)。再(zai)生(sheng)(sheng)后的(de)催(cui)(cui)化(hua)劑落入(ru)淹流管(guan)，經(jing)再(zai)生(sheng)(sheng)斜(xie)管(guan)送(song)回反(fan)應器循環使用。在生(sheng)(sheng)產過程(cheng)中，催(cui)(cui)化(hua)劑會有損失(shi)及失(shi)活。為了維持(chi)系(xi)統內(nei)催(cui)(cui)化(hua)劑的(de)存(cun)量和活性，需要(yao)定期地或(huo)(huo)經(jing)常地向系(xi)統中補充或(huo)(huo)置換新鮮(xian)催(cui)(cui)化(hua)劑。催(cui)(cui)化(hua)劑的(de)補充常采用稀(xi)相輸(shu)送(song)的(de)方法，輸(shu)送(song)介質為壓(ya)縮空氣(qi)(qi)。
2. 分餾系統
典(dian)型的催化(hua)裂化(hua)分餾系統工藝流程如圖2.4所示。
由(you)反(fan)應(ying)器(qi)來(lai)的(de)(de)反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)從分(fen)餾(liu)(liu)塔下部進(jin)入(ru)分(fen)餾(liu)(liu)塔。在(zai)底(di)部的(de)(de)脫過熱段與油(you)(you)漿(jiang)換熱，并(bing)洗掉油(you)(you)氣(qi)中攜帶(dai)的(de)(de)少(shao)量催化劑。反(fan)應(ying)油(you)(you)氣(qi)在(zai)分(fen)餾(liu)(liu)塔內上(shang)升并(bing)經過多(duo)次的(de)(de)傳熱、冷凝，在(zai)分(fen)餾(liu)(liu)段根據物料(liao)的(de)(de)沸(fei)點差，從上(shang)至(zhi)下分(fen)離出富氣(qi)、粗汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)、回(hui)煉(lian)油(you)(you)和油(you)(you)漿(jiang)。塔頂(ding)為沸(fei)點最(zui)低的(de)(de)富氣(qi)及粗汽油(you)(you)。經換熱冷卻(que)后，進(jin)入(ru)油(you)(you)氣(qi)分(fen)離器(qi)。油(you)(you)氣(qi)分(fen)離器(qi)頂(ding)部出來(lai)的(de)(de)催化富氣(qi)，經氣(qi)體壓(ya)縮(suo)機壓(ya)縮(suo)后，進(jin)入(ru)吸收穩定系統(tong)。
側(ce)線抽出(chu)的輕柴(chai)油(you)、重柴(chai)油(you)經汽提塔汽提，再經換(huan)熱(re)、冷卻后出(chu)裝(zhuang)置(zhi)。側(ce)線回(hui)煉油(you)與原料油(you)混(hun)合返回(hui)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔進行回(hui)煉。塔底抽出(chu)的是油(you)漿，一(yi)部分(fen)經換(huan)熱(re)、冷卻后出(chu)裝(zhuang)置(zhi)；一(yi)部分(fen)返回(hui)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔脫過(guo)熱(re)段(duan)進行循環；另一(yi)部分(fen)油(you)漿則(ze)送至反應器(qi)回(hui)煉。由于(yu)分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔的進料是帶(dai)有(you)催化劑粉(fen)塵的過(guo)熱(re)油(you)氣(qi)，因此，分(fen)餾(liu)(liu)(liu)塔底部設有(you)脫過(guo)熱(re)段(duan)，用經過(guo)冷卻的油(you)漿把油(you)氣(qi)冷卻到飽和狀態，并洗掉夾(jia)帶(dai)的催化劑粉(fen)塵，以便后續分(fen)餾(liu)(liu)(liu)，并避免(mian)塔盤堵塞。
3. 吸收穩(wen)定系統
典(dian)型的催化裂(lie)化吸(xi)收穩(wen)定系統工(gong)藝流程如圖(tu)2.5所示。
從(cong)分(fen)(fen)餾塔頂(ding)油(you)氣(qi)(qi)分(fen)(fen)離器出來(lai)的(de)催化(hua)富氣(qi)(qi)中帶(dai)有汽(qi)油(you)組分(fen)(fen)，而粗汽(qi)油(you)中則溶解有組分(fen)(fen)。吸收穩定系統的(de)作用就(jiu)是利(li)用吸收和(he)(he)精(jing)餾的(de)方法(fa)，將富氣(qi)(qi)和(he)(he)粗汽(qi)油(you)分(fen)(fen)離成干氣(qi)(qi)(≤C2)液化(hua)氣(qi)(qi)（C3、C4）及穩定汽(qi)油(you)。
吸(xi)(xi)收穩定系統主(zhu)要由吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)、再(zai)吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)、解(jie)吸(xi)(xi)塔(ta)(ta)及(ji)穩定塔(ta)(ta)組(zu)成(cheng)。
①. 富(fu)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)氣(qi)(qi)(qi)壓機升(sheng)壓、冷卻并分出凝縮油(you)后(hou)形(xing)成(cheng)不凝氣(qi)(qi)(qi)，由底(di)部進入吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔。穩定汽油(you)和粗汽油(you)則作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)液(ye)由塔頂進入。將富(fu)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)C3、C4（含少量C2）等(deng)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)后(hou)得到富(fu)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)油(you)。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔頂部出來的(de)貧氣(qi)(qi)(qi)中夾(jia)帶有少量的(de)穩定汽油(you)，經(jing)再(zai)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔用柴油(you)回收(shou)(shou)其中的(de)汽油(you)組(zu)分后(hou)成(cheng)為干氣(qi)(qi)(qi)。干氣(qi)(qi)(qi)被送(song)出裝置進行(xing)氣(qi)(qi)(qi)體脫硫。再(zai)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)塔底(di)油(you)則返回催化分餾塔。
②. 富吸收油(you)和(he)凝縮油(you)均進入(ru)解(jie)吸塔(ta)，使其中的(de)氣體(ti)解(jie)吸后，從(cong)塔(ta)頂返回凝縮油(you)沉降(jiang)罐。塔(ta)底(di)的(de)未穩(wen)(wen)定(ding)汽油(you)送入(ru)穩(wen)(wen)定(ding)塔(ta)，通過(guo)精餾作(zuo)用將(jiang)液(ye)化氣和(he)穩(wen)(wen)定(ding)汽油(you)分(fen)開。
③. 穩(wen)定(ding)(ding)塔頂產品為液化(hua)氣(qi)（液態烴(jing)），穩(wen)定(ding)(ding)塔底產品為穩(wen)定(ding)(ding)汽油。液態烴(jing)再利(li)用精餾(liu)的方(fang)法通(tong)過氣(qi)體分(fen)餾(liu)裝置(zhi)將其中的丙烯(xi)、丁(ding)烯(xi)分(fen)離(li)出來，進行化(hua)工利(li)用。穩(wen)定(ding)(ding)塔實質上(shang)是一個精餾(liu)塔。
④. 能(neng)(neng)量回收系(xi)統 催化(hua)裂化(hua)反應產生(sheng)較多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)熱能(neng)(neng)，而(er)(er)能(neng)(neng)量回收系(xi)統是為這些(xie)熱能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)回收而(er)(er)設置的(de)(de)(de)(de)(de)。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量回收系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)工藝流程(cheng)不(bu)盡相同，主要區別(bie)在于煙(yan)氣輪機-主風機組的(de)(de)(de)(de)(de)組成上。圖2.6所示為典型的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)裂化(hua)能(neng)(neng)量回收系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)工藝流程(cheng)示意圖。
由再生器過來的(de)高(gao)溫煙(yan)氣，含(han)有(you)微(wei)量(liang)的(de)催化劑粉塵，會(hui)造成煙(yan)氣輪機葉片(pian)的(de)磨損。煙(yan)汽輪機首先用于主風(feng)機的(de)驅(qu)動，多(duo)余(yu)能(neng)量(liang)則帶動電動／發(fa)電機發(fa)電。煙(yan)氣在驅(qu)動煙(yan)氣輪機做功并回收了壓力能(neng)后，溫度略有(you)降低，但仍然保(bao)持較高(gao)的(de)溫度。通(tong)常情況下，煙(yan)氣還會(hui)被送至余(yu)熱鍋爐產生中壓蒸氣。最后，煙(yan)氣經進一步降溫后直接排入大(da)氣，或經脫硫后再排入大(da)氣。
三、介質特點
催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)裝置(zhi)反(fan)應再生(sheng)系(xi)統(tong)最(zui)典型的(de)(de)介(jie)質(zhi)特點是高(gao)溫(wen)(wen)條件(jian)，部(bu)分介(jie)質(zhi)工況含(han)(han)有(you)固(gu)體(ti)顆粒(li)催(cui)化(hua)劑(ji)或夾(jia)帶固(gu)體(ti)顆粒(li)催(cui)化(hua)劑(ji)，同時又伴(ban)隨有(you)硫化(hua)物、氮化(hua)物等腐蝕介(jie)質(zhi)的(de)(de)存在。含(han)(han)有(you)固(gu)體(ti)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)通(tong)常沖刷嚴重。工程設計中通(tong)常對高(gao)溫(wen)(wen)煙氣管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)采(cai)用隔熱耐磨襯里。能量回收系(xi)統(tong)較典型的(de)(de)介(jie)質(zhi)特點為高(gao)溫(wen)(wen)煙氣。除高(gao)溫(wen)(wen)煙氣外，該(gai)系(xi)統(tong)還有(you)預熱鍋爐系(xi)統(tong)中的(de)(de)中壓蒸汽管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)、主風(feng)機的(de)(de)大口徑非凈化(hua)風(feng)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)等。
四、催化裂(lie)化裝置的配(pei)管設計
主要是對加熱爐、塔(ta)、換熱器、罐、泵等設備的配管設計。主要設備如下(xia)。
1. 再生器
再生器(qi)的主要作用是燒去結焦催化(hua)(hua)劑上的焦炭(tan)以(yi)恢復催化(hua)(hua)劑的活性，同時也提供裂化(hua)(hua)所需的熱量。再生器(qi)由(you)殼體、旋風分離器(qi)、空氣(qi)分布器(qi)、燃(ran)燒室(shi)和取熱器(qi)組成。
2. 提(ti)升管反(fan)應器
①. 直管式： 多用(yong)于高低并列式反再系統，特點是從沉降(jiang)器底(di)部(bu)直接插入，結構簡單，壓降(jiang)小。
②. 折疊式：多用于同軸式式反再系統。
3. 沉降器
沉降(jiang)(jiang)器(qi)的作用是使來自(zi)提(ti)升管的反應(ying)油(you)氣(qi)和催(cui)化(hua)劑(ji)分離，油(you)氣(qi)經旋風(feng)分離器(qi)分出夾帶(dai)催(cui)化(hua)劑(ji)后經集氣(qi)室去分餾系統。由快速分離器(qi)出來的催(cui)化(hua)劑(ji)靠重力在沉降(jiang)(jiang)器(qi)中向下沉降(jiang)(jiang)，落(luo)入氣(qi)體段。
4. 主風機
供給再生器燒焦用(yong)空氣。
5. 氣壓機(ji)
用于給分餾系(xi)統來的富氣升壓，然后送往吸收穩定系(xi)統。
6. 增壓機
供(gong)給(gei)IV型(xing)反應再生裝(zhuang)置密(mi)相提升管調節催化劑循(xun)環量。
