催化裂化装置介绍（课堂PPT）

催化裂化装置介绍催化车间201501催化裂化装置工艺介绍03原料和产品02主要设备04化工辅料05能源消耗Contents目录装置介绍石化有限公司催化裂化120×104t/a重油制烯烃装置，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司工程院设计。装置采用中国石化集团洛阳石油化工工程公司工程研究院的FDFCC-III专利技术，以M100燃料油~30%的焦化蜡油为原料，以生产富含丙稀的液化石油气、高辛烷值低烯烃的汽油为主，生产时，也可以根据市场的需求和全厂的实际情况，灵活的调整操作条件，选择适宜的产品生产方案。装置主要包括反应再生部分、主风机及烟气能量回收部分、分馏吸收稳定部分（含气压机部分）、产汽及余热回收部分、产品精制部分等部分组成，产品有液化石油气、高辛烷值低烯烃的汽油、轻柴油、油浆和干气等。装置全貌反应再生系统反应原料油换热升温至200℃左右后，与来自分馏部分的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器（R1101A）下部，与来自重油提升管底部催化剂混合器的的高温催化剂接触，完成原料的升温、汽化及反应。反应油气与待生催化剂经该提升管反应器粗旋迅速分离，油气经单级旋风分离器分离催化剂后，离开重油沉降器（R1101）进入主分馏塔（T1201）。积炭的待生催化剂经粗旋料腿进入重油沉降器（R1101）的汽提段，在此与蒸汽逆流接触以置换催化剂所携带的油气。汽提后的催化剂沿待生立管下流经待生塞阀和待生催化剂分布器进再生器，在约690℃左右的再生温度、富氧及CO助燃剂的条件下进行逆流完全再生。烧焦过程中产生的过剩热量由外取热器（R1103）取走。催化裂化工艺介绍典型催化裂化流程反应再生系统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。”“催化裂化工艺介绍反应再生系统FCC（流化催化裂化）的各种工艺，基本上没有多大的区别，较大的区别在产品分布，从而对各部分的设计产生影响。以重质油为原料多产丙烯的催化裂解技术(DCC)、多产液化气和汽油的催化裂化技术(MGG和ARGG)、多产异构烯烃的催化裂化技术(MIO)、多产丙烯和乙烯的催化热裂解技术(CPP)，全大庆减压渣油催化裂化工艺(VRFCC)，焦化蜡油吸附转化DNCC催化裂化技术。MIP：多产异构烷烃DCC：深度催化裂化MGD：最大量生产液化气和柴油工艺FDFCC：灵活双效催化裂化MSR：（MultiStageReaction）多段提升管催化裂化工艺介绍分馏系统分馏系统的主要作用是把反应器（沉降器）顶的气态产物，按沸点范围分割成富气、汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆等产品。由反应器来的460~510℃的反应产物油气从底部进入分馏塔，经底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品：塔顶为汽油及富气，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品为油浆。塔顶的汽油和富气进入吸收-稳定系统；柴油经汽提、换热、冷却后出装置；油浆用泵从脱过热段底部抽出后分两路：一路直接送进提升管反应器回炼，若不回炼，可经冷却送出装置。另一路与原料油换热，再进入油浆蒸汽发生器，大部分作循环回流返回分馏塔脱过热段上部，小部分返回分馏塔底，以便于调节油浆取热量和塔底温度。催化裂化工艺介绍典型分馏系统流程稳定系统吸收-稳定系统主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中溶解有C3、C4组分。其作用是利用吸收与精馏的方法将分馏塔顶的富气和粗汽油分离成干气、液化气和蒸气压合格的稳定汽油。催化裂化工艺介绍典型稳定系统流程产品精制系统包括干气精制、液化气精制、汽油精制。干气精制：通过干气脱硫塔干气与氨液再生装置来的贫液逆向接触以脱除干气中的硫化氢。液化气精制：1.脱除硫化氢与干气精制相同2.脱除硫醇硫，在液化气脱硫醇抽提塔内液化气与催化剂碱液逆向接触反应以脱除液化气中的硫醇。所用催化剂为：磺化钛氰钴汽油精制：1.通过汽油预碱洗管与碱液（NaOH）接触，以脱除硫化氢。2.通过汽油固定床反应器、在催化剂、活化剂、非净化风共同的作用下脱除汽油中的硫醇。所用催化剂为：磺化钛氰钴催化裂化工艺介绍催化裂化主要设备-再生器和沉降器催化裂化主要设备-主风机组催化裂化主要设备-旋风分离器催化裂化主要设备-原料油进料喷嘴催化裂化主要设备-汽轮机和气压机催化裂化主要设备-油气大盲板催化裂化主要设备-油浆泵催化裂化主要设备-增压机催化裂化主要设备-SIS自保系统催化裂化主要设备-单动滑阀催化裂化主要设备-双动滑阀催化裂化主要设备-油站催化裂化的原料和产品新海石化加工工艺流程图催化裂化的原料和产品1.直馏减压馏分油：常减压装置减压塔侧线350-550℃馏分油（VGO），石蜡基原油的VGO较好，环烷基原油的VGO较差。2.延迟焦化馏出油：焦化装置分馏塔侧线320-500℃馏出油（CGO）也叫焦化蜡油。这种原料氮含量和芳烃含量都很高不是理想的原料通常掺炼比为5-15%.3.常压渣油：常减压装置常压塔底油（AR），硫含量、重金属、残炭低的可以直接作为催化原料，如大庆和中原原油等常压渣油。4.减压渣油：除某些原油外减压塔底渣油（VR）一般不单独作为原料，而是进行掺炼：掺炼的多少视减压渣油的性质。催化裂化的原料和产品通常评价催化裂化原料的指标有馏分组成、特性因数K值、相对密度、苯胺点、残炭、含硫量、含氮量、金属含量等。馏分组成：对于饱和烃类为主要成分的直流馏分油来说，馏分越重越容易分裂所需条件越缓和，且残炭产率也越高，对于芳烃含量较高的渣油并不服从此规律。对于重质原料，密度只要小于0.92g/cm3，对馏程无限制烃类族组成：含环烷烃多的原料容易裂解，液化气和汽油产率高，汽油辛烷值也高是理想的催化裂化原料。含烷烃多的原料也容易裂化，但气体产率高，汽油产率和辛烷值较低含芳烃多的原料，难裂化，汽油产率更低，液化气产率也低，且生焦多，生焦量与进料的化学组成有关。烃的生焦能力：芳烃＞烯烃＞环烷烃＞烷烃。催化裂化的原料和产品残炭：残炭值反映了原料中生焦物质的多少。残炭值越大，焦产率就越高。馏分油原料的残炭值一般不大于0.4﹪，而渣油的残炭值较高，一般都在0.4﹪以上，致使焦炭产率高达10﹪（质）左右，热量过剩，因此解决取热问题是实现渣油催化裂化的关键之一。目前我国已有装置能处理残炭量高达7%~8%的劣质原料。含硫、含氮化合物：含硫量会影响裂化的转化率、产品选择性和产品质量。硫含量增加，转化率下降，汽油产率下降，气体产率产率增加。原料中的含氮化合物，特别是碱性含氮化合物能强烈的吸附在催化剂表面，中和酸性中心，是催化剂活性下降；中性氮化物进入裂化产物会使油品安定性下降。催化裂化的原料和产品金属：金属包括碱性金属钠和铁、镍、钒、铜等重金属。它们大都以有机化合物的形式存在，分为挥发和不挥发两种。前者相当于一个平均沸点约620℃的化合物，在碱性蒸馏时可能被携带进入作为催化裂化原料的减压馏分油中。不可挥发的重金属化合物作为一种胶体存在于渣油中。所以渣油以及来自焦化、减粘裂化和脱沥青等装置的油料中重金属含量都比较高，比馏分油高几十倍，甚至几百倍。催化裂化的原料和产品催化裂化的主要产品是轻质油品（汽油、柴油），同时获得液化气、油浆和干气，生成的焦碳在工艺过程中被利用。1.气体产品（干气和液化气）在一般的工业条件下，气体产率约为10~20%，气体产品包括10%干气（H2、C1~C2、H2S）和90%液化气（C3~C4）。干气是气体中的C1（即甲烷，是热裂化的产物）、C2（表示两个碳的烃，即乙烯、乙烷）组分，其中含有H2S和H2，在炼厂中又叫瓦斯气，一般干气要进入瓦斯气脱硫装置，脱除其中的H2S，然后作为燃料气和民用燃料气；由于干气中含有乙烯，可以直接用干气制乙苯；另外，干气中含有H2，特别是渣油催化裂化氢气含量高，可以用膜分离的方法制取氢气。催化裂化的原料和产品液化气指C3~C4（丙烷、丙烯、丁烷和正、异丁烯等六种分子结构的C4）组分，其中C4含量约为C3含量的1.5~2.5倍，C3中烯烃含量约为70%，C4中烯烃含量约为55%。液化气经过气体分离装置，可以分出单体烃用于：（1）生产烷基化油（异丁烷和异丁烯），高辛烷值组分。（2）生产MTBE（甲基叔丁基醚）异丁烯。（3）生产丙烯，丙烯合成聚丙烯和丙烯氰等。催化裂化的原料和产品催化裂化汽油：是车用汽油的主要组成部分。目前我国催化裂化汽油占车用汽油的80%（美国35%）。汽油产率为原料的35~54%，化学组成主要为异构烷烃，异构烯烃和芳烃。（1）石蜡基原料生成的汽油，异构烷烃多，而芳烃少，所以辛烷值低。（2）FDFCC-III工艺主要的作用为汽油改质，多产丙烯。（3）催化裂化主分馏塔汽油的辛烷值，研究法在88~93之间，主塔汽油进汽油提升管后辛烷值会增加1-1.5。（4）汽油提升管进料可以掺炼部分焦化汽油，为生产加工方案优化提供了一条新路。催化裂化的原料和产品柴油：（1）产率：20~40%（2）抗爆性：十六烷值较低，因为芳烃含量较高。（3）安定性：由于含有较多的烯烃，其安定性较直馏柴油差，特别渣油催化裂化柴油，产品中的硫氮含量增加，导致柴油颜色变深，胶质增加，安定性变差。（4）催化裂化柴油精制的方法：加氢精制，成本高，效果好，可提高十六烷值，另外还有酸碱精制、溶剂精制、吸附精制等。（5）一般催化柴油需经过与直馏柴油调和。催化裂化的原料和产品油浆：主分馏塔底产物（1）其中含有60%以上的重芳烃胶质，黏度高，其含有催化剂粉末，经脱出后可以作为燃料油或船用燃料油调和组分。（2）炼厂中一般都作为本厂加热炉的燃料。（3）油浆可以通过脱芳烃后再作为催化裂化的原料。（4）还可以用于合成橡胶工业和生产轮胎、碳黑。焦炭：催化裂化的焦碳沉积在催化剂上，不能作为产品。常规的催化裂化焦碳产率约为5~7%，渣油催化裂化可以高达10%以上。化工辅料-CO助燃剂CO助燃剂：在再生器600-700摄氏度的温度下，待生催化剂上的焦碳，在燃烧的过程中不仅生成CO2，还生成大量的CO，这些CO在过剩氧的烟气中要出现后燃烧，放出大量的热对再生器和烟道结构产生破坏性的影响。为避免这种现象的发生，一种方法是严格控制再生空气量，以降低烟气中的过剩氧，限制CO氧化的发生，但对装置设计操作要求都比较高。另一种办法是富氧再生，使用CO助燃剂。在使用了助燃剂后，CO在助燃剂的作用下，在600℃以上可与氧气快速燃烧，CO的燃烧在再生器的密相就已经燃烧完，既避免了后路尾燃，又避免了因控制氧含量低造成的碳堆积，既方便了操作，同时提高了密相的温度，有利于再生热量的回收，改善再生效果，降低再生器的碳含量，提高催化剂的活性和选择性，从而改善产品分布。目前的助燃剂为重金属钯和铂。2014年使用助燃剂9.6吨，单耗为9.93ppm。化工辅料-金属钝化剂和催化剂金属钝化剂：金属钝化剂是锑的有机化合物，它利用金属锑与平衡剂上的镍相互作用，形成锑镍合金，从而抑制镍的活性，降低镍的有害作用。2014全年共使用钝化剂173.8t，共加工原料965958t，单耗为179.9ppm。钝化剂的注入量的调整是根据原料中重金属含量来确定的，钝化剂的注入量范围较大，在低催化剂单耗的情况下有效保证催化剂活性。催化剂：为催化裂化装置的核心，催化裂化催化剂性能的评定主要包括活性、比表面、选择性、稳定性、抗重金属能力、粒度分布和抗磨损性能这六个方面。1.活性：采用微型反应器来评价分子筛催化剂的活性，成为微反活性测定法，它测得的活性数据就是分子筛催化剂的微反活性。2.选择性：将进料转化为目的产品的能力。化工辅料-催化剂3.比表面：单位质量催化剂内外表面积之和。4.稳定性：催化剂在再生器中，在高温下接触到少量水蒸气，会逐渐失去活性，因而存在催化剂耐高温水处理的过程，我们把催化剂耐高温水蒸气处理的能力叫催化剂的水热稳定性。5.抗重金属能力：一般以催化剂的污染指数表示。定义为：污染指数=0.1(Fe+Cu+14Ni+4V)6.粒度分布和磨损指数：表示催化剂直径大小分布的比例和在流化反应过程中抗磨损和破碎的能力。催化剂进厂后联系化验室分析灼烧减量（催化剂经过高温灼烧后破损的水分以及挥发性盐分的量）。化工辅料-催化剂2014年1月1日-11月5日催化装置使用山东多友新鲜剂DYC-01，长岭催化剂CR-100，1-11月份共使用新鲜剂共1158.6.t,青岛惠城复活剂300t,共使用催化剂1458.69t，12月份催化装置开始用山西腾茂催化剂239.38吨，长岭催化剂66.3吨，青岛惠城复活剂100吨，2014年共加工原料965958t，共使用催化剂1520.6吨，2014年6月份前使用的催化剂为山东多友新鲜剂DYC-01，7月份-12月份，山东多友催化剂DYC-1与青岛惠城科技复活剂按2:1比例使用，本年催化剂单耗为1.95kg/t（复活剂折合为新鲜剂）。催化剂的注入根据再生器内平衡剂的活性确定小型加料器的的开关。化工辅料-阻垢剂和缓蚀剂油浆阻垢剂：作用为降低或减缓油浆系统结垢，油浆结垢会附着在油浆系统管线和换热器的器壁，影响油浆系统的换热量使分馏塔底温度超温，严重会迫使装置停工。阻垢剂用助剂泵注入分馏塔底油浆抽出口。2014年全年共加入104.45吨，共加工原料965958吨，实际单耗为108.1ppm。缓蚀剂：减少由于硫等酸性物质造成的设备的腐蚀。其设计单耗为：25-40ppm.2014年全年共使用28.5吨，实际注入缓蚀剂为：29.5ppm。由助剂泵注入分馏塔顶部油气管线出口。注入量由化验室分析后路粗汽油罐内酸性水中Fe离子的含量来调节。化工辅料-阻垢剂和缓蚀剂汽油活化剂：脱除稳定汽油中的硫醇，维持固定床反应器内催化剂的活性，在固定床反应器前注入活化剂，14年1月至14年12月共使用活化剂4.1t，共生产汽油385317.485吨，注入量10.6ppm，汽油博士实验通过。磺化酞菁钴：汽油精制和液化气精制脱硫醇过程中的催化剂，可以加速硫醇与碱液的反应。碱液（NaOH）：用于汽油精制和液化气精制脱硫系统，以脱除少量的硫和硫醇。2014年共使用碱液430吨。碱液使用量大主要因为：1）装置6月份要停工检修，为了拉低焦化液化气库存，回炼量大，液化气脱硫系统出现问题，液化气脱硫醇碱液置换频次多。2）10月份液化气脱硫塔填料堵塞，硫化氢脱除效果差，导致后路碱液浓度下降太快，整个液化气碱液系统置换量大。能源消耗催化装置公用系统的能源消耗包括：中压蒸汽、低压蒸汽、电、新鲜水、循环水、除盐水、净化风、非净化风、氮气、瓦斯.中压蒸汽：主要用1.于汽轮机，用量约42t/h，产生低压蒸汽42吨。2.开工加热器，开工初期使用，正常状况下停用。低压蒸汽：主要用于1.反应岗位喷嘴雾化蒸汽、预提升蒸汽、预流化蒸汽、汽提蒸汽，用量约15t/h。2.热水加热器，用量冬季2t/h，夏季停用。3.解析塔底重沸器，汽油提升管开工后已经停用。电耗：主要为机泵用电和装置照明，影响耗电最大为主风机耗电，主风机-电机-烟机三机组，主风量一般调节幅度很小，若烟机做功少，电机做功就多，岗位人员通过电机电流和轴承箱振动来控制烟机的做功大小。能源消耗新鲜水：正常生产过程中新鲜水处于停用状态，只有开工和停工过程冲洗管线和洗塔时使用。循环水：用于油气水冷、压缩富气水冷、液化气水冷、气压机级间冷却器、润滑油站油冷却器。循环水用量约夏季6000t/h，冬季4500t/h，主要原因为冬季循环水进装置温度低，环境温度也低。夏季循环水进装置温度高，环境了温度高。除盐水：1.经过除氧器后用于各汽包产生中压蒸汽，用量随汽包产蒸汽量变化。2.用于精制区液化气水洗，用量约1.5t/h，基本不调整。瓦斯气：用于中压蒸汽过热炉，燃烧产生热量后将中压蒸汽加热至400-410℃，用量随汽包产中压蒸汽量变化。能源消耗非净化风：用于反应-再生系统待生分配风、催化剂罐冲压、过热炉长明灯、余锅吹灰、碱液再生用风、汽油精制注风，用量约5500NM3/H。净化风：用于调节阀动力风。氮气：用于气压机氮气密封，用量随装置内自用制氮机产量变化，因自用制氮机氧含量高。影响催化车间能耗最大的应该为烧焦，就是原料油在催化剂的作用生成焦炭的量，若生焦量高，若不调节外取热的取热量，再生器床温就高，所以烧焦量的多少直接影响外取热器中压蒸汽的产量，也直接影响除盐水用量。能源消耗中压蒸汽、低压蒸汽、烧焦、除盐水、瓦斯气的密切关系中压蒸汽出装置开工加热器凝结水至除氧器瓦斯气汽轮机减温减压器过热段过热炉减温减压器低压蒸汽外取热油浆汽包余锅汽包二中汽包生焦除盐水谢谢大家