二套催化装置操作规程200901修改第一章.docx

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1、第一章工艺技术规程1.1 装置概况1.1.1 装置简介规模：装置原设计规模为120万吨/年，2000年改造后加工能力为140万吨/年，2007年改造后加工能力为120万吨/年。装置组成：包括反应再生、分储、吸收稳定、烟气能量回收、气体压缩机、余热锅炉、高温取热炉、汽油脱硫醇等。中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司（以下简称兰州石化分公司）炼油厂重油催化裂化装置于1994年3月设计，1995年3月破土动工，1996年8月装置全面建成，1996年9月27日实现一次喷油成功。原加工能力为120X10t/a,2000年改造后加工能力提高至140X1（/t/a,2007年改造后加工能力为120X1（

2、）“t/ao装置采用的催化剂为抗金属能力强、水热稳定性好的超稳分子筛催化剂系列，以蜡油与减压渣油混合物料为原料，通过反应再生、分储、吸收稳定等几道工序，把原料转化为干气、液化气、汽油、柴油及重油（油浆）等产品。为保持催化剂的活性和选择性，装置采用了钝化剂注入系统、催化剂定期置换及二段再生工艺，并采用高效雾化喷嘴、VQS及MGD等先进技术，以优化产品分布，保证装置高效、平稳、长周期运行。汽油脱硫醇系统由原料预碱洗、固定床脱硫醇及抗氧剂、活化剂加注系统等几部分组成。采用的工艺技术路线及先进性：（1）为了保证重油催化裂化有较好的产品分布，反应系统尽可能提高剂油比，并采用分段进料、高效雾化喷嘴、VQS

3、快分和MGD等先进技术。（2）特殊的工艺进料注入系统：提升管Y型部分，设置专门的分布环使催化剂处于良好流化状态，为原料与催化剂充分接触创造了良好条件。采用专门的高效雾化喷嘴和雾化系统，可将原料油雾化成小于催化剂平均颗粒的小滴，以保证雾化的油滴与再生催化剂有良好的接触，以得到迅速的传热反应。（3）局剂油比：由于采用高效雾化喷嘴，可以降低原料预热温度，以增加调节剂油比的灵活性，为控制碳差不大于1.2%（重），必须维持剂油比在6以上，使产品分布得以改善。（4）采用钝化剂注入系统，以抑制催化剂上重金属脱氢反应和生焦。（5）尽可能采用单程操作，可根据原料性质确定油浆排放量，优化操作以保证产品收率。（6）

4、为减少结焦，提升管出口采用VQS系统，提升管中上部采用急冷终止剂技术，底部采用气体介质预提升和粗汽油回炼，进料采用多段进料技术，同时注入抗焦活化剂，以利于减少二次裂化和多产柴油，提高丙烯收率，改善产品分布。（7）采用二段再生工艺：二段再生能良好的保证催化剂的活性和选择性，第一段再生将催化剂上的部分碳和大部分氢烧掉，这样就降低了第二再生器的水蒸汽分压，虽然第二再生器比第一再生器温度高许多，但由于水蒸汽浓度较低，因此降低了催化剂的水热失活。（8） 采用高效旋风分离器。（9） 采用能够灵活调节催化剂循环量的分装式电液驱动冷壁滑阀，以保证操作平稳和装置长周期运行。（10） 充分回收能量：分储塔顶油气循

5、环回流、轻柴油、稳定汽油与换热水换热，可回收部分低温位热能；利用循环油浆与原料换热及发生蒸汽回收能量；再生烟气采用烟气轮机回收压力能，余热锅炉回收烟气显热能。（11） 取消了开工加热炉，节省了操作费用及设备投资。（12） 装置采用的催化剂为抗金属污染能力强，水热稳定性好的超稳分子筛催化剂系列。1.1.2工艺原理1121催化裂化部分催化裂化是炼油工业中重要的二次加工过程，是将重油轻质化的重要手段。它是使原料油在适宜的温度、压力和催化剂存在的条件下，进行分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合等一系列化学反应，原料油转化成气体、汽油、柴油等主要产品及油浆、焦炭的生产过程。催化裂化的原料油来源广泛，主要是

6、常减压的微分油、常压渣油、减压渣油及丙烷脱沥青油、蜡膏、蜡下油等。随着石油资源的短缺和原油的日趋变重，重油催化裂化有了较快的发展，处理的原料可以是全常渣甚至是全减渣。在硫含量较高时，则需用加氢脱硫装置进行处理，提供催化原料。催化裂化装置生产原理催化裂化的生产过程包括以下几个部分：反应再生部分：其主要任务是完成原料油的转化。原料油通过与反应器内催化剂接触并反应，不断输出反应产物，催化剂则在反应器和再生器之间不断循环，在再生器中通入空气烧去催化剂上的积炭，恢复催化剂的活性，使催化剂能够循环使用。烧焦放出的热量又以催化剂为载体，不断带回反应器，供给反应所需的热量，过剩热量由专门的取热设施取出加以利用

7、。分馈部分：主要任务是根据反应油气中各组分沸点的不同，将它们分离成富气、粗汽油、轻柴油、回炼油、油浆，并保证汽油干点、轻柴油凝固点和闪点合格。吸收稳定部分：利用各组分之间在液体中溶解度不同把富气和粗汽油分离成干气、液化气、稳定汽油。控制好干气中的C；含量和Cr含量、液化气中的C2和C/含量:、稳定汽油的10%点等。1. 1.2.1.1催化裂化反应原理当原料与再生催化剂盲触时，原料汽化，生成一种带有正电荷的原子，被称为正碳离子。几乎大部分催化裂化化学反应都属于正碳离子化学反应。下面我们通过正十六烯的催化裂化反应来说明正碳离子学说。正十六稀从催化剂表面或其他正碳离子上获得一个质子（H）而生成一个新

8、的正碳离子：nCi6H32+H+5Hli-C-Ci0H2iII大的正碳离子不稳定，容易在B键位置上断裂：HCsHuCCHAc9H19一-C-CH2+CH2C8H17H生成的正碳离子是伯正碳离子，不够稳定，容易变成仲正碳离子。然后仲正碳离子又接着在P键位置上断裂：6H2C8H/一-CH3CHC7H15-CH3CH=C3H6+H（催化剂）1.2.2.2.2 催化裂化反应的过程催化裂化反应是在催化剂的作用下，原料在反应器内与高温催化剂接触，瞬时汽化，并裂化成产品。其反应过程分为以下七个步骤：第一步：原料分子由主气流中扩散到催化剂表面；第二步：原料分子沿催化剂微孔向催化剂的内部扩散；第三步：原料分子被

9、催化剂内表面吸附；第四步：被吸附的原料分子在催化剂内表面上发生化学反应；第五步：产品分子自催化剂内表面脱附；第六步：产品分子沿催化剂微孔向外扩散；第七步：产品分子扩散到主气流中去。从催化裂化反应过程来看，原料分子只有被催化剂活性中心吸附才能进行化学反应，故原料中各类烧分子的反应结果不仅取决于反应速度，还取决于吸附能力。同碳原子数的烂类分子，器吸附能力强弱次序：稠环芳烽,稠环环烷煌烯燃单烷基侧链的单环芳燃环烷烧烷烧其反应速度快慢次序：烯煌大分子单烷基侧链的单环芳煌异构烷煌和环烷烧小分子单烷基侧链的单环芳崎正构烷烧稠环芳煌1.2.2.2.3 催化裂化的化学反应类型裂化反应催化裂化反应以裂化反应为主

10、。裂化反应是C-C键的断裂，同类煌分子越大，反应速度越快。烷煌主要发生裂化反应，大分子烷烧裂化成小分子烷烧和烯煌。nCicHs-i*nC8H16+nCsHis烯烽的裂化反应是大分子烯烽裂化成两个小分子烯烧。烯燃的裂化反应速度比烷烧快得多，大分子烯煌的裂化速度比小分子快，异构烯煌的裂化速度比正构烯嫌快。环烷烧发生裂化反应时既可以断裂侧链，又可以开环裂化生成烯烧，烯崎再继续进行化学反应。烷基芳烧可以脱烷基裂化成芳烽和烯烽，其烷基侧链也可以断裂裂化成带烯烽侧链的芳煌和烷环烷烧-芳煌裂化时，环烷煌可以开环断裂或从环烷煌和芳煌连接处断裂。异构化反应烯煌的异构化反应有两种，一种是分子骨架结构的改变，正构烯

11、烧变成异构烯烧；另一种是分子中的双键向中间位置转移。带侧链的五元环烷煌可以通过异构化反应生成六元环烷烧。氢转移反应氢转移反应是催化裂化特有反应，反应速度快。其主要反应发生在有烯烽参与的反应，生成富氢的烷燃和贫氢的烧类。烯煌与环烷煌反应生成烷煌和芳煌。3CnH2n+CmH2m3CnH2n+2+C|H2m6烯煌之间反应生成烷烧和芳燃。4CnH2n*b3CnH2nb2+CnH2n6烯煌与生焦前生物反应生成烷烧和焦炭。1.2.2.2.4 流态化的基本原理流态化是一种使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体状态的操作。借助于固体流态化完成某种过程的技术，称之为流态化技术。在催化裂化装置中，主要是微

12、粒固体（催化裂化催化剂颗粒）与气体（工艺空气或蒸汽）接触并转变为类似流体状态的情况，我们称之为气一一固流态化。气一一固流态化是流化催化裂化工艺中的核心技术之一。随着催化裂化技术的发展，流态化的应用技术也在不断更新，它对于解决催化剂循环输送、跑损以及推动催化剂制造技术的进步等起到了非常重要的作用。流化床的形成及特性在一个圆筒形容器底部设置一块分布板，将催化剂颗粒堆放在分布板上，形成一层固体层，称之为床层；如果将有一定流速的气体引入到分布板下，并通过分布板的分配使流体均匀地通过床层,这时床层就发生变化，而随着流体流速的不同，将会出现不同的流化状态。固定床：当气体速度很低时，流体从床层颗粒间的间隙通

13、过，床层内固体颗粒相对位置不发生变化，床层高度不发生变化，这种床称之为固定床。催化裂化装置的催化剂储罐内就是这种状态。膨胀床：当流体速度缓慢增大，颗粒开始松动，颗粒间的空隙增大，床层略有膨胀，但并没有流化，颗粒间仍保持接触，此时称之为膨胀床。当气体速度增加到一定程度，颗粒悬浮在流体中，床层内颗粒固体开始往各个方向运动，此时床层处于流化状态。在这个阶段，当流体线速再增加时，床层高度增加，空隙率增大，但床层总压降不变，约等于单位面积床层的重量，我们把处于这一状态的床层成为流化床。散式流化床：固体颗粒脱离接触，但颗粒均匀分布，颗粒间充满流体，无颗粒与流体的聚集状态。在催化裂化装置上几乎看不到散式流化

14、床，典型的散式流化床为液固系统。鼓泡床：随着气体线速度进一步增大，流化介质出现聚集相一一气泡。气泡以一定速度上升并不断聚集小气泡而形成大气泡，当上升到流化界面时会发生破裂，气泡破裂时产生的有效气速把部分催化剂带到床层截面上部的稀相空间，从而出现床层界面以下的密相床和以上的稀相床。老IV型催化裂化装置的再生器和反应器基本上属于鼓泡床。腾涌床：当床径较小时，气泡直径达到与床直径相等时出现气柱，而气柱与气柱之间的固体颗粒呈固定床流动，这种床型叫腾涌床或节涌床。流化催化裂化装置床径一般很大，一般不会出现腾J甬湍流床：湍流床时一种特殊的床型，它介于鼓泡床和快速床之间，当鼓泡床进一步提高流化介质的表观气速，由于气泡的不稳定性而使气泡分裂产生更多小气泡，床层内循环加剧，气泡分布较前更为均匀，床层由气泡引起的压力波动减小，表面夹带颗粒量大增，使床截面模糊不清，但床层密度与固体循环量无关。催化裂化流化床再生器属于此种类型。快速床：气速再增加时，使密相床层要靠固体循环量来维持，当无固体循环量时，密相床层固体就会被气体全部带出。气体夹带固体达到饱和量，此时达到快速床。在快速床阶段，密相床层的密度与固体循环量有密切关系。快速