催化裂化的目的和意義

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1 催化裂化的目的和意義石油煉制工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、及交通運輸和國防建設(shè)等領(lǐng)域。催化裂化(FCC)作為石油煉制企業(yè)的主要生產(chǎn)裝置，在石油加工中占有相當重要的地位，是實現(xiàn)原油深度加工、提高輕質(zhì)油收率、品質(zhì)和經(jīng)濟效益的有效途徑催化裂化使原油二次加工中重要的加工過程，是液化石油氣、汽油、煤油和采油、柴油的主要生產(chǎn)手段，在煉油廠中站有舉足輕重的地位。傳統(tǒng)原料采用原油蒸餾所得到的重質(zhì)餾分油，主要是直鎦減壓餾分油(VGO),也包括焦化重餾分油

2、（CGO）。近20年一些重質(zhì)油或渣油也作為催化裂化的原料，例如減壓渣油、溶劑脫瀝青油、加氫處理的重油等。催化裂化工藝簡介催化裂化的工藝原理是：反應物（蠟油、脫瀝青油、渣油）在500左右、0.20.4MPa及與催化劑接觸的作用下發(fā)生裂化、異構(gòu)化、環(huán)化、芳化、脫氫化等諸多化學反應，反應物為汽油、輕柴油、重柴油，副產(chǎn)物為干氣、焦炭、油漿等。催化劑理論上在反應過程中不損耗，而是引導裂化反應生成更多所需的高辛烷值烴產(chǎn)品。催化裂化過陳友相當?shù)撵`活性，允許制造車用和航空汽油以及粗柴油產(chǎn)量的變化來滿足燃油市場的主要部分被轉(zhuǎn)化成汽油和低沸點產(chǎn)品，通常這是一個單程操作。在裂化反應中，所生產(chǎn)的焦炭被沉積在催化劑上，

3、它明顯地減少了催化劑的活性，所以除去沉積物是非常必要的，通常是通過燃燒方式是催化劑再生來重新恢復其活性。重油催化裂化裂化的特點（1）焦炭產(chǎn)率高。重油催化裂化的焦炭產(chǎn)率高達812wt,而餾分油催化裂化的焦炭產(chǎn)率通常為56wt。（2）重金屬污染催化劑。與餾分油相比，重油含有較多的重金屬，在催化裂化過程中這些重質(zhì)金屬會沉淀在催化劑表面，導致催化劑或中毒。（3）硫、氮雜質(zhì)的影響。重油中的硫、氮等雜原子的含量相對較高，導致裂化后輕質(zhì)油品中的硫、氮含量較高，影響產(chǎn)品的質(zhì)量；另一方面，也會導致焦炭中的硫、氮含量較高，在催化劑燒焦過程會產(chǎn)生較多的硫、氮氧化物，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境。（4）催化裂化條件下，重油不能

4、完全氣化。重油在催化裂化條件下只能部分氣化，未氣化的小液滴會附著在催化劑表面上，此時的傳質(zhì)阻力不能忽略，反應過程是一個復雜的氣液固三相催化反應過程。催化裂化面臨的問題作為煉油廠的核心加工裝置催化裂化也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。不斷嚴格的環(huán)保要求，主要是汽油規(guī)格的提升對烯烴和硫含量的要求以及煙氣排放量的限制；對產(chǎn)品需求比例的要求的變化，如市場對柴油需求不力和數(shù)量的增加，即所謂的柴油化趨勢。這些都對 現(xiàn)有的催化裂化裝置與催化裂化的進一步發(fā)展形成很難、很大的沖擊。而且除了采用新型有效的降低催化裂化汽油和柴油的硫含量外，還要考慮各種技術(shù)的費用問題。我國催化裂化所面臨的問題：（1）我國FCC單套平均能力?。?/p>

5、（2）裝置耗能高；（3）FCC催化劑發(fā)展水平不高；（4）我國FCC裝置開工周期短，這也是我國個國外催化裂化技術(shù)的主要差距。催化裂化（FCC）是煉油企業(yè)獲取經(jīng)濟效益的重要手段，盡管催化裂化技術(shù)以相對成熟，但仍是改制重瓦斯油和渣油的核心技術(shù)，尤其近幾年來在煉油效益低迷和環(huán)保法規(guī)日益嚴格的雙重壓力下，仍需不斷開發(fā)與催化裂化相配套的新技術(shù)以迎接新的挑戰(zhàn)?；谖覈唾Y源有資源特點和二次加工能力中FCC占絕大比重的現(xiàn)狀，應提高FCC綜合技術(shù)水平，縮小同先進水平的差距，與國外大公司競爭。2催化裂化在國內(nèi)外的發(fā)展最早的工業(yè)催化裂化裝置出現(xiàn)在1936年。70多年來無論是在技術(shù)上還是在規(guī)模上都有巨大的發(fā)展，從技

6、術(shù)上發(fā)展的角度來說，最基本的是反應再生型式和催化劑性能兩個方面的發(fā)展。催化裂化是復雜的平行順序反應過程，原料油在催化劑上進行催化裂化會發(fā)生縮合反應生成焦炭。這些交談會附著在催化劑表面是催化劑的活性降低。因此用空氣燒去積炭的再生過程是必不可少的。催化劑在催化裂化的發(fā)展中起著重要的作用。先后使用了活性白兔作催化劑；來采用人工合成的硅酸鋁催化劑；分子篩催化劑，由于它具有活性選擇性和穩(wěn)定性好等特點，被廣泛應用，并且促進了催化裂化裝置的流程和設(shè)備的重大改革。除了促進替身管反應級數(shù)的發(fā)展外還促進了再生技術(shù)的迅速發(fā)展?，F(xiàn)在催化裂化工藝技術(shù)已發(fā)展為一個重質(zhì)油輕質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，特別是我國，形成了煉油工業(yè)絕對以催化裂

7、化工藝為主的局面。我國催催化裂化技術(shù)的發(fā)展方向。（1）為了有力降低汽油的烴含量，在定量動力學研究基礎(chǔ)上，深入研究不同操作條件的影響，促使向異構(gòu)化、芳構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移反應有利于降低汽油的烯烴的方向進行，開發(fā)降烯烴催化劑和助劑，使催化裂化汽油的烯烴含量大幅度降低。（2）為了滿足我國的車用汽油的組成狀況，為了充分利用現(xiàn)有的催化能力，盡量減少投入，降低汽油，柴油質(zhì)量升級所付出的代價，開發(fā)了應技術(shù)，降低了催化裂化汽油的烴含量和硫含量。（3）充分利用原料，并向化工領(lǐng)域延伸，用常壓渣油等種植原料生產(chǎn)乙烯，丙烯等。我國重質(zhì)油催化裂化沉降器結(jié)焦研究發(fā)展我國在重油催化裂化沉降器結(jié)焦的發(fā)展在重油催化裂化中，由于渣油具有

8、較大的結(jié)焦傾向，我國多數(shù)煉油廠的重油催化裂化裝置（RFCCU）都發(fā)生過嚴重的結(jié)焦結(jié)交部分包括提升管、沉降器頂部、沉降器內(nèi)旋風分離器、大油氣管線、分流塔底和油漿系統(tǒng)等，其中沉降器的結(jié)焦危害尤為嚴重。沉降器的嚴重結(jié)焦可導致催化裂化裝置分正常停工，直接影響到催化裂化裝置的長周期安全運行和廠子的經(jīng)濟效益。沉降器結(jié)焦概述沉降器是RFCCU反應再生系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是將反應油氣與催化劑分離開來，并將待生催化劑倒入再生器進行燒焦再生，反應油氣則有大油氣管線去分餾塔進行餾分切割。影響沉降器結(jié)焦的主要因素沉降結(jié)焦是一系列物理變化和化學變化共同作用的結(jié)果，反應油氣含有催化劑顆粒及其重要組分的冷凝式沉降

9、器結(jié)焦的物理原因，而重芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的高溫縮合和油氣中烯烴和二烯烴的聚合、環(huán)化反應則是沉降器結(jié)焦的化學因素。沉降器結(jié)焦的機理分析許多研究表明，沉降器中油氣的氣、液相分別遵循從不同的結(jié)焦機理，抑制沉降器結(jié)焦的關(guān)鍵在于防止反應油氣中重組分的冷凝和縮短反應油氣的停留時間。抑制沉降器結(jié)焦的措施通過對沉降器結(jié)焦機理的研究和工業(yè)實踐，目前常用的防止結(jié)焦的措施主要有：增加防焦蒸汽采用二級孔噴嘴，使噴嘴指向沉淀器油氣泄流空間，避免出現(xiàn)死角；采用新型快速分離裝置，減少油氣在沉淀器內(nèi)停留時間，如采用粗旋、三葉形密閉直聯(lián)快速分離器等，使油氣停留時間由2030s減少到49s；采用提升管反應終止劑技術(shù)，減少因果裂化

10、反應生成的不飽和二烯烴；優(yōu)化沉降器結(jié)構(gòu)設(shè)計，消除汽油平動死區(qū)；平穩(wěn)操而增大，而后又逐漸減小。因為開始時隨著引發(fā)劑的加入，產(chǎn)生了大分子自由基，其濃度隨著DCP的量增大而增加，接枝速率加快，所以接枝率增大，但DCP濃度增加一定量時，PP降解嚴重，使接枝率降低。脫除催化裂化汽油中硫含量的技術(shù)及其新進展 我國于2003年7月1日在北京、上海、廣州大城市開始執(zhí)行汽油新標準，硫含量200g/g。美國2004年汽油中硫含量平均為120g/g,2005年起煉油行業(yè)平均為30g/g，為煉油業(yè)將投資3050億美元，以實現(xiàn)30g/g的低硫汽油新標準。隨著對汽車排放污染的進一步嚴格控制，把汽油中硫含量降到最低，甚至為

11、“無硫”汽油，是各國競相研究的重要課題。確定催化汽油中的硫類型和含量分布情況是催化裂化汽油脫硫技術(shù)研究的出發(fā)點。根據(jù)汽油中硫類型和含量分布采取合適的脫硫技術(shù)，是解決催化裂化汽油中硫的技術(shù)關(guān)鍵。脫硫技術(shù)和工藝的發(fā)展應該主要以脫除這類有機硫為主，即圍繞催化裂化汽油脫硫過程中如何促進吩類和硫醚類化合物轉(zhuǎn)化，是降低催化汽油硫含量的關(guān)鍵。對催化原料進行加氫預處理是降低催化汽油硫含量最為有效的方法，但這需要在高壓條件下操作，氫耗、能耗都高，同時需要制氫裝置，因為投資和生產(chǎn)成本顯著增加。催化裂化汽油的選擇性加氫脫硫和非選擇性加氫脫硫的優(yōu)點是既可有效脫硫，又可降烯烴，我國的催化裂化汽油中硫含量和烯烴含量均高，

12、因此催化裂化汽油加氫脫硫應該是一種針對性和實用性很強的技術(shù)，目前關(guān)鍵是脫硫催化劑的開發(fā)，是脫硫汽油的辛烷值損失很小。，因此催化裂化汽油的分離、汽油氧化法、生物脫硫、吸附脫硫和催化蒸餾脫硫等技術(shù)的發(fā)展都很重要。近幾年催化裂化技術(shù)進展和改進催化裂化催化劑性能必須滿足催化裂化的不同要求，如原料、裝置工藝、產(chǎn)物分布、油品質(zhì)量、環(huán)保法規(guī)等。煉廠增效和裝置運行需求決定了催化裂化催化劑的性能要求，近年來除了對催化劑的常規(guī)要求如滿足抗磨損、低價格、目的產(chǎn)品收率高、汽油辛烷值較高等方面的要求外，催化劑在適合加工重油原料、改善油品質(zhì)量（如汽油烯烴、硫含量）、滿足特殊的產(chǎn)品分布需求（如多產(chǎn)柴油、低碳烯烴等）、滿足轉(zhuǎn)

13、化和產(chǎn)品需要的催化裂化新工藝相匹配的催化劑以及適應環(huán)境保護的需要等方面做了許多工作。國內(nèi)石科院、等單位在催化材料的研究以及與催化劑有關(guān)的分子篩、基質(zhì)等材料的開發(fā)方面取得了較大的進展。在渣油FCC催化劑方面注重原位合成分子篩技術(shù)、分子篩超穩(wěn)化改性技術(shù)、基質(zhì)抗重金屬技術(shù)以及基質(zhì)孔結(jié)構(gòu)和酸性控制技術(shù)等；在降烯烴催化劑方面多采用REUSY沸石或復合沸石作為降烯烴催化劑的活性組分，如RIPP開發(fā)了特殊氧化物改進性分子篩表面技術(shù)，蘭州石化研究院開發(fā)了HRSY系列以高稀土超穩(wěn)Y沸石和超穩(wěn)稀土Y沸石為主的多元活性組分以及多元活性組分的符合改進性技術(shù)；在多產(chǎn)烯烴催化劑方面，注重擇形分子篩ZSM5及其改性技術(shù)。重

14、質(zhì)原油/含酸原油的加工、向石油化工延伸增加煉油裝置效益以及因環(huán)保要求提高燃料油產(chǎn)品質(zhì)量和限制裝置污染物排放是今后工作的重點，新的FCC工藝技術(shù)的開發(fā)主要圍繞這些主題進行。同時一些新的設(shè)備，如新型噴嘴、快分、終端設(shè)備、氣提裝置和再生器等都有已經(jīng)成功地在工業(yè)FCC裝置使用。FCC裝置是的大型化使得干氣的利用具有經(jīng)濟性，而FCC裝置加工含氧化物也是一些煉油企業(yè)提高效益的有效途徑。國外催化裂化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀渣油催化裂化技術(shù)（RFCC）工藝主要有UOP公司的MSCC技術(shù)，在MSCC過程中催化劑向下流動形成催化劑簾，這幾種工藝在世界各地運行多年（4）目前，RFCC加工原油殘?zhí)靠蛇_3-10，鎳釩含量可達1

15、0-40g/g，平衡劑上金屬沉積量高達10000g/g。另外，還有Mobil公司的超短接觸FCC工藝、WesternOntario大學的渣油超短裂解工藝，催化裂化反應過程的核心受提升管反應器技術(shù)一直為突破。多產(chǎn)烯烴的工藝技術(shù)該技術(shù)主要特點；（1）設(shè)立第二提升管有二次裂化；（2）使用高ZMS-5含量的助劑；（3）采用密閉式旋風分離器。（4）優(yōu)化工藝與催化劑的選擇性組分裂化；（5）乙烯和丁烯移位反應生成丙烯；在中試結(jié)果表明丙烯的產(chǎn)率高。輕烴預提升技術(shù)UOP公司在干氣預提升技術(shù)是目前應用效果較好的輕預提升技術(shù)。其特點是在提升管底部用稀釋劑對再生催化劑進行預加速，使催化劑密度降低，這樣從精料噴嘴噴出的

16、油滴就能穿透催化劑覆蓋整個提升管截面達到良好的劑油結(jié)合效果，使油滴得到良好的汽化。從而獲得良好的產(chǎn)品分布。催化劑循環(huán)增強技術(shù)CCET是Shell石油公司開發(fā)的自己的技術(shù)。該技術(shù)的核心是顯著提高立管的穩(wěn)定性，在理灌入口附近優(yōu)化催化劑條件以增加蓄壓，使滑閥維持高壓差來提高催化劑循環(huán)量，而不必對催化劑輸送管線和滑閥進行昂貴的改動。采用CCET技術(shù)后，滑閥壓差增大，催化劑循環(huán)量提高了50。總之，對我國來說，催化裂化發(fā)展仍是應結(jié)合我國煉油企業(yè)面臨的實際情況，努力提高催化裂化技術(shù)水平，盡快形成具有我國特色的催化裂化工藝水平。目前我國原油不足，劣質(zhì)油增加很快，再加上我國對油品的需求不斷增加，特別是輕質(zhì)油品的

17、需求增長之快，因此，從整體上考慮，我國催化裂化發(fā)展方向仍是繼續(xù)加快渣油FCC新技術(shù)開發(fā)和建設(shè)，以提高煉油廠整體經(jīng)濟效益。發(fā)展加氫處理催化裂化組合工藝，降低有害物質(zhì)排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，優(yōu)化設(shè)計和操作，提高目的產(chǎn)品的收率，實現(xiàn)長周期運作，實現(xiàn)大型化，提高控制和管理水平，擴大功能向化工領(lǐng)域延伸，更好的實現(xiàn)煉油化工一體化，這是企業(yè)抗擊市場風險能力的重要措施，也是未來煉油廠發(fā)展的重要趨勢，增加摻渣比同時生產(chǎn)潔凈燃料的新催化裂化工藝以及煉油與石油化工一體化的新催化裂化工藝將是近期技術(shù)發(fā)展的熱點。3設(shè)計方案和計算的確定常壓塔設(shè)計常壓塔設(shè)計主要是塔內(nèi)部氣液負荷的計算。氣液負荷可以通過熱平衡進行逐板計算，個參數(shù)

18、的確定采用了諸多經(jīng)驗數(shù)據(jù)，說明如下：1壓力產(chǎn)品罐壓力為？atm，冷凝冷卻系統(tǒng)壓力降?。縜tm,則塔頂壓力為？atm.2溫度 塔頂溫度是塔頂產(chǎn)品在其本身油氣分壓下的露點溫度。側(cè)線油品抽出溫度是該層油氣分壓未經(jīng)氣提的油品泡點溫度，汽化段溫度就是進料的絕熱閃蒸溫度，塔底溫度一般采用經(jīng)驗數(shù)值，比汽化段溫度低于510.3汽提 本設(shè)計使用？atm、？過熱水蒸氣。4過汽化率在能保證側(cè)線質(zhì)量的提前下，盡量汽化率，本設(shè)計取？（重）。5回流方式及取熱比本常壓塔塔頂冷回流：一中循環(huán)回流：二中循環(huán)回流=50:20:30.其中段回流進口溫度差？。6塔頂冷卻系統(tǒng) 采用二級冷凝冷卻系統(tǒng)。7塔板型式和板間距。采用浮法板，板間

19、距定為mm.加熱爐的選擇1爐型的選擇采用空心圓筒爐。2過剩空氣系數(shù)的選取 輻射段為R=？，對流段=？3爐效率？ 4工藝上的設(shè)計 （1）常壓爐對流室設(shè)置冷進料，降低排放煙溫度，釘頭管用在對流段。（2）利用常一線、常三線熱源與空氣預熱，設(shè)置空氣預熱器。（3）利用常一中、減二線、減一線回流三臺換熱器的熱源發(fā)生低壓蒸汽，經(jīng)過常壓爐的對流室過流，做常壓塔減壓塔吹起用。常壓塔計算部分（略） 1產(chǎn)品收率和物料平衡2汽提水蒸氣用量3塔板形式和塔板數(shù) 如選用浮閥塔板 汽油航煤段 層 航煤輕柴段 層 輕柴重柴段 層 重柴汽化段 層 塔底汽提段 層 設(shè)計采用兩個中間段回流，每個用 層換熱塔板，共 層，塔板數(shù)總計 層

20、。4操作壓力 塔頂產(chǎn)品罐壓力 塔頂壓力 一級抽出板（第 層）壓力 二級抽出板（第 層）壓力 三級抽出板（第 層）壓力 汽化段壓力 加熱爐出口壓力5汽化段溫度 （1）汽化段中進料的氣化率及汽化度 eF=？ （2）汽化段油氣分壓：？atm (3)汽化段溫度為？。6塔底溫度 取塔底溫度比汽化段溫度低.7塔頂及側(cè)線溫度假設(shè)與回流熱分配 （1）假設(shè)塔頂及各側(cè)線溫度 塔頂溫度 航煤油抽出板溫度 輕柴油抽出板溫度 重柴油抽出板溫度 （2）塔回流熱 全塔熱平衡 全塔回流熱 Q=Q入-Q出=？ （3）回流方式及回流熱分配 塔頂取熱50 Q= Kcal/h 一中回流取熱20 Q= Kcal/h 二中回流取熱30 Q= Kcal/h8氣液相負荷8.1加熱爐計算部分 加熱介質(zhì)為拔頭油 G=？ kg/h 比重=? 入口溫度T1=？ 出口溫度T2？ 燃料油為減壓渣油，其重量組成： 對流段對流管為釘頭管，G=？ kg/h 冷油為原料油的10，由110加熱至2208.2輻射段計算 （1）選擇爐型 （2）計算全爐有效負荷Q (3)燃燒過程計算 (4)確定輻射段的傳熱量Q （5）輻射管表面熱強度Q （6）輻射管段關(guān)