催化裂化的目的和意义(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 1 催化裂化的目的和意义石油炼制工业是国民经济的重要支柱产业，其产品被广泛用于工业、农业、及交通运输和国防建设等领域。催化裂化(FCC)作为石油炼制企业的主要生产装置，在石油加工中占有相当重要的地位，是实现原油深度加工、提高轻质油收率、品质和经济效益的有效途径催化裂化使原油二次加工中重要的加工过程，是液化石油气、汽油、煤油和采油、柴油的主要生产手段，在炼油厂中站有举足轻重的地位。传统原料采用原油蒸馏所得到的重质馏分油，主要是直镏减压馏分油(VGO),也包括焦化重馏分油（CGO）。近20年一些重质油或渣油也作为催化裂化的原料，例如减压渣油、溶剂脱沥青油、加氢处理的重油

2、等。催化裂化工艺简介催化裂化的工艺原理是：反应物（蜡油、脱沥青油、渣油）在500左右、0.20.4MPa及与催化剂接触的作用下发生裂化、异构化、环化、芳化、脱氢化等诸多化学反应，反应物为汽油、轻柴油、重柴油，副产物为干气、焦炭、油浆等。催化剂理论上在反应过程中不损耗，而是引导裂化反应生成更多所需的高辛烷值烃产品。催化裂化过陈友相当的灵活性，允许制造车用和航空汽油以及粗柴油产量的变化来满足燃油市场的主要部分被转化成汽油和低沸点产品，通常这是一个单程操作。在裂化反应中，所生产的焦炭被沉积在催化剂上，它明显地减少了催化剂的活性，所以除去沉积物是非常必要的，通常是通过燃烧方式是催化剂再生来重新恢复其活

3、性。重油催化裂化裂化的特点（1）焦炭产率高。重油催化裂化的焦炭产率高达812wt,而馏分油催化裂化的焦炭产率通常为56wt。（2）重金属污染催化剂。与馏分油相比，重油含有较多的重金属，在催化裂化过程中这些重质金属会沉淀在催化剂表面，导致催化剂或中毒。（3）硫、氮杂质的影响。重油中的硫、氮等杂原子的含量相对较高，导致裂化后轻质油品中的硫、氮含量较高，影响产品的质量；另一方面，也会导致焦炭中的硫、氮含量较高，在催化剂烧焦过程会产生较多的硫、氮氧化物，腐蚀设备，污染环境。（4）催化裂化条件下，重油不能完全气化。重油在催化裂化条件下只能部分气化，未气化的小液滴会附着在催化剂表面上，此时的传质阻力不能忽

4、略，反应过程是一个复杂的气液固三相催化反应过程。催化裂化面临的问题作为炼油厂的核心加工装置催化裂化也面临着越来越多的挑战。不断严格的环保要求，主要是汽油规格的提升对烯烃和硫含量的要求以及烟气排放量的限制；对产品需求比例的要求的变化，如市场对柴油需求不力和数量的增加，即所谓的柴油化趋势。这些都对 现有的催化裂化装置与催化裂化的进一步发展形成很难、很大的冲击。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，还要考虑各种技术的费用问题。我国催化裂化所面临的问题：（1）我国FCC单套平均能力小；（2）装置耗能高；（3）FCC催化剂发展水平不高；（4）我国FCC装置开工周期短，这也是我国个国外催

5、化裂化技术的主要差距。催化裂化（FCC）是炼油企业获取经济效益的重要手段，尽管催化裂化技术以相对成熟，但仍是改制重瓦斯油和渣油的核心技术，尤其近几年来在炼油效益低迷和环保法规日益严格的双重压力下，仍需不断开发与催化裂化相配套的新技术以迎接新的挑战。基于我国原油资源有资源特点和二次加工能力中FCC占绝大比重的现状，应提高FCC综合技术水平，缩小同先进水平的差距，与国外大公司竞争。2催化裂化在国内外的发展最早的工业催化裂化装置出现在1936年。70多年来无论是在技术上还是在规模上都有巨大的发展，从技术上发展的角度来说，最基本的是反应再生型式和催化剂性能两个方面的发展。催化裂化是复杂的平行顺序反应过

6、程，原料油在催化剂上进行催化裂化会发生缩合反应生成焦炭。这些交谈会附着在催化剂表面是催化剂的活性降低。因此用空气烧去积炭的再生过程是必不可少的。催化剂在催化裂化的发展中起着重要的作用。先后使用了活性白兔作催化剂；来采用人工合成的硅酸铝催化剂；分子筛催化剂，由于它具有活性选择性和稳定性好等特点，被广泛应用，并且促进了催化裂化装置的流程和设备的重大改革。除了促进替身管反应级数的发展外还促进了再生技术的迅速发展。现在催化裂化工艺技术已发展为一个重质油轻质转化过程，特别是我国，形成了炼油工业绝对以催化裂化工艺为主的局面。我国催催化裂化技术的发展方向。（1）为了有力降低汽油的烃含量，在定量动力学研究基础

7、上，深入研究不同操作条件的影响，促使向异构化、芳构化和氢转移反应有利于降低汽油的烯烃的方向进行，开发降烯烃催化剂和助剂，使催化裂化汽油的烯烃含量大幅度降低。（2）为了满足我国的车用汽油的组成状况，为了充分利用现有的催化能力，尽量减少投入，降低汽油，柴油质量升级所付出的代价，开发了应技术，降低了催化裂化汽油的烃含量和硫含量。（3）充分利用原料，并向化工领域延伸，用常压渣油等种植原料生产乙烯，丙烯等。我国重质油催化裂化沉降器结焦研究发展我国在重油催化裂化沉降器结焦的发展在重油催化裂化中，由于渣油具有较大的结焦倾向，我国多数炼油厂的重油催化裂化装置（RFCCU）都发生过严重的结焦结交部分包括提升管、

8、沉降器顶部、沉降器内旋风分离器、大油气管线、分流塔底和油浆系统等，其中沉降器的结焦危害尤为严重。沉降器的严重结焦可导致催化裂化装置分正常停工，直接影响到催化裂化装置的长周期安全运行和厂子的经济效益。沉降器结焦概述沉降器是RFCCU反应再生系统的重要组成部分，其主要作用是将反应油气与催化剂分离开来，并将待生催化剂倒入再生器进行烧焦再生，反应油气则有大油气管线去分馏塔进行馏分切割。影响沉降器结焦的主要因素沉降结焦是一系列物理变化和化学变化共同作用的结果，反应油气含有催化剂颗粒及其重要组分的冷凝式沉降器结焦的物理原因，而重芳烃、胶质、沥青质的高温缩合和油气中烯烃和二烯烃的聚合、环化反应则是沉降器结焦

9、的化学因素。沉降器结焦的机理分析许多研究表明，沉降器中油气的气、液相分别遵循从不同的结焦机理，抑制沉降器结焦的关键在于防止反应油气中重组分的冷凝和缩短反应油气的停留时间。抑制沉降器结焦的措施通过对沉降器结焦机理的研究和工业实践，目前常用的防止结焦的措施主要有：增加防焦蒸汽采用二级孔喷嘴，使喷嘴指向沉淀器油气泄流空间，避免出现死角；采用新型快速分离装置，减少油气在沉淀器内停留时间，如采用粗旋、三叶形密闭直联快速分离器等，使油气停留时间由2030s减少到49s；采用提升管反应终止剂技术，减少因果裂化反应生成的不饱和二烯烃；优化沉降器结构设计，消除汽油平动死区；平稳操而增大，而后又逐渐减小。因为开始

10、时随着引发剂的加入，产生了大分子自由基，其浓度随着DCP的量增大而增加，接枝速率加快，所以接枝率增大，但DCP浓度增加一定量时，PP降解严重，使接枝率降低。脱除催化裂化汽油中硫含量的技术及其新进展 我国于2003年7月1日在北京、上海、广州大城市开始执行汽油新标准，硫含量200g/g。美国2004年汽油中硫含量平均为120g/g,2005年起炼油行业平均为30g/g，为炼油业将投资3050亿美元，以实现30g/g的低硫汽油新标准。随着对汽车排放污染的进一步严格控制，把汽油中硫含量降到最低，甚至为“无硫”汽油，是各国竞相研究的重要课题。确定催化汽油中的硫类型和含量分布情况是催化裂化汽油脱硫技术研

11、究的出发点。根据汽油中硫类型和含量分布采取合适的脱硫技术，是解决催化裂化汽油中硫的技术关键。脱硫技术和工艺的发展应该主要以脱除这类有机硫为主，即围绕催化裂化汽油脱硫过程中如何促进吩类和硫醚类化合物转化，是降低催化汽油硫含量的关键。对催化原料进行加氢预处理是降低催化汽油硫含量最为有效的方法，但这需要在高压条件下操作，氢耗、能耗都高，同时需要制氢装置，因为投资和生产成本显著增加。催化裂化汽油的选择性加氢脱硫和非选择性加氢脱硫的优点是既可有效脱硫，又可降烯烃，我国的催化裂化汽油中硫含量和烯烃含量均高，因此催化裂化汽油加氢脱硫应该是一种针对性和实用性很强的技术，目前关键是脱硫催化剂的开发，是脱硫汽油的

12、辛烷值损失很小。，因此催化裂化汽油的分离、汽油氧化法、生物脱硫、吸附脱硫和催化蒸馏脱硫等技术的发展都很重要。近几年催化裂化技术进展和改进催化裂化催化剂性能必须满足催化裂化的不同要求，如原料、装置工艺、产物分布、油品质量、环保法规等。炼厂增效和装置运行需求决定了催化裂化催化剂的性能要求，近年来除了对催化剂的常规要求如满足抗磨损、低价格、目的产品收率高、汽油辛烷值较高等方面的要求外，催化剂在适合加工重油原料、改善油品质量（如汽油烯烃、硫含量）、满足特殊的产品分布需求（如多产柴油、低碳烯烃等）、满足转化和产品需要的催化裂化新工艺相匹配的催化剂以及适应环境保护的需要等方面做了许多工作。国内石科院、等单

13、位在催化材料的研究以及与催化剂有关的分子筛、基质等材料的开发方面取得了较大的进展。在渣油FCC催化剂方面注重原位合成分子筛技术、分子筛超稳化改性技术、基质抗重金属技术以及基质孔结构和酸性控制技术等；在降烯烃催化剂方面多采用REUSY沸石或复合沸石作为降烯烃催化剂的活性组分，如RIPP开发了特殊氧化物改进性分子筛表面技术，兰州石化研究院开发了HRSY系列以高稀土超稳Y沸石和超稳稀土Y沸石为主的多元活性组分以及多元活性组分的符合改进性技术；在多产烯烃催化剂方面，注重择形分子筛ZSM5及其改性技术。重质原油/含酸原油的加工、向石油化工延伸增加炼油装置效益以及因环保要求提高燃料油产品质量和限制装置污染

14、物排放是今后工作的重点，新的FCC工艺技术的开发主要围绕这些主题进行。同时一些新的设备，如新型喷嘴、快分、终端设备、气提装置和再生器等都有已经成功地在工业FCC装置使用。FCC装置是的大型化使得干气的利用具有经济性，而FCC装置加工含氧化物也是一些炼油企业提高效益的有效途径。国外催化裂化技术的发展及现状渣油催化裂化技术（RFCC）工艺主要有UOP公司的MSCC技术，在MSCC过程中催化剂向下流动形成催化剂帘，这几种工艺在世界各地运行多年（4）目前，RFCC加工原油残炭可达3-10，镍钒含量可达10-40g/g，平衡剂上金属沉积量高达10000g/g。另外，还有Mobil公司的超短接触FCC工艺

15、、WesternOntario大学的渣油超短裂解工艺，催化裂化反应过程的核心受提升管反应器技术一直为突破。多产烯烃的工艺技术该技术主要特点；（1）设立第二提升管有二次裂化；（2）使用高ZMS-5含量的助剂；（3）采用密闭式旋风分离器。（4）优化工艺与催化剂的选择性组分裂化；（5）乙烯和丁烯移位反应生成丙烯；在中试结果表明丙烯的产率高。轻烃预提升技术UOP公司在干气预提升技术是目前应用效果较好的轻预提升技术。其特点是在提升管底部用稀释剂对再生催化剂进行预加速，使催化剂密度降低，这样从精料喷嘴喷出的油滴就能穿透催化剂覆盖整个提升管截面达到良好的剂油结合效果，使油滴得到良好的汽化。从而获得良好的产品

16、分布。催化剂循环增强技术CCET是Shell石油公司开发的自己的技术。该技术的核心是显著提高立管的稳定性，在理灌入口附近优化催化剂条件以增加蓄压，使滑阀维持高压差来提高催化剂循环量，而不必对催化剂输送管线和滑阀进行昂贵的改动。采用CCET技术后，滑阀压差增大，催化剂循环量提高了50。总之，对我国来说，催化裂化发展仍是应结合我国炼油企业面临的实际情况，努力提高催化裂化技术水平，尽快形成具有我国特色的催化裂化工艺水平。目前我国原油不足，劣质油增加很快，再加上我国对油品的需求不断增加，特别是轻质油品的需求增长之快，因此，从整体上考虑，我国催化裂化发展方向仍是继续加快渣油FCC新技术开发和建设，以提高

17、炼油厂整体经济效益。发展加氢处理催化裂化组合工艺，降低有害物质排放，实现清洁生产，优化设计和操作，提高目的产品的收率，实现长周期运作，实现大型化，提高控制和管理水平，扩大功能向化工领域延伸，更好的实现炼油化工一体化，这是企业抗击市场风险能力的重要措施，也是未来炼油厂发展的重要趋势，增加掺渣比同时生产洁净燃料的新催化裂化工艺以及炼油与石油化工一体化的新催化裂化工艺将是近期技术发展的热点。3设计方案和计算的确定常压塔设计常压塔设计主要是塔内部气液负荷的计算。气液负荷可以通过热平衡进行逐板计算，个参数的确定采用了诸多经验数据，说明如下：1压力产品罐压力为？atm，冷凝冷却系统压力降取？atm,则塔顶

18、压力为？atm.2温度 塔顶温度是塔顶产品在其本身油气分压下的露点温度。侧线油品抽出温度是该层油气分压未经气提的油品泡点温度，汽化段温度就是进料的绝热闪蒸温度，塔底温度一般采用经验数值，比汽化段温度低于510.3汽提 本设计使用？atm、？过热水蒸气。4过汽化率在能保证侧线质量的提前下，尽量汽化率，本设计取？（重）。5回流方式及取热比本常压塔塔顶冷回流：一中循环回流：二中循环回流=50:20:30.其中段回流进口温度差？。6塔顶冷却系统 采用二级冷凝冷却系统。7塔板型式和板间距。采用浮法板，板间距定为mm.加热炉的选择1炉型的选择采用空心圆筒炉。2过剩空气系数的选取 辐射段为R=？，对流段=？

19、3炉效率？ 4工艺上的设计 （1）常压炉对流室设置冷进料，降低排放烟温度，钉头管用在对流段。（2）利用常一线、常三线热源与空气预热，设置空气预热器。（3）利用常一中、减二线、减一线回流三台换热器的热源发生低压蒸汽，经过常压炉的对流室过流，做常压塔减压塔吹起用。常压塔计算部分（略） 1产品收率和物料平衡2汽提水蒸气用量3塔板形式和塔板数 如选用浮阀塔板 汽油航煤段 层 航煤轻柴段 层 轻柴重柴段 层 重柴汽化段 层 塔底汽提段 层 设计采用两个中间段回流，每个用 层换热塔板，共 层，塔板数总计 层。4操作压力 塔顶产品罐压力 塔顶压力 一级抽出板（第 层）压力 二级抽出板（第 层）压力 三级抽出

20、板（第 层）压力 汽化段压力 加热炉出口压力5汽化段温度 （1）汽化段中进料的气化率及汽化度 eF=？ （2）汽化段油气分压：？atm (3)汽化段温度为？。6塔底温度 取塔底温度比汽化段温度低.7塔顶及侧线温度假设与回流热分配 （1）假设塔顶及各侧线温度 塔顶温度 航煤油抽出板温度 轻柴油抽出板温度 重柴油抽出板温度 （2）塔回流热 全塔热平衡 全塔回流热 Q=Q入-Q出=？ （3）回流方式及回流热分配 塔顶取热50 Q= Kcal/h 一中回流取热20 Q= Kcal/h 二中回流取热30 Q= Kcal/h8气液相负荷8.1加热炉计算部分 加热介质为拔头油 G=？ kg/h 比重=? 入

21、口温度T1=？ 出口温度T2？ 燃料油为减压渣油，其重量组成： 对流段对流管为钉头管，G=？ kg/h 冷油为原料油的10，由110加热至2208.2辐射段计算 （1）选择炉型 （2）计算全炉有效负荷Q (3)燃烧过程计算 (4)确定辐射段的传热量Q （5）辐射管表面热强度Q （6）辐射管段关闭平均温度估算 （7）辐射管加热面积 （8）确定辐射管管径、管心距和管数 （9）确定炉的辐射室尺寸、炉管长度及管数 （10）计算当量冷面机A （11）确定对流管管径、管心距、管长及对流室和每排管数 （12）求有效暴露砖墙表面积与当量冷面积只比A/A8.3对流段计算 （1）烟气的未知温度t t t （2）在

22、生气物料平衡，决定空气流率的烟气流率。 （3）在生器热平衡，决定催化剂循环量 （4）反应器物料平衡、热平衡，决定原料预热温度。结合再生热平衡决定燃烧有两或取热设施。 （5）再生器设备工艺计算、包括壳体、旋风分离器、分布管（板）、淹流板、辅助燃烧室、滑阀、稀相喷水等。 （6）反应器设备工艺设计计算，包括气提段和进料喷嘴的设计计算 （7）两器压力的平衡，包括催化剂输送管路 （8）催化剂储罐及抽空器 （9）其他细节，如松动点的布置、限流孔板的设计等。设计时间(1)3月11日前，收集相关课题资料，写开题报告为设计做准备。(2)3月12日4月12日，确定设计内容及熟练各部分的计算方法。(3)4月13日5月13日，完成设计计算部分。(4)5月14日6月10日，制作电子版设计书，并将设计结果通过流程图和装置图表示出来。(5)6月11日答辩前，准备答辩。【参考文献】【1】陈俊武，卢捍卫。 催化裂化在炼油厂中的地位和作用展望【J】。 石油学报，2003,19（1）：1-10.【2】陈曙光。 催化裂化技术发展近况【J】。 兰化科技，1996，14（3）：182-186.【3】谢朝刚，钟孝湘。催化裂化工艺技术的发展近况【J】。石油炼制与化工，2001,32（3）:26-30.专心-专注-专业