催化裂化设计书.docx
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1、第一章前 言目 录摘要I第一章 前 言31.1 催化裂化的目的及意义31.2催化裂化技术进展 .41.3设计内容4其次章 工艺表达52.1 分馏系统62.2 分馏系统62.3 吸取 稳定系统6第三章 设计原始数据73.1开工时 .73.2处理量 .73. 3原始数据及再生- 反响及分馏操作条件 .9第四章反响-再生系统工艺计算114.1再生系统 .114.1.1燃烧计算 114.1.2热量平衡 124. 1. 2. 1热流量入方 .124. 1. 2. 2热流量出方 .134.1.3催化剂循环量 . .1314.1.4空床流速 154. 1. 4. 1密相床层154.2 反响器164.2.1
2、物料衡算164.2.2 热量衡算184.2.2.1热量入方 .各进料温度 184.2. 2. 2热量出方 194.2.3 提升管工艺计算214.2.3.1提升管进料处的压力和温度.214.2.3.2提升管直径 .214. 2. 3. 3预提升段的直 径和高度.234.2.4 旋风分别器工艺计算244.2.4.1筒体直径 .244.2.2.2一级入口截面积254.2.2.3二级入 口截面积.254.2.2.4算旋风分别器组数 254.2.2.5一级腿负荷及管径 25第五章 分馏塔能量平衡计算27第六章 计算结果汇总29完毕语30参考文献3 1致 谢32第一章 前 言1.1 催化裂化的目的及意义我
3、国原油偏重,轻质油品含量低,为增加汽油、柴油、乙烯用裂解原料等轻质油品产量。我过炼油工业走深度加工的道路,形成了以催化裂化FCC为主体,延迟焦化、加氢裂化等配套的工艺路线。2023 年底全国有 147 套催化裂扮装置,总加工力气超过100.0Mt/a ,比 1991 年增加 58.4 Mt/a,增长 137.16%,可以说是世界上催化裂化力气增长最快速的国家。催化裂化是重要的重质油轻质化过程之一,在汽油和柴油等轻质油品的生产占有很重要的地位。催化裂化过程在炼油工业,以至国民经济中只有重要的地位。在我国,由于多数原油偏重,而 H/C 相对较高且金属含量相对较低,催化裂化过程,尤其是重油催化过程的
4、地位显得更为重要。随着工业、农业、交通运输业以及国防工业等部门的快速进展,对轻质油品的需求量日益增多,对质量的要求也越来越高。以汽油为例,据 1988 年统计,全世界每年汽油总消费量约为 6.64 亿吨以上,我国汽油总量为 1750 万吨,从质量上看,目前各国一般级汽油一般为 9192RON,优质汽油为 9698RON。为了满足日益严格的市场需求,催化裂化工艺技术也在进一步进展和改进 .本设计是对催化裂化反响 -再生及分馏系统进展工艺上的设计与分析。1.2 催化裂化技术进展状况80 年月以来,催化裂化技术的进展主要表达在两个方面: 开发成功掺炼渣油常压渣油或减压渣油的渣油催化裂化技术称为渣油F
5、CC,简写为RFCC;催化裂化家族技术,包括多产低碳烯烃的DCC 技术,多产异构烯烃的MIO 技术和最大量生产汽油、液化气的 MGG 技术。目前国外开发的重油催化裂化技术有:渣油加氢处理(VRDS)一催化裂化(FCC) 组合工艺、毫秒催化裂化工艺MSCC双台组合循环裂化床工艺、剂油短接触工艺SCT、双提升管工艺、两段渣油改质技术等等。国内灵敏双效催化裂化工艺FDFCC、VRFCC 技术、催化裂化MIP技术等等。下面以两个技术说明一下:(1) 渣油加氢处理一催化裂化组合工艺根底争论的应用 它是在对加氢处理和催化裂化两种工艺过程的特点、原料产品性质及加工方案进展深入争论的根底上, 经过理论分析,试
6、验室及工业试验后开发出的一种的石油加工工艺渣油加氢处 理 (VRDS)一催化裂化(FCC)组合工艺。 流化催化裂化FCC是现代化炼油厂用来改质重质瓦斯油和渣油的核心技术,是炼厂猎取经济效益的一种重要方法。据统计, 截止到 1999 年 1 月 1 日,全球原油加工力气为 4 015.48 Mt/a,其中催化裂扮装置的加工力气为 668.37 Mt/a,约占一次加工力气的 16.6%,居二次加工力气的首位。美国原油加工力气为 821.13 Mt/a,催化裂化力气为 271 Mt/a,居界第一,催化裂化占一次加工力气的比例为 33.0%。我国催化裂化力气达 66.08 Mt/a,约占一次加工力气的
7、38.1%,居世界其次位。世界 RFCC 装置原料中渣油的平均量为 15%20%。从国外各大公司对原料的要求来看,残炭与金属两个指标已分别到达 8%和 20 g/g。而国内渣油催化裂化原料的残炭一般到达 6%,金属 15 g/g,与国外水平相比,尚有潜力。集团公司 FCC 装置中约 80%都掺炼不同比例的渣油,平均掺渣比约为26%,1989-1997年,掺炼重质油的比例从18.52%增至 43.64%。我国大庆石蜡基原油具有残炭低、金属含量低的特点,其减压渣油的残炭为8.95%,金属为7 g/g,所以大庆减压渣油可以直接进展催化裂化。前郭炼油厂已进展了大庆全减压渣油催化裂化的尝试,但未见国外全
8、减压渣油催化裂化的报道(2) 两段提升管催化裂化TSRFCC技术TSRFCC 可大幅度提高原料的转化深度,同比加工力气增加2030%;显著改善产品分布,轻油收率提高 23 个百分点,液收率提高 34 个百分点,干气和焦炭产率大大降低;产品质量得到明显改善, 汽油烯烃含量下降 20 个百分点以上,柴油密度减小、十六烷值提高,汽油和柴油的硫含量都明显降低。承受两段提升管催化裂化技术可使企业获得巨大的经济效益。1.3 设计的主要内容1. 设计专题的经济、技术背景分析2. 工艺流程的选择3. 主要设备物料、能量衡算4. 主要设备工艺尺寸计算5. 装置工艺流程、再生器、反响器提升管工艺流程图的绘制6.
9、再生器、反响器提升管、分馏塔能量衡算其次章工艺表达其次章工艺表达工艺流程说明该装置工艺流程分四个系统如图 2-1富气分5沉降催化提 器剂罐再升生管器反响馏水蒸气回塔加热炉炼气油提罐塔粗汽油轻柴油器重柴油油浆主风机水蒸汽回炼油浆原料油图2-1催化裂扮装置工艺流程图2.1 反响-再生系统原料油经过加热汽化后进入提升管反响器进展裂化。提升管中催化剂处于稀相流化输送状态,反响产物和催化剂进入沉降器,并经汽提段用过热水蒸气汽提,再经旋风分别器分别后,反响产物从反响系统进入分馏系统,催化剂沉降到再生器。在再生器中用空气使催化剂流化,并且烧去催化剂外表的焦炭。烟气经旋风分别器和催化剂分别后离开装置,使催化剂
10、在装置中循环使用。反响系统主要由反响器和再生器组成。原料油在装有催化剂的反响器中裂化,催化剂外表有焦炭沉积。沉积的焦炭的催化剂在再生器中烧焦进展再生,再生后的催化剂返回反响器重使用。反响器主要为提升管,再生器为流化床。再生器的主要作用是:烧去催化剂上因反响而生成的积炭,使催化剂的活性得以恢第三章设计原始数据复。再生用空气由主风机供给,空气通过再生器下面的关心燃烧室及分布管进入。在反响系统中参与水蒸汽其作用为:(1) 雾化从提升管底部进入使油气雾化,分散,与催化剂充分接触;(2) 预提升在提升管中输送油气;(3) 汽提从沉降器底部汽提段进入,使催化剂颗粒间和颗粒内的油气汽提, 削减油气损失和焦炭
11、生成量,从而削减再生器负荷。汽提水蒸气占总水蒸气量的大局部。(4) 吹扫、松动反响器、再生器某些部位参与少量水蒸气防止催化剂积存、堵塞。2. 2 分馏系统由反响器来的反响产物油气从底部进入分馏塔,经塔底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品:塔顶为富气,汽油,侧线有轻柴油,重柴油和回炼油,塔底产品为油浆。轻、重柴油分别经汽提后,再经换热,冷却后出装置。分馏系统主要设备是分馏塔,裂化产物在分馏塔中分馏成各种馏分的油品。塔顶汽在粗汽油分别罐中分成粗汽油和富气。分馏塔具有的特点有:(1) 分馏塔底部设有脱过热段,用经过冷却的油浆把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进展分馏和避开堵塞塔盘。(2)
12、 设有多个循环回流:塔顶循环回流、一至两个中段回流、油浆回流。(3) 塔顶回流承受循环回流而不用冷回流。2. 3 吸取稳定系统该系统主要由吸取塔,再吸取塔,解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分别器出来的富气中带有汽油局部,而粗汽油中则溶解有 C3,C4 组分。吸取稳定系统的作用就是利用吸取和精馏方法,将富气和粗汽油分别成干气C2,液化气C3C 和蒸汽压合格的稳定汽油。4、第三章设计原始数据3.1 处理量100 万吨/年 + 学号 2 万吨/年即:100 + 2 2 = 104 万吨/年3.2 开工时8000 小时每年则处理量为:104 103 104 8000 = 130000 kg/h3.3
13、 原始数据及再生-反响及分馏操作条件原料油及产品性质分别见表 3-1、表 3-2产品的收率及性质见表 3-3再生器操作及反响条件见表 3-4、提升管反响器操作条件表 3-5催化裂化分馏塔回流取热安排见表 3-6分馏塔板形式及层数见表 3-7分馏塔操作条件表见 3-8表 3-1原料油及产品性质物料,性质稳定汽油轻柴油回炼油回炼油浆原料油密度0.74230.87070.88000.99850.8995恩初馏点54199288224氏10%78221347380377蒸30%106257360425438馏50%12326839945051070%13730043147055090%16332444
14、0490700终馏点183339465平均相对分子量9工程表 3-2数据原料油的主要性质工程数据密度0.8995族组成分析/W%馏程饱和烃62.27初馏点224芳烃2510%377胶质11.8830%438沥青质0.85350馏出率/v%7.5重金属含量/g-1g500馏出率/v%49Ni5.99元素组成/w%V4.77C84.81Na0.32H12.85Fe5.91硫/w%0.77残炭,W%5.38表 3-3产品产率质量分数产品产率%流量,t/h干气5.0液化气11.0稳定汽油48.0轻柴油21.2油浆6.0焦炭8.0损失0.8原料油100.0表 3-4工程再生器操作条件数据备注再生器顶部压
15、力/ MPa0.200主风入再生器温度/162再生器密相温度/ 待生剂温度/大气温度/70025大气压力/ MPa0.1013空气相对湿度/%烟气组成体/% CO27014.2CO0.2O24.0焦碳组成/ H/C,质待生剂含碳量/%1.10再生剂含碳量/%烧焦碳量/ t/h0.02表 3-5提升管反响器操作条件工程数据备注提升管出口温度/505沉降器顶部压力/ MPa0.200原料预热温度/235回炼油进反响器温度/265回炼油浆进反响器温度/350催化剂活性/%60.0剂油比6.0反响时间/ S3.0回炼比催化剂循环量/ th-1 原料进料量/ th-1 回炼油/回炼油浆0.51:0.25
16、表 3-6 催化裂化分馏塔回流取热安排参考物 料取热比例%备注顶循环回流1520一中循环回流1520二中循环回流1520油浆循环回流4050表 3-7分馏塔塔板形式及层数参考序号塔段塔板形式层 数1油浆换热段人字挡板或园型挡板682回炼油抽出以下固舌形23回炼油抽出口上至固舌形,条形浮阀,填料10124一中回流抽出下口下一中回流固舌形,条形浮阀,填料345轻柴油抽出以上至固舌形,筛孔,条形浮阀,填料896顶循环回流段抽出下循环回流段固舌形,条形浮阀,填料34分馏塔总塔板数2832表 3-8催化裂化分馏塔操作条件参考序号物料温度/压力/塔板位置塔板类型MPa1分馏塔塔顶油气1250.25530浮
17、阀2顶循环回流10030浮阀3顶循环回流出塔16027浮阀45富吸取油(再吸取油,视为轻柴油返分馏塔轻柴油抽出1202202019浮阀浮阀6一中回流返回16018浮阀7一中回流抽出27516固舌形8回炼油返回2105固舌形9回炼油抽出2652固舌形10油浆循环回流返回2701固舌形11回炼油浆抽出350塔底12循环/外排油浆抽出350塔底13轻柴油汽提蒸汽温度2501.014反响油气进分馏塔500塔底第四章反响-再生系统工艺计算第四章反响-再生系统工艺计算4.1 再生系统4.1.1 燃烧计算再生器物料平衡是计算待再生催化剂进入再生器后焦炭燃的产物,焦炭量按颖原料油的 8%计算:焦炭产量=130
18、000 8% = 10400 Kg/h=866.67kmol /hH/C = 8.93 0.425 CO2 + O2 - 0.257C0/CO2 + CO=1.1436 / 14.4= 0.0794烧碳量=10400 92.66% = 9634.98 kg/h烧氢量=10400 9634.98=765.02 kg/h烟气组成体:CO2 : CO = 14.2 : 0.2 = 71 : 1依据:C + O2= CO22C + O2= 2CO2H2 + O2= 2H2O生成 CO2 的碳为 9634.9871/71+ 1)= 9501.80kg/h=791.76kmol/h生成 CO 的碳为:96
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