第六节-催化裂化反应-再生系统课件

第六节第六节 催化裂化催化裂化 反应反应-再生系统再生系统7/7/20241第六节 催化裂化 反应-再生系统8/13/2023催化裂化装置一般有四部分构成：反应催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系统，分馏再生系统，分馏系统，吸收系统，吸收-稳定系统和能量回收系统稳定系统和能量回收系统 装置形式主要有装置形式主要有高低并列式、同轴式高低并列式、同轴式等等 7/7/20242催化裂化装置一般有四部分构成：反应-再生系统，分馏系统，吸收一：提升管反应器一：提升管反应器 提升管反应器主要有提升管反应器主要有提升管、沉降器、汽提段、旋分提升管、沉降器、汽提段、旋分器、待生斜管器、待生斜管等部分组成等部分组成 7/7/20243一：提升管反应器 提升管反应器主要有提升管、沉降器、提升管反应器的直径是由提升管反应器的直径是由进料量进料量来决定的。工业上一般来决定的。工业上一般采用的气速是入口处为采用的气速是入口处为4 47m/s,7m/s,出口出口8 818m/s18m/s 提升管的高度由提升管的高度由反应时间反应时间来决定，工业上反应时间多采来决定，工业上反应时间多采用用2 24s4s 提升管的上端出口处设有气提升管的上端出口处设有气-固快速分离机构，用于使固快速分离机构，用于使催化剂与油气快速分离以及抑制反应的继续进行催化剂与油气快速分离以及抑制反应的继续进行 快速分离机构的形式有多种多样，比较简单的有伞帽形、快速分离机构的形式有多种多样，比较简单的有伞帽形、T T字形的构件，现在用得比较多的是字形的构件，现在用得比较多的是初级旋风分离器初级旋风分离器 7/7/20244提升管反应器的直径是由进料量来决定的。工业上一般采用的气速是提升管下部进料段的提升管下部进料段的油剂接触状况油剂接触状况对重油催化裂化的反应对重油催化裂化的反应有重要影响。减小原料油的雾化粒径，可增大传热面积，从有重要影响。减小原料油的雾化粒径，可增大传热面积，从而提高了原料的气化率，且可以改善产品产率的分布而提高了原料的气化率，且可以改善产品产率的分布 沉降器下面的汽提段的作用是用水蒸气脱出催化剂上吸附沉降器下面的汽提段的作用是用水蒸气脱出催化剂上吸附的油气及置换催化剂颗粒之间的油气。汽提段的效率与水蒸的油气及置换催化剂颗粒之间的油气。汽提段的效率与水蒸气用量、催化剂在汽提段的停留时间、汽提段的温度及压力、气用量、催化剂在汽提段的停留时间、汽提段的温度及压力、以及催化剂的表面结构有关以及催化剂的表面结构有关 汽提汽用量一般为汽提汽用量一般为2 23kg/1000kgCat3kg/1000kgCat 重油催化裂化则用重油催化裂化则用4 45kgH5kgH2 2O/1000kgCatO/1000kgCat 7/7/20245提升管下部进料段的油剂接触状况对重油催化裂化的反应有重要影响两段提升管催化裂化技术两段提升管催化裂化技术目前提升管反应器的固有弊端：目前提升管反应器的固有弊端：提升管过长恶化产品分布提升管过长恶化产品分布新鲜原料与循环油浆竞争催化新鲜原料与循环油浆竞争催化中心中心难于实现大剂油比操作难于实现大剂油比操作7/7/20246两段提升管催化裂化技术目前提升管反应器的固有弊端：8/13/两段提升管两段提升管 FCC技术的思想及特点技术的思想及特点两段两段FCCFCC技术的技术的基本思想基本思想：提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改提高催化裂化催化剂的有效活性和选择性，从而改善目的产品分布；善目的产品分布；分段反应，提高调整生产方案的灵活性分段反应，提高调整生产方案的灵活性因此，两段提升管因此，两段提升管FCCFCC技术打破原来的提升管反应器型技术打破原来的提升管反应器型式和反式和反-再系统流程：再系统流程：两段提升管反应器取代单一反应器两段提升管反应器取代单一反应器构成拥有两路循环的反应构成拥有两路循环的反应-再生系统再生系统7/7/20247两段提升管 FCC技术的思想及特点两段FCC技术的基本思想：两段提升管反应器示意图两段提升管反应器示意图7/7/20248两段提升管反应器示意图8/13/20238催化剂接力催化剂接力原料在第一段提升管经过短反应时间后，及时将原料在第一段提升管经过短反应时间后，及时将催化剂与油气分开；需要继续反应的中间物料在催化剂与油气分开；需要继续反应的中间物料在第二段提升管与另一路再生催化剂接触反应第二段提升管与另一路再生催化剂接触反应催化剂两路循环，催化剂两路循环，整体活性及选择性提高整体活性及选择性提高催化反应比例增大，催化反应比例增大，热反应得到有效抑制热反应得到有效抑制7/7/20249催化剂接力8/13/20239分段反应分段反应不同的馏分需要不同的反应条件，理想选择是不同的馏不同的馏分需要不同的反应条件，理想选择是不同的馏分在不同的场所和条件下进行反应分在不同的场所和条件下进行反应两段提升管（两段提升管（型）催化裂化：型）催化裂化：第一段提升管只进新鲜原料，段间抽出柴油出装置第一段提升管只进新鲜原料，段间抽出柴油出装置第二段提升管单独进循环油，显著改善产品分布第二段提升管单独进循环油，显著改善产品分布第二段提升管底部回炼汽油，降低汽油烯烃含量第二段提升管底部回炼汽油，降低汽油烯烃含量分段进料避免了新鲜原料和油浆的相互干扰分段进料避免了新鲜原料和油浆的相互干扰 7/7/202410分段反应8/13/202310短反应时间短反应时间 两段技术，采用分段反应，两段反应时间之和比常规两段技术，采用分段反应，两段反应时间之和比常规催化反应时间还短（催化反应时间还短（2 2秒以内秒以内）大剂油比大剂油比 受热平衡控制，常规催化的剂油比难以提高，两段催受热平衡控制，常规催化的剂油比难以提高，两段催化采用两路催化剂循环，从设备角度提高剂油比可不受限化采用两路催化剂循环，从设备角度提高剂油比可不受限制；第一段的低转化率和汽油回炼改质可以突破原有热平制；第一段的低转化率和汽油回炼改质可以突破原有热平衡的限制，在较高的剂油比（催化剂衡的限制，在较高的剂油比（催化剂/催化原料）下实现催化原料）下实现新的热平衡新的热平衡7/7/202411短反应时间8/13/202311轻油收率可提高轻油收率可提高 2-3 2-3 个百分点个百分点原料转化深度提高原料转化深度提高 5 5 个百分点个百分点汽油烯烃含量下降汽油烯烃含量下降12-1312-13个百分点个百分点液收率提高液收率提高2.52.5个百分点以上个百分点以上 干气产率大幅度降低干气产率大幅度降低 可显著提高柴汽比可显著提高柴汽比 两段与单段实验室结果对比：两段与单段实验室结果对比：7/7/202412轻油收率可提高 2-3 个百分点两段与单段实验室结果对比：两段与单段工业试验结果对比：两段与单段工业试验结果对比：轻油收率提高轻油收率提高4 4个百分点以上个百分点以上柴油产率提高柴油产率提高3.53.5个百分点以上个百分点以上液收率提高液收率提高2.52.5个百分点以上个百分点以上干气产率大幅度降低干气产率大幅度降低显著提高了柴汽比显著提高了柴汽比可采取灵活多样的操作方式可采取灵活多样的操作方式7/7/202413两段与单段工业试验结果对比：轻油收率提高4个百分点以上8/1二：再生器二：再生器主要作用是烧去结焦剂上的焦炭以恢复其活性，同时主要作用是烧去结焦剂上的焦炭以恢复其活性，同时也提供裂化反应所需的热量也提供裂化反应所需的热量 7/7/202414二：再生器主要作用是烧去结焦剂上的焦炭以恢复其活性，同时也提主要主要要求要求有：有：再生剂的含炭量较低再生剂的含炭量较低，一般要求低于，一般要求低于0.2%0.2%，甚至低，甚至低于于0.05%0.05%；有较高的烧碳强度有较高的烧碳强度，当以再生器内的有效藏量为基，当以再生器内的有效藏量为基准时，烧碳强度一般为准时，烧碳强度一般为100100250kg/(t.h)250kg/(t.h)；催化剂减活及磨损较少催化剂减活及磨损较少；易于操作，能耗及投资少易于操作，能耗及投资少；能满足环保要求能满足环保要求7/7/202415主要要求有：8/13/202315工业上再生器的主要形式可分为三类：工业上再生器的主要形式可分为三类：单段再生、两段再单段再生、两段再生、快速床再生生、快速床再生 分布器可分为板式分布器可分为板式(蝶形蝶形)和管式和管式(平面树枝或环形平面树枝或环形)两种两种 7/7/202416工业上再生器的主要形式可分为三类：单段再生、两段再生、快速床重催再生器需设取热设备：重催再生器需设取热设备：a.a.内取热式内取热式 b.b.外取热式外取热式7/7/202417重催再生器需设取热设备：8/13/202317工业上常用再生器的形式大体上可以分为三类：工业上常用再生器的形式大体上可以分为三类：a.a.单段再生单段再生再生温度对烧碳反应速率的影响十分显著，提高再生温再生温度对烧碳反应速率的影响十分显著，提高再生温度是提高烧碳速率的有效手段，度是提高烧碳速率的有效手段，在单段再生时，密相创层在单段再生时，密相创层的温度一般的温度一般不超过不超过730730 工业上一般采用的空气线速为工业上一般采用的空气线速为0.60.60.7m/s 0.7m/s 工业装置采用的再生器压力在工业装置采用的再生器压力在0.250.250.4MPa(0.4MPa(绝绝)之间之间单段再生的单段再生的主要问题主要问题是再生温度的提高受到限制和密相是再生温度的提高受到限制和密相床层的有效催化剂含炭量低床层的有效催化剂含炭量低 7/7/202418工业上常用再生器的形式大体上可以分为三类：8/13/2023b.b.两段再生两段再生两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行 与单段相比，两段再生的主要与单段相比，两段再生的主要优点优点是：是：对于全混床反应器，第一段出口的半再生剂的含碳量对于全混床反应器，第一段出口的半再生剂的含碳量高于再生剂的含碳量，从而提高了烧碳速率；高于再生剂的含碳量，从而提高了烧碳速率；在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度，提高在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度，提高了烧碳速率；了烧碳速率；第二段内的水气分压可以很低，减轻了催化剂的水热第二段内的水气分压可以很低，减轻了催化剂的水热老化；且第二段的催化剂藏量比单段再生器的催化剂藏量低，老化；且第二段的催化剂藏量比单段再生器的催化剂藏量低，停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。7/7/202419b.两段再生8/13/202319c.c.快速床快速床(循环流化床循环流化床)再生再生 气相转化成连续相，催化剂颗粒变为分散相，从而强化气相转化成连续相，催化剂颗粒变为分散相，从而强化了烧碳过程了烧碳过程 随着气速的提高，返混程度减小，中、上部接近于平推随着气速的提高，返混程度减小，中、上部接近于平推流，也有利于烧碳强度的提高流，也有利于烧碳强度的提高 在快速流化床区域，必须有较大的固体循环量才能保持在快速流化床区域，必须有较大的固体循环量才能保持较高的床层密度较高的床层密度 催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种催化裂化装置的烧焦罐再生就是属于循环流化床的一种再生方式再生方式 7/7/202420c.快速床(循环流化床)再生 8/13/2023207/7/2024218/13/202321催化裂化主要设备催化裂化主要设备1、预提升段、预提升段2、裂化反应段、裂化反应段3、汽提段、汽提段7/7/202422催化裂化主要设备1、预提升段8/13/202322催化裂化主要设备催化裂化主要设备预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向上流动，使催化剂上的重金属钝化，有利于油雾上流动，使催化剂上的重金属钝化，有利于油雾的快速混合，一般为的快速混合，一般为3-6m3-6m。裂化反应段：提供裂化反应的场所。裂化反应段：提供裂化反应的场所。中止反应技术（中止反应技术（MTCMTC）7/7/202423催化裂化主要设备预提升段：加速催化剂，使催化剂形成活塞流向上催化裂化主要设备催化裂化主要设备汽提段：用水蒸气脱除催化剂上吸附的油气及汽提段：用水蒸气脱除催化剂上吸附的油气及置换催化剂颗粒之间的油气，以免其被催化剂置换催化剂颗粒之间的油气，以免其被催化剂夹带至再生器，增加再生器的烧焦负荷。夹带至再生器，增加再生器的烧焦负荷。7/7/202424催化裂化主要设备汽提段：用水蒸气脱除催化剂上吸附的油气及置换催化裂化主要设备催化裂化主要设备7/7/202425催化裂化主要设备8/13/202325