催化裂化装置课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,石油化工过程系统概论,*,西南石油大学,第三章 催化裂化装置Catalytic cracking unit,10/1/2024,1,石油化工过程系统概论,第三章 催化裂化装置Catalytic cracking,燃料生产中一个重要的问题：如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转化成轻质燃料产品？,重质油转化为轻质油,从大分子,分解,为较小的分子,主要依靠分解反应（热反应和催化反应）,从低H/C的组成,转化,成较高H/C的组成,脱碳（溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等）,加氢（加氢裂化）,10/1/2024,2,石油化工过程系统概论,燃料生产中一个重要的问题：如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转,催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质产品的生产中占有很重要的地位。,催化裂化是重质油在,酸性催化剂,存在下，在,500,左右、,1,10,5,3,10,5,Pa,下发生裂解，生成,轻质油、气体和焦炭,的过程。,催化裂化是现代化炼油厂用来,改质,重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益的重要手段。,10/1/2024,3,石油化工过程系统概论,催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质,催化裂化能力在各个主要二次加工工艺中居于首位,。,10/1/2024,4,石油化工过程系统概论,催化裂化能力在各个主要二次加工工艺中居于首位。10/10/2,催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是,重油轻质化,的核心工艺,催化裂化是提高原油加工深度、增加轻质油收率的重要手段,催化裂化,原料,：重质馏分油(减压馏分油、焦化馏分油)、常压重油、减渣、脱沥青油,一、催化裂化的原料和产品,10/1/2024,5,石油化工过程系统概论,催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻,原料主要控制指标：,金属含量,和,残碳值,Ni+V：不大于 20 PPm,残碳：不大于 6%,产品,分布：,气体:1020%，气体中主要是C,3,、C,4,，烯烃含量很高,汽油:产率在3060%之间，辛烷值较高，约8090,柴油:产率在040%，十六烷值较低，需调和或精制,油浆：产率在010%,焦炭:产率在5%10%，原子比大约是C:H=1:0.31,10/1/2024,6,石油化工过程系统概论,原料主要控制指标：金属含量和残碳值 10/10/20226石,二、催化裂化的发展过程,催化裂化反应,分解等反应生成气体、汽油等小分子产物,缩合反应生成焦炭,焦炭沉积在催化剂的表面上，使催化剂的活性下降。因此，经过一段时间的反应后，必须烧去催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性。这种用空气烧去积炭的过程称做“再生”。,由此可见,，,一个工业催化裂化装置必须包括反应和再生两个部分,。,10/1/2024,7,石油化工过程系统概论,二、催化裂化的发展过程催化裂化反应分解等反应生成气体、汽油等,因此，一个工业催化裂化装置必须解决周期性地进行反应和再生，同时又周期性地供热和取热这一个问题。,如何解决反应和再生这一对矛盾是早期促进催化裂化工业装置型式发展的主要推动力。,催化裂化,反应：吸热过程，一般每公斤新鲜原料的反应大约需吸热400KJ,再生：放热过程，每公斤焦炭燃烧约放出热量33500kJ,10/1/2024,8,石油化工过程系统概论,因此，一个工业催化裂化装置必须解决周期性地进行反应和再生，同,1.固定床反应器,预热后的原料进入反应器内进行反应，通常只经过几分钟到,十几分钟，催化剂的活性就因表面积炭而下降，此时，停止进料，用水蒸气吹扫后，通入空气进行再生。因此，反应和再生是,轮流间歇,地在,同一个反应器,内进行。,为了在反应时供热及在再生时取走热，在反应器内装有取热的管束，用一种融盐循环取热。,为了使生产连续化，可以将几个反应器组成一组，轮流地进行反应和再生,。,设备结构复杂，生产连续性差,10/1/2024,9,石油化工过程系统概论,1.固定床反应器十几分钟，催化剂的活性就因表面积炭而下降，此,2.移动床催化裂化,反应和再生是分别在,反应器,和,再生器,内进行的。原料油与催化剂同时进入反应器的顶部，它们互相接触，一面进行反应，一面向下移动。当它们移动至反应器的下部时，催化剂表面上已沉积了一定量的焦炭，于是油气从反应器的中下部导出，而催化剂则从底部下来，再由气升管用空气提升至再生器的顶部，然后，在再生器内向下移动的过程中进行再生。再生过的催化剂经另一根气升管又提升至反应器。,移动床反应器内可以不设加热管,在再生器内还须分段安装一些取热管束,，用高压水进行循环以取走剩余的热量。,Why?,10/1/2024,10,石油化工过程系统概论,2.移动床催化裂化移动床反应器内可以不设加热管Why?10/,3.流化床催化裂化,其反应和再生也是分别在两个设备中进行，其原理与移动床相似，只是在反应器和再生器内，催化剂与油气形成与沸腾的液体相似的,流化状态,。,为了便于流化，催化剂制成直径为20100m的微球。,10/1/2024,11,石油化工过程系统概论,3.流化床催化裂化为了便于流化，催化剂制成直径为20100,同固定床催化裂化相比较，移动床或流化床催化裂化都具有,生产连续、产品性质稳定及设备简化,等优点。,自60年代以来，为配合高活性的分子筛催化剂，流化床反应器又发展为,提升管反应器,。,目前，在全世界催化裂化装置的总加工能力中，提升管催化裂化已占绝大部分。我国的情况也是如此。,10/1/2024,12,石油化工过程系统概论,同固定床催化裂化相比较，移动床或流化床催化裂化都具有生产连续,二、流化催化裂化的定义,Definition,催化裂化装置，也称为流化催化裂化装置,(“FCC”)。,所谓“,流化,（Flowing）”是指当气体以,一定的速度,通过装有催化剂（Catalyst）的空间时，催化剂将剧烈扰动，气固两相混合在一起，像流体一样流动或沸腾。,DCC：deep catalytic cracking,RCC：residuum catalytic cracking,深度催化裂化,渣油催化裂化,Flowing catalytic cracking,或Fluid catalytic cracking,10/1/2024,13,石油化工过程系统概论,二、流化催化裂化的定义Definition 催化裂,在流化催化裂化装置中，,催化剂的输送,、,原,料油的裂化反应,（cracking,reaction）和,催化剂（Catalyst）的再生（Rebirth），,都,应用了流化技术，所以统称“,流化催化裂化装,置,（Flowing/Fluid Catalytic cracking unit）”,以区别于固定床（fixing bed)催化裂化装置和移动床（moving bed)催化裂化装置。,10/1/2024,14,石油化工过程系统概论,在流化催化裂化装置中，催化剂的输送、原10/10/20221,三、流化催化裂化装置的特点,(1),产品质量好,。汽油辛烷值高，一般约为80左右，而且安定性好。,(2),开工周期长,。一般开工周期为1年，周期长的可达23年。,(3),可提供大量化工原料,。在裂化气体中，主要为含C3和C4的烃类，其中的丙烯、丁烯和异丁烷的含量很高，它们都是石油化工生产的重要原料。同时，还能提供大量的民用液化石油气。而催化柴油中含有大量重质芳烃，是制取萘的原料。柴油中的重质芳烃抽提后，16烷值亦可得到改善。,10/1/2024,15,石油化工过程系统概论,三、流化催化裂化装置的特点(1)产品质量好。汽油辛烷值高，一,(4),产品方案灵活,。同一装置，采用不同的操作条件，可以得到不同产品的产率(气体、汽油、柴油的产率和比例),(5),原料选择范围宽,。常压重馏分油、减压馏分油、焦化蜡油、润滑油脱蜡后的蜡膏、脱沥青油等，均可作为催化裂化原料。随着催化裂化技术的发展，现在常压重油和减压渣油也可作为催化裂化原料油使用。,(6),经济效益好,。由于催化裂化装置可以将低价值的重质油品变为高价值的轻质油品，而且轻质油收率很高，故经济效益是很可观的。,10/1/2024,16,石油化工过程系统概论,(4)产品方案灵活。同一装置，采用不同的操作条件，可以得到不,四、催化裂化装置的组成单元Constitutionof Catalytic cracking unit,按照工艺流程，整个装置可以分为四个单元或“系统”：,(1),反应-再生系统,（Respond-reborn system,）,。包括原料油的裂化反应和催化剂的再生两个工艺过程。,(2),分馏系统,（distillating system）。根据裂化产品的沸程不同，将其分割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。,10/1/2024,17,石油化工过程系统概论,四、催化裂化装置的组成单元Constitutionof,催化裂化装置的组成单元,(3),吸收稳定系统,（Absorb stability system,）,用稳定汽油将裂化气体中的C3和C4组分(液化石油气的主要成分),吸收,下来，把乙烷及其以下的轻组分(裂化干气的主要组分),汽提,出去，作为燃料气使用。,10/1/2024,18,石油化工过程系统概论,催化裂化装置的组成单元(3)吸收稳定系统（Absorb st,催化裂化装置的组成单元,(4),能量回收系统,（Energy recovering system,）,。由于催化剂再生时产生的烟气携带有大量,热能,和,压力能,，回收这部分能量，可以降低生产成本和能耗，提高经济效益。,对于大型装置，一般都是采用,烟气轮机回收压力能,，用作驱动主风机的动力和带动电机发电；用,余热锅炉进行热能回收,，以产生蒸汽，供汽轮机使用或外输。,10/1/2024,19,石油化工过程系统概论,催化裂化装置的组成单元(4)能量回收系统（Energy re,第一节工艺流程,10/1/2024,20,石油化工过程系统概论,第一节工艺流程10/10/202220石油化工过程系统概论,催化裂化装置的命名,一般说来，催化裂化装置的分馏系统、吸收稳定系统和能量回收系统，尽管因装置不同而存在差异，但并无根本差别。,因此装置的分类及命名，均根据,反应-再生系统,的特点而定，如“型催化裂化装置”、“提升管催化裂化装置”、“同轴式催化裂化装置”等。,10/1/2024,21,石油化工过程系统概论,催化裂化装置的命名一般说来，催化裂化装置的分馏系统、吸收稳定,高低并列式 同轴式,10/1/2024,22,石油化工过程系统概论,高低并列式,一、反应-再生系统,图1-3-1表示的是典型的提升管流化催化裂化装置的工艺流程原理。由于沉降器位置高于再生器，所以又名“高低并列式提升管催化裂化装置”。,10/1/2024,23,石油化工过程系统概论,一、反应-再生系统10/10/202223石油化工过程系统概,l一辅助燃烧室，,2一主风(空气)分布管；,3一再生器密相段(床)；,4一再生器稀相段；,5一再生器一、二级旋风分离器,6一烟气集气室，,7一反应油气集气室，,8一沉降器一、二级旋风分离器,9一快速分离器，,10一沉降器沉降段，,11一沉降器汽提段；,12一待生斜管，,13一待生单动滑阀；,14一再生淹流斗；,15一提升管反应器；,16一再生斜管；,17一再生单动滑阀图,1-3-1 提升管催化裂化装置反应再生系统流程,10/1/2024,24,石油化工过程系统概论,10/10/202224石油化工过程系统概论,说明：,反应吸热，再生放热，催化剂作为热载体,再生烟气温度很高，流量大，,应回收再生烟气的压力能和热能,在生产过程中，催化剂会有损失和失活，为了维持系统内催化剂的藏量和活性，需,定期向系统内补充或置换催化剂,保证,催化剂在两器间按正常流向循环,以及,再生器有好的流化状态,是催化裂化装置的技术关键,10/1/2024,25,石油化工过程系统概论,说明：10/10