催化裂化裝置單元組成與工藝流程

劉冠 陳昊

摘 要：石油目前是世界上最主要的能源，催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工藝，占有重要地位。

關(guān)鍵詞：催化裂化裝置；組成；工藝

1 裝置發(fā)展及其類型

1.1 裝置發(fā)展

催化裂化工藝最早運(yùn)用于20世紀(jì)40年代，它是提高原油的加工深度的一種重油輕質(zhì)化的工藝。1958年我國(guó)第一套移動(dòng)床催化裂化裝置在蘭州煉油廠投產(chǎn)。1965年我國(guó)自己設(shè)計(jì)制造施工的Ⅳ型催化裝置在撫順石油二廠投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，催化裂化裝置已成為煉油廠最重要的加工裝置。截止1999年底，我國(guó)催化裂化加工能力達(dá)8809.5×104t/a，占一次原油加工能力的33.5%，是加工比例最高的一種裝置，裝置規(guī)模由（34―60）×104t/a發(fā)展到國(guó)內(nèi)最大300×104t/a，國(guó)外為675×104t/a。隨著催化劑和催化裂化工藝的發(fā)展，其加工原料由重質(zhì)化、劣質(zhì)化發(fā)展至目前全減壓渣油催化裂化。根據(jù)目的產(chǎn)品的不同，有追求最大氣體收率的催化裂解裝置，有追求最大液化氣收率的最大高辛烷值汽油的MGG工藝等，為了適應(yīng)以上的發(fā)展，相應(yīng)推出了二段再生、富氧再生等工藝，從而使催化裂化裝置向著工藝技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益更好的方向發(fā)展。

1.2 裝置的主要類型

催化裂化裝置的核心部分為反應(yīng)―再生單元。反應(yīng)部分有床層反應(yīng)和提升管反應(yīng)兩種，隨著催化劑的發(fā)展，目前提升管反應(yīng)已取代了床層反應(yīng)。再生部分可分為完全再生和不完全再生，一段再生和二段再生。從反應(yīng)與再生設(shè)備的平面布置來(lái)講又可分為高低并列式和同軸式。

2 裝置單元組成

催化裂化裝置的基本組成單元為：反應(yīng)―再生單元，能量回收單元，分餾單元，吸收穩(wěn)定單元。作為擴(kuò)充部分有：干氣、液化氣脫硫單元，汽油、液化氣脫硫醇單元等。各單元作用介紹如下：

2.1 反應(yīng)―再生單元

重質(zhì)原料在提升管中與再生后的熱催化劑接觸反應(yīng)后進(jìn)入沉降器（反應(yīng)器），油氣與催化劑經(jīng)旋風(fēng)分離器與催化劑分離，反應(yīng)生成的氣體、汽油、液化氣、柴油等餾分與未反應(yīng)的組分一起離開沉降器進(jìn)入分餾單元。反應(yīng)后的附有焦炭的待生催化劑進(jìn)入再生器用空氣燒焦，催化劑恢復(fù)活性后再進(jìn)入提升管參加反應(yīng)，形成循環(huán)，再生器頂部煙氣進(jìn)入能量回收單元。

2.2 三機(jī)單元

所謂三機(jī)系指主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)和增壓機(jī)。如果將反一再單元作為裝置的核心部分，那么主風(fēng)機(jī)就是催化裂化裝置的心臟，其作用是將空氣送人再生器，使催化劑在再生器中燒焦，將待生催化劑再生，恢復(fù)活性以保證催化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。增壓機(jī)是將主風(fēng)機(jī)出口的空氣提壓后作為催化劑輸送的動(dòng)力風(fēng)、流化風(fēng)、提升風(fēng)，以保持反―再系統(tǒng)催化劑的正常循環(huán)。氣壓機(jī)的作用是將分餾單元的氣體壓縮升壓后送人吸收穩(wěn)定單元，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也可達(dá)到控制沉降器頂部壓力的目的，這是保證反應(yīng)--再生系統(tǒng)壓力平衡的一個(gè)手段。

2.3 能量回收單元

利用再生器出口煙氣的熱能和壓力使余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽和煙氣輪機(jī)作功、發(fā)電等，這樣就能大大降低裝置能耗，目前現(xiàn)有的重油催化裂化裝置有無(wú)此回收系統(tǒng)，其能耗可相差1/3左右。

2.4 分餾單元

沉降器出來(lái)的反應(yīng)油氣經(jīng)換熱后進(jìn)入分餾塔，根據(jù)各物料的沸點(diǎn)差，從上至下分離為富氣（至氣壓機(jī)）、粗汽油、柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。該單元的操作對(duì)全裝置的安全影響較大，一頭一尾的操作尤為重要，即分餾塔頂壓力、塔底液面的平穩(wěn)是裝置安全生產(chǎn)的有力保證，保證氣壓機(jī)人口放火炬和油漿出裝置系統(tǒng)的通暢，是安全生產(chǎn)的必備條件。

2.5 吸收穩(wěn)定單元

經(jīng)過(guò)氣壓機(jī)壓縮升壓后的氣體和來(lái)自分餾單元的粗汽油，經(jīng)過(guò)吸收穩(wěn)定部分，分割為干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油。此單元是本裝置甲類危險(xiǎn)物質(zhì)最集中的地方。

2.6 干氣、液化氣脫硫和汽油液化氣脫硫醇單元該兩部分為產(chǎn)品精制單元

干氣、液化氣在胺液（乙醇胺、二乙醇胺、Ⅳ―甲基二乙醇胺等）作用下、吸收干氣、液化氣中的H2S氣體以達(dá)到脫除H2S的目的。汽油和液化氣在堿液狀態(tài)中在磺化酞氰鈷或聚酞氰鉆作用下將硫醇氧化為二硫化物，以達(dá)到脫除硫醇的目的。

3 工藝流程

原料油由罐區(qū)或其他裝置（常減壓、潤(rùn)滑油裝置）送來(lái)，進(jìn)入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200―300°C左右，分餾塔來(lái)的回?zé)捰秃陀蜐{一起進(jìn)入提升管的下部，與由再生器再生斜管來(lái)的650～700°C再生催化劑接觸反應(yīng)，然后經(jīng)提升管上部進(jìn)入分餾塔（下部）；反應(yīng)完的待生催化劑進(jìn)入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過(guò)待生斜管進(jìn)入再生器下部燒焦罐。由主風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣送人燒焦罐燒焦，并同待生劑一道進(jìn)入再生器繼續(xù)燒焦，燒焦再生后的再生催化劑由再生斜管進(jìn)人提升管下部循環(huán)使用。

煙氣經(jīng)一、二、三級(jí)旋分器分離出催化劑后，其溫度在650～700°C，壓力0.2～0.3MPa（表），進(jìn)人煙氣輪機(jī)作功帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)，其后溫度為500～550°C，壓力為0.01MPa（表）左右，再進(jìn)入廢熱鍋爐發(fā)生蒸汽，發(fā)汽后的煙氣（溫度大約為200℃左右）通過(guò)煙囪排到大氣。

反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾塔后，首先脫過(guò)熱，塔底油漿（油漿中含有2%左右催化劑）分兩路，一路至反應(yīng)器提升管，另一路經(jīng)換熱器冷卻后出裝置。脫過(guò)熱后油氣上升，在分餾塔內(nèi)自上而下分離出富氣、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰汀；責(zé)捰腿ヌ嵘茉俜磻?yīng)，輕柴油經(jīng)換熱器冷卻后出裝置，富氣經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后與粗汽油共進(jìn)吸收塔，吸收塔頂?shù)呢殮膺M(jìn)入再吸收塔由輕柴油吸收其中的C4-C5，再吸收塔頂干氣進(jìn)入干氣脫硫塔脫硫后作為產(chǎn)品出裝置，吸收塔底富吸收油進(jìn)入脫吸塔以脫除其中的C2。塔底脫乙烷汽油進(jìn)入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔底油經(jīng)堿洗后進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置，穩(wěn)定塔頂液化氣進(jìn)入脫硫塔脫除H，S，再進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：大慶煉化公司）