化工课件-中石油克拉玛依石化有限公司催化裂化装置培训课件

系列化工课件（精选）催化裂化装置培训课件中石油克拉玛依石化有限责任公司CatalyticCracking1装置概况生产原理及主要影响因素工艺流程产品说明及物料平衡5装置部分设备简介

主要内容CatalyticCracking

unit■催化裂化是炼油工业中最重要的一种二次加工工艺。■原油经过一次加工（蒸馏）所能得到的轻质油品只占原油的10％～40％，如果不经过二次加工，重质馏分油和残渣油只能作为润滑油原料或重质燃料油。CatalyticCracking

unit■催化裂化所产汽油一般占其加工量的40％～50％，且汽油辛烷值高（RON法达85％以上），安定性好。■从经济效益而言，炼油企业中一半以上的效益是靠催化裂化取得的CatalyticCracking

unit■催化裂化的技术发展：固定床fixed-bed、移动床moving-bed、流化床fluidized-bed和提升管riser催化裂化四个阶段。■1936年，第一套固定床的催化裂化装置在美国投入工业生产；1950年前后出现了移动床催化裂化及流化催化裂化装置；1965我国第一套流化催化裂化装置建成投产。CatalyticCracking

unit■到1994年底，我国有催化裂化装置近100套，总加工能力约5300万吨。■目前我国单套催化裂化装置最大处理能力为480万吨/年（中海油惠州炼油分公司），2017年FCC总加工能力约2.6亿吨。一、装置概况（FCC装置远景图）■克石化炼油II套催化裂化装置-前置烧焦罐同高并列式一、装置概况■装置由SEI设计，1993年破土动工，1994年9月建成投产，加工能力为50万t/年。■期间主要经历4次改造：（1）1998年9月增外取热器，掺渣比提高至20%。（2）2001年6月采用UOP技术对装置进行扩量改造，使加工能力达到80万t/年，掺渣达到38.5%。一、装置概况■期间主要经历4次改造：（3）2017年6月烟气脱硝脱硫除尘设施建成，通过选择性催化还原技术（SCR）与湿法文丘里洗涤技术（WGS）相结合，实现烟气达标排放（GB31570-2015）。（4）2018年9月采用UOP－AF填料汽提段技术，通过提温提压操作、退渣增加蜡油裂解手段，提高汽油收率至50%，同时使加工能力达到100万t/a。一、装置概况（DCS及EDS系统控制模式）一、装置概况（DCS及EDS系统控制模式）二、生产原理及主要影响因素■基本概念■催化裂化原料及反应条件■生产原理■催化裂化催化剂■催化反应部分的影响因素二、生产原理及主要影响因素(基本概念）■催化裂化（Catalyticcracking）--是在热和催化剂作用下使重质油发生裂化反应，并转变为裂化气、辛烷值较高的汽油和柴油等产品的加工过程。二、生产原理及主要影响因素(基本概念）■FCC（FluidCatalyticcracking）

催化裂化工艺发展的前期是采用固定床反应器和移动床反应器，现在已经全部采用流化床反应器，称为流化催化裂化（Fluid

Catalyticcracking

），简称FCC。二、生产原理及主要影响因素(基本概念）■催化裂化为目前最主要的石油二次加工过程

由于原油中所含的直馏汽油及柴油的数量不能满足社会对内燃机燃料的要求，而直馏汽油辛烷值一般又太低，不能单独用作汽油机燃料。本世纪40年代，催化裂化应运而生。二、生产原理及主要影响因素(催化原料）■催化裂化原料：减压蜡油VGO常压渣油AR减压渣油VR焦化蜡油CGO（通常须经加氢精制）脱沥青油DAOdeasphaltedoil润滑油脱蜡蜡膏等二、生产原理及主要影响因素(催化原料）■克炼II套催化裂化装置的原料

克炼100万t/a催化裂化装置是以常减压装置的侧线馏分油约60%，和焦化蜡油约40%为原料。其中：II蒸馏减压侧线油45%，I蒸馏减二线15%，II套焦化蜡油25%，III套焦化蜡油15%。蜡油催化裂化汽油产率高高反应温度（520℃）、反应压力（171.7KPa），短反应时间（约1.7s），装置汽油收率在50%左右（汽油干点185℃）。催化剂碱氮污染严重焦化蜡油含碱性氮含量较高，易导致催化剂中毒失活，应提高催化剂抗碱氮含量。产品含硫含氮量高影响下游装置负荷。Highly

Contained

ReactorsRx

StrippersStandpipesBubbling&Fast

FluidizedBedsCatalyst

Coolers在工艺上与渣油催化裂化相似，采用改进的催化剂，并在工艺条件上作一些改进。本装置采用AF-填料；使用LZR-300、MAC催化剂。装置技术特点■优化原料雾化采用UOP技术的优混〈Optimix〉原料喷嘴，同时控制原料预热温度不低于250℃。■提升管出口采用VSS快分直连旋风分离器设置，实现高温短停留时间操作温度一般控制在500～525℃甚至更高，停留时间约1.7秒■采用小回炼比、高外甩油浆，退掺渣操作，降低焦炭产率，使用AF填料提高汽提效果，强化再生过程（主风量），采用前置烧焦罐式再生器，且设有外取热器装置技术特点■AF填料模块示意图

标准尺寸模块，附加定制形状的模块，13层层层堆叠在一起，层层连续旋转90度；与典型的锥形填料相比，焊接与热处理更少、维修更简单。二、生产原理及主要影响因素(反应条件）■原料油在500℃左右、2～4atm及与裂化催化剂接触的条件下，经裂化反应生成气体、汽油、柴油、重质油及焦炭。■反应产物的产率与原料性质、反应条件及催化剂性能有密切的关系。■主要目的是生产高辛烷值汽油；在大量生产汽油的同时，提高柴油产率。产品产率分布及特点■气体产率约10％～20％，主要是C3、C4；■汽油产率约30％～60％，其RON约80～90，安定性也较好；■柴油产率约0～40％，其十六烷值较直馏柴油低，安定性也较差；■焦炭产率约5％～7％，掺渣时的焦炭产率更高可达8％～10％。二、生产原理及主要影响因素(反应条件）克炼II套催化裂化装置反应条件：克炼100万t/a催化裂化装置是在500℃-528℃，0.16-0.18MPa的反应条件下，与分子筛催化剂充分接触，经过以裂化反应为主的一系列反应，转化为干气、液化气、汽油、柴油、油浆等产品。二、生产原理及主要影响因素(工艺原理）单体烃的催化裂化反应：烷烃：主要发生分解反应分解成较小分子的烷烃和烯烃。多从中间的C－C键处断裂，分子越大越易断裂烯烃：主要反应也是分解反应，同时还有异构化，氢转移和芳构化反应。环烷烃：主要反应有分解、脱氢和异构化。芳香烃：芳环十分稳定，但芳环上的烷基侧链很容易断裂生成较小分子的烯烃；多环芳烃主要发生缩合反应。二、生产原理及主要影响因素(工艺原理）一、主要化学反应1、裂化反应2、氢转移反应3、异构化反应4、芳构化反应5、生焦反应烯烃叠合芳烃缩合Catalyticcrackingreactionofhydrocarbon

二、生产原理及主要影响因素(工艺原理）最主要、最重要的反应，对整个反应的热力学和动力学起决定作用特征反应，反应速度不快，较低温有利。氢转移反应的结果是有一部分烯烃饱和，这是FCC产品饱和度较高的根本原因！反应能力较弱，汽油RON提高主要靠裂化和异构化反应各类烃辛烷值大小顺序：芳烃、异构烯烃>异构烷烃、烯烃>环烷烃>正构烷烃氢转移反应芳构化反应裂化反应催化裂化反应的热效应■分解反应、脱氢反应等是吸热反应(endothermicreaction)，而氢转移反应、缩合反应等则是放热反应(exothermicreaction)■催化裂化反应总是表现为吸热反应；■反应热(reactionheat)的表示方法：以生成的汽油量或“汽油+气体”量为基准以新鲜原料为基准以催化反应生成的焦炭量（催化碳）为基准，一般为9127kJ/kg，反应温度510℃。■催化剂：能够改变化学反应速度而本身不发生化学反应的物质；■催化剂能有选择性地促进某些反应；■催化剂不仅对装置的生产能力、产品产率及质量好坏、经济效益起主要影响，而且对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重要影响。

催化裂化催化剂

CatalyticCrackingCatalyst

裂化催化剂的种类裂化催化剂分两大类：

无定型硅酸铝40年代~60年代晶体硅铝酸盐-分子筛Zeolites60年代~至今裂化cat.的组成：

活性组分Y型、择形分子筛（RE2O3）载体全合成硅酸铝粘结剂硅、铝溶胶超笼“八面沸石笼”，它是催化反应进行的主要场所。进入八面沸石笼的主要通道是由十二元环组成，其平均直径为0.8～0.9nm。

主要使用性能：

活性

activity

催化剂促进化学反应的能力

稳定性

stability

催化剂在使用中保持其活性的能力

选择性

selectivity

催化剂增加目的产品、减少副产品的选择反应能力

筛分组成

screencomposition

不同粒径cat.在催化剂中所占比例

机械强度

mechanicalstrength

反映催化剂的抗磨能力（磨损指数/灼烧减量）

FCCU中，可维持催化剂活性在一个较稳定的水平，称此活性为

平衡活性equilibriumactivity

平衡活性的高低取决于催化剂自身的稳定性、新鲜催化剂的置换率及重金属沉积量。影响催化裂化反应的主要因素催化剂活性catalystactivity

活性越高，反应速度越快，凡影响cat.活性的因素就会影响反应速度，主要有:

催化剂结构催化剂上的含炭量催化剂上的重金属污染剂油比C/O评价一种催化剂的性能好坏，要从两方面考察：物化指标：与组成结构有关，科研开发中常用；使用性能：与实际生产有关，直接影响生产操作；平衡催化剂活性、稳定性（磨损指数、灼烧减量）、流化性能（粒度分布、堆比）。裂化催化剂的使用性能1、裂化催化剂的失活原因主要有三个方面：■高温水热失活

即“老化”–aging破坏结构为永久性失活，关键提高cat.稳定性■反应结焦失活

与原料性质、工艺条件有关为暂时失活，可再生恢复■金属毒物中毒失活与原料性质有关为永久性失活，设法改善原料质量,提高cat.制备水平裂化催化剂的失活与再生

800℃，水蒸气、4~8h■再生的目的再生在FCC反应中起着至关重要的作用。主要表现在：恢复催化剂活性、为反应提供热量，满足FCC反应的需要即再生过程是为反应系统提供温度合适、数量足够、含碳量低的催化剂裂化催化剂的再Regeneration

■再生温度:温度高，烧焦速率快；■再生压力:主要指氧分压的影响；■催化剂的含碳量:烧焦速率与催化剂上的焦炭含量成正比。影响再生反应的主要因素

催化裂化装置一般由五个部分组成■反应再生系统■分馏系统■吸收稳定系统■再生烟气的能量回收系统■烟气脱硝脱硫除尘单元（环保系统）三、催化裂化装置工艺流程

■产品质量好。催化裂化所得汽油辛烷值高，达到85以上（研究法）（直馏汽油仅40左右），且安定性好，轻质油收率高，可达75％以上。■可提供大量化工原料。裂化气体中的C3、C4组份占80％以上，C3中丙烯又占70％，C4中各种丁烯占55％左右，这些都是优良的石油化工原料，还能提供大量液化气供民用。裂化柴油中含有大量的重质芳烃（含40-50％），经抽提后，可改善柴油的十六烷值，同时成为宝贵的化工原料。三、催化裂化装置工艺流程（工艺特点）

■产品方案灵活。同一套装置，改变不同的操作条件，便可得到气体、汽油、柴油等不同产品分布，以适应市场的需要。■原料选择范围比较宽。通常以减压馏分油、VRDS常压渣油等作原料，焦化汽油、焦化柴油、污油等也可进催化装置改质。三、催化裂化装置工艺流程（工艺特点）

三、催化裂化装置工艺流程（流程总图）

三、催化裂化装置工艺流程（流程总图）

反应再生系统是催化裂化装置的核心部分，不同类型的催化裂化装置，其主要区别就在于它们反应再生部分的型式不同。

催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）反应器→沉降器→待生斜管→再生器→再生斜管正常流向循环：必须保证催化剂在两器间按催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）

新鲜原料与回炼油混合后从喷嘴进入提升管底部，与从再生斜管来的710℃左右的再生催化剂混合后立即汽化并发生化学反应。随着原料裂解，上升速度加快，到提升管顶约1.7s。催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）

油汽经提升管出口的三组粗旋风快速分离（VSS快分）器后，进入沉降器中的三组单级旋分器，进一步将油汽中的催化剂分离出去。反应后的油汽离开沉降器去分馏塔，分离出来的催化剂下降到汽提段。催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）

分离出来的催化剂在汽提段用蒸汽汽提掉附在催化剂上的油汽，然后经待生斜管进入烧焦罐与主风混合，在650℃-710℃的条件下烧焦。再生后的催化剂分三路：一路经再生斜管去提升管反应器，一路经循环斜管返回烧焦罐，一路去外取热器取出多余热量。再生烟气大部分去烟机带动鼓风机，少部分经双阀、临界流速喷嘴，之后一同去余热炉。催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）沉降器再生器提升管烧焦罐

催化裂化装置工艺流程（分馏系统）分馏系统的作用：i.分馏系统的任务主要是把反应器（沉降器）顶的气态产物，按沸点范围分割成富气、汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆等馏分。ii.脱除过热回收余热；iii.脱除催化剂。原理：采用精馏操作原理，但催化分馏塔有其独特的工艺特点(与常压塔比较)

分馏系统去吸收-稳定系统作辅助调节手段人字型塔板500~510℃含cat.粉尘催化裂化装置工艺流程（分馏系统）

由反应一再生系统来的高温油气进入催化分馏塔下部，经装有人字型挡板的脱过热段脱过热后进入分馏段，经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油回炼油和油浆（塔底抽出的带有催化剂细粉的渣油）。

催化裂化装置工艺流程（分馏系统）

富气和粗汽油去吸收稳定系统；轻、重柴油经汽提、换热或冷却后出装置，回炼油返回反应－再生系统进行回炼；油浆的一部分送反应－再生系统回炼，另一部分经换热后循环回分馏塔（也可以将其中一部分冷却后送出装置）。

催化裂化装置工艺流程（分馏系统）

分馏系统的进料是过热气体，并带有催化剂细粉，所以进料口在塔的底部，塔下端用油浆循环以冲洗挡板和防止催化剂在塔底沉积，并通过油浆与原料换热取走过剩热量。催化裂化装置工艺流程（分馏系统）

由于全塔剩余热量大，为保证全塔汽液负荷相差不过于悬殊，并回收高温位热量，除塔底设置油浆循环取热外，还设置中段回流取热。催化裂化装置工艺流程（分馏系统）

塔顶气态产品量大，为减少塔顶冷凝器负荷，塔顶也采用循环回流取热代替冷回流，以减少冷凝冷却的总面积。催化裂化装置工艺流程（分馏系统）分馏塔催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem

主要作用:

利用吸收和精馏原理，将富气、粗汽油分离成干气、LPG和蒸汽压合格的稳定汽油。

催化装置的反再系统若能多产，但多产能否多收?将取决于分馏和吸收稳定系统的操作水平!催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem

主要目的:吸收－稳定系统目的在于，利用吸收和精馏方法将来自分馏部分的催化富气中Ｃ２以下组分与Ｃ３以上组分分离为干气（Ｃ１、Ｃ２）和液化气（Ｃ３、Ｃ４），以便分别利用。同时将混入粗汽油中的少量气体烃分出，得到稳定汽油，以降低汽油的蒸汽压，保证符合商品规格。

催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

吸收、脱吸过程要求同时达到两个目的：１、通过吸收塔尽可能将C3、C4组份吸收下来；２、通过解吸塔尽量将C2组份解吸出去。吸收剂一般是分馏部分的石脑油，并根据吸收率的要求以稳定汽油作为补充吸收剂。

催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

由分馏系统油气分离器出来的富气经气体压缩机升压后，冷却并分出凝缩油，压缩富气进入吸收塔底部，粗汽油和稳定汽油作为吸收剂由塔顶进入，吸收Ｃ３、Ｃ４及部分Ｃ２的富吸收油由塔底抽出送至解析塔顶部。

催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

吸收塔顶出来的贫气中尚夹带少量汽油，经再吸收塔用轻柴油回收其中的汽油组分后成为干气送燃料气管网。吸收了汽油的轻柴油由再吸收塔底抽出返回分流塔。

催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

解吸塔是通过加热将富吸收油中Ｃ２组分解吸出来，由塔顶引出进入中间平衡罐，塔底为脱乙烷汽油被送至稳定塔；稳定塔的目的是将汽油中Ｃ４以下的轻烃脱除，在塔顶得到液化石油气（简称液化气），塔底得到合格的稳定汽油。

催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）催化裂化装置工艺流程（烟气三脱单元）催化裂化装置工艺流程（烟气三脱单元）

催化裂化高温烟气先经过烟机、余热锅炉回收余热后进入脱除氮氧化物的SCR床层反应器，利用氨气与氮氧化物在300-420℃的温度，在催化剂的作用下，反应生成氮气和水，降低烟气中的氮氧化物达到不大于100mg/m3。

催化裂化装置工艺流程（烟气三脱单元）

脱除氮氧化物的烟气经取热后，进入喷射文丘里管，烟气与洗涤塔循环液在文丘里喉径处剧烈混合，经扩散段后二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，脱除烟气中的二氧化硫，经塔盘填料后脱除固体颗粒物。达标烟气经洗涤塔顶烟囱直排大气。洗涤塔循环液