绿色低碳高效导向炼油新工艺高级研修催化裂化流态化工程技术

气固流态化技术

在催化裂化工艺中的应用石油大学培训讲座报告人：卢春喜主要内容待生剂汽提及立管颗粒输送4流化催化裂化工艺概况1提升管反应器及后反应系统2催化剂再生过程及装备3FCC装置中采用的旋风分离器5催化裂化的总体工艺流程包括：反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系统、再生烟气能量回收系统和液化气等。各系统功能：

1.反应-再生系统：反再系统是催化裂化的核心，其目的是将原料反应生成产品的气体混合物，燃烧生成的焦炭，回复催化剂活性，提供反应系统所需热量；

2.分馏系统：将产品气体混合物冷凝并分割成富气、粗汽油、轻柴油、重柴油和油浆；

3.吸收稳定系统：利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气（≤C2）、液化气（C3、C4）和蒸汽压合格的稳定汽油；

4.再生烟气能量回收系统：利用CO锅炉回收，烧掉烟气中的CO，利用烟气轮机发电，回收高温再生烟气的热能。

200～300

℃再生催化剂600～750

℃反应油气490～510

℃2

～3s反应温度待生催化剂反再和分馏系统工艺流程图等高并列提升管催化裂化装置分馏塔沉降器再生器提升管提升管催化裂化装置的类型催化裂化的反应-再生系统有多种形式，如高低并列式、同轴式、同高并列式等至于分馏系统和吸收-稳定系统，在各催化裂化装置中一般并无很大差别流态化在催化裂化中的应用鼓泡流化床密相气力输送快速床或湍动床负压差立管颗粒输送流化床的形成过程细颗粒床层压降随表观气速的变化流化床的性质形成流态化的几个基本条件有一个合适的容器作为床体，底部有一个流体的分布器；有大小适中的足够量的颗粒来形成床层;有连续供应的流体充当流化介质；

流体的流速大于最小流化速度，但不能超过颗粒的带出速度。

Geldart颗粒分类方法气固流化床中颗粒的粒度和颗粒的表观密度与气体密度之差对流化特性有显著的影响。Geldart(1973)在大量实验的基础上，提出了具有实用意义的颗粒分类法——Geldart颗粒分类法。这种分类方法只适用于气固体系。如下图所示，根据不同的颗粒粒度及气固密度差，颗粒可分为A、B、C、D4种类型。A类颗粒A类颗粒称为细颗粒或可充气颗粒，一般具有较小的粒度(30～100

m)及颗粒密度(

p<1400kg/m3)。A类颗粒的初始鼓泡速度umb明显高于最小流化速度umf,并且床层在达到鼓泡点之前有明显的膨胀。形成鼓泡床后，密相中空隙率明显大于最小流化空袭率

mf，且密相中的气固返混严重，气泡相和密相之间气体交换速度较高。随着颗粒粒度分布变宽或平均粒度变小，气泡尺寸随之减少。FCC颗粒是典型的A类颗粒物料。B类颗粒B类颗粒物料称为粗颗粒或鼓泡颗粒，一般具有较大的粒度(100～600

m)及密度(

p>1400kg/m3)。其初始鼓泡速度umb和最小流化速度umf相等。因此，气速一旦超过最小流化速度，床层内立即出现两相(气泡相和乳化相)。乳化相又称密相，其膨胀率基本等于最小流化空袭率

mf，且乳化相中气固返混较小。气泡相和乳化相之间气体交换速度也较低，且气泡尺寸几乎与颗粒粒度分布宽窄及平均粒度无关，砂粒是典型的B类物料。C类颗粒C类颗粒属于粘性颗粒或超细颗粒，一般平均粒度在20

m以下。此类颗粒由于粒径很小，颗粒间作用力相对较大，极易导致颗粒的团聚。因其具有较强的粘聚性，极易产生沟流，所以极难流化。传统上的观点认为这类颗粒物料不是很适宜流化床的操作。D类颗粒

D类颗粒属于过粗颗粒或喷动用的颗粒，一般平均直径在0.6mm以上。该类颗粒流化时产生极大气泡或节涌，使操作难以稳定。它更适用于喷动床。玉米、小麦颗粒等均属于这类颗粒。流化床不同阶段的状态流化床反应器的基本结构流化床生成的三要素：

1.容器；

2.固体颗粒床层；

3.向上流动的流体流化床的基本构件：

1.容器；

2.固体颗粒床层；

3.气体分布器；

4.风机或泵。

5.颗粒回收系统第2节提升管反应器及后反应系统提升管反应器是催化裂化装置的核心，是裂化反应发生的场所，它由底部预提升段、雾化进料段、反应段构成。早期催化裂化反应器采用流化床层反应器，后来由于活性更高的分子筛催化剂的发明，提升管反应器逐渐完全替代了床层反应器。提升管反应器的优点油气和催化剂接近平推流流动，从而使精确控制反应时间成为可能，显著提高了产品的选择性；由于采用更高的气速，提升管反应器具有更大的效率；提升管催化裂化装置具有很好的操作弹性和灵活性，装置处理量可以在很大范围内改变，也可根据市场变化，通过调节工艺参数灵活调节产品分布；提升管反应器得到的产品质量好于床层反应器，汽柴油的安定性好，柴油十六烷值高。催化裂化提升管反应器是一个变气速的密相输送流化床，工业上一般采用的气速是入口处为4～8m/s，出口8～18m/s。提升管反应器的直径是由进料量来决定的，提升管的高度由反应时间来决定，工业上反应时间多采用2～4s

一般提升管的上端出口处都设有气-固快速分离机构，用于使催化剂与油气快速脱离接触，以终止反应的继续进行。

提升管反应器的操作特点提升管内气固流动特征可以沿轴向分为三个区：1.入口混合加速段：也就是预提升段，偏流和返混严重，颗粒滑落系数大，密度高，高度一般在2.5～4m之间；

2.均匀加速段：已呈现环核流动结构，颗粒滑落系数开始减小，但颗粒仍在加速中，喷嘴一般安装在这个区的中下部；

3.充分发展段：已呈现稳定的环核流动结构，颗粒浓度以及并不随高度变化。预提升段内两相流动特征底部预提升段预提升段的功能是用气体将再生斜管来的再生剂提升到一定高度，使其密度大小和分布能够最佳地满足油雾与催化剂充分均匀接触的要求。一般采用蒸汽作为提升介质，其缺点在于催化剂水热失活较为严重。近年来，也有采用干气或富气作为提升介质，其优点是可以对部分重金属起到钝化作用，有利于降低干气的产率，但缺点在于增加了富气压力机的负荷，增加了能耗。工业中最常采用的是Y型预提升结构，但其缺点是底部区域催化剂存在显著的偏流现象。反应系统——预提升结构背景：现有Y型结构内气固流动偏心严重，截面分布很不均匀，对喷油进料十分不利，又严重影响催化剂循环强度的提高。创新：开发一种“套筒式催化剂进料结构”，完全消除了气固流动的偏心，在相同推动力下可提高催化剂循环强度30～50%。Y型预提升结构——偏流严重预提升段设计的改进洛阳石化工程公司开发新型预提升结构中国石油大学开发的新型预提升结构高效喷嘴进料技术提升管反应器是催化裂化的核心装置之一。高价值的目的产品汽油、柴油和液化气等均是在其内获得；在提升管反应器进料段内，由进料装备喷出的大量雾化“原料油滴”与催化剂颗粒混合,并开始进行裂化反应。该区域内“油滴”和催化剂的混合状况对产品的收率与分布产生极为重要的影响。提升管反应器提升管进料段催化剂雾化喷嘴的重要性良好的进料分布和气化系统对获得好的产品分布十分重要，一般要求原料油滴必须在1/4秒就被完全气化，否则剩余部分就会变成液焦。为了快速完成油滴的气化，必须要求原料油滴直径尽可能减小。对于较重的重油原料，雾化喷嘴的性能将更加重要。国内常用的雾化喷嘴进料结构喉管类雾化喷嘴：洛阳石化工程公司的LPC型、中科院力学所的KH系列、中国石油大学的CS型；靶式进料雾化喷嘴：S&W公司的BX-II型；气泡雾化喷嘴：中国石油大学的UPC型；旋流式雾化喷嘴：SEI的BWJ型SEI的BWJ喷嘴中国石油大学的UPC型喷嘴中国石油大学的CS型喷嘴S&W公司的靶式雾化喷嘴反应时间的影响对于高活性的沸石催化剂，应采用短的油剂接触时间，通常只需要1～4s就可以达到所需的转化率。应尽可能选择提高催化剂实际活性的方法来提高转化率和产品选择性，如提高剂油比的方法。冷催化剂循环技术传统催化裂化装置冷再生剂循环催化裂化装置冷催化剂循环技术的优点和难点后反应系统后反应系统催化裂化工艺流程示意图沉降器提升管后反应系统关键装备技术后反应系统示意图国内早期的快分系统倒L型T型伞帽型分离效率低，油气停留时间长达20秒国内早期的快分系统常规粗旋三叶快分国外的一些快分专利技术闭式直联VDSVSS典型后反应系统的对比(a)倒L型+两级旋分下行返混气量qg：>30%平均停留时间：20s分离效率：80～

90%P3<P2(b)粗旋+顶旋下行返混气量qg：10～15%平均停留时间：>

10s分离效率：≤98%P3>P2(c)闭式直联下行返混气量qg：10～15%平均停留时间：5～

6s分离效率：≤98%P3>P2不同快分系统的油气包容率油气包容率，%T型快分开式直联粗旋敞口粗旋闭式直联VSS&VDSUOPLLC.FCCVortexSeparationTMTechnology:TheVDSTMDesignandVSSTMDesign..1.快分油气直接进入庞大的沉降器空间，油气后反应时间长达10～20s；2.沉降器结焦严重，经常导致装置非计划停工。

据统计②，因反应系统结焦引起的非正常停工次数几乎占总停工次数的一半以上。

传统后反应系统存在的主要问题油气`油气LetzschW.Fluidcatalyticcracking.Chapter6of“HandbookofPetroleum

Processing”,Eds.DAVIDS.J.,PujadoP.R.Springer,2006.pp.253.中国石油催化裂化装置优化运行调研组.中国石油催化裂化装置优化运行调研报告.2006.03.研究表明①：若能将油气后反应系统停留时间降至5秒以下，轻油收率可提高1.0个百分点，相当于每年多产130万吨的汽柴油，经济效益超过80亿元。理想快分的功能和要求

快速终止主反应及回收催化剂

1.油剂间的快速高效分离抑制二次裂化和结焦

2.分离催化剂的快速预汽提

3.油气的快速引出

4.高的油气包容率

(返混进入沉降器空间的油气量要小)“三快”+“两高”“三快”的意义后反应区油气停留时间对干气产率的影响降低干气和焦炭收率；改善产品分布，提高轻收和液收LetzschW.Fluidcatalyticcracking.Chapter6of“HandbookofPetroleumProcessing”,Eds.DAVIDS.J.,Pujad′oP.R.Springer,2006.pp.253.“三快”的意义抑制沉降器结焦，延长装置开工周期“两高”的意义

催化剂的高效分离：

减少催化剂跑损，保证低的油浆固含量有助于实现油气和催化剂的快速脱离

高的油气包容率：

抑制油气在沉降器空间的返混和结焦提高油气的包容率是目前抑制沉降器结焦的最有效手段，对重油催化裂化装置的长周期运转至关重要高效离心分离系统方案总体构思难点和关键：如何在保证高操作弹性下实现多种功能在同一台设备上的高效耦合高效预汽提系统油气快速导流结构微负压差排料结构1.油剂间的快速高效分离2.分离催化剂的快速预汽提3.油气的快速引出和高油气包容率四个需克服的关键技术难题低压降与高效快分结构之间的矛盾

汽提蒸汽的引入与降低分离效率之间的矛盾

简单的设备结构与实现高效预汽提之间的矛盾

油气的快速引出与降低系统操作弹性间的矛盾

研究路线项目总体实施路线

实验室研究实验室流场和性能测试CFD模拟大型冷模和工业实验大型冷模实验工业实验大型冷模实验装置高效旋流分离技术应用场合创新点独特的流线型旋臂结构实现了低压降下的高分离效率；整体结构实现了与内提升管催化裂化装置结构的完美融合。压降<3kPa，效率达到98.5%技术指标授权专利ZL96103478.5ZL96103420.3内提升管催化裂化装置高效旋流分离技术内提升管旋流头的改进过程

(a)弧板式旋流头(b)旋臂式旋流头（I型）(c)旋臂式旋流头（II型）旋流分喷出口存在的短路流

旋流分离强化技术

旋流分离强化技术应用场合创新点形成了利用隔流筒抑制二次流、强化离心力场的新方法。压降<3.5kPa，效率达到99%技术指标授权专利ZL02159407.4ZL02159408.2ZL200610162084.4大型内提升管催化裂化装置旋流分离强化技术隔流筒环形盖板高效预汽提技术创新点利用带裙边开孔挡板实现了气固间的高效错流接触。挡板开孔率和颗粒流率间的合理匹配。技术关键授权专利ZL96103419.XZL200610162095.2高效错流挡板预汽提技术高效预汽提技术创新点借鉴气液环流反应器理念，首创了气固密相环流技术最佳的环流结构设计和匹配的操作条件技术关键授权专利ZL98102166.2ZL98204681.2ZL200610088923.2ZL00259076.X密相环流预汽提技术内环外环高油气包容率技术

技术关键优化分离系统和预汽提器的结构参数，合理匹配分离系统的压降。有效抑制了下排料口油气的返混，提高了油气包容率。应用效果成功解决了油气的快速引出与降低装置操作弹性的技术难题。授权专利ZL01228805.5、ZL01100418.5、ZL200310121301.1微负压差排料技术承插式油气快速导流结构高效预汽提技术油剂间的快速高效分离待生剂的快速预汽提油气快速引出和高油气包容率高效旋流分离技术高油气包容率技术核心技术创新及其优势“三快两高”的技术开发路线三大创新技术重油催化裂化高效后反应系统优化集成的四种高效快分系统挡板汽提式粗旋快分系统(FSC)预汽提旋流快分系统(VQS)密相环流预汽提粗旋快分系统(CSC)带隔流筒预汽提旋流式快分系统(SVQS)适用于外提升管FCC装置适用于内提升管FCC装置FSC系统集成的创新技术高效挡板预汽提技术提高油气包容率技术应用情况适用于外提升管催化裂化装置。1996年首次工业应用，已有15套在工业装置应用（包括国内最大的大连石化350万吨/年RFCC），总加工量1223万吨/年。表1FSC系统应用情况序号采用FSC系统的工业装置装置规模投用时间1中石油前郭石化分公司重油FCC装置8019972抚顺石油一厂重油FCC装置10019973抚顺石油二厂重油FCC装置10020004中原油田石化总厂FCC装置5019985兰州石化燃料动力厂FCC装置5020006中石油辽河石化分公司FCC装置8020017新疆泽普石化厂FCC装置919998吉林江南炼厂FCC装置919989吉林延边炼厂FCC装置15199610茂名石化三催化100200211吉化公司FCC装置140200212大连石化FCC装置350200213中石油呼和浩特石化分公司FCC装置60200114中石油独山子石化分公司FCC装置50200115正和集团FCC装置302000VQS系统集成的创新技术高效气固旋流分离技术高效挡板预汽提技术提高油气包容率技术应用情况适用于内提升管催化裂化装置。1998年首次工业应用，已有20套在工业装置应用，总加工量2000万吨/年。表2VQS系统应用情况序号采用VQS系统的工业装置装置规模投用时间1中石化九江石化分公司二催化10020002中石化九江石化分公司一催化14020043中石油兰州石化分公司一催化14020034中石油兰州石化分公司二催化30020065中石化燕山石化分公司一催化8019986中石化金陵石化分公司二催化12020027中石化金陵石化分公司一催化10020038中石化长岭石化分公司10020029青岛大炼化MIP290200710中石化天津石化分公司MIP100200711黑龙江石化MIP40200312中石油哈尔滨石化分公司MIP60200513中原油田石化总厂MIP50200514前郭石化分公司MIP100200715玉门油田分公司二催化50200416中石油大庆石化分公司MIP100200917陕西延长石油集团榆林石化MIP60200918陕西延长石油集团永坪炼油厂MIP502009CSC系统集成的创新技术密相环流预汽提技术提高油气包容率技术应用情况适用于外提升管催化裂化装置。2000年首次工业应用，已有13套工业装置应用，总加工量1060万吨/年。表3CSC系统应用情况序号采用CSC系统的工业装置装置规模投用时间1胜华炼油厂FCC装置1020002黑龙江石化厂FCC装置4020013胜华炼厂两段提升管FCC装置5020024中石油前郭石化分公司FCC装置8020025中石油大庆炼化分公司ARGG装置18020026中石油大庆炼化分公司ARGG装置10020037中石油独山子石化分公司FCC装置8020048中石化扬子石化分公司FCC装置8020039中石油呼和浩特石化分公司FCC装置80200510中石油辽河石化分公司FCC装置80200611中石油格尔木石化分公司FCC装置60200712中海油惠州炼化MIP装置120200813中石化广石化分公司FCC装置1002009SVQS系统集成的创新技术气固旋流分离强化技术高效挡板预汽提技术提高油气包容率技术应用情况适用于大处理量内提升管催化裂化装置。2006年首次工业应用，已有4套在工业装置应用，总加工量400万吨/年。四种快分系统应用统计应用情况类型应用套数装置加工量（万吨/年）备注20应用效果FSC151223VQS2000CSC131060SVQS4400

累计应用52套，规模从9万吨/年到350万吨/年（国内最大规模），总加工量超过4000万吨/年，接近国内催化裂化总加工量的30%，涵盖了国内所有类型的催化裂化装置，已形成系列化技术。可提高轻油收率1.0个百分点，干气和焦炭产率均降低0.5个百分点以上；可显著延长装置开工周期；具有比国外同类先进技术更大的操作弹性和更好的操作稳定性。与UOP公司VDS和VSS系统的对比

主要技术特征和指标本项目快分系统VDS和VSS催化剂排料方式微负压正压油气引出方式承插式直联闭式直连汽提段蒸汽引出方式从顶旋入口引出，对快分分离效率影响小从排料口进入快分再进入顶旋，对快分分离效率影响大油气停留时间＜5s＜5s预汽提方式高效预汽提结构空筒99%95%大小＜200万＞2000万48套4套分离效率操作弹性单套改造成本国内应用情况技术鉴定水平：国际先进14项专利授权技术水平所获奖励：

★国家科技进步二等奖(2010)

★中国石油与化学工业协会科技进步一等奖(2009)★教育部技术发明二等奖(2009)第3节催化剂再生过程及装备裂化再生剂的再生催化剂上沉积的焦炭是一种缩合产物，它的主要成分是碳和氢，其经验分子式可写成（CHn）m，n=0.5～1.0通常离开反应器时的催化剂(待生剂)上含炭约1%，对分子筛催化剂一般要求再生剂上的碳含量降到0.1%甚至0.05%以下通过再生只能恢复催化剂由于结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染而引起的失活催化剂的再生过程决定着整个装置的热平衡和生产能力再生反应和再生反应热再生反应的热效应与焦炭的组成(H/C)及再生烟气中的CO2/CO比值有关，一般CO2/CO=1.1～1.3

再生反应是强放热反应，热效应相当大，足以提供本装置热平衡所需要的热量

再生反应速度决定再生器的效率，它直接对催化剂的活性、选择性，装置的生产能力有重要的影响

烧焦反应是个非催化反应，反应速度受化学反应控制

不同催化剂上的烧碳反应速度不同主要是由于焦炭的组成及结构不同

再生反应动力学烧焦中氢的燃烧速度是烧碳反应的1.8～2.4倍，且对氢和碳来说均是一级反应，所以当催化剂上的碳85%被烧掉时，焦炭中的氢已几乎全部烧掉①再生温度温度提高10℃，烧碳速度可提高15～20%，但提高温度受催化剂稳定性和设备材料的限制②氧分压—再生压力碳的燃烧速度与氧分压成正比：

a.提高再生器压力就可以提高氧分压，从而加快燃烧速度；如再生压力↗，反应压力↗，反应物浓度↗，反应速度↗，再生压力一般为1.4～2.0atm(表)b.提高过剩氧浓度影响烧焦速率的主要因素③催化剂含碳量催化剂的含碳量越高，烧焦速度越快，但再生的目的就是降低再生催化剂的含碳量，所以操作上不可能用提高再生剂含碳量的方法来加快烧焦速度④再生器催化剂藏量再生器催化剂藏量W增加，则停留时间t增加，烧焦程度深，但要求再生器尺寸增大，限制了烧焦能力影响烧焦速率的主要因素对催化裂化再生器的要求较低的再生剂含碳量，一般为0.05～0.10wt%，较好的可低于0.05wt%；较高的燃烧强度，以再生器内有效藏量为准，一般要求为100～250kg/(t•h)；催化剂的减活环境和磨损条件比较缓和；空气利用效率高，设备简单，易于操作，能耗、设备投资和操作成本较低；能满足环保要求。催化剂再生过程的本质焦炭碳氢+O2CO2+CO+H2O恢复分子筛催化剂的活性碳含量能耗高效再生器(高的气固相转化率)焦炭和氧气的分布要匹配降低气固返混提高气固接触效率再生工艺单段再生两段再生快速床再生单段再生温度：650～730℃;气速：0.8～1.2m/s;特点：结构简单，操作容易，缺点是所需再生剂藏量大，催化剂水热失活严重，烧焦强度低。单段再生300~500kg/m3<100kg/m3再生器中采用的气体分布器蝶形板式分布器树枝状管式分布器两段再生单器错流再生单器逆流两段再生双器两段错流再生双器逆流两段再生大型两段RCC再生器印度Reliance炼厂FCC再生器：直径：16.3m

高：42m

重量：1200吨两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行，一般用于重油催化裂化装置。与单段相比，两段再生的主要优点是：①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；②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；③第二段内的水气分压很低，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，停留时间较短。因此，第二段可采用较高的再生温度。缺点是结构和操作复杂，造价高，能耗高。两段再生的特点快速床(循环流化床)再生操作特点：气速范围为1.2～1.8m/s，已进入了快速床操作域，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，烧焦强度可接近500kg/(ton.h)。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；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和床层操作温度；缺点是二密相流化质量较差，烧焦强度很低，不利于颗粒的输送。快速床串联再生特点：

1.烧焦罐全部烧焦空气均进入上部二密相床层再生器，二密相床层比烧焦罐再生器流化质量好，有利于催化剂的输送，综合烧焦强度高于烧焦罐再生器；

2.受催化剂水热失活限制，二密相操作温度不能太高。

重油催化裂化装置的外取热器由于重油催化裂化装置中生焦量较大，再生放热大于反应需热，因此需要移热设备移去过剩的热量，以维持装置的热平衡；移热设备分内取热器和外取热器两类：内取热器由于取热面积固定，取热能力调节较差；外取热器设置在再生器筒体外部，可以通过调节催化剂流率、操作气速、催化剂料位等手段灵活调节取热量，操作弹性可在0～100%之间变动。内取热器外取热器类型1：下行式外取热器类型3：高速上行式外取热器类型2：低速上行式外取热器类型4：返混式外取热器类型5：气控式内循环外取热器外取热器FCC外取热器换热元件鼠笼换热管钉头管翅片管单器逆流强化再生技术FCC再生器内构件的应用环境和要求高速湍动流化床（0.8~1.2m/s）；温度高（最高接近750℃）；存在催化剂的磨蚀；要求长周期安全运行，必须保证耐磨要求和足够的刚度；要求不能对催化剂流动和旋分器的操作产生不利影响。Crosser格栅自由床和挡板床的对比流化质量挡板对颗粒返混的抑制u0(m/s)颗粒带出流率,kg/m2.s净减少量(kg/m2.s)相对减少量（%）FFB(3-D)BFB-3(3-D)0.260.0410.0280.013320.3480.0950.0680.027280.4350.1790.1540.025140.5230.4190.2920.127300.6120.7010.5340.167240.7271.351.240.11180.9792.442.49-0.050-2颗粒夹带量自由床和挡板床的对比Crosser格栅的工业应用Crosser格栅辽河石化分公司80万吨/年重油催化裂化装置再生器改造（2009.04）应用效果：

1.床层径向温度差由改造前的6～8℃减小到1～3℃；

2.主风耗量降低10%；3.烧焦强度提高15%。

中海油中捷石化50万吨/年重油催化裂化装置再生器改造（2012.06）第4章待生剂汽提及立管颗粒输送待生剂的有效汽提可以降低进入再生器的焦炭量（主要表现在焦炭中氢含量的降低），从而可以提高产品收率，降低再生温度。再生剂的脱气或汽提可以减少带入反应系统中的烟气量，降低富气压缩机负荷和装置能耗。颗粒在立管中的顺畅稳定输送是保障催化裂化装置运行的关键之一，很多装置非计划停工都是源于立管故障。FCC装置的立管包括待生立管、再生立管、二段再生循环管、外取热器颗粒循环管。汽提器在催化裂化装置中的作用待生剂汽提器：催化焦污染焦附加焦

可汽提焦（剂油比焦）催化剂颗粒间夹带的油气再生剂汽提器（又称脱气罐）：

夹带和吸附的烟气占总油气量的2～4%催化剂汽提过程概述过程描述:

通过汽提介质（通常为水蒸汽）来置换吸附在催化剂内孔和夹带在催化剂颗粒间的气体（油气或烟气）。流动状态:

负压差下的广义密相鼓泡流化床表观气速：0.15～0.25m/s

颗粒质量流量：49~65kg/m2.s传质过程:

宏观微观汽提器性能评价标准和影响因素评价标准:氢碳比（H/C）ΔCoke（Δx=x/(C/O)）汽提效率影响因素:汽提蒸汽用量汽提时间

传质效率和颗粒混合汽提温度催化剂结构传统汽提技术的不足挡板下方的空隙挡板上方流化死区（１）空间利用率很低，颗粒实际停留时间缩短；（２）存在局部流化死区；传统汽提技术的不足（３）偏流严重，横截面上汽提介质分布、催化剂流率和密度都很不均匀；传统汽提技术的不足（4）当催化剂质量流率较大的时候，催化剂容易在变径处形成架桥，另外会出现大量汽提介质周期性地被催化剂夹带、大量涌入再生器的现象（flooding），结果造成待生立管流动产生剧烈波动，造成装置的不稳定操作。国内外汽提新技术改进型挡板结构（洛阳工程公司）AFtray（UOP）密集开孔，改善气固接触国内外汽提新技术AFgrids（UOP）AFpacking（UOP）国内外汽提新技术Dynaflux汽提技术（KBR＆Mobil）KFBETM填料式汽提器（Koch－Glisch）气固密相环流汽提器

中心气升式气液环流反应器中心气升式密相环流汽提器实现待生催化剂与新鲜汽提蒸汽的多次高效接触新型两段密相环流汽提器两段环流汽提器技术优势：

气固接触效率高不存在已汽提油气被再次吸附夹带的的问题结构简单，尤其适用于重油催化裂化装置组合式环流待生剂汽提技术

（MSCS(Multi-StageCirculationStripper))应用情况：

次数：两套（80万吨/年）

应用效果：

轻收和液收提高约1%；

H/C比降至6%以下；再生温度和取热器负荷显著降低。

组合式环流汽提器高效错流汽提挡板新型环流汽提器扬子石化80万吨/年RFCC汽提段改造方案最初：单段人字挡板第一次改造：两段盘环形挡板挡板本次改造方案：错流挡板（上段）+两段环流汽提器（下段）工业应用方案的数值模拟人字型挡板汽提器盘环型挡板汽提器新型汽提结构气体/催化剂的平均停留时间及方差人字型挡板汽提器盘环型挡板汽提器新型汽提结构tm/s气体514473催化剂263266356σθ2气体0.220.210.19催化剂0.340.410.29操作条件变化情况产品分布，%人字挡板式汽提器盘环型挡板汽提器两段环流汽提器酸性气0.440.420.45干气3.352.52.0液态烃18.418.218.51汽油37.5737.441.13轻柴油27.7229.3927.12油浆4.064.44.7焦炭8.277.415.84损失0.190.280.25总计100100100轻油收率，%65.2966.7968.25总液收，%83.6384.9986.31改造前后产品分布变化工业应用效果循环管线松动技术立管流动的四种形式流态化流动和粘附滑移流动再生斜管与立管中催化剂流型保持循环管线充气流动的条件管线上充气点的合理布置

1.根据工业立管的具体设计，确定松动点个数及其位置；

2.松动风管结构的优化设计。适宜充气量的计算通过大量实验研究和工业实践发现：充气量主要与催化剂物性、催化剂循环强度、输送管线的直径和输送管线的长度有关，其计算关联式可表示为：敏感充气点的确定管线拐弯处、变径处、滑阀以上为敏感松动点、其他为一般松动点。充气量的合理配置根据总充气量，按敏感松动点给风量为一般松动点2～6倍进行给风量配置。计算充气量所需计算参数

管内径D(mm)管线总长度L(m)催化剂循环量（T/h）半再生立管105019

1580再生立管及斜管105023待生斜管10828.78充气量计算结果

总充气（汽）量m3/h标准状态下气（汽）量Nm3/h充气质量流量kg/h半再生立管1243.3864.3

1338.3再生立管及斜管1505.591098.1

1620待生斜管610.5534656.9典型再生斜管松动点设置该套理论和技术改进了现有立管松动的工业设计方法，已在众多工业装置中获得应用，包括：1.大庆炼化180万吨/年ARGG；

2.前郭石化80万吨/年催化；

3.格尔木炼油厂80万吨/年催化；

4.燕山石化2套催化装置；

5.武汉石化100万吨/年催化；

6.呼和浩特石化80万吨/年催化。第5节FCC装置中采用的旋风分离器反应器：快分+顶旋再生器：两级旋分（器内/器外）三旋和四旋（器外）性能要求：效率：99.99%~99.999%使用周期：3～10年催化裂化装置中旋分器的分类回收催化剂

1.沉降器顶旋

2.再生器一旋和二旋反应终止+回收催化剂提升管末端快分（RiserTerminationDevice，简称RTD）环保+保障烟气轮机长周期运行再生器三旋三旋辅助分离设备再生器四旋第一类：通用型旋风分离器应用领域再生器反应器操作条件温度，℃压力，Mpa入口颗粒浓度，g/m3650~7400.15~0.283000~10000480~5500.15~0.28100~5000分离要求及其目的为回收高温烟气能量，要求除净大于10mm的颗粒，浓度小于150～200mg/m3（包括三旋,否则为0.5～1g/m3）为节约昂贵的催化剂，要求净化后浓度降至0.5～1g/m3，油浆固含量降至4～6g/l常用设备情况两级切流式旋风分离器串联，有时还需要一个第三级多管式旋风分离器两级切流式旋风分离器串联，如果有高效的快分，可以只用一级旋分国内早期使用的催化裂化旋分器D型B型GE型DE型PV型

PV型旋分器的结构特点PV型旋分器四参数优化组合设计方法

旋分器尺寸分类优化方法

三类尺寸:第一类：只对效率有影响、对压降基本无影响: