催化裂化讲稿新版

炼厂认识实习催化裂化CatalyticCracking

炼厂认识实习CatalyticCracking

unit

1装置概况2生产原理及主要影响因素3工艺流程4产品说明及物料平衡炼厂认识实习CatalyticCracking

unit

炼厂认识实习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

炼厂认识实习11936年，第一套固定床的催化裂化装置在美国投入工业生产21950年前后出现了移动床催化裂化及流化催化裂化装置.31965我国第一套流化催化裂化装置建成投产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

炼厂认识实习

炼厂认识实习到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350万吨（480万）。2010年FCC总加工能力约1.5亿吨。

炼厂认识实习1.装置概况（FCC装置远景图）胜利炼油厂第一催化裂化装置

炼厂认识实习1.装置概况（FCC装置远景图）

炼厂认识实习装置概况

1969年4月开始设计、施工，次年年底投产，年加工能力120万吨。经历了4次改造：⑴1977年为解决二次加工能力不足，改为反-再系统高压操作（0.08MPa提至0.15MPa），年加工能力提高到150万吨。.⑵1990年10月，为增加汽油收率，降低催化剂单耗，提高对原料的适应能力，装置又改为提升管-外带循环管烧焦罐型完全再生的工艺，设计年加工能力为140万吨。

炼厂认识实习装置概况

1969年4月开始设计、施工，次年年底投产，年加工能力120万吨。经历了4次改造：⑶1996年为回收烟气中的能量，保护环境，在联合国绿色和平组织的援助下，增上了一套烟气能量回收装置⑷2001年实现了以微处理器为基础的分散控制系统，即DCS控制，使装置控制技术又上了一个台阶

炼厂认识实习装置概况（两种不同的控制模式）

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素1基本概念2催化裂化原料及反应条件3生产原理4催化裂化催化剂5催化反应部分的影响因素

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.1基本概念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。催化裂化（Catalyticcracking）

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.1基本概念TextinhereFCC（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。

炼厂认识实习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。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.2催化裂化原料减压蜡油VGO减压渣油VR常压渣油AR

脱沥青油DAOdeasphaltedoil焦化蜡油CGOcokeroil焦化重馏分油（通常须经加氢精制）催化裂化原料

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.2催化裂化原料胜炼第一催化裂化装置的原料：胜炼140万t/a催化裂化装置是以胜利混合原油的减压馏分油、重油加氢装置（VRDS)常压渣油为原料。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素渣油催化裂化

2.2催化裂化原料焦炭产率高催化剂污染严重产品含硫含氮量高

再生器烧焦负荷增大、反再系统热量过剩。如何减少生焦量，提高再生器的烧焦效率以及取出剩余热量是渣油催化裂化的技术关键之一

控制重金属对催化剂的污染和提高催化剂的抗重金属污染能力是渣油催化裂化的又一技术关键

影响油品的质量

炼厂认识实习渣油催化裂化在工艺上与馏分油催化裂化相似，主要采用改进的催化剂，并在工艺条件上作一些改进。代表性的有HOC和RCC过程等。国内也开发了适合渣油裂化的催化剂，如CRC-1、RHZ-300、超稳Y型等沸石催化剂。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.2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

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.2反应条件气体产率约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％

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.2反应条件胜炼第一催化裂化装置反应条件

胜炼140万t/a催化裂化装置是在480℃-520℃，0.27-0.29MPa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。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.3生产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环烷烃芳香烃：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：主要反应有分解、脱氢和异构化：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。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.3生产原理主要化学反应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

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.3生产原理几点说明：裂化反应最主要、最重要的反应，对整个反应的热力学和动力学起决定作用氢转移反应特征反应，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！芳构化反应反应能力较弱，汽油ON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

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.4催化裂化催化剂CatalyticCrackingCatalyst

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。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.4催化裂化催化剂裂化催化剂的种类无定型硅酸铝40年代~60年代晶体硅铝酸盐-分子筛Zeolites60年代~至今裂化催化剂分两大类：裂化cat.的组成：活性组分Y型、择形分子筛载体全合成硅酸铝粘结剂硅、铝溶胶

炼厂认识实习超笼

“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。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素2.4催化裂化催化剂主要使用性能：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

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

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素裂化催化剂助剂promoter

辛烷值助剂：其作用是提高裂化汽油的辛烷值。它的主要活性组分是一种中孔择形分子筛，最常用的是ZSM-5。一般汽油MON提高1.5～2单位，RON提高2～3单位。金属钝化剂：其作用是使催化剂上的有害金属减活，以减少其毒害作用

CO助燃剂：其作用是促进CO氧化成CO2，以减少污染，同时回收大量热量，可使再生温度提高，从而提高了烧焦速率并使再生剂的含碳量降低，提高了再生剂的活性和选择性，有利于提高轻质油收率，降低催化剂循环量。

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素裂化催化剂的失活与再生

Deactivationandregenerationofcrackingcatalyst1、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800℃，水蒸气、4~8h

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素裂化催化剂的再生Regeneration

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

炼厂认识实习2.生产原理及主要影响因素影响再生反应的主要因素

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

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程

分馏系统.反应再生系统催化裂化装置一般由三或四个部分组成吸收稳定系统再生烟气的能量回收系统（处理量较大、反应压力较高的装置）

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（工艺特点）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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（流程总图）

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（流程总图）

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）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。

炼厂认识实习正常流向循环：必须保证催化剂在两器间按反应器→沉降器→待生斜管→再生器→再生斜管

炼厂认识实习

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700℃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3-5s。

炼厂认识实习

油汽经提升管出口的两组粗旋风快速分离器后，进入沉降器中的四组单级旋分器，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。

炼厂认识实习

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600℃-700℃的条件下烧焦。再生后的催化剂分两路：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。再生烟气一部分去烟机发电，一部分去余热炉。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）提升管再生器沉降器

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（反应再生系统）

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（分馏系统）分馏系统的作用：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。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)

炼厂认识实习460~480℃含cat.粉尘

分馏系统人字型塔板去吸收-稳定系统

炼厂认识实习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）。

炼厂认识实习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）

炼厂认识实习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。

炼厂认识实习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。

炼厂认识实习塔顶气态产品量大，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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（分馏系统）分馏塔

炼厂认识实习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!

炼厂认识实习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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（吸收稳定系统）

Absorbing-stabilizingsystem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。

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（胜炼一催DCS图）

炼厂认识实习催化裂化装置工艺流程（胜炼一催