100万吨催化裂化装置反应-再生系统工艺设计

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催化裂化装置反应再生及分馏系统工艺设计方案

催化裂化装置是石油加工中重要的生产设备之一，可以将重油分解成

轻质石油产品，是石油化工行业中重要的石油加工工艺。催化裂化装置反

应再生及分馏系统是催化裂化装置中关键的工艺部分，其设计方案对于催

化裂化装置的运行效率起着至关重要的作用。本文将对催化裂化装置反应

再生及分馏系统工艺设计方案进行详细的讨论。

一、反应系统设计方案

1.反应器类型：催化裂化装置反应器主要有固定床反应器和流化床反

应器两种类型。固定床反应器适用于生产规模较小的装置，具有投资成本低、操作稳定的优点；而流化床反应器适用于大型装置，具有热传递效率高、活性热阻小的优点。

2.反应器温度和压力：催化裂化反应需要在一定的温度和压力下进行，反应温度要保持在适宜的范围内，以保证反应的高效进行。反应压力的选

择要考虑反应器的强度和催化剂的稳定性。

3.反应催化剂选择：选择合适的反应催化剂是反应系统设计的关键之

一、催化裂化反应中常用的催化剂有钌、钼氧化物和钽和小晶粒分子筛等。选择催化剂时要考虑其稳定性、寿命和性能等因素。

二、再生系统设计方案

1.再生气体选择：催化裂化装置再生系统需要使用再生气体来去除催

化剂上的积炭物质。常用的再生气体有空气、氧气和水蒸汽等。再生气体

的选择要综合考虑催化剂的特性和再生设备的技术要求。

2.再生温度和压力：再生温度对催化剂的再生效果有重要影响，要选择合适的再生温度，以保证催化剂的活性能得到有效的恢复。再生压力的选择要考虑再生设备的设计和操作要求。

3.再生设备选择：再生设备主要有再生炉和再生器两种类型。再生炉适用于小型装置，具有结构简单、操作方便的优点；再生器适用于大型装置，具有稳定的再生效果和高效的催化剂循环的优点。

催化裂化装置反应再生部分控制系统设计

摘要

催化裂化是一项重要的炼油工艺，其总加工能力已列各种转化工艺的前茅，其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用，是炼油厂中提高原油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的一种重油轻质化工艺过程，也是炼油化工企业的主要产品来源和后续精制装置的原料来源。。

本论文叙述了催化裂化装置反应再生部分控制系统的整体设计及工艺介绍，具体从装置的工艺原理、工艺流程、生产控制指标、工艺分析指标和产品及其质量指标几个方面组成，催化裂化工艺的核心—反应-再生部分的旋风分离器，空气分离器等组成。我国原油大多为低硫石蜡基或石蜡中间基，硫含量较低，裂化性能较好，其减压馏分油和重油比较适合催化裂化工艺，因此催化裂化在工业生产中占有重要的地位对催化裂化反应再生系统以及仪表进行介绍即完成对上述几种工艺的控制，确保装置安稳长满优运转，达到预想工艺要求。

本论文针对催化裂化装置中反应再生、分馏和吸收稳定等三个部分进行控制，它是一个非线性、大干扰分布参数和大时滞的复杂系统，重点介绍催化裂化装置的反应再生部分的工艺流程及温度，压力，密度料位等参数等进行初步的设计。包括了解工艺过程，控制方案选择及论证，仪表选型，绘制控制方案流图，控制系统投资概率等方面内容，使该控制系统符合制工程设计的基本要求，基本满足生产过程需要，能够安全有效地投入生产且运行良好，能够提高经济效益。关键词：催化裂化；反应-再生；蒸馏；分馏；催化剂

The Satalyst Splits to Masquerade to Place to Respond Reborn Parts of Control System to Design

催化裂化装置工艺流程及设备简图

“催化裂化”装置简单工艺流程

“催化裂化”装置由原料预热、反应、再生、产品分憎等三部分组成〜其工艺

流程见下图〜主要设备有:反应器、再生器、分憎塔等。

1、反应器，乂称沉降器，的总进料由新鲜原料和回炼油两部分组成〜新鲜原料先经换热器换热〜再与回炼油一起分为两路进入加热炉加热〜然后进入反应器底部原料集合管〜分六个喷嘴喷入反映器提升管〜并用蒸汽雾化〜在提升管中与560, 600?的再生催化剂相遇〜立即汽化〜约有25, 30%的原料在此进行反应。汽油和蒸汽携带着催化剂进入反应器。通过反应器〜分布板到达密相段〜反应器直径变大〜流速降低〜最后带着3, 4?/?的催化剂进入旋风分离器，使其99%以上的催化剂分离, 经料腿返回床层，油汽经集气室出沉降器,进入分憎塔。

2、油气进入分憎塔是处于过热状态，同时仍带有一些催

化剂粉末,为了回收热量，并洗去油汽中的催化剂，分憎塔入口上部设有挡板，用

泵将塔底油浆抽出经换热及冷却到

0200, 300C,通过三通阀，自上层挡板打回分憎塔。挡板以上为分镭段,将反应物根据生产要求分出气体、汽油、轻柴油、重柴油及渣油。气体及汽油再进行稳定吸收，重柴油可作为产品，也可回炼,渣油从分镭塔底直接抽出。

3、反应生焦后的待生催化剂沿密相段四壁向下流入汽提段。此处用过热蒸汽提出催化剂，颗粒间及表面吸附着的可汽提桂类,沿再生管道通过单动滑阀到再生器提升管，最后随增压风进入再生器。在再生器下部的辅助燃烧室吹入烧焦用的空气, 以保证床层处于流化状态。再生过程中，生成的烟通过汽密相段进入稀相段。再生催化剂不断从再生器进入溢流管,沿再生管经另一单动滑阀到沉降器提升管与原料油汽汇合。

催化裂化装置反应再生系统工艺流程

一、反应-再生部分

原料油自罐区进入原料油罐(V22201)，经原料油泵(P22201A、B)升压后，通过原料油-芳烃分馏塔顶循环油换热器(E22222A～D)、原料油-芳烃分馏塔中段油换热器(E22223)、原料油-重油分馏塔顶循环油换热器（E22201A/B）、原料油-船燃油换热器（E22211A/B）换热至150℃左右进入RPT原料预处理系统，首先进电脱盐罐(V22205A、B)脱盐，然后经原料油-一中段油换热器(E22212A、B)、原料油-循环油浆换热器(E22202A、B)，最终经原料油-反应进料换热器(E22224A、B)加热至240℃左右进入芳烃分馏塔，拨出船燃油后的原料经塔底循环油泵（P22213A、B）升压经塔底油蒸汽发生器（E22225A、B）换热产中压蒸气，再与低温原料油经原料油-反应进料换热器(E22224A、B)换热至220℃后，与从分馏来的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器(R22101A)，与690℃的再生高温催化剂和550℃的芳烃提升管来的待生催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应。反应后的油气与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后，经升气管密闭进入沉降器(R22101)4组重油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入重油分馏塔(T22201A)。

重油分馏塔分馏后的塔顶油气经冷凝冷却后进入油气分离器(V22203A)，分离出的粗轻燃油分四路经雾化喷嘴进入芳烃提升管反应器(R22101B)，与690℃催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应。反应后的油气与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后，经升气管密闭进入沉降器内轻燃油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入芳烃分馏塔(T22201B)。油气分离出来的待生催化剂与重油部分的待生催化剂一起进入反应沉降器的汽提段。在芳烃提升管中部有催化剂分配器，一部分催化剂通过催化剂接力管去重油提升管底部的催化剂预混合器，降低催化剂的混合温度，提高重油提升管的剂油比；另一部分催化剂通过自循环管，进入芳烃提升管底部的催化剂预混合器，提高芳烃提升管的剂油比。

催化裂化的装置简介及工艺流程

概述

催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展.有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；分子筛催化剂的出现，才发展了提升管催化裂化。选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。

催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应/再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。其中反应––再生系统是全装置的核心，现以高低并列式提升管催化裂化为例，对几大系统分述如下:

(一）反应––再生系统

新鲜原料(减压馏分油）经过一系列换热后与回炼油混合，进入加热炉预热到370℃左右，由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部，油浆不经加热直接进入提升管，与来自再生器的高温（约650℃～700℃）催化剂接触并立即汽化，油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒～8米/秒的高线速通过提升管，经快速分离器分离后,大部分催化剂被分出落入沉降器下部，油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化剂后进入分馏系统.

积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段,用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气.待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器,与来自再生器底部的空气（由主风机提供)接触形成流化床层,进行再生反应，同时放出大量燃烧热，以维持再生器足够高的床层温度(密相段温度约650℃～680℃）。再生器维持0。15MPa～0。25MPa(表)的顶部压力，床层线速约0.7米/秒~1。0米/秒。再生后的催化剂经淹流管，再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。

催化裂化工艺流程与主要设备

两段再生
两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行。在第一段，烧去总烧碳量的约 80%~85 %；余下的在第二段再用空气及在更高的温度下继续烧去。
两段再生可以在一个再生器筒体内分隔为两段来实现，也可以在两个独立的再生器内实现。
两段再生的主要优点
➢与单段相比，两段再生的主要优点是： ➢两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行
从流化域来看，单段再生和两
段再生都属于鼓泡床和湍流床的范畴，传递阻力和返混对烧碳速率都有重要的影响。
你知道吗？
如果把气速提高到1. 2m/s
以上，而且气体和催化剂向上同向流动，就会过渡到快速床区域。
烧焦罐再生(亦称高效再生)就是循环流化床的一种方式
二密床高度4~6m. 烟气流速 0.1~0.25m/s
催化裂化工艺流程及主要设备
• 一、反应—再生系统 • 二、分馏系统 • 三、吸收稳定系统 • 四、催化裂化装置主要设备 • 五、渣油的催化裂化反应特征
• 六、催化裂化新工艺简介
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一、反应—再生系统
• （一）、流程回顾 • （二）、设备 • 1、三器：提升管反应器、沉降器及再生器。 • 2、三阀：单动滑阀、双动滑阀、塞阀 • 3、三机：主风机、气压机和增压机。
（一）、流程回顾
高低并列式
同轴式
提升管反应器
（1）提升管

渣油催化裂化反应再生系统工艺设计

150万吨/年渣油催化裂化反应再生系统工艺设计

摘要

在本设计中，使用大庆常压渣油作为原料，采用汽油生产方案，进行渣油催化裂化反再系统的工艺设计。

催化裂化装置由反应再生系统，分馏系统，吸收稳定系统和能量回收系统组成。本设计主要针对反应再生系统进行设计计算。由于渣油催化裂化的焦炭产率高，对再生器的烧焦能力要求较高，故本设计选用烧焦罐式再生器以实现高效完全再生。

在本设计中，基于设计的原料性质，参考国内同类装置的数据采用高低并列式再生系统，提升过反应器和烧焦罐高温完全再生系统。反应部分：反应器为原料油和催化剂充分接触提供必要的空间，本设计采用提升管、汽提段、沉降器同轴布置，以减少生焦，提高轻质油收率。再生部分：再生器的作用是烧焦，烧掉催化剂上的积炭，使催化剂上的活性得以恢复。本设计采用带有预混合管的高效烧焦罐式再生器，可使催化剂含碳量降到0.1%以下，充分发挥了催化剂的选择性，延长了催化剂的寿命。

关键词：催化裂化，提升管，再生器，催化剂

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TECHNOLOGCIAL DESIGN FOR REACTION AND REGENERATION SYSTEM OF 150wt/a RFCC

Abstract

Reaction and regeneration system technology of a 270wt/a RFCC processing DAQING atmospheric residue feedstock has been designed and calculated in this layout.

催化裂化工艺流程及主要设备

稀相管高度8~15m.
烧焦罐再生烟气流速7~10m/s
循环管是烧焦罐再生器的独有设备，它的作用是把热催化剂从二密相返回烧焦罐，提高烧焦罐底部温度和烧焦罐密度，以提高烧焦速度并增加烧焦能力。早期的烧焦罐装置循环比为 I~I.5，循环管直径与再生剂管直径相当;近年设计的烧焦罐装置循环比为 1.5~2，循环管直径明显大于再生管直径。
催化裂化工艺流程及主要设备
• 一、反应—再生系统 • 二、分馏系统 • 三、吸收稳定系统 • 四、催化裂化装置主要设备 • 五、渣油的催化裂化反应特征
• 六、催化裂化新工艺简介
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一、反应—再生系统
• （一）、流程回顾 • （二）、设备 • 1、三器：提升管反应器、沉降器及再生器。 • 2、三阀：单动滑阀、双动滑阀、塞阀 • 3、三机：主风机、气压机和增压机。
从流化域来看，单段再生和两
段再生都属于鼓泡床和湍流床的范畴，传递阻力和返混对烧碳速率都有重要的影响。
你知道吗？
如果把气速提高到1. 2m/s
以上，而且气体和催化剂向上同向流动，就会过渡到快速床区域。
烧焦罐再生(亦称高效再生)就是循环流化床的一种方式
二密床高度4~6m. 烟气流速 0.1~0.25m/s
剂从二密相返回烧焦罐，提高烧焦罐底部温度和烧焦罐密度，以提高烧焦速度并增加烧焦能力。

催化裂化

催化裂化装置工艺技术

催化裂化装置年处理能力100万吨。本装置由反应-再生、烟机组、富气压缩机组、分馏、吸收稳定、汽油精制、干气-液态脱硫等单元组成。装置共分为两个系统操作：反应-再生系统:包括反应-再生、机组单元；分离系统：包括分馏、吸收稳定、汽油精制、干气液态烃脱硫单元。

一、催化裂化装置的工艺特点

1.催化裂化装置对原料油性质的适应性能强，因而原料油来源广泛，不仅能处理直馏重质馏分油，还能处理二次加工馏分，如焦化蜡油、脱沥青油等，同时还可掺炼常压重油及减压渣油。该装置具有原料油馏程宽，组成复杂的特点。

2. 采用新型的分子筛催化剂，催化剂的活性高，氢转移反应能力强，同时具有良好的稳定性和抗金属污染性能。可以有效的降低汽油中的烯烃含量，保证汽油辛烷值和装置的目的产品收率。

3. 采用高效雾化喷嘴，操作弹性大、雾化效果好，蒸汽用量小，促进了油品与催化剂的良好接触与混合，降低了焦炭产率、改善了产品分布。

4. 采用高效再生技术，保证了再生烧焦效果，有利于提高再生催化剂活性。

5. 在能量回收利用上，采用烟机和余热锅炉充分回收装置余热。分别驱动主风机供主风和发生3.9MPa高压蒸汽，充分合理利用能源，降低装置的能耗。

6. 产品的生产方案具有很大的灵活性，可实现多产汽油、多产柴油、多产液态性等不同的生产工艺方案。

二、催化裂化装置原料和产品

（一）原料

催化裂化装置原料主要是减三线、减四线蜡油和加氢蜡油HGO，一般来讲，衡量原料油性质指标有：馏份组成、烃类族组成、残碳、重金属、硫氮含量等五个方面。

(l) 馏份组成：馏份组成可以辨别原料的轻重和沸点范围的宽窄，在组成类型相近时，馏份越轻，越不易裂化，馏份越重，越容易裂化，因为轻组分多，不但裂化条件苛刻，而且减少了装置处理能力，同时降低汽油的辛烷值。重组分多，使重金属含量增加及焦炭产率增加，轻质油收率下降，还会使催化剂中毒。

催化裂化反应再生系统流程

1. 新鲜原料油经换热后与回炼油浆混合，经加热炉加热至180-320℃后至催化裂化提升管反应器下部的喷嘴。

2. 原料油由蒸气雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂（600-750℃）接触，随即汽化并进行反应。

3. 油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开沉降器去分馏塔。

4. 积有焦炭的催化剂（称待生催化剂）由沉降器落入下面的汽提段。汽提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气，待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间内的油气被水蒸气置换出而返回上部。

5. 经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进人再生器。再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复。

6. 再生后的催化剂（称再生催化剂）落人淹流管，经再生斜管送回反应器循环使用。再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排人大气。

第六节催化裂化反应-再生系统..

3
提升管反应器的直径是由进料量来决定的。工业上一般
采用的气速是入口处为4～7m/s,出口8～18m/s
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
提升管的上端出口处设有气-固快速分离机构，用于使
催化剂与油气快速分离以及抑制反应的继续进行
快速分离机构的形式有多种多样，比较简单的有伞帽形、
2018/9/15 7
两段提升管反应器示意图
2018/9/15 8
催化剂接力
原料在第一段提升管经过短反应时间后，及时将催化剂与油气分开；需要继续反应的中间物料在第二段提升管与另一路再生催化剂接触反应催化剂两路循环，整体活性及选择性提高
催化反应比例增大，热反应得到有效抑制
2018/9/15
蒸气用量、催化剂在汽提段的停留时间、汽提段的温度及
压力、以及催化剂的表面结构有关
重油催化裂化则用4～
汽提汽用量一般为 2～3kg/1000kgCat
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5kgH2O/1000kgCat
两段提升管催化裂化技术
目前提升管反应器的固有弊端：提升管过长恶化产品分布新鲜原料与循环油浆竞争催化中心难于实现大剂油比操作
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b.两段再生
两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行
与单段相比，两段再生的主要优点是：

催化裂化装置反应-再生及分馏系统工艺设计

　　　　　　　催化裂化装置反应- 　再生及分馏系统工艺设计目录摘要………………………………………………………………………I第一章前言 …………………………………….……….………………31.1催化裂化的目的及意义…………..…………...………………..………..31.2催化裂化技术发展 ………………..…………………..…………… 41.3设计内容…………..……………………………………...…. ……….4第二章工艺叙述 …….……………………………………………………52.1分馏系统…………………………………………………..………….62.2分馏系统………………………………………………………….62.3吸收—稳定系统………………………………………………….6第三章设计原始数据 …………………...……………………….…………73.1开工时…………………………………………………………….73.2处理量…………………………………………………………….73.3原始数据及再生-反应及分馏操作条件……………………. 9第四章反应-再生系统工艺计算..…………………………………114.1 再生系统………………………………………………………. .114.1.1 燃烧计算………………………………………………… 114.1.2 热量平衡………………………………………………… 124.1.2.1 热流量入方……………………………………………. 124.1.2.2 热流量出方……………………………………………. 134.1.3催化剂循环量..……………………………………………..134.1.4空床流速……………………………………………………154.1.4.1密相床层…………………………………………………154.2反应器…………………………………………………………….164.2.1 物料衡算…………………………………………………….164.2.2热量衡算……………………………………………………. 184.2.2.1热量入方 . 各进料温度……………………………………184.2.2.2 热量出方…………………………………