催化裂化装置简介

催化裂化装置简介
一、本装置为中国石油天然气华东勘察设计研究院上海分院设计，装置设计原料加工能力为100万吨/年，最大加工能力为120万吨/年。

装置于2006年11月动工，2008年7月中交，2008年9月份投料试车，于2010年3月进行120万吨/年催化裂解制烯烃增产芳烃扩能改造。

装置原料油以重质燃料油和轻裂解料为主，以碳九和石脑油为辅。

装置的主产品为轻燃油、混合芳烃、船燃油、丙烯、液化气，副产品为油浆、干气。

催化主装置主要划分为六个单元，见表1-1。

表 1-1 装置单元
序号单元名称
1 反应、再生、烟气能量回收单元
2 分馏单元、电脱盐单元
3 吸收稳定单元
4 产品精制、碱渣处理、烟气中和单元
5 气分单元
6 余热锅炉和开工锅炉单元
催化裂解制烯烃增产芳烃装置所产液化气经产品精制脱硫、脱硫醇后作为气分单元原料。

利用各组份之间相对挥发度的不同而将各组份分开获得高纯度精丙烯的精馏过程，
同时向MTBE装置提供碳四馏份原料。

本装置具有以下特点：
1.催化裂化装置采用京润石化工程有限公司的SFCC—Ⅲ专利技术和气控内循环外取热器，嫁接催化裂解技术、芳构化技术、MIP技术，开发出催化裂解制烯烃增产芳烃工业技术，生产富含丙烯的液化气、混合芳烃和重芳烃，生产船燃油和少量油浆，同时并尽量降低干气和焦炭的收率。

反再部分采用国内成熟的双提升管同轴式单沉降器再生催化裂化技术。

两个提升管均能实现高剂油比、短反应时间、高产品收率的目的；催化剂再生部分采用逆流再生技术，达到催化剂定碳＜0.1％(wt)的目标。

2.采用钝化剂注入系统，以抑制催化剂上重金属的脱氢反应和生焦。

3.采用气控串联式外取热器，具有取热范围大、调节灵活、耗风量小等特点。

4.分馏单元有重油和芳烃两个分馏塔，重油分馏塔顶粗轻燃油直接进芳烃提升管反应器，芳烃分馏塔的粗芳烃送吸收稳定系统，互不接触，有利于降低油品的烯烃含量和硫含量；两个分馏塔均采用循环回流和低温热水回收系统回收过剩热量，更好地利用热量和维持全塔能量平衡，降低装置能耗。

5.采用国内首创的RPT原料预处理（原料脱盐和预分离
技术），以降低催化剂单耗。

6.吸收稳定部分的“吸收”和“脱吸”两个过程分别在两个塔内进行，避免相互干扰，使干气、液化气的产品质量得到保证。

7.提升管进料采用多段进料技术，提升管出口采用CAS 直联技术，可有效降低装置反应器结焦。

8.产品精制采用国内成熟可靠的技术，轻燃油精制部分采用预碱洗脱硫和固定床无碱脱臭Ⅱ型技术，液化气精制部分采用湿法脱硫、常规催化剂碱液脱臭技术，保证各类产品质量合格。

9.气分单元利用催化装置供给的大量低温热水作热源，从而大大减少蒸汽的消耗。

10.气分单元采用成熟的三塔工艺流程，工艺流程简单、投资省、占地少。

该工艺应用广泛，成熟可靠。

11.气分单元原料进塔前先与脱丙烷塔底碳四馏分换热，再由热水加热至泡点后进塔，充分利用能量，降低能耗。

12.装置的控制系统采用美国EMERSON公司DeltaV的DCS集散控制系统，实现全方位的监控、监测和现代化的管理，提高装置的可靠性，提高产品收率和质量。

二、催化裂化装置包括RPT原料预处理单元、反应一再
生单元、分馏和吸收稳定(含气压机) 单元、产品精制—碱渣处理—烟气中和单元、气分单元、主风机—烟机单元、余热锅炉单元和余热回收站、开工蒸汽锅炉单元等。

（一）、催化裂化装置主要指标
1.液化气产率≥25％(wt)
2.轻燃油：辛烷值（RONC）≥93，烯烃≤35％(v)。

3.再生催化剂定碳＜0.1％(wt)
4.装置能耗＜75kg标油/t原料。

5.丙烯(纯度≥99.65vol％)
6.丙烷(纯度≥92vol％
（二）、催化裂化装置主要工艺技术方案
针对原料性质和多产丙烯芳烃生产方案要求，采用SFCC双提升管双反应多产丙烯芳烃专利工艺技术，采用芳构化择型催化和MIP反应技术。

利用富含烯烃的重油裂解轻组分催化生产芳烃并联产丙烯是一种的新型组合工艺，该工艺在合适的工艺条件下通过催化剂裂解反应和芳构化反应，生产芳烃和丙烯。

其工艺特点为：
⑴以混合料为原料，在第一反应器内较高的反应温度、较深的反应深度，较低的油气分压，较高的剂油比，并在添加了择型分子筛的专用催化剂的作用下进行催化裂化反应和芳构化反应、异构化反应、歧化反应，生产较多的丙烯及
轻质芳烃。

⑵在第二反应器内，第一反应反应生成的轻组分在芳构化催化剂HZSM-5作用下，利用第一提升反应段和MIP反应段分别发生歧化反应、异构化反应、芳构化反应，进一步生产出混合芳烃和重芳烃，同时利用循环反应大剂油比和反应时间，进一步增产丙烯和芳烃。

⑶重油反应系统和芳烃反应系统分列。

重油反应系统包括重油提升管反应器、沉降器和分馏系统；轻油芳构化反应系统包括提升管反应器、MIP反应器、循环反应器、沉降器和芳烃分馏塔。

重油提升管生成的轻燃油在分馏塔馏出后送至轻油芳构化提升管反应器系统回炼。

两个系统串并联操作。

⑷再生催化剂降温，提高剂油比，降低干气产率。

⑸采用两台并联的串联式外取热器。

采用两台并联的串联式外取热器专利技术。

该取热器通过调节流化风量来达到调节取热量、控制再生温度的目的，具有结构简单、操作方便、调节灵活、运行可靠等特点。

外取热器取热管采用专利
技术的肋片管，具有传热系数高、设备结构紧凑、抗事故能力强(取热管断水不易破裂漏水)等优点。

外取热水系统采用自然循环方式，节省动力，运行可靠。

⑹采用兰化选择型催化裂解催化剂和ZSM-5选择型芳构化催化剂，并添加原位晶化和丙烯助剂最新技术。

⑺采用711所余热锅炉回收技术，降低装置能耗。

⑻采用嘉利特公司双壳体高温耐磨泵，提高装置安全性、可靠性。

⑼.灵活的工艺条件和操作方式。

可通过调整工艺操作条件灵活地实现生产各种产品方案的转化。

（三）、复合分子筛催化剂及多种助剂
为满足本装置多产液化气及芳烃的要求，设计考虑采用生产芳烃、多产液化气、重油裂化能力强的复合型分子筛催化剂，推荐采用丙烯增产催化助剂。

从稳定操作、保证装置长周期运转及环境保护角度出发，设计中考虑添加CO助燃剂、油浆阻垢剂等助剂。

其中CO助燃剂为实现完全再生提供了可靠的保证；油浆阻垢剂的应用对于避免或减轻油浆系统的结垢十分有效，为油浆系统长期高效运转创造了有利条件。

（四）、同轴式反应一再生器
本设计采用同轴式两器布置方案。

以减少设备投资、减少占地。

同时该类型装置具有工艺成熟、技术先进、操作简单、抗事故能力强、能耗低等特点。

（五）、再生工艺技术
该技术由以下几种单体技术组成：
1.采取加CO助燃剂的完全再生方案，可使再生催化剂含碳明显降低，再生剂定碳＜0.1％(wt)。

2.采用较低的再生温度。

较低的再生温度有利于提高剂油比并保护催化剂活性，为反应进料提供更多的催化剂活性中心。

3.采用逆流再生。

通过加高待生套筒使待生催化剂进入密相床上部，并良好分配，然后向下流动与主风形成气固逆流接触，有利于提高总的烧焦强度并减轻催化剂的水热失活。

4.采用待生催化剂分配技术。

在待生套筒出口配置特殊设计的待生催化剂分配器，使待生剂均匀分布于再生密相床上部，为单段逆流高效再生提供基本的保证。

5.采用高床层再生。

设置较高的密相床层，不仅可提高气固相单程接触时间，而且有利于CO在密相床中燃烧，还可以提高催化剂输送的推动力。

6.采用改进的主风分布管。

主风分布的好坏直接影响再生器的流化质量，从而影响烧焦效果。

单段再生的再生器直径较大，为改善流化质量，采用改进的主风分布管满足长周期运行的要求。

（六）、反应工艺技术
吸收国内外同类生产装置积累的经验，并结合本装置具体特点，为进一步改善产品分布，提高丙烯和轻燃油产率、降低干气及焦碳产率。

在提升管反应系统设计中采用了以下技术：
1.芳烃反应部分采用SFCC反应提升管技术，芳烃提升管中部设催化剂分配器，利用芳烃提升管待生催化剂相对较低的温度和相对较高的剩余活性，分别返回重油提升管、芳烃提升管下部与再生催化剂混合，达到降低重油提升管、芳烃提升管的起始温度，实现大剂油比、油剂低温接触的条件，降低干气产率，生产较多的丙烯及高辛烷值轻燃油。

芳烃提升管出口和重油提升管出口共用一个反应沉降器，通过独立的气固分离设施，分别进入不同的分馏系统。

2.采用高效雾化喷嘴并采用较高的原料油预热温度（220℃），以降低原料进喷嘴的粘度，确保原料的雾化效果及油剂接触效果。

3.设置预提升器。

催化剂在与油滴接触前，以接近活塞流的形式向上运动，为催化剂和油滴均匀接触创造条件。

提
升介质为自产干气，可减轻催化剂水热失活并降低蒸汽消耗。

4.采用CAS提升管出口粗旋与单级旋分密闭连接专利技术，减少热裂化反应，减缓沉降器结焦。

5.采用高效汽提技术。

改进汽剂接触即改进档板结构、改善蒸汽分配及增加催化剂停留时间，在较低的蒸汽耗量下取得理想的汽提效果。

采取上述措施使得催化剂在从进入提升管反应器至离开沉降器汽提段的整个过程中均处于优化状态。

通过SFCC 反应提升管技术提高剂油比；预提升段使催化剂流动均匀；采用高效雾化喷嘴使催化剂与雾化良好并均匀分布的原料油雾滴接触，达到瞬间汽化、反应的目的；使用快分和油气快速导出技术减少过裂化反应及热裂化反应，缩短反应油气在高温区的停留时间；以及高效的汽提设施；达到提高轻质油收率，降低干气、焦碳产率的目的。

（七）、采用先进可靠的外取热技术
串联式外取热器具有结构简单、操作方便、调节灵活、运行可靠等特点。

通过调节外取热器的流化风量控制再生温度。

外取热器具有传热系数高、设备结构紧凑、抗事故能力强(取热管断水不易破裂漏水)等特点。

外取热水系统采用自然循环方式，节省动力，运行可靠。

（八）、机组配置
1.主风机组
采用一开一备两套机组。

主机为烟气轮机+轴流主风机+电动机三机组；备机为离心主风机+电动机。

轴流主风机由陕西鼓风机厂制造；电动机由南阳电机厂制造；烟气轮机为单级，由兰炼机械厂制造；备用主风机由沈阳鼓风机厂制造；备用主风机电机由佳木斯电机厂制造。

2.富气压缩机组
采用富气压缩机+中压背压式透平二机组配置。

富气压缩机由沈阳鼓风机厂制造，蒸汽透平由杭州汽轮机厂制造。

（九）、分馏、吸收稳定系统
1.设置两个分馏塔
分别对重油提升管和芳烃提升管反应后的油气进行分馏。

分馏、吸收稳定系统设计着重于在保证产品分离精度的前提下．通过流程的合理配置，优化用能，降低能耗。

重油分馏塔设四个循环回流取热，即顶循、一中、二中及油浆，各部分的取热比例为：
顶循一中二中油浆
15.8％ 37.4％ 4.3％ 42.5％
其中顶循热量用来加热低温热水和原料油；一中除供稳定塔底重沸器外，多余热量用于加热低温热水和原料油；二中热量用于发生中压蒸汽；油浆热量用于发生中压饱和蒸汽和加热原料油。

既符合热量逐级利用的原则，又保证了操作
时的灵活性。

芳烃分馏塔设三个循环回流取热，即顶循、中段及塔底循环，各部分取热比例为：
顶循中段塔底循环
52.7％ 19.6％ 27.7％
其中顶循热量用来加热原料油、低温热水；中段热量用于加热原料油；塔底循环油热量首先用于发生中压饱和蒸汽，然后与原料油换热。

2.吸收解吸部分采用双塔流程。

为满足产品分离的要求在设计中采取以下提高分离效率的措施：
1).适当增加再吸收塔及稳定塔的塔盘数量。

2).充分利用稳定轻燃油热量，使稳定塔进料保持合适的温度，降低塔底重沸器热负荷。

3).合理选择吸收剂进入吸收塔的位置。

4).解吸塔采用冷、热两段进料以降低塔底重沸器高温位热负荷。

5)采用深度稳定方案，既可多回收液化气，又可降低补充吸收剂用量。

（十）、采用多项新技术
1.采用立式三级旋风分离器
经工业装置运转证明，立管式三级旋风分离器可除去粒
径大于10u的催化剂粉尘，有效地保护烟机。

2.有针对性地采用新型冷换设备
分馏塔顶低温热回收系统采用低压降折流管式冷凝器，降低分馏塔顶油气冷凝系统的压降，减少富气压缩机的功率消耗。

3.单、双动滑阀及塞阀均采用电液执行机构和冷壁式阀体结构。

（十一）、回收和开工蒸汽锅炉
1.本部分所利用的余热热源情况如下：
再生器内余热：Q=18674／25870kW(正常／最大)
油浆余热：Q＝14782／17138kW(正常／最大)
二中段回流油余热： Q=1745／2000kW(正常／最大)
芳烃分馏塔塔底循环油余热： Q=6048／7257kW(正常／最大)
再生烟气余热： Q=10327kW（t＝500～180℃）
低温余热 Q=30021kW
2.余热系统是为回收装置再生器内高温位余热及工艺物料的中高温位余热而设置的。

循环油浆、分馏二中、芳烃
分馏塔塔底循环油及再生器内催化剂温位较高，组成中压产汽系统，产中压饱和蒸汽(255℃，4.22MPa)。

3.设置一台余热锅炉回收再生烟气余热。

其中烟气高温段过热中压饱和蒸汽，低温段预热各汽包产汽用的除氧水。

余热锅炉过热段将中压蒸汽过热到450℃、3.82MPa；低温预热段将除氧水加热到200℃供各汽包使用。

4.设置开工锅炉是为了在装置开车投料前和生产波动热量不足的情况下，仍然有足够的蒸汽量来保证生产所需。

（十二）、产品精制
产品精制包括三部分：轻燃油脱硫醇部分、干气及液化气脱硫部分、液化气脱硫醇部分、碱渣处理和烟气中和部分。

1.设计处理量
1).轻燃油：处理量 28.37×104t/a 最大处理量：36×104t/a
2).干气：处理量 7.482×104t/a 最大处理量：9.6×104t/a
3).液化气：处理量 24.94×104t/a 最大处理量：32×104t/a
4).碱渣：处理量 8.0×103t/a
2.运行时数：装置年开工时数按8000小时计。

3.工艺流程特点
1).轻燃油脱硫醇部分
采用预碱洗脱硫化氢、固定床无碱液Ⅱ型脱硫醇工艺。

精制后轻燃油即为合格轻燃油调和组分，定期产生的少量碱渣由工厂外送处理。

无碱Ⅱ型脱硫醇工艺具有催化剂活性高、寿命长、工艺流程简单、投资省、油品质量好等特点，尤其能够脱除油品中的大分子硫醇，确保产品质量的合格，同时减少了碱渣的排放量。

2).干气脱硫化氢部分
干气脱硫采用胺法脱硫工艺，脱硫溶剂采用复合型N甲基二乙醇胺(MDEA)溶剂，采用25％(wt)溶剂浓度，有利于稳定脱硫和再生系统的操作，降低胺耗。

3).液化气脱硫化氢及脱硫醇部分
液化气脱硫分两步进行：首先采用胺法脱硫工艺脱除硫化氢，脱硫溶剂采用复合型N甲基二乙醇胺(MDEA)溶剂，采用25％(wt)溶剂浓度，有利于稳定脱硫和再生系统的操作，降低胺耗；其次采用常规催化剂碱液抽提催化氧化脱硫醇工艺。

该工艺是利用含有磺化酞菁钴（聚酞菁钴）的催化剂碱液与液化气中的硫醇发生反应，产生的硫醇钠溶于催化剂碱液中，催化剂碱液经空气再生，除去生成的二硫化物后循环使用。

4).碱渣处理和烟气中和部分
1.碱渣采用湿式氧化工艺，反应温度低、压力低。

2.采用催化烟气对脱臭后的碱渣进行中和，降低了烟气
中的二氧化硫含量，有利于环保；又取代了硫酸对碱渣的中和，节省了化工原料费用。