双提升管催化裂化

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70 60
各 产 物 产 率及 转 化 率 ,% wt 转化率
催化裂化反应快、催化剂失活快, 催化裂化反应快、催化剂失活快, 目的产品为中间产物 原料在10m前大部分都已转化, 前大部分都已转化, 原料在 前大部分都已转化 转化率继续上升主要是柴油进一
50
汽 油
40 30 20 10
焦 炭 柴 油 气 体
时间,s 时间
0
1
2
3
4
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
青岛石化厂提升管沿程取样得到类似产物分布结果, 青岛石化厂提升管沿程取样得到类似产物分布结果,重 油轻质化反应在提升管底部基本完成, 油轻质化反应在提升管底部基本完成,同时催化剂失活
Conversion & Heavy oil yield, wt% %
y22 =
r[ 1
β y12+1
β +1
β y11+1
β +1
+
( r20 + βy11 )
β
( y12 y11 )
β
β
( r20 + βy11 ) 2 β 1 ( r20 + βy11 )3 β 2 ( r20 + βy11 ) 4 β 3 β 1 β 2 β 3 + ( y12 y11 ) + ( y12 y11 ) + ( y12 y11 ) + ...]} 2!( β 1) 3!( β 2) 4!( β 3)
辽河石化分公司工业运行结果—产物分布 2.2 辽河石化分公司工业运行结果 产物分布
FCC 干气+损失, 干气 损失,m% 损失 液化气, 液化气,m% 汽油, 汽油,m% 柴油,m% 柴油, 油浆, 油浆,m% 炭焦, 炭焦,m% 总转化率, 总转化率,m% 轻油收率, 轻油收率,m% 目的产品收率, 目的产品收率,m% 催化剂剂耗(标定当月) 催化剂剂耗(标定当月) kg催化剂 原料油 催化剂/t原料油 催化剂 05 年 检 修 调 整 操 作后,轻收和液 收 比 04 年 又 增 加 了 2.79 和 2.41 个 百分点。焦炭、 干气显著下降 4.31 12.99 42.92 27.85 1.95 9.98 70.20 70.77 83.76 1.16 两段04年 两段 年 3.63 13.33 39.09 34.44 1.63 8.88 63.93 73.53 86.86 0.69 两段―FCC 两段 -0.68 0.34 -3.83 6.59 -0.32 -1.1 -6.27 2.76 3.1 -0.47
2.1 胜华教学实验厂工业化实验
FCC Feeding amount, kt/a Dry gas+Coke LPG Products Gasoline Diesel HGO Sum Light oil Total liquid Conversion, % Feed Conversion, % 106 1.07 1.28 4.59 3.48 0.18 10.60 8.07 9.35 TSRFCC-I 139 1.02 1.48 6.07 5.10 0.23 13.90 11.17 12.65 FCC m% 10.07(8.86) 12.1(11.43) 43.29(40.91) 32.87(31.06) 1.67(7.74) 100.00 76.16(71.97) 88.26(83.4) 65.46(61.2) 98.33(92.26) TSRFCC-I m% 7.36 10.65 43.67 36.65 1.67 100.00 80.32 90.97 61.68 98.33
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
(1)提升管过长,反应时间长,过裂化,恶化产物分布 )提升管过长,反应时间长,过裂化, (2)催化剂在提升管中后段因活性低导致催化作用减弱,热反应加剧 )催化剂在提升管中后段因活性低导致催化作用减弱, (3)新鲜原料与回炼油吸附、反应性能不同,在同一个反应器内进行 )新鲜原料与回炼油吸附、反应性能不同, 反应,存在恶性竞争: 反应,存在恶性竞争: 回炼油馏程窄、芳烃含量高,易气化、吸附,但难反应 回炼油馏程窄、芳烃含量高,易气化、吸附, 新鲜原料含高沸点组分,易反应,但难气化、吸附 新鲜原料含高沸点组分,易反应,但难气化、 曾试图采用新鲜原料、回炼油分层进料解决这个问题,但效果有限 曾试图采用新鲜原料、回炼油分层进料解决这个问题, (4)提高反应的剂油比受到一定的局限 )
选择性与转化率同步增加
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型
控制好两段 的转化率对 TSRFCC技 技 术的实施效 果至关重要
2.两段提升管催化裂化的工业应用 2.两段提升管催化裂化的工业应用
两段提升管催化裂化技术经过八年的艰苦探索,于 2002年5月在胜华教学实验厂工业化试验成功 胜华教学实验厂两段催化裂化装置目前已经平稳运 行3年多 两段提升管催化裂化技术已经在辽河、锦西、长庆、 玉门和前郭等八家石化公司应用,取得了良好的经 济效益
汽油+柴油 汽油 柴油 K1 原料油 K0 K3 K2 焦炭+干气 焦炭 干气
汽 油 +液化气 液化气
目的 产物
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型 Weekman三集总模型汽油产率与转化率的关系式为: 三集总模型汽油产率与转化率的关系式为: 三集总模型汽油产率与转化率的关系式为
两段提升管催化技术
的理论、 的理论、应用与发展
中国石油大学(华东) 中国石油大学(华东) 化学化工学院
汇报内容
两段提升管催化裂化(TSRFCC) 1. 两段提升管催化裂化(TSRFCC)介绍 2. 两段提升管催化裂化的工业应用 两段提升管催化技术多产丙烯(TSRMP) 3. 两段提升管催化技术多产丙烯(TSRMP)研究 两段提升管催化裂解(TSRCP) 4. 两段提升管催化裂解(TSRCP)生产丙烯和乙烯 5. 小 结
1.4
两段提升管催化裂化的动力学分析
—平推流模型 平推流模型
平推流反应器的设计方程
x A dx V A =∫ 0 r FA0 A
催化裂化反应速率方程可表示为
rA = kC A a
即便不考虑二段反应温度和组成的 变化,仅催化剂活性提高,对 反应就将产生积 极影响
将该反应器改成总体积相同的两个反应器串联
y 2 = r1 r2 e
r2 y1
[ห้องสมุดไป่ตู้
1 r2 e r2
y 1 y21 r2 e Ein ( r2 ) + Ein ( )] r2 y1
r
K1 原料裂化为汽油的速度常数 = 初始选择性比: 初始选择性比: r1 = K0 原料裂化速度常数
过度裂化比: 过度裂化比:
K 2 汽油裂化速度常数 r2 = = K 0 原料裂化速度常数
步转化的贡献 柴油收率在10m前达到最大,汽 前达到最大, 柴油收率在 前达到最大 油收率在25m后升幅有限,轻油 后升幅有限, 油收率在 后升幅有限 收率在15m左右达到最大 左右达到最大 收率在 气体和焦炭逐渐增加
50
0
0
10
20
30
40
提升管反应器高度,m
催化剂活性在10m前即降到原来 前即降到原来 催化剂活性在 的1/3左右 左右
x A ,1 dx x A , 2 dx V V1 V2 A A = + =∫ +∫ 0 FA0 FA0 FA0 (rA )1 x A ,1 (rA ) 2
若反应速率为连续函数,则这种改变对反应结果没有影响。
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型
Weekman三集总模型的修正 三集总模型的修正
0 0 10 20 30 40
0
Riser Height, m
Riser Height, m
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
青岛石化厂提升管
Microactivity, wt%
60
程取 沿 程取 样 得到 类似 物分 产 物分 布 结果 , 重 轻质 油 轻质 化 反应 在提 升管底部基本完成, 升管底部基本完成 , 时催 同 时催 化 剂失 活严 重
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型 两段与单段汽油 收率预测与比较
单段汽油收率最大 53% 转化率74%,选择性72% 转化率74%,选择性72% 74% 两段汽油收率最大 56% 转化率76%,选择性74 转化率76%,选择性74 % 76% 不随转化率变化, 线 1—r2不随转化率变化,单段裂化 随转化率变化,两段FCC 线 2—r2随转化率变化,两段 随转化率变化, 线 3—r2随转化率变化,单段裂化
2.71 1.45 0.38 3.78 4.16 2.71
的产物分布一栏, 注:在FCC的产物分布一栏,括号中为装置的原始数据,括号外是换算为相同原 的产物分布一栏 括号中为装置的原始数据, 料转化深度时的产物分布以便于比较。 料转化深度时的产物分布以便于比较。换算时多出的油浆按原料产品分布分配到 各产物中。 各产物中。
两段提升管催化裂化示意图
1.1 两段提升管催化裂化概念及特点
特点: 特点: 分段反应 催化剂接力 短反应时间 较高剂油比 这些特点是针对常规提升管催化裂化的弊端提 出的,为便于解释, 出的,为便于解释,我们首先看看常规提升管催化裂 化存在的问题
1.2 常规提升管催化裂化的弊端
十三集总模型模拟计算结果
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型 模型假定催化剂结焦后, 模型假定催化剂结焦后 , 原料裂化和汽油裂化的速度常 数同等下降。因此选择性不变, 数同等下降。因此选择性不变,即过裂化比 r2 保持不变 实际催化裂化反应过程中,催化剂的选择性不断下降 , 实际催化裂化反应过程中 , 催化剂的选择性不断下降, 汽油裂化反应所占的比例逐渐增加, 汽油裂化反应所占的比例逐渐增加, r2 相应逐渐增大 两段催化裂化在第二段及时更换催化剂, 两段催化裂化在第二段及时更换催化剂,使过裂化比 r2 再次减小后继续反应, 再次减小后继续反应,可有效抑制汽油裂化增强的倾向
1. 两段提升管催化裂化介绍
二段提升管 一 段 提 升 管 新 鲜 料 沉 降 器 循 环 油 烧 焦 罐
1.1 TSRFCC 概念及特点
一段进新鲜原料, 一段进新鲜原料,二段进回
再 生 器
炼油; 炼油;均与高活性再生剂接 触反应;两段都在轻油收率 触反应; 反应, 反应, 收率 在 , 回炼 化 油降 在二段进 油
针对常规提升管的弊端, 针对常规提升管的弊端,提出了两段提升管催化裂化的概念
1.3 两段提升管催化裂化的原理
分段反应 一段进新鲜原料 二段进回炼油 催化剂两路循环 催化剂接力 一段、二段进料 都与再生剂接触 控制反应时间, 保证轻油收率最 大时终止反应 两路循环 优化两段转化率 避免恶性竞争 根据各自反应特点,确定 反应条件 提高了提升管内催化剂的 整体活性,强化了催化反 应,有利于抑制热反应 减少目的产物的过裂化, 改善产物分布 两段建立了新的热平衡, 有利于剂油比的提高
辽河石化分公司工业运行结果—原料性质 2.2 辽河石化分公司工业运行结果 原料性质
项目 20oC密度 密度 残炭 单位 kg/m3 m% HK, oC 镏程 vol% 饱和烃 芳香烃 胶质 沥青质 元素组成 10%, oC 30%, oC 50%, oC m% m% m% m% C, m% H, m% FCC 892.2 5.08 218 350 421 475 67.8 19.7 12.5 两段 896.8 4.7 229.9 358.2 440 508.3 69.04 19.17 11.18 0.6 86.43 12.86
1.4 两段提升管催化裂化的动力学分析
—三集总模型 三集总模型 三集总模型进行修正, 对 Weekman三集总模型进行修正 , 推导出 r2 不断 三集总模型进行修正 变化的两段提升管催化裂化汽油收率公式: 变化的两段提升管催化裂化汽油收率公式:
r + βy11 r ( 20 ) ( 20 + β ) y12 y β β e y12 { y21e 11 y11
催化剂活性沿提升管高度变化
50 40
Extraction with n-C5H12& CCl4-C2H5OH
30
Stream stripping
20
Extraction with n-C5H12 Oily Catalyst
10
0 0 5 10 15 20 25 30 35
Riser Height, m
100
80
重油转化率及收率
Conversion
Product selectivity, wt%
70
60
Gasoline selectivity
50
60
40
Diesel Oil selectivity
40
30
20
20
Heavy oil yield
10
汽柴油的选择性
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
短反应时间
较高剂油比
1.3
两段提升管催化裂化的原理
催化剂 接力
四个特点相互依托
分段反应、催化剂接力和较高剂油比, 从而提高提升管内催化剂动态活性,
分段 反应 较高剂 油比 短反应 时间
通过控制反应时间,适时终止反应, 使在保证重油转化的前提下提高轻油 收率和改善产物分布成为可能
两段技术具有较高的操作灵活性:常规提升管只有2个控制点(进 两段技术具有较高的操作灵活性 口和出口),而两段提升管有4个控制点:一段进出口、二段进出口
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