催化裂化装置中两器部分管道设计

催化裂化装置中两器部分管道设计探讨

摘要:阐述了催化裂化的相关概念,分析了催化裂化装置的主要类型、基本组成,探讨了催化裂化装置中反应器与再生器中管道的特殊要求,提出了催化裂化装置中反应器与再生器中部分管道设计与实现应当把握的原则、方法。

关键词:催化裂化装置管道设计方法

中图分类号:te966 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)06(c)-0078-02

催化裂化是石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。原料采用原油蒸馏(或其他石油炼制过程)所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上,缩合为焦炭,使催化剂活性下降,需要用空气烧去(见催化剂再生),以恢复催化活性,并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高(马达法80左右),安定性好,裂化气(一种炼厂气)含丙烯、丁烯、异构烃多。作为催化裂化装置核心的反应器和再生器,需要有诸多输送管道相连接,而输送物质相态较为复杂,对管道的设计标准要求较高。如果相关输送管道系统设计不科学,常常会带来输送阻力加大,发生管道谐振等,影响系统的正常运行,严重的还会导致生产事故。因此,必须要高度重视催化裂化装置中反应器和再生器管道的设计,

提高设计的科学性和可靠性。

1 催化裂化装置主要类型

催化裂化装置是将重油轻质化的主要装置之一,颗粒状固体催化剂输送是实现重油催化裂化的重要环节。催化裂化装置有多种类型,按反应器(或沉降器)和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类:反应器和再生器分开布置的并列式;反应器和再生器架叠在一

起的同轴式。并列式又由于反应器(或沉降器)和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。同高并列式主要特点是:催化剂由u型管密相输送;反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变u型管两端的催化剂密度来调节;由反应器输送到再生器的催化剂,不通过再生器的分布板,直接由密相提升管送入分布板上的

流化床可以减少分布板的磨蚀。高低并列式特点是反应时间短,减少了二次反应;催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。同轴式装置形式特点是:反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制;采用

垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;原料用多个喷嘴喷入提升管。

2 催化裂化装置基本组成

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、再生系统是全套装置的核心。(1)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7～8m/s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0.7～1.0m/s。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。烧焦产生的再生烟气,经再生器稀相段进入旋风分离器,经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂,烟气经集气室和双动滑阀排入烟囱。再生烟气温度很高而且含有约5%～10%co,为了利用其热量,不少装置设有co锅炉,利用再生烟气产生水蒸汽。对于操作压力较高的装置,常设有烟气能量回收系统,利用再生烟气的热能和压力做功,驱动主风机以节约电能。

(2)分馏系统。分馏系统的作用是将反应,再生系统的产物进行分离,得到部分产品和半成品。由反应、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。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。为了取走分馏塔的过剩热量以使塔内气、液相负荷分布均匀,在塔的不同位置分别设有4个循环回流:顶循环回流,一中段回流、二中段回流和油浆循环回流。催化裂化分馏塔底部的脱过热段装有约十块人字形挡板。由于进料是460℃以上的带有催化剂粉末的过热油气,因此必须先把

油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分馏和避免堵塞

塔盘。因此由塔底抽出的油浆经冷却后返回人字形挡板的上方与由塔底上来的油气逆流接触,一方面使油气冷却至饱和状态,另一方

面也洗下油气夹带的粉尘。

(3)吸收、稳定系统。从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分,而粗汽油中则溶解有c3、c4甚至c2组分。吸收——稳定系统的作用就是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。催化裂化装置反应速度、热量很高,且高温、易燃及爆炸危险。为确保安全性、合理性、经济性,工艺对控制策略要求较高。实施中常规单回路较多,复杂回路相对较少;调节元件有气动调节阀、挡板、三通阀、蝶阀、单动、双动滑阀;有分程控制、常规串级回路、切换串级回路、装置自保系统、机组保护系统等。主回路tic103,两个付回路fic105(燃料油流量)、fic106(燃烧干气流量)不同时使用,用切换开关hs4切换。

3催化裂化装置中反应器与再生器中部分管道设计

催化裂化装置中反应器与再生器中各类管道内,物质类型复杂,